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摘要：本文主要从硬件和软件两方面介绍了施耐德Premium PLC在夹江水工厂MQ1260B高架门座起重机中的成功运用，同时也介绍了PLC的编程软件Unity Pro的优良性能。
1. 引言
MQ1260B圆筒式高架门座起重机安装在夹江水工机械厂总拼现场427.50m高程上，主要用于夹江水工厂所生产的产品(门式启闭机、缆索起重机及超大型闸门等)厂内预总装及零星物器的吊运。其电控系统采用目前国际上先进的“触摸屏+PLC(DP总线)+变频调速”控制方案，其中整个系统采用施耐德 Primium 新型PLC控制，通过PLC及Profibus-DP总线和施耐德特有的X-bus总线来采集和处理信号，通过运用PLC内部的虚拟触点及通讯数据包来实现整机的时序逻辑控制。这大大简化了电控系统中的硬件线路，减少电气系统的硬件故障，提高了整个系统运行的可靠性和稳定性。
2．电气控制系统
MQ1260B1园筒式高架门座式起重机的电气系统主要包括供电系统、 起升系统、变幅系统、回转系统、大车运行系统、安全保护系统和照明与接地系统。
2.1供电系统
外电源为高压10000V引入，电源点在轨道中点,起重机电缆卷筒侧。由UGF-10KV矿用橡套软电缆，经电缆卷筒WR引入机台下部中心导电装置XR，再接到机房内高压开关柜，经负荷开关和高压熔断器、接到降压变压器。变压器高压进线为10KV，低压侧电压为0.4KV。0.4KV电压经电缆送到低压动力箱XL21-68（改）,经刀开关Q，空气开关QF，总交流接触器KM送到各控制制柜。
2.2起升系统
起升机构由变频电机为YZPB(F)400L2-10，额定功率为160KW额定电流为330A，采用ABB(ACC800-04-0320-3)变频调速装置传动。
速度指标：
A. 安装工况：1.55~15.5m/min
B. 浇筑工况: 3.1~31m/min
调速方式：
主起升机构采用主令控制器控制有档位调速。上升、下降各为五档，分别为10%，30%，50%，70%，100%的额定速度。系统采用主令开关输入到 PLC的数字量输入模块,经软件处理后,由DP总线传送至调速器,从而输出相应的速度,其速度档可在PLC内部任意设定，以满足调速要求。
2.3变幅系统
变幅机构由一台YZPB(F)315S2-10, 63KW变频电机驱动，采用ABB(ACC-800-01-0120-3)变频器传动。
速度指标：
A.安装工况：1.385~13.85m/min
B. 浇筑工况: 2~20m/min
调速方式：
由联动台主令开关SA200档位来决定速度。正反各五档，分别为10%，30%，50%，70%，100%额定速度。系统采用主令开关输入到PLC的数字量输入模块,经软件处理后，再由DP总线传送至调速器,从而输出相应的速度,每档速度之间加减速过程非常平稳，无冲击。
2.4回转系统
㈠回转机构载荷为典型的位移负载。本电气系统采用ABB变频调速方式来完成两种不同工况的调速任务。变频电机为YZPBF225M-8，额定功率为 22KW，额定电流为48.8A，2台,共97.6A。回转机构二台电机由一套变频调速装置传动，开环控制。驱动装置采用ABB全数字式变频调速装置 ACS800-01-0100-3，调速范围为1:10，控制精度为0.5%。
速度指标：
回转速度： 浇筑 0.05～0.5 r/min
安装 0.03～0.3 r/min
调速方式：
首先由联动台上开关S605选择以上两种工况中的一种，并由联动台主令开关SA300档位来决定速度。正反各四档，分别为 10%，30%，60%，100%额定速度（有档位无级调速）。系统采用主令开关输入到PLC的数字量输入模块，经软件处理后，再由DP总线传送至调速器,从而输出相应的速度,其速度档可在PLC内任意设定。
2.5大车系统
大车机构载荷为典型的位移负载。本电气系统采用变频调速方式来完成调速任务。变频电机为YZP160M2-4，额定功率为11KW，额定电流为 23.1A，4台,共92.4A。大车机构四台电机M401～M404由一套变频调速装置传动，开环控制。驱动装置采用四象限运行的ABB全数字式变频调速装置ACS800-01-0070-3，调速范围可达1:10，控制精度可达0.5%。
速度指标：
速度:2～20m/min
调速方式：
由联动台主令开关SA400档位来决定速度。正反各四档，分别为10%，30%，60%，100%额定速度（有档位无级调速）。系统采用主令开关输入到 PLC的数字量输入模块，经软件处理后，再由DP总线传送至调速器,从而输出相应的速度,其速度档可在PLC内任意设定。
2.6门机操作系统
本机驾驶室装有一套主令操作台，该操作台为联动操作台，驾驶员左边操作台手柄控制变幅和回转，右边操作台手柄控制起升和行走，现具体说明如下：
①右操作手柄控制起升和行走，两个动作可分别操作也可联动操作。右操作台面板有电动夹轨器启动和停止按钮、松闸指示、电控系统总接触器合指示灯、起升和行走运行及故障指示等。
②左操作手柄控制变幅和回转，左操作台面板前部是力矩限制器，侧面是触摸屏。面板上还装有故障报警指示、回转手闸指示、回转制动按钮、系统急停等，
整个系统采用施耐德Primium 新型PLC控制，具体见图1所示：
3．PLC系统
3．1．Premium新型PLC
Premium新型PLC是施耐德公司集多年自动化领域的先进经验与技术，开发的unity系列产品。它具有强大的处理能力，该处理器提供最优的扫描周期（能在0.04微秒内执行一条逻辑指令），并采用结构紧凑的模块化设计。只需一根电缆XBUS总线就可扩展框架，X-BUS远程连接电缆最大可达250 米，框架内模块离散I/O可达2048点，模拟量可达512点。同时提供了高速计数、准确对位、称重及过程控制专用模块。它内置人机界面接口和多种通讯扩展接口，能实现多种通讯。CPU带两个串口，可以同时连接编程端口和显示单元，便于编程和调试。鉴于以上这些优良性能，因而夹江水工厂MQ1260B高架门座起重机选用了Premium 新型PLC作为中央控制系统。
3．2．PLC硬件系统
如图1所示，整个PLC控制系统分两大部分：第一部分为司机室PLC控制系统，第二部分为机房PLC控制系统，两大PLC系统通过X-BUS总线进行通讯，以实现司机室所有操作命令通过X-BUS总线传到机房PLC控制系统，通过机房PLC程序处理，再由机房PLC通过DP总线传至各机构控制柜，以实现整机各机构的调速控制。同时各机构的运行状态及故障状态通过DP总线及时反馈至机房PLC系统,由机房PLC系统通过X-BUS总线传到司机室PLC控制系统,再在司机室触摸屏人机界面上显示。司机室PLC系统由电源模块TSX PSY 2600M、处理器TSX P57 204M、2块数字量输入模块 TSX DEY 32D2K、1块数字量输出模块TSX DSY 32T2K 组成，其中CPU为unity系列产品，需在Unity Pro环境下编程。数字量输入模块主要用来接收风速仪和力矩限制器的开关量信号以及联动台的操作命令信号;数字量输出模块主要输出报警和联动台指示信号，以便司机及时地掌握整机各机构的工作状态及故障信息，正确无误地安全操作。机房PLC系统由电源模块TSX PSY 5500M、DP总线模块TSX PBY100、2块数字量输入模块 TSX DEY 64D2K、1块数字量输入模块 TSX DEY 32D2K 、1块数字量输出模块TSX DSY 64T2K 、1块模拟量输入模块TSX AEY 414 组成以完成各机构正确地启动、数字量输入模块主要用来接收各机构运行和故障状态开关量信号 ;数字量输出模块主要输出各机构控制命令，而模拟量输入模块主要用来接收各机构的电流和速度信号。所有这些信号经PLC又可传递给司机室触摸屏，以便司机随时掌握整机的工作状态，也为维修人员捕捉故障信息打下基础。
3．3．软件开发
3．3．1 Unity－pro软件
由于本系统CPU采用了施耐德Premium最新产品unity系列产品，因而该门座机PLC需在Unity Pro环境下编程。Unity Pro是一个功能齐全的编程、调试和运行软件。能在Premium、Quantum和Atrium系列产品中使用，并可在PC机上使用PLC模拟器，实现在设计办公室中对程序的测试，完成起动阶段的准备工作。所有调试工具都可在模拟方式下使用。利用实时图形界面，Unity Pro中功能强大的图形化工具可用于再现和监视PLC变量的变化。
3．3．2 PLC程序设计：
选用施耐德公司的Premium系列PLC，系统送电后，首先检查系统是否准备好（如安全装置有没动作、操作手柄是否在零位等），然后由司机发出操作命令，机房PLC接收命令信号后，由PLC程序完成整个工艺控制过程，并输出相应信号，通过ABB公司变频器ACS800完成各机构的调速运行。
4．结束语:
根据门座机各机构操作原理编制的程序,经试验:线路简单，PLC系统调试方便,运行稳定、可靠, 并具有数据记忆功能，人机界面的加入，又使整机电控系统的智能化程度提高。这些已成功运用 这将为国内门座起重机电控系统的设计与改造起到抛砖引玉的作用。 |
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