您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
西門子6ES7515-2TN03-0AB0簡介
按照區(qū)域劃分，各PLC的具體的控制分工為：
中央控制系統(tǒng)的作用
油漆車間中控室中央控制系統(tǒng)通過工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-現(xiàn)場工業(yè)總線Profibus，把控制油漆工藝控制系統(tǒng)和輸送控制系統(tǒng)的9臺西門子公司PLC連接起來，把原來車間里分散的單元控制，變成相互有機(jī)聯(lián)系的統(tǒng)一的整體控制系統(tǒng)。同時(shí)，系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制和信息處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對油漆車間的生產(chǎn)管理、工藝過程和設(shè)備運(yùn)行的自動控制和監(jiān)視，使油漆車間的汽車涂裝生產(chǎn)始終處于正常狀態(tài)。
二.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成
由于中控室中央控制系統(tǒng)面對整個油漆生產(chǎn)車間，控制著各種生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行，它必須要做到實(shí)時(shí)采集全車間各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息，同時(shí)對其發(fā)出的控制指令要準(zhǔn)確無誤地送到全車間各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備上，并能監(jiān)測執(zhí)行情況。為了保障這些控制信息和檢測信息暢通和準(zhǔn)確的傳遞，中控室中央控制系統(tǒng)按照其功能構(gòu)成了二個層次的網(wǎng)絡(luò)。
上層信息管理網(wǎng)絡(luò)
以中控室的工控機(jī)為主，還包括主PLC（E21），Duerr的PLC和信息交換中心S5-155U，共同構(gòu)成上層信息管理網(wǎng)絡(luò)，也是中控室中央控制系統(tǒng)對油漆車間的中心信息管理部分。這里主PLC（E21）同時(shí)還連接著油漆工藝控制系統(tǒng)和輸送控制系統(tǒng)的PLC，所以主PLC（E21）起著上層信息管理網(wǎng)絡(luò)和底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)之間傳遞信息的作用。上層信息管理網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成是建立在西門子公司的現(xiàn)場工業(yè)總線Profibus網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，在每個網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)分別插入Profibus網(wǎng)卡：工控機(jī)上插入CP5613網(wǎng)卡，其他PLC上插入CP5431網(wǎng)卡。
使用西門子交流調(diào)壓調(diào)速裝置及PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)控制．對橋式起重機(jī)的行走和起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)速與監(jiān)控，并獲得平滑的調(diào)速效果，減小機(jī)械部件的沖擊。降低了橋式起重機(jī)的故障率，增加了橋式起重機(jī)的安全系數(shù)。
在珠江鋼鐵公司煉鋼部，橋式起重機(jī)(亦稱行車)是重要生產(chǎn)設(shè)備，它擔(dān)負(fù)著吊運(yùn)各種生產(chǎn)設(shè)備、物資的任務(wù)，如果出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
系統(tǒng)概述
珠江鋼鐵公司煉鋼部2#行車為150 t橋式起重機(jī)，擔(dān)負(fù)著煉鋼部兩條生產(chǎn)線的所有鋼包的吊運(yùn)工作，具有4個運(yùn)行機(jī)構(gòu)：大車南／北行走，小車東／西行走，主起升升降，副起升升降。其中大車由4臺37 kW電動機(jī)驅(qū)動，小車由2臺22 kW電動機(jī)驅(qū)動，主起升由2臺200 kW電動機(jī)驅(qū)動，副起升由1臺110 kW電動機(jī)驅(qū)動。這9臺電動機(jī)均為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。每個運(yùn)行機(jī)構(gòu)都有4個不同的速度檔位，除了主起升機(jī)構(gòu)采用ABB定子調(diào)壓裝置控制外，其他機(jī)構(gòu)通過切換轉(zhuǎn)子回路電阻來實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)整，為有級調(diào)速。
電氣系統(tǒng)由刀開關(guān)、低壓斷路器、接觸器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、凸輪控制器、限位開關(guān)、ABB定子調(diào)壓裝置及測速電動機(jī)等各電氣元件組成。保護(hù)類型主要有如下幾種：
1)零位保護(hù)。所有機(jī)構(gòu)的凸輪控制器的零位觸頭串聯(lián)在一起，只有所有凸輪控制器手柄全在零位時(shí)，才允許接通電源。
2)安全門限位保護(hù)。該橋式起重機(jī)有4個大車端梁門限位、1個駕駛室門限位。任何一個門限位被觸動(門被打開)，行車自動切斷電源、停止運(yùn)行，保證人上下車時(shí)的安全。
3)各運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位開關(guān)。由于2#行車大車為南北雙向行走，且南北各有一臺行車，所以除大車機(jī)構(gòu)使用紅外線防撞裝置外，主起升、副起升和小車機(jī)構(gòu)均有雙向預(yù)限位和停止限位保護(hù)。其中起升機(jī)構(gòu)比行走機(jī)構(gòu)多出一個上極限保護(hù)，即重錘保護(hù)。當(dāng)預(yù)限位動作后，將給出減速信號，停止限位動作后給出停止信號，但不影響反向操作命令的正常執(zhí)行。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的重錘保護(hù)開關(guān)動作后，整車電源全部跳停，無法送電，必須由人工將重錘開關(guān)手柄抬起，同時(shí)操作機(jī)構(gòu)下降至脫離重錘開關(guān)后恢復(fù)正常操作。
4)急停開關(guān)。在駕駛操作臺上設(shè)置急停開關(guān)，當(dāng)急停開關(guān)被按下時(shí)，整車電源被切斷，停止所有機(jī)構(gòu)動作，同時(shí)所有制動器自動制動。
5)失壓保護(hù)。當(dāng)橋失起重機(jī)電壓下降過多甚至斷電，主接觸器將自動釋放，切斷總電源。
6)過電流保護(hù)。當(dāng)380V動力供電回路出現(xiàn)過電流時(shí)(如電動機(jī)過電流)，過流繼電器動作斷開電源。
7)短路保護(hù)，低壓斷路器起短路保護(hù)作用，當(dāng)橋失起重機(jī)內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重短路事故時(shí)，切斷該回路電源，防止事故擴(kuò)大。
由于系統(tǒng)中除了主起升采用ABB調(diào)壓裝置外，其他機(jī)構(gòu)均采用接觸器控制，使用了大量的接觸器和繼電器等元件。工作時(shí)，這些元件動作頻繁，且每次動作均會產(chǎn)生振動，所以類似觸頭磨損、觸頭接觸不良及線圈過熱以至燒毀和接線端子松脫等故障頻繁出現(xiàn)。由于調(diào)速簡單，沖擊大，機(jī)械部件磨損也比其他行車嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)過電動機(jī)軸斷裂事故。這些因素導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)工作量大，設(shè)備開通率低及存在安全隱患，給生產(chǎn)的帶來很大的影響。
系統(tǒng)改造方案的選擇
目前橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)較常用的方案有3種：交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流調(diào)速系統(tǒng)，均為非傳統(tǒng)全數(shù)字化的調(diào)速系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備情況及對交流調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速做了如下對比。
針對現(xiàn)場設(shè)備，若選擇交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，則只需要對電氣梁內(nèi)的控制回路進(jìn)行改造即可，仍可保留轉(zhuǎn)子回路的電阻及所有電動機(jī)；若選擇變頻調(diào)速系統(tǒng)，則所有的電動機(jī)均需要改造、更換，幾乎所有電氣設(shè)備需要更換，原有設(shè)備庫存?zhèn)浼矊⑻蕴?。所以最后我們選擇了采用交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。
交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)具有如下優(yōu)、缺點(diǎn)。
1)改變電動機(jī)的供電電壓將大大影響電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，交流調(diào)壓調(diào)速必須在速度閉環(huán)下使用。
2)交流調(diào)壓調(diào)速是部分在速度閉環(huán)下運(yùn)行、部分在速度開環(huán)下運(yùn)行。
3)能量消耗大。
4)帶有轉(zhuǎn)子電阻，故障率高、占用空間較大。
5)高次諧波、特別是產(chǎn)生的缺口對電網(wǎng)影響很大。
6)適合于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的改造，此時(shí)用變頻調(diào)速不是好的選擇。
7)對電源要求不高，滑線供電的起重機(jī)適合使用交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。
8)初投資低，可靠性高。
系統(tǒng)改造過程
1．硬件配置
改造后保留原電動機(jī)及其電阻。原電氣控制系統(tǒng)拆除，保留所有限位開關(guān)、安全門限位，重錘限位、急停開關(guān)。保留原有凸輪控制器，并增加一套德國HBC無線遙控系統(tǒng)，通過駕駛室內(nèi)一開關(guān)進(jìn)行操作方式的選擇(駕駛室操作／遙控操作)。大車、小車和副起升機(jī)構(gòu)各增加一臺西門子調(diào)壓調(diào)速裝置作為動力驅(qū)動控制，各增加編碼器一臺用做閉環(huán)控制的速度檢測。由于主起升機(jī)構(gòu)兩臺電動機(jī)容量較大，且考慮到在故障狀態(tài)下的單電動機(jī)運(yùn)行，故分別使用兩臺調(diào)壓調(diào)速裝置，同時(shí)增加兩臺編碼器用做速度檢測。每個機(jī)構(gòu)的速度分為10％、25％、40％和100％4個擋位。增加一套西門子PLC300系統(tǒng)，加入PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)控制，大大縮小了繼電器的使用量。在駕駛室增加一ET200和PLC通信，減少了駕駛室至電氣梁的電纜。電氣梁內(nèi)增設(shè)MP370觸摸式操作面板用于整車電氣系統(tǒng)的監(jiān)控。
PLC作為邏輯控制核心，也是PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中的主站，幾乎所有外圍信號(限位信號、凸輪控制器擋位信號、遙控信號、調(diào)壓調(diào)速裝置反饋信號)均由PLC輸入模塊輸入。PLC的輸出信號通過輸出模塊輸出，通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)塊給調(diào)壓調(diào)速裝置，比如擋位命令信號，來控制調(diào)壓調(diào)速裝置如何輸出轉(zhuǎn)矩；另外一部分信號輸出到接觸器、繼電器來控制調(diào)壓調(diào)速裝置的通、斷電。
2．改造前后故障處理方法比較
1)重錘限位開關(guān)動作后的復(fù)位。之前由于安全回路設(shè)計(jì)的不同，每次重錘限位開關(guān)動作后需要人工將重錘手柄抬起同時(shí)下降起升機(jī)構(gòu)，直至重錘開關(guān)手柄能自動復(fù)位，這樣耗時(shí)較長。通過對安全回路的優(yōu)化，當(dāng)重錘限位開關(guān)動作后仍能達(dá)到總電源跳停的目的，但重新送電后不能操作其上升動作，只可操作其下降，離開重錘限位開關(guān)后恢復(fù)正常操作。
2)改造前對故障的判斷只能通過繼電器的動作來判斷。改造后由于增加了調(diào)壓調(diào)速裝置，當(dāng)裝置檢測到系統(tǒng)的電流、電壓、反饋信號異常時(shí)，會自動停止輸出，并在顯示窗口顯示故障代碼，然后根據(jù)故障代碼來快速排查故障。
3)改造前只有一種操作方式即駕駛室操作，改造后有駕駛室操作和遙控操作兩種方式。當(dāng)一種操作方式存在故障，且難以判斷時(shí)，可改用另外一種操作方式以解決問題。
4)改造前主起升只有一臺ABB調(diào)壓調(diào)速裝置控制兩臺電動機(jī)，一旦在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障，就只能等故障解決后才能進(jìn)行后續(xù)工作流程。現(xiàn)在2臺電動機(jī)分別由2臺西門子調(diào)壓調(diào)速裝置控制，可獨(dú)立完成一個周期的工作，確保了生產(chǎn)的安全和順行。