杭州機械設計研究所 楊欣 厲紅婭 《控制與傳動》2012年第3期
1.引言
現(xiàn)有嘉興德英機械廠55t/10t橋機，原設計為司機室主令開關操作的常規(guī)控制方式。由于廠房內橋機司機室靠近房頂溫度較高，司機室操作人員長時間工作會感覺身體不適，導致工作效率降低。同時操作時地面需要人來指揮操作，造成人員的浪費，并且指揮人員與司機室操作員的溝通不當或者指揮不當都會引起事故的發(fā)生。因此廠家希望對橋機進行無線遙控的改造，操作人員可直接在地面無線操作，以避免上述情況的發(fā)生。
2.常規(guī)控制系統(tǒng)
橋機共有四個機構組成：主起升機構、副起升機構、大車行走機構、小車行走機構。四個機構均采用常規(guī)控制，由主令開關控制機構動作。主起升機構和副起升機構采用QR1S控制方式。大車行走機構和小車行走機構采用QR1Y控制方式。所以本文就以主起升機構控制和小車運行機構控制為例進行介紹。
圖1主起升主回路圖
圖1為主起升主回路圖，接觸器KM21閉合時，起升機構狀態(tài)為上升或下降的反接制動狀態(tài)；接觸器KM23閉合時，起升機構為下降的單相制動狀態(tài)；接觸器KM22閉合時，起升機構為下降的再生制動狀態(tài)。轉子串電阻-R21，由接觸器KM240~KM243來控制串入轉子的電阻，實現(xiàn)機構的平滑起制動。
圖2主起升控制回路原理圖
圖2為主起升控制回路原理圖，機構采用主令開關控制，上升/下降均為3擋控制。上升控制時先串入全部電阻，電機低轉矩起動，延時后再閉合接觸器KM243，切除一段電阻，如此設計可以減少沖擊。下降控制時，擋位從零位至一擋，電動機不動作，制動器處于抱閘狀態(tài)；從一擋至二擋時，制動器打開，閉合接觸器KM243，切除一段電阻，電動機處于單相制動狀態(tài)；從二擋至三擋，制動器打開，閉合接觸器KM242，切除二段電阻，并延時切除剩余電阻，電動機處于再生制動狀態(tài)，運行速度最高；從三擋回二擋，電動機從再生制動狀態(tài)變成單相制動狀態(tài)，降低機構的運行速度；從二擋回一擋時，電動機從單相制動狀態(tài)變成反接制動狀態(tài)，再次降低運行速度；擋位回零時，接觸器KM21延時斷開，制動器先于電機斷電抱閘，防止溜鉤。
小車運行機構采用可逆對稱電路，主令控制器擋位為3-0-3。起動電阻為4級，第1、2級由手動切除，第3、4級由時間繼電器控制自動切除，實現(xiàn)平穩(wěn)的起制動。起升機構與運行機構采用的常規(guī)控制系統(tǒng)在實際操作應用過程中效果較好，所以改造過程中并沒有改動原有系統(tǒng)的控制方式。
3.遙控系統(tǒng)設計
遙控系統(tǒng)分為遙控硬件線路和PLC軟件。遙控器發(fā)出操作信號傳輸給PLC裝置，PLC裝置通過軟件邏輯控制輸出控制信號，經過中間繼電器控制控制回路，從而控制主回路。遙控系統(tǒng)通過遙控器、PLC裝置和PLC軟件實現(xiàn)主令開關的控制功能。
3.1遙控系統(tǒng)硬件設計
為滿足無線遙控和擋位控制的操作要求，遙控器采用臺灣禹鼎F24-60的無線雙搖桿遙控器，五擋可調，最遠操作距離為100米。如圖4進行遙控器硬件設計。遙控器五擋操作，前3擋操作分別對應主令開關的3擋操作；遙控器4擋、5擋與3擋短接。實現(xiàn)遙控器操作的擋位與主令開關擋位的一致。
圖4遙控器硬件設計
PLC采用三菱FX2n-80MR。圖5為PLC硬件設計接線圖。將遙控器輸出的擋位信號通過中間繼電器輸入到PLC裝置中，PLC根據輸入信號進行邏輯處理，輸出相應的控制信號，通過中間繼電器控制機構的控制回路。
圖5 PLC硬件設計接線圖
如圖6對原有控制線路進行改造，每個PLC輸出觸點就對應主令開關控制的觸點。在原有控制回路沒有改變的前提下，實現(xiàn)改造后遙控器控制系統(tǒng)與司機室主令操作相同的功能。系統(tǒng)的安全裝置如限位保護，超速保護均沿用原系統(tǒng)，安全可靠。
圖6改造后的主起升控制回路
3.2遙控系統(tǒng)軟件設計
3.2.1GXDeveloper軟件
由于本遙控系統(tǒng)CPU采用了三菱FX2n-80MR，因此PLC軟件用GXDeveloper編程軟件進行編制。GXDeveloper是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調試，具有異地讀寫PLC程序功能。
3.2.2PLC程序設計
遙控系統(tǒng)送電后，先檢查司機室中司機室/無線遙控轉換開關是否選擇在無線遙控位置，再檢查系統(tǒng)是否準備好（如安全裝置有沒動作、遙控器操作手柄是否在零位等），然后由司機操作遙控命令，PLC接收命令信號后，由PLC程序完成整個工藝控制過程，并輸出相應信號，通過改進后的硬件控制回路對各個機構進行控制運行。具體流程如圖7所示：
圖7 PLC控制流程圖
4.結束語
本文根據原有橋機的控制要求和操作工藝，將橋機電氣系統(tǒng)改造為無線遙控電氣系統(tǒng)。實現(xiàn)了橋機在原有控制系統(tǒng)未變的情況下的無線遙控操作。實現(xiàn)遙控操作和主令操作的一致性，使無線遙控操作和司機室操作可以切換使用。該無線遙控操作系統(tǒng)成功應用于嘉興德英機械廠55t/10t橋機（如圖8）上，安全可靠，效果良好。實際操作時，可由一個操作人員完成操作任務，提高了工作效率，節(jié)省了人力資源，提高了安全性可靠性。
圖8嘉興德英機械廠55t/10t橋機
