基于三菱FX2n-80MR PLC實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.引言

現(xiàn)有嘉興德英機(jī)械廠55t/10t橋機(jī)，原設(shè)計(jì)為司機(jī)室主令開(kāi)關(guān)操作的常規(guī)控制方式。由于廠房?jī)?nèi)橋機(jī)司機(jī)室靠近房頂溫度較高，司機(jī)室操作人員長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)感覺(jué)身體不適，導(dǎo)致工作效率降低。同時(shí)操作時(shí)地面需要人來(lái)指揮操作，造成人員的浪費(fèi)，并且指揮人員與司機(jī)室操作員的溝通不當(dāng)或者指揮不當(dāng)都會(huì)引起事故的發(fā)生。因此廠家希望對(duì)橋機(jī)進(jìn)行無(wú)線遙控的改造，操作人員可直接在地面無(wú)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(jī)共有四個(gè)機(jī)構(gòu)組成：主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、小車(chē)行走機(jī)構(gòu)。四個(gè)機(jī)構(gòu)均采用常規(guī)控制，由主令開(kāi)關(guān)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作。主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)采用QR1S控制方式。大車(chē)行走機(jī)構(gòu)和小車(chē)行走機(jī)構(gòu)采用QR1Y控制方式。所以本文就以主起升機(jī)構(gòu)控制和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制為例進(jìn)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(shí)，起升機(jī)構(gòu)狀態(tài)為上升或下降的反接制動(dòng)狀態(tài)；接觸器KM23閉合時(shí)，起升機(jī)構(gòu)為下降的單相制動(dòng)狀態(tài)；接觸器KM22閉合時(shí)，起升機(jī)構(gòu)為下降的再生制動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子串電阻-R21，由接觸器KM240~KM243來(lái)控制串入轉(zhuǎn)子的電阻，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的平滑起制動(dòng)。

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(jī)構(gòu)采用主令開(kāi)關(guān)控制，上升/下降均為3擋控制。上升控制時(shí)先串入全部電阻，電機(jī)低轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，延時(shí)后再閉合接觸器KM243，切除一段電阻，如此設(shè)計(jì)可以減少?zèng)_擊。下降控制時(shí)，擋位從零位至一擋，電動(dòng)機(jī)不動(dòng)作，制動(dòng)器處于抱閘狀態(tài)；從一擋至二擋時(shí)，制動(dòng)器打開(kāi)，閉合接觸器KM243，切除一段電阻，電動(dòng)機(jī)處于單相制動(dòng)狀態(tài)；從二擋至三擋，制動(dòng)器打開(kāi)，閉合接觸器KM242，切除二段電阻，并延時(shí)切除剩余電阻，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行速度最高；從三擋回二擋，電動(dòng)機(jī)從再生制動(dòng)狀態(tài)變成單相制動(dòng)狀態(tài)，降低機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度；從二擋回一擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)從單相制動(dòng)狀態(tài)變成反接制動(dòng)狀態(tài)，再次降低運(yùn)行速度；擋位回零時(shí)，接觸器KM21延時(shí)斷開(kāi)，制動(dòng)器先于電機(jī)斷電抱閘，防止溜鉤。

小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用可逆對(duì)稱電路，主令控制器擋位為3-0-3。起動(dòng)電阻為4級(jí)，第1、2級(jí)由手動(dòng)切除，第3、4級(jí)由時(shí)間繼電器控制自動(dòng)切除，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的起制動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用的常規(guī)控制系統(tǒng)在實(shí)際操作應(yīng)用過(guò)程中效果較好，所以改造過(guò)程中并沒(méi)有改動(dòng)原有系統(tǒng)的控制方式。

3.遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(hào)傳輸給PLC裝置，PLC裝置通過(guò)軟件邏輯控制輸出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(guò)遙控器、PLC裝置和PLC軟件實(shí)現(xiàn)主令開(kāi)關(guān)的控制功能。

3.1遙控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為滿足無(wú)線遙控和擋位控制的操作要求，遙控器采用臺(tái)灣禹鼎F24-60的無(wú)線雙搖桿遙控器，五擋可調(diào)，最遠(yuǎn)操作距離為100米。如圖4進(jìn)行遙控器硬件設(shè)計(jì)。遙控器五擋操作，前3擋操作分別對(duì)應(yīng)主令開(kāi)關(guān)的3擋操作；遙控器4擋、5擋與3擋短接。實(shí)現(xiàn)遙控器操作的擋位與主令開(kāi)關(guān)擋位的一致。

圖4遙控器硬件設(shè)計(jì)

PLC采用三菱FX2n-80MR。圖5為PLC硬件設(shè)計(jì)接線圖。將遙控器輸出的擋位信號(hào)通過(guò)中間繼電器輸入到PLC裝置中，PLC根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)中間繼電器控制機(jī)構(gòu)的控制回路。

圖5 PLC硬件設(shè)計(jì)接線圖

如圖6對(duì)原有控制線路進(jìn)行改造，每個(gè)PLC輸出觸點(diǎn)就對(duì)應(yīng)主令開(kāi)關(guān)控制的觸點(diǎn)。在原有控制回路沒(méi)有改變的前提下，實(shí)現(xiàn)改造后遙控器控制系統(tǒng)與司機(jī)室主令操作相同的功能。系統(tǒng)的安全裝置如限位保護(hù)，超速保護(hù)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(shè)計(jì)

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(jìn)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(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫(xiě)PLC程序功能。

3.2.2PLC程序設(shè)計(jì)

遙控系統(tǒng)送電后，先檢查司機(jī)室中司機(jī)室/無(wú)線遙控轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是否選擇在無(wú)線遙控位置，再檢查系統(tǒng)是否準(zhǔn)備好（如安全裝置有沒(méi)動(dòng)作、遙控器操作手柄是否在零位等），然后由司機(jī)操作遙控命令，PLC接收命令信號(hào)后，由PLC程序完成整個(gè)工藝控制過(guò)程，并輸出相應(yīng)信號(hào)，通過(guò)改進(jìn)后的硬件控制回路對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制運(yùn)行。具體流程如圖7所示：

圖7 PLC控制流程圖

4.結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)原有橋機(jī)的控制要求和操作工藝，將橋機(jī)電氣系統(tǒng)改造為無(wú)線遙控電氣系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了橋機(jī)在原有控制系統(tǒng)未變的情況下的無(wú)線遙控操作。實(shí)現(xiàn)遙控操作和主令操作的一致性，使無(wú)線遙控操作和司機(jī)室操作可以切換使用。該無(wú)線遙控操作系統(tǒng)成功應(yīng)用于嘉興德英機(jī)械廠55t/10t橋機(jī)（如圖8）上，安全可靠，效果良好。實(shí)際操作時(shí)，可由一個(gè)操作人員完成操作任務(wù)，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(jī)械廠55t/10t橋機(jī)

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