橋式起重機無(wú)線(xiàn)遙控電氣系統的設計

　　1.引言

　　現有嘉興德英機械廠(chǎng)55t/10t橋機，原設計為司機室主令開(kāi)關(guān)操作的常規控制方式。由于廠(chǎng)房?jì)葮驒C司機室靠近房頂溫度較高，司機室操作人員長(cháng)時(shí)間工作會(huì )感覺(jué)身體不適，導致工作效率降低。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，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(huì )引起事故的發(fā)生。因此廠(chǎng)家希望對橋機進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遙控的改造，操作人員可直接在地面無(wú)線(xiàn)操作，以避免上述情況的發(fā)生。

　　2.常規控制系統

　　橋機共有四個(gè)機構組成：主起升機構、副起升機構、大車(chē)行走機構、小車(chē)行走機構。四個(gè)機構均采用常規控制，由主令開(kāi)關(guān)控制機構動(dòng)作。主起升機構和副起升機構采用QR1S控制方式。大車(chē)行走機構和小車(chē)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(chē)運行機構控制為例進(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)，起升機構狀態(tài)為上升或下降的反接制動(dòng)狀態(tài)；接觸器KM23閉合時(shí)，起升機構為下降的單相制動(dòng)狀態(tài)；接觸器KM22閉合時(shí)，起升機構為下降的再生制動(dòng)狀態(tài)。轉子串電阻-R21，由接觸器KM240~KM243來(lái)控制串入轉子的電阻，實(shí)現機構的平滑起制動(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，機構采用主令開(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，電機低轉矩起動(dòng)，延時(shí)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(shí)，擋位從零位至一擋，電動(dòng)機不動(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)機處于再生制動(dòng)狀態(tài)，運行速度最高；從三擋回二擋，電動(dòng)機從再生制動(dòng)狀態(tài)變成單相制動(dòng)狀態(tài)，降低機構的運行速度；從二擋回一擋時(shí)，電動(dòng)機從單相制動(dòng)狀態(tài)變成反接制動(dòng)狀態(tài)，再次降低運行速度；擋位回零時(shí)，接觸器KM21延時(shí)斷開(kāi)，制動(dòng)器先于電機斷電抱閘，防止溜鉤。

　　小車(chē)運行機構采用可逆對稱(chēng)電路，主令控制器擋位為3-0-3。起動(dòng)電阻為4級，第1、2級由手動(dòng)切除，第3、4級由時(shí)間繼電器控制自動(dòng)切除，實(shí)現平穩的起制動(dòng)。起升機構與運行機構采用的常規控制系統在實(shí)際操作應用過(guò)程中效果較好，所以改造過(guò)程中并沒(méi)有改動(dòng)原有系統的控制方式。

　　3.遙控系統設計

　　遙控系統分為遙控硬件線(xiàn)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(guò)軟件邏輯控制輸出控制信號，經(jīng)過(guò)中間繼電器控制控制回路，從而控制主回路。遙控系統通過(guò)遙控器、PLC裝置和PLC軟件實(shí)現主令開(kāi)關(guān)的控制功能。

　　3.1遙控系統硬件設計

　　為滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)雙搖桿遙控器，五擋可調，最遠操作距離為100米。如圖4進(jìn)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(kāi)關(guān)的3擋操作；遙控器4擋、5擋與3擋短接。實(shí)現遙控器操作的擋位與主令開(kāi)關(guān)擋位的一致。



　　圖4遙控器硬件設計

　　PLC采用三菱FX2n-80MR。圖5為PLC硬件設計接線(xiàn)圖。將遙控器輸出的擋位信號通過(guò)中間繼電器輸入到PLC裝置中，PLC根據輸入信號進(jìn)行邏輯處理，輸出相應的控制信號，通過(guò)中間繼電器控制機構的控制回路。



　　圖5 PLC硬件設計接線(xiàn)圖

　　如圖6對原有控制線(xiàn)路進(jìn)行改造，每個(gè)PLC輸出觸點(diǎn)就對應主令開(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)現改造后遙控器控制系統與司機室主令操作相同的功能。系統的安全裝置如限位保護，超速保護均沿用原系統，安全可靠。



　　圖6改造后的主起升控制回路

　　3.2遙控系統軟件設計

　　3.2.1GXDeveloper軟件

　　由于本遙控系統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)言程序設計，網(wǎng)絡(luò )參數設定，可進(jìn)行程序的線(xiàn)上更改、監控及調試，具有異地讀寫(xiě)PLC程序功能。

　　3.2.2PLC程序設計

　　遙控系統送電后，先檢查司機室中司機室/無(wú)線(xiàn)遙控轉換開(kāi)關(guān)是否選擇在無(wú)線(xiàn)遙控位置，再檢查系統是否準備好（如安全裝置有沒(méi)動(dòng)作、遙控器操作手柄是否在零位等），然后由司機操作遙控命令，PLC接收命令信號后，由PLC程序完成整個(gè)工藝控制過(guò)程，并輸出相應信號，通過(guò)改進(jìn)后的硬件控制回路對各個(gè)機構進(jìn)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(yǔ)

　　本文根據原有橋機的控制要求和操作工藝，將橋機電氣系統改造為無(wú)線(xiàn)遙控電氣系統。實(shí)現了橋機在原有控制系統未變的情況下的無(wú)線(xiàn)遙控操作。實(shí)現遙控操作和主令操作的一致性，使無(wú)線(xiàn)遙控操作和司機室操作可以切換使用。該無(wú)線(xiàn)遙控操作系統成功應用于嘉興德英機械廠(chǎng)55t/10t橋機（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，節省了人力資源，提高了安全性可靠性。



　　圖8嘉興德英機械廠(chǎng)55t/10t橋機

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