PLC在桥式起重机中的应用
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  1 背景

  沧州炼油厂炼油三部沥青车间现有年产十万吨道路沥青装置一套,车间配套有装车用桥式起重机两台,该桥式起重机是张家口起重机厂1979年10月生产,我厂1980年4月投用,经过20多年的使用,该设备已经非常陈旧,且随着近几年产量的增加,起重机使用频率增加,天车故障频发,沥青桥式起重机(又称天车)的电气维护一直是我们日常维护的一项重要工作,往往投入了大量的人力物力,还不能保证天车的正常使用,每年都消耗大量的材料费用。为解决该问题,2004年4月份我们组织了技术人员进行了QC攻关,经过比较决定采用施耐德公司生产的Modicon TSX Neza PLC,代替原电路中的JT3-11/1时间继电器,改造后,经过两年的使用,效果良好。

  2 控制电路的分析与改造

  在桥式起重机电路中,故障发生比较多的是抓斗提升、张合部分的控制电路。抓斗提升、张合主电路如图1所示。控制电路如图2所示。

图1 原主电路

图2 原控制电路

  图2中,KM11、KM33、KM22、KM44分别是控制抓斗提升、张合的主接触器,KM1~KM6是切除电阻的接触器,KT1~KT6是时间继电器,时间继电器的作用是分级延时接触启动电阻,由于动作频繁所以故障频发。我们通过分析可以看出:

  (1) 由于时间继电器的型号是JT3-11/1-110V,因此工作回路是一个半波整流降压回路,要使JT3-11/1正常工作,该回路中的二极管、降压电阻、接触器辅助接点均应可靠工作;

  (2) JT3-11/1型号的时间继电器的辅助接点导致电气故障经常发生的一个主要点,如机构故障、接点接触不良故障,检修起来非常烦琐;

  (3) JT3-11/1的线圈本身也经常出现短路和断路故障;另外,在这部分控制电路中,切除电阻的接触器和时间继电器辅助触点相互控制,互为因果,电路比较复杂。我们通过以上分析可以看出:无论哪一点出问题,都会导致抓斗电动机直接起动,使电机的起动转矩大大下降,如果发现不及时,极易烧坏电机。

  施耐德公司生产的Modicon TSX Neza PLC功能比较丰富,容易使用且工作可靠,CPU单元具有12点输入和8点输出的20点I/O的基本结构,可根据需要最多连接3个扩展模块扩展至80个I/O点。根据原电路要求,笔者用两个Modicon TSX Neza PLC更换了6个时间继电器,用PLC的输出节点对KM1~KM6接触器进行控制。改造后的原理图如图3图、4所示。

图3: Modicon TSX Neza PLC电源回路

图4:Modicon TSX Neza PLC:输出回路

  由于Modicon TSX Neza PLC一接通电源就运行其中的程序,因此通过抓斗主接触器来控制Neza PLC是否运行。我们对Neza PLC进行了编程,使其输出节点依据设定的延时时间依次导通,达到原电路的动作要求。考虑到Neza PLC的安全运行,实测了接触器(CJ12-100)线圈的实际工作电流是0.7A,为了防止线圈烧毁而损坏继电器的输出接点,该接点的额定电流是2A,在输出回路中串联了一个2A的保险管,保障该回路的接点不致被损坏。

  3 抗干扰措施

  由于PLC的安装地点是在桥式起重机的电气控制箱上,处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。

  3.1 采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰

  在PLC控制系统中,电源占有极重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU 电源、I/O电源)等进入的。对于给PLC系统供电的电源,必须采用隔离性能较好电源。

  3.2 电缆选择的铺设

  为了减少动力电缆辐射的电磁干扰,我们选用了屏蔽电缆。在工程中,采用铜带铠装屏蔽电力电缆,可以大大降低动力线产生的电磁干扰,使工程取得满意的效果。

  不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆应按传输信号种类分层铺设,严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号;避免信号线与动力电缆靠近平行铺设,以减少电磁干扰。

  4 结束语

  我们改造后的电路简单,使用可靠,维护方便,从2004年6月份投用以来,两部桥式起重机的改造电路故障率为零,节省了大量人力物力,降低了劳动强度,并且每年可节约几万元的材料消耗,解决了多年沥青桥式起重机电气部分频繁故障的一个重大难题。

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