PLC在铸造起重机安全制动器上的应用

摘要：
以作者近年来所作的多套铸造起重机的设计及现场调试为依据，介绍可编程序控制器（PLC）在铸造起重机安全制动器电气控制系统中一些共性及重要问题的控制与解决方案。

关键词：
运行制动器；安全制动器；PLC

安全制动器是一种非常成熟可靠的产品，对安全制动器采用何种控制方式以确保其准确无误的动作，使其在事故状态下确实起到安全保护作用，对电气控制提出了较高的要求，即控制的可靠性、准确性非常重要。
　　
1 安全制动器在铸造起重机上的作用
铸造起重机用于冶金行业，其工作任务是为冶炼炉运送钢水。一般有5大机构：主起升，副起升、大车、主小车、副小车机构。电机安装在高速轴上，卷筒安装在低速轴上，高速轴和低速轴通过减速器连接在一起。传统的起升机构制动器设在高速轴上，称工作制动器。在这种情况下，如果高速轴和低速轴之间的某个传动环节故障，主起升制动器对于卷筒将失去作用。针对这种情况，在卷筒上装设制动器，称安全制动器。在传动环节故障和超速故障时，运行制动器先动作，安全制动器延时动作。确保起吊的液态金属钢水包能够在事故状态时受到保护并安全可靠制动。
　　
2 安全制动器控制方式
（1）卷筒上装设超速开关，在起升机构故障且卷筒超速时，安全制动器动作。优点是控制原理比较简单，调试方便。缺点是卷筒只有在超速时才起作用，安全制动器动作对机械结构破坏较大。
（2）高低速的传动速比是常数，通过装置不间断的检测该常数。当这个常数发生变化时，就意味着机械的传动环节被破坏，安全制动器立即动作。优点是在故障发生的初期就能判断出来，使安全制动器动作，安全制动器动作对机械结构破坏较小。缺点是控制原理比较复杂，调试需专业电气技术人员。
　　
3 安全制动器的控制硬件组成
（1）安装在2卷筒上的2个编码器。
（2）安装在2主起升电机上的2个编码器。
（3）安全制动器控制屏（或柜）（安装有：可编程控制器、断路器、继电器、接触器、稳压电源、接线端子等）。
（4）控制屏到4个编码器的屏蔽电缆。
（5）安装在操作台上的急停按钮和故障复位按钮，安全制动器松闸指示灯，编码器故障指示灯等。
　　
4 电气安装与元件选型
安全制动器误动作影响起重机的正常使用，可能造成更大的损失。如果安全制动器经常误动作，使用者会对安全制动器所起的作用产生怀疑并失去信心。为了确保安全制动器不会误动作，在可编程控制器的程序完全无误并且可以正常工作的情况下，元器件的选型和电气安装显得尤为重要。
　　
4．1电气安装
（1）控制屏到4个编码器的屏蔽电缆中间无断点，如有断点要对断点做屏蔽处理。
（2）控制屏到4个编码器的屏蔽电缆的屏蔽层需2端接地，且保证是同一地。为保证是同一地，主小车上应装有接地装置。使主小车和大车处于同一地。
（3）计算屏蔽电缆的长度，确认编码器脉冲信号的传输距离在有效的范围内。
（4）4个编码器的信号线和电源线用不同的屏蔽电缆。信号线和起重机上的各种电源线要分开布置。
（5）稳压电源安装在靠近可编程控制器处，www.1000ji.com并接地。
（6）信号线不上接线端子，直接接在可编程控制器输入模块上。
（7）如果起重机的某机构装有变频器或其他干扰比较强的设备，要装有进出线电抗器或其他装置，把对安全制动器控制系统的干扰减少到最少。
　　
4．2元件选型
（1）编码器的选型要和可编程控制器相匹配。输出方式要选推挽输出方式。炼钢厂的环境比较差，铁粉尘很大，编码器要选用比较高的防护等级值。编码器的输出电压要和供电电压值相匹配。
（2）可编程控制器要有4个独立的高速计数器，且高速计数器的高速计数能力要能满足要求。这需要通过计算来确定。实际使用中发现高速计数器的高速计数能力最好能达到1．5～2倍的实际需要计数能力，这样才能确保可编程控制器程序正常工作。

5 PLC控制系统原理
（1）PLC控制系统
该系统选用西门子S7-200PLC进行控制，具有极高的性价比，较高的可靠性、丰富的指令，实时特性强的通讯能力，易于掌握，便于操作，丰富的内置集成功能和扩展模块。PLC控制系统原理框图见图1。

（2）PLC程序编制
将程序结构化编程，控制任务分解为能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序部分表示，即为所知的块，为使用户程序工作，组成用户程序的块必须被调用，块调用指令只能在逻辑中编写和启动。为了能让程序正常工作，编制时要注意以下几点：
①尽量使中断程序短小、简单。且执行中断程序时对其他处理不要延时太长；
②几个中断程序的激活、执行、退出的工作时序要计算好；
③比较时要留有一定的余量。
　　
6 结束语
该系统对安全制动器的控制已用于生产实践中，对于钢水的运送起到了保护作用，在意外事故状态下避免了设备、财产损失，杜绝了人身伤亡事故的发生，在生产中对安全制动器的控制应用准确、可靠、良好。