PLC和MENTORⅡ設計的智能鉗型吊電氣控制系統

概述：本文研究了全數字智能鉗型吊電氣控制系統的設計方法，設計出了以PLC及MENTORⅡ為核心的控制方案。該方案極大的提高了鉗型吊的工作效率、可靠性及控制精度，降低了能耗。實(shí)驗結果證明了此方案的有效性。

關(guān)鍵詞：全數字;智能;鉗型吊;MENTORⅡ

ABSTRACT：In this paper， project is designed which based on our research and analysis about electricity-control system of the all-digital and intelligent pliers type hoist. The core of this project are PLC and MENTORⅡ，and many benefits can be gained from this project ―― enhancing efficiency of the pliers type hoist，improving stability and controlling accuracy, reducing the consumed-energy. Finally, the experiment results prove the effective of this project.

Keywords:all-digital;intelligent;plierstypehoist;MENTORⅡ.

　　引言：現在國內一些大型鋼廠(chǎng)使用鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵多、負載重、震動(dòng)大，因而對電控設備的要求高。我國現有的鉗型吊一般采用的是直流滑道串電阻調速，雖控制電路比較簡(jiǎn)單，但是切換電阻由于高度頻繁的切換使開(kāi)關(guān)故障率高，能耗大，且速度調節非平滑，運行不穩定。上世紀90年代諸多廠(chǎng)家曾采用直接可控硅控制對鉗型吊進(jìn)行過(guò)技術(shù)改造，但均因為現場(chǎng)環(huán)境惡劣而達不到理想的效果。在對鉗型吊的設備進(jìn)行了深入的研究的基礎上，我們對鉗型吊的的電氣設備進(jìn)行了全數字智能控制改造試驗，運行到目前為止達到了預期的目的。該技術(shù)對鉗型吊的全部改造是切實(shí)可行的，通過(guò)對全國各大鋼鐵企業(yè)的調查，該技術(shù)在全國是首創(chuàng )，處于國內領(lǐng)先水平。

一、鉗型吊全數字改造方案

　　1、總體規劃

　　舞陽(yáng)鋼鐵公司軋鋼廠(chǎng)鉗型吊原為6KV/170V通過(guò)固定整流成220V直流,引上滑道,再送往鉗型吊控制柜。各機構通過(guò)串接電阻分段調速，電機正反向及各段速度通過(guò)司機室的主令控制器驅動(dòng)各段主接觸器及中繼來(lái)實(shí)現。該方法接觸器多，電阻多，且接觸器頻繁操作故障率高，能耗大，已經(jīng)嚴重影響生產(chǎn)。全數字改造的整體思想是：在鉗型吊上直接安裝直流調速裝置，所有邏輯控制由PLC完成。具體總規劃如下：

　?。?）、將整流變壓器更換為6KV/380V整流變壓器，容量通過(guò)計算采用1000KVA，與原相同用兩臺一用一備。

　?。?）、滑道由原來(lái)的兩條增加一條為三條，通過(guò)控制柜內的總開(kāi)關(guān)將三相380V電源送到控制柜母排。

　?。?）、取消原所有的接觸器，調速電阻，制動(dòng)電阻。通過(guò)調節全數字直流調速裝置輸出電壓調速。

　?。?）、司機室的各機構的主令控制器開(kāi)關(guān)信號全部直接送入PLC，再由PLC綜合編程通過(guò)PLC輸出點(diǎn)直接控制直流裝置。

　?。?）、主鉤設置緊急提升功能。當主鉤控制器故障或主電源斷電時(shí)，由司機室啟動(dòng)緊急提升開(kāi)關(guān)，緊急提升裝置將主鉤提起，緊急提升裝置由輔助滑電道供電。

　?。?）、裝在司機室的主令開(kāi)關(guān)，各種功能開(kāi)關(guān)保留原狀，將大車(chē)事故行走改為主鉤緊急提升。其余開(kāi)關(guān)全部進(jìn)PLC。

　　2、數字直流調速裝置的選型

　　由于鉗型吊在均熱爐上方吊裝冷熱鋼坯，溫度高、金屬粉塵大、負載重、震動(dòng)大。因而對電控設備的要求高，我們選用了英國ControlTechniques（簡(jiǎn)稱(chēng)CT）公司的MentorII全數字直流調速裝置，它采用微處理器核心，操作指令及運行參數可由面板或串型口輸入，設定及修改，并受三級保密字保護，所有模擬輸入及大多數數字量輸入用戶(hù)可自編程。串行口采用RS485，易于多機聯(lián)網(wǎng)，與上位機及其它設備形成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )，還提供各種選件加強系統功能，如帶自動(dòng)弱磁的磁場(chǎng)控制模塊，用于恒功率應用時(shí)的弱磁控制，有BASIC語(yǔ)言編程的單片機處理模塊及智能多文字用戶(hù)接口等，結構緊湊，可靠性高。

　　這里選用的是英國ControlTechniques公司的全數字式直流電機驅動(dòng)器M550R，輸出電流范圍25A～1850A。其分單象和四象限兩種配置。單向驅動(dòng)器僅能實(shí)現正向運行，四象限驅動(dòng)器是完全可逆的。這兩種配置的驅動(dòng)器均能對電機的速度和轉矩進(jìn)行全面控制，四象限驅動(dòng)器可對正反向運行進(jìn)行全面控制。它的基本工作原理還是控制電樞的端電壓從而控制送入電機的電流，從而達到調速的目的。

　　3、PLC的選型

　　PLC在性能上比繼電控制邏輯優(yōu)異，PLC可靠性高,抗干擾能力強，在硬件和軟件兩個(gè)方面還采用可屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動(dòng)恢復等措施，其平均無(wú)故障時(shí)間達到（3～5）×104h以上;PLC編程直觀(guān)、簡(jiǎn)單，采用了一種面向控制過(guò)程的梯形圖語(yǔ)言;PLC適應性好，它是通過(guò)程序實(shí)現控制的。

　　在本設計方案中，采用三菱微型可編程控制器―FX2N-128MR。

二、控制方法

　　由于鉗型吊的工作部件比較復雜，包括主鉤、副鉤、大車(chē)、小車(chē)、夾鉗回轉及開(kāi)閉等，對這些電機都要求有4級速度變換和正反向切換?，F在以主鉤系統為例，說(shuō)明實(shí)現上述要求的控制方法。

　　圖1是直流調速裝置MentorII的速度給定選擇圖，圖1中，01.17為速度給定1;01.18為速度給定2;01.19為速度給定3;01.20為速度給定4（4個(gè)給定速度在MentorII菜單上設定）;01.12為正反向選擇。

圖1：MentorII的速度給定選擇圖

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