PLC和变频器在全自动上料装置上的应用

2012-10-27李志刚

中国科技信息 2012年22期

关键词：夹钳大车起重机械

李志刚

新乡市中原起重机械总厂有限公司，河南新乡 453400

PLC和变频器在全自动上料装置上的应用

李志刚

新乡市中原起重机械总厂有限公司，河南新乡 453400

PLC和变频器是全自动上料装置重要组成部分，整个装置的运行、停止、抓料、放料、定位等作业均由PLC和变频器及其附属控制部分完成。整套装置通过给定运行信号，经由编码器和接近开关等检测原件将信号传输给PLC，经PLC进行逻辑运算后发出指令给变频器，变频器根据PLC指令再按程序驱动电动机，由电动机驱动整套装置进行必要的作业。本文对PLC和变频器在全自动上料装置上的相关运用进行分析和研究。

PLC; 变频器；自动控制；上料装置；运用

1 上料装置现实状况

全自动上料装置是近年来新兴的一种高精度自动运行产品，主要应用在无缝钢管厂钢管坯料搬运作业中。

2 上料装置装置构成

本装置结构由钢梁、大车传动、起升机构、液压夹钳、电器控制五大部分组成。要求一键式全自动运行，多点自动定位。

3 电控系统控制方案及其优点

考虑到本装置应用环境较为复杂，要求比较严格，电气控制系统采用目前最先进的传动控制技术和PLC控制技术组成。夹钳起升和大车行走部分采用变频控制，控制系统采用PLC控制，大车行走同步定位依靠PLC和绝对值编码器数据交换完成。整个系统具有完善的检测、可靠的控制、先进的诊断功能，最大限度满足了客户的使用要求。

夹钳起升由1台电机驱动，电机功率10极110KW。采用ACS800-04系列132KW变频器+旋转编码器+RTAC-01闭环驱动，变频器进线前端加塑壳断路器和进线电抗器。另外由于夹钳起升需要制动转矩（电机的转动方向与力矩方向相反）运行，因此变频器必须另外配置直流制动单元和制动电阻，用来吸收电机在下降运行所释放的能量。大车行走由1台电机驱动，电机功率6极30KW。采用ACS800-01系列37KW变频器+旋转编码器+RTAC-01闭环驱动，变频器进线前端加塑壳断路器和进线电抗器。另外由于大车需要减速停止，精确定位，也需配置制动单元和制动电阻，用来吸收电机在运行时所释放的能量。大车定位用欧姆龙E2无触点型接近开关。

3 集中控制部分

集中控制系统的核心为PLC和旋转编码器，PLC采用三菱FX2N系列。设置零位、A、B、D、E四个定位转换开关，在A、B、C、D、E处各安装接近开关一只。

当选择A位时，按自动抓料按钮，抱闸打开，夹钳开始下降，根据旋转编码器检测到的数据，PLC开始计算输出变频器速度值，逐步加之全速，接近目标点时，PLC逐步切除变频器多段速，到达目标点后，下降动作停止，抱闸关闭。延时1秒后PLC输出夹钳夹紧信号，液压缸动作夹紧重物，延时1秒后，夹钳依照下降相反的动作顺序上升到达指定高度，抱闸关闭。延时1秒后，大车电机右行信号接通行，根据旋转编码器检测到的数据，PLC开始计算输出变频器速度值，逐步加之全速，接近C点时，PLC逐步切除变频器多段速，以3～5HZ的低速爬行，接触到C点接近开关后，大车电机右行停止，自动抓料结束。

按自动复位按钮，PLC输出下降子程序，夹钳开始下降到达指定点后，夹钳打开卸下重物。延时1秒后，PLC输出上升子程序和左行子程序，大车行走到A位后，自动复位结束。其他B、D、E位动作与A位相同。

考虑现场使用的特殊情况，每一步都加有点动动作和单步动作程序，以便调整。

4 系统综述

整个系统控制回路采用PLC集中控制。所有的主令信号、限位信号都输入到PLC输入端，PLC输出采用通讯方式控制变频器的启动、停止和运行速度。由PLC内部完成控制系统的联锁和互锁。

当指令输入PLC后，PLC根据不同的信号组合，将不同的速度通过PLC与变频器之间的总线控制输出至变频器。变频器的运行、故障等状态反馈至PLC，PLC根据采集的变频器信号判断系统运行状态。同时抱闸、限位等外部信号也输入至PLC，PLC根据系统运行和故障情况控制系统报警或者跳闸，从而实现完善的系统诊断功能。