Fl-40MR PLC在桥式起重机检测控制中的应用

    一、应用背景与需求    起重机是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物料的装卸，在工业生产、建筑及物流系统中是不可缺少的设备，有着广泛的用途。桥式起重机是起重机的一种，适用于冶金、水泥、化工、及其他企业的仓库和车间，在室内或露天的固定空间，从事矿石、石灰石、矿粉、焦渣、焦碳、煤、矿等散粒物料的搬运工作。由于该类设备笨重，运输安装困难，对其产品质量的检测一般要在现场进行。    由于对桥式起重机的检测需要在现场进行，就要求检测控制设备要接线方便、便于携带、工作可靠、控制灵活，PLC可以满足这些要求。本例讲解PLC在桥式起重机质量检测控制中的应用。    二、桥式起重机检测的PLC控制系统设计    1．检测系统的控制要求    桥式起重机有3个主要的执行工作机构：升降机构、进退机构、左右运行机构。对桥式起重机的质量检测，主要是针对工作机构在空载和加载两种工况下的运行情况进行检测。空载检测时，要求系统运行时间不少于1h;加载检测要加载到1.1倍额定负载，并按控制要求反复运行1h。    对检测过程的控制要求如下。    ·检测进退机构运行时，机构的运动顺序是：前进30s，停45s，后退30s，停45s;每一个周期150s。    ·当进退机构一个周期结束Is后，进行左右检测，左行14s，停23s，右行14s，停23s，左右行一个周期75s。    ·检测升降机构运行时，升降机构在进退机构启动15s后启动，即在左右行机构工作14s后停止时启动，上升10s，停15s，下降10s，停15s，一个周期50S。    ·为了安全，起重机任意两个机构不能同时启动，但可同时运行；同时，要求3个机构不能同时运行。    ·为了适应不同的现场要求，要求检测设备有随机手动控制功能，以保证运行灵活性和安全性。    2．PLC选型及I/O定义    根据上述对桥式起重机检测过程的控制要求，PLC控制系统的输入包括：自动运行开关的输入信号，手动前进、后退开关信号，手动左行、右行开关信号，手动上升、下降开关信号，共计7个开关量输入信号。    PLC控制系统的输出包括：前进、后退接触器驱动信号，左行、右行接触器驱动信号，上升、下降接触器驱动信号，电铃和指示灯驱动信号，共计8个开关量输出信号。    根据系统的I/O点数，并考虑富裕量，可选用日本三菱公司的Fl-40MR，其I/O点数为：24点输入、16点输出。系统I/O地址定义如表8.6所示。    表8.6    PLC的I/O定义表
    三、桥式起重机检测的PLC控制梯形图设计    依据控制要求和PLC的I/O定义，可进行系统控制程序设计，包括进退机构、左右运行机构和升降机构的控制梯形图设计。    进退机构的梯形图程序设计如图8.14所示。运行时有手动操作和自动操作两种，自动运行过程如下。    · 当PLC开机工作时，通过内部继电器M71产生初始化脉冲，使各个计数器(C460~C463)复位。    ·当自动运行开关S1合上后，X400的常开接点闭合，Y431线圈接通，进退机构执行元件前进，接触器通电，起重机开始前进；同时，所有的定时器、计数器开始工作，定时器T450每Ss产生一个脉冲，脉冲的保持时间为一个扫描周期，为计数器提供计数信号。    · 当C460计到6时（即延时30s），C460的常闭接点断开，使Y431线圈断电，进退机构停止前进。    ·再过45s后，C461计数器计到15，C461的常开接点闭合，Y432线圈接通，起重机开始后退；工作30s后，C462计数器到21，C462的常闭接点断开，Y432的线圈断开，使后退停止。    ·休息45s，C463计数到30，C463的常开接点闭合，使所有计数器复位，又重新计数，进入第二次循环。    除了上述的自动控制方式外，根据需要也可进行手动操作。从图8.14所示的梯形图可知，Y431有两条控制支路，X401的常开接点和X400的常闭接点串联构成手动操作支路。当S2合上时，Y431有输出，KM1接通，前进运行；当S2断开时，停止前进。S3手动后退的使用与S2类同。    左右运行机构的控制梯形图如图8.15所示，升降机构的控制梯形图如图8.16所示。它们的工作原理与进退机构相同，这里就不再赘述。
    图8.14    进退机构工作的控制梯形图
    图8.15    左、右行机构工作的控制梯形图
    图8.16    升降机构工作的控制梯形图
    图8.17    声光指示的控制梯形图    当加载并按控制要求反复运行1h后，若需要发出声光信号，并停止运行，可增加图8.17所示的梯形图。当起重机工作时，与C565的计数输出端连接的T450的常开接点每5s通断一次，C565计到720（即延时1h），串接在前进、后退、左行、右行、上升、下降工作自动运行控制支路的C565常闭接点断开，使Y431、Y432、Y433、Y434、Y435、Y436均断开而停止工作。同时C565常开接点接通，Y430、Y437线圈得电，发出声光信号；由于T454的作用，10s后，声音信号消失，但灯光信号仍保持。    四、总结与评价    为了保证工作的安全可靠，桥式起重机需要定期和经常性的检测，并且一般要在起重机的工作现场来完成。本例通过采用PLC来控制桥式起重机的运行，使起重机在现场的检测可以高效率地完成，可以充分体现出PLC所具有的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小巧等优点。    此外，起重机采用PLC控制，还能够解决传统控制方式下在操纵方面的许多麻烦，包括开闭电机和起升电机在抓斗刚装料闭合起升时难以同步等问题。同时，通过采用PLC控制可以减轻工人的劳动强度，提高抓斗桥式起重机的工作性能。因此，PLC在该方面的应用具有重要的实用意义和推广价值。