西门子plc与变频器在铸造起重机控制系统中应用

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1、学兔兔www.xuetutu.comEquipmentTechnology装备技术西门子PLC和变频器在铸造起重机控制系统中的应用杨清林(济南职业学院，济南市250103)摘要：采用西门子PLC和变频器，针对铸造起重机传统控制系统存在的问题提出相应的解决方案。介绍控制系统的构成，提出采用附加力矩控制方法防止起重机溜钩，使用双闭环PID控制实现大车位置纠偏，取得了较高的控制精度和稳定性，满足了生产的需要。关键词：PLC；变频器；起重机；控制系统中图分类号：TG231．1；文献标识码：B；文章编号：100

2、6—9658(20l1)05-3铸造起重机是钢厂冶炼车间以及铸造车间的主要制中心的西门子s7—400系列CPU414—2DP和各控制起重运输设备，用于冶炼过程中液态金属的转运、浇注分站的分布式ET一200M组成。电气房的所有ET一及兑铁液等作业，以其操作简单、维护方便、作业效率200M站和司机室的ET一200M站通过Profibus连接到高等优点得到广泛应用。合理的电气控制系统能有效电气房控制中心主PLC，交流驱动系统采用西门子解决起重机工作过程中出现的诸如溜钩、大车刚柔腿6SE70系列变频器，也通过

3、Profibus连接到主PLC，速位置偏差过大等问题，实现高效、安全作业。度给定值控制字和状态字通过数据总线Profibus传本文介绍了铸造起重机电气控制系统组成，在此输。其他各控制分站因为与电气房距离较远，为减小通基础上针对传统起重机防溜钩方法存在的缺陷提出了讯干扰先通过光纤连接到电气房的光电转换模块附加力矩控制方法；将PLC与变频器结合，采用PIDOLM，再通过Profibus与电气房的从站连接。控制解决大车刚柔腿在长距离运行时跑偏的问题，提控制中心主PLC通过I／O模块与外设进行信号传高了系统的

4、稳定性。输。中央机架有一块工业以太网卡用于PLC和监控系统CMS之间的通讯，如CMS没有连接或停止起重机1控制系统构成的操作不会受到影响。两台西门子工控机PC677分别(1)控制系统硬件安装在电气房和司机室作为CMS显示，电气房的工控如图l所示，起重机的PLC控制网络由电气房控机还与无线传输模块连接，将实时信息传输到工厂的综合监测中心，便于工厂的信息集成化管理。司机室控制分站采集司机操作台的信号并控制输出，如开停机、起升控制、机构行走等。大车刚柔腿控制分站采集刚柔腿侧的本地操作、限位开关、夹轮器及夹轨

5、器、电机温度等反馈信号，控制大车启停、夹轮器和夹轨器开闭、大车液压站压力调节等。上下小车控制分站采集不同吊钩的重量传感器信号，小车限位、起升凸轮等信号，控制小车行走，起升重物等。(2)控制系统软件工控机PC677上装有STEP7编程软件用于程序维护以及在线查找故障，STEP7组态配置方便，程序调试及诊断I生能优越，简化了控制系统的调试过程。工控机还安装了WINCC组态软件并开发监控系统CMS。CMS与PLC构成上、下位机关系，通过以太网连接实收稿日期：2011—05—19现数据采集和监控。从CMS可获

6、取系统所有的重要变文章编号：2011-070量值，如各机构运行状态、各机构位置、吊钩重量、风速作者简介：杨清林(1982一)，男，助教，山东大学在职研究生中国铸造装备与技术5／2011oFMT47学兔兔www.xuetutu.comI裳术EquipmentTechnology等信息。CMS的故障显示模块会显示当前故障的时，间、日期、相应的变量和相应的电气图纸位置，同时历{1。。

7、、母0一～史故障信息也会保存在数据库中以便查询和打印。∞。I_一一一”2附加力矩控制防止起重机溜钩．恤。在起重机_丁作过程中

8、，处于半空的重物由于自重m的原因在制动器抱闸抱住之前或松开之后的瞬间，易出现停止时下滑的现象，即溜钩。在起重机变频调速控制系统中，传统防止溜钩的方法有以下两种：(1)延时开闸，起升命令发出后变频器工作，延时一段H,／I司后打开制动器抱闸以保证变频器输出的力矩达到负载重力力矩。此操作方式下电机处于堵转状态，延时时间设置不好会给电机带来很大危害。(2)使用启动脉冲，即在制动器关闸时记录变频器图3负载300t上升&F降变频器输出波形输出电流值，在开闸命令到来时将此电流值乘上一定速悬停状态。当PLC程序中控制

9、斜坡函数使能的时系数(<100％)作为变频器的附加速度给定送给变频候，经过滤波器在600ms左右切除此转矩附加值，系统器，相当于给负载突加一个向上的力防止溜钩。这种做正常运行。法的缺点是负载上升和下降需要的电流不一样，启动PLC程序中结合测得的负载重量控制附加力矩输脉冲电流值不好掌握，给大了负载就被提起来，给小了出，此力矩附加值作用在电流环之前的力矩电流限幅就出现溜钩。环节。力矩调节比速度调节需要的时间短，实时I生好，图2为西门子变频器的闭环控制结构简图