采用PLC技术改造抓斗桥式起重机

采用PLC技术改造抓斗桥式起重机

1. 前言：

炼铁厂供料车间抓斗桥式起重机原控制电路采用71-时间继电器平衡切除电阻，实际使用中JT3型直流时间继电器每月常常损坏4-5个这是因为一合上控 制电源开关，1个时间继电器就全部处于通电状态，设计不甚合理；其次抓斗装卸作业高节奏使得时间继电器频繁动作，其线圈有1万多匝，线径小于 0.2mm2，消耗功率约16W，正常工作时发热比较严重，导致绝缘老化，每次线圈得、失电瞬间又会产生很大的反电动势，极易击穿绝缘损坏线圈，特别是工 作现场环境差、煤粉尘多、震动大、电化腐蚀严重等加剧了时间继电器的损坏.

2. PLC简介：

可编程控制器(Programmable controller)是计算机家族中的 一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可 编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种 装置的功能已大大超过了逻辑的控制范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机相混淆，所以，将可编程控制器简称 PLC。 PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电 器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字操作的电子系统， 专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟 的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有 通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

3. 抓斗桥式起重机原控制电路原理：

工作原理如下：原控制电路图一，图上KM1~KM6是CJ20型交流接触器，KT1～KT6是JT3型直流时间继电器KMUP1是抓斗上升主交流接触器， KMD1是抓斗下降主交流接触器，KMUP2是抓斗打开主交流接触器，KMD2是抓斗闭合主交流接触器,将主令开关SA1、SA2置“零”位，零位触点闭 合,合上控制电源开关QS3电流经SA1、SA2过流继电器常闭触头KI4、KI5使“零”位中间继电器KA吸合，并自锁,经二极管VD半波整流后的直流 电压使KT1～KT6全部得电吸合，它们的常闭触点断开，KM1~KM6全部处于分断状态。以抓斗上升为例，主令开关SA1转至“上升”档，电流经SA1 闭合触点、抓斗下降主接触器KMD1 互锁常闭触点、安全限位开关正常闭合触点SQUP1、SQUP2使“上升”主接触器KMUP1线圈吸合，其常闭触点 KMUP1断开则KT1断电，其断电延时闭合触点KT1延时1.5s闭合KM1获电吸合切除第一挡电阻（主电路从略未画出），同时其常闭触点KM1断开， 使KT3断电，其断电延时闭合触点KT3延时0.5s闭合KM3获电吸合切除第二档电阻，同时其常闭触点KM3断开，使KT5断电，其断电延时闭合触点 KT5延时0.5s闭合KM5获电吸合切除第三档电阻，从而自动完成了上升过程电机转子串联电阻的全切除，电机达到最大转速. 抓斗下降、抓斗开启、抓斗 闭合平衡切除电阻的原理与上述相同.

4. 采用可编程序控制器PLC取代时间继电器

PLC是一种专为在工业环境下应用而设计的电子系统，在改造中选用了三菱F1-20MR的PLC，有输入点12，输出点8，输入／输出均采用光电隔离，具有抗干扰能力和保护电路，执行方式为循环执行存储程序，可用继电器梯形图和逻辑符号编程，程序容量1000步。

取消JT3时间继电器，增加6个小型中间继电器（图一也用KTI-KT6表示），实施改造简单快捷PLC（接线图见图二，梯形图见图三）。为了给PLC提 供交流220V的合适电源，电路中有一小型150W交流变压器，初级接交流380次级输出交流220V，并经UPS不间断电源接入PLC。

操作时启动起重机，中间继电器KA吸合，PLC处于工作待命状态，其运行端子RUN与公共端COM短接。推动主令开关操作，若PLC输入端X400.得到 信号，输出端Y430、Y431、Y432依次在1.5S、2.5S、3S时输

出信号使外电路动作，平衡切除电阻，电机达最大转速。同理若PLC输入端 X401得到信号，输出端Y433、Y434、Y435依次在1.5S、2.5S、3S 时输出信号使外电路动作，平衡切除电阻，切换电阻全过程自动进 行。

5. 结束语：

采用三菱进行控制电路局部改造，线路改动不大，实施相当方便。程序存储在存储

器中，调整十分容易。PLC可靠性极高，2003年5.月改造完投入使用至今未出现任何故障，再不用费时更换时间继电器与调整时间参数，大大减少了维修工 作量，降低维修费用，明显提高了抓斗桥式起重机的作业率，而改造投入资金仅需6个月即可收回（每个时间继电器价250元左右）。通过改造把原来的故障时间 从每月几个小时下降到一年几个小时，大大的提高了抓斗起重机的作业效率。

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