PLC在系泊绞车控制系统中的设计与实现.docx

    PLC在系泊绞车控制系统中的设计与实现    【摘要】本文分析了系泊绞车控制系统的工作原理与基本性能，指出了原继电-接触器控制系统的缺陷与问题，提出了系泊绞车控制系统软硬件设计的可行性方案，并提供了控制系统PLC外部接线图关键词】系泊绞车；PLC控制；设计与实现1引言系泊绞车是船舶甲板设备的主要组成部分，是大型的系缆设备船舶靠、离码头或系泊浮筒时，为了平衡风力、水力、艏侧推的推力以及船体摇摆时的惯性力，它与锚机、绞缆机互相配合，达到保障船舶安全的目的，故有前有锚机，后有系泊绞车的说法但因系泊绞车装备使用时间较长，控制系统采用常规的继电器-接触器控制，系统中的继电器、接触器较多，线路也较为复杂，主令控制器工作电流较大，极易出现各种故障为了克服继电控制系统的缺陷，现采用PLC（可编程控制器）对系泊绞车控制电路进行改造，使控制系统的安全性与可靠性得到进一步提高与优化2系泊绞车电器控制原理系泊绞车的主电机是一台三速电动机，控制部分是采用常规的继电器—接触器控制方式来实现对电动机进行控制，控制指令的发出是依靠一个主令控制器来实现电动机共有两套绕组：一套为4极高速绕组；另一套是变极绕组：（8极中速是YY形接法，16极低速是△形接法）。

低、中速采用直接启动的方式，中速至高速是依靠时间继电器来实现自动延时启动系泊绞车电器控制原理如图1所示，在控制电路中，M交流三速异步电动机；Q1隔离开关；KM1上升接触器；KM2下降接触器；KM3低速接触器；KM4、KM5中速接触器；KM6高速接触器；KM7抱闸释放接触器；KAl零压继电器；KA2中间继电器；AN应急强制运行按钮；LK主令控制器；PA电压表；FA过电流继电器；Q7加热开关因绞车的低速与中速是直接启动的方式，所以只要把主令控制器上的操作手柄打到低速或中速，接触器KM3或KM4、KM5就会得电闭合，此时，电动机M就会以低速或中速运行；正转或反转是依靠主令控制器的操作手柄选择KM1或KM2来实现；电动机M在高速档运行过载时，控制系统根据过电流继电器FA监测的电流自动瞬时转换到中速级运行；当负载减小或过载消失后，绞车要重新回到高速档运行，主令控制器的操作手柄必须从高速档扳回到中速档，然后再扳至高速档上，重新使高速接触器KM6得电闭合，从而达到了过载保护的目的在控制电路中，为了使设备能够正常使用，在低速、中速启动运行时过电流继电器FA始终处于工作状态，主要是对低速、中速时的过载进行保护；在中速转高速的起始时间中，过电流继电器FA被一组KA2的辅助触点所短接，其目的是防止中速转高速的瞬间因电流过大使FA动作，致使绞车无法正常转入高速运行；当绞车正常转入高速后，时间继电器KT2的触点延时断开，使KA2断开，FA再次投入工作，为绞车的高速运行作过电流保护。

此外，在电路中的保护环节还有KAl零位(失压)保护，熔断器FUl-3的短路保护，中、低速互锁保护，正、反转互锁保护以及AN应急强制运行等另外在电路图中，Q7为加热开关，1R、2R为加热器，主要是在环境比较潮湿而导致绞车电动机和主令控制器绝缘降低时，对其进行加热去潮，提高控制系统的绝缘值，使其符合船舶设备的绝缘要求3PLC控制的改造方案与实现因系泊绞车为三速电动机，根据控制要求，确定系统的输入、输出开关信息及其接点数输入开关量包括主令控制信号及运行状态反馈信号，输出开关量为控制和改变电动机运行状态的执行指令绞车电动机PLC外部接线如图2所示图中，占用PLC输入接点共14个，其中X0～X4为主令控制器的输入接点，主令控制器是绞车电动机起停、正、反转以及速度调节的操纵器件PLC输出接点共使用12个，分别控制绞车正转接触器、反转接触器、刹车制动接触器、低速接触器、中速接触器、高速接触器、时间继电器以及故障报警警铃HA、报警指示灯HL1和加热指示灯HL2在程序设计过程中，需使用PLC的一些内部辅助继电器和定时器，以此来达到用PLC来控制绞车的目的在对系泊绞车进行PLC改造设计时，本着不改变其控制功能的原则，在系统控制中设置相关的程序与环节来促使其功能的实现。

即：1、系泊绞车无论运行在哪一档位，其抱闸释放接触器KM7都会得电闭合，使刹车线圈YQ通电释放，实现装置的制动控制功能；2、绞车从低速到中速、中速到高速的运行转换时，时间继电器KT就会得电，其延时触点KT1、KT2也会相应的延时闭合，实现逐级延时加速的功能；3、当主令手柄由正转中高速档扳向反转中高速档（或相反）时，系统先完成三级制动过程，然后再反向逐级延时启动，实现逆转矩控制4、为了保证绞车工作的可靠性和安全性，在系统控制程序中设置了许多保护环节，主要有短路保护、失压保护、过载保护、应急停车等4结束语通过对系泊绞车控制系统进行PLC设计改造，并进行运行试验，设备运行稳定，各电器元件动作可靠，各种功能实现良好，各种保护准确无误，由此可以证明，此次的PLC改造是完全可行的参考文献[1]王庭有.可编程控制器原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2008[2]肖军,孟令军.可编程控制器原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2008[3]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2006  -全文完-。