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            PLC與變頻器在橋式起重機控制系統改造中的應用論文

            發布時間:2022-03-24 11:21:52 文章來源:SCI論文網 我要評論














            SCI論文(www.0546wclm.com):
             
              摘要:橋式起重機已成為生活中不可或缺的大型運輸設備。它的主要功能是將被運輸物體在空間進行移動或運轉,而其因為操作方便、快捷受到人們的喜愛。當前,由于社會的進步和科技的發展,變頻技術得以高速發展,并被廣泛應用于實際工作中。因此,將變頻技術靈活地應用到起重機的控制系統中,利用變頻器驅動起重機。變頻器驅動電動機可以減小電流的沖擊力,確保起重機平穩的運行速度,從而提升設備的工作效率。本文通過對變頻技術的創新設計及其在之后的工作中與PLC技術結合運用的實現進行闡述,對變頻技術的控制結構進行分析,明確其技術優勢與未來發展方向。

              關鍵詞:PLC控制技術;變頻器;橋式起重機;應用

              1系統控制要求及設計

              1.1橋式起重機介紹及系統控制要求

              橋式起重機的主要用途是根據實際生產施工的需要將被運輸的物體在空間內進行移動或運輸,其是由主起升系統、副起升系統以及運行系統等結構組成。橋式起重機的工作結構分為大型車的工作結構和小型車的工作結構兩部分,大型車的工作結構掌控向前和向后,小型車的工作結構掌控向左和向右。同時,根據工作的速度分為4個擋位,操作時的加速時長或減速時長保持在3秒到6秒之間。一般來說,小型車的工作結構需要1個引擎執行操作任務,而大型車工作結構需要2至4個引擎執行操作任務。由于大型車和小型車均在運行中產生強烈的慣性作用,發電機在運行中會在發電過程產生諧波電壓的情況,因此,設備在工作期間需要通過制動阻力調整制動控制單元,以此實現控制能量。

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              1.2設計要求

              本文將起重機調控結構與PLC技術進行結合,進而起重機在運行過程中通過運用變頻器完成在調速過程對PLC系統的控制信號的接收工作[1]。但是設備在實際的運行過程中經常出現諧波污染的情況,因此,本文將電抗器安裝于每一個工作中的變頻器中,不僅解決諧波污染問題,同時,更好的把控電流峰值,整流二極管得到更好的保護,延長使用壽命。同時,將電源輸入口增添斷路器裝置,避免變頻器產生短路的狀況。

              1.3改造后控制系統基本情況

              通過對起重器的運行機構進行創新和完善之后,以PLC控制系統為基礎的運行機構稱為下機位機構,以工業觸摸屏系統為基礎的運行機構又稱為上機位機構或變頻器調節機構。本文將在如下部分對這些運行機構進行詳細介紹。

              1.3.1起升機構

              起升機構即為負載機構。在實際生產中,其內部的主機構與副機構通過搭配兩臺變頻器完成各自電動機的運行。變頻器的選擇是以額定電流為參考依據,一般情況下,其選擇更多參考電動機的額定電流值、電動機的負載率以及變頻器的使用速度等因素[2]。除此之外,起升機構的控制系統需要借助PG的控制技術實現,PLC技術直接接收電動機的傳輸信號,通過傳輸信號控制起升機構,進而避免吊鉤下滑的現象。

              1.3.2運行機構

              在具體的運行過程中,用到起重機的運行機構較少。因此,在對調速系統進行控制時,通過一臺變頻器進行控制,控制運行成本。而此時變頻器的選擇更加重視對電動機額定功率的考慮,一般狀況而言,選用較大額定功率的變頻器可以達到更好的變頻效果。

              2 PLC與變頻器的通訊設計

              起重機運行過程中的調速是依靠變頻器完成,因此,在實際工作中是通過變頻器的運行完成對起重機控制體系的調控[3]。PLC技術同時支持多個通信設備包括公司專用協議與通用協議等工作。在操作過程中,通過控制工業觸摸屏技術控制起重機的速度調節,將PLC控制系統與MPI接口處相連接產生體積較小的MPI網點,并且通過S7-200完成數據信息以188KB/S的速度轉移到人機界面的流程。

              2.1上位機與PLC之間的通信設計

              在整個系統的硬件裝置中,將PLC技術連接至上機位,并且對PLC技術實施集中管控。而對于整個系統的軟件裝置,需要將PLC技術與上機位進行數據交換,以實現交換通信信息的目標。

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              2.2采用USS協議指令的編程順序

              在控制機構中,USS-INIT用于轉換或更改通信信息和USS數據的參數。USS-INIT協議一般用于用戶程序,其能夠自動將隱藏的子程序編譯為程序,從而形成可以由后臺軟件的分區自動控制的活動變頻器,以此防止變頻器因為并聯引發故障。經過上述的分析,轉換后的控制系統能夠監控網帶的工作速度,并保證變頻器的工作狀態隨時可控。

              3 PLC控制系統中各個模塊在改造中應用

              通過對橋式起重機控制機構的改造與創新,PLC技術的首要工作是接收和輸入壓力開關發送的信號,分析當下系統的運行狀況,接著輸出相關信息,最終對繼電器進行控制,此過程是整個系統的運行狀況。下列方法用于軟件設計的PLC技術設計。

                    3.1按鈕處理模塊的應用

              按鈕的處理是控制電動機或者控制電磁閥操作過程的開啟和終止。對橋式起重機進行創新完善后,按鈕模塊主要用于整個電動機的系統控制和電磁閥及其實際工作框架的工作模型系統的分析和控制。主要方式是通過啟動和停止電磁閥,改善整個系統的控制功能,優化工作效率和整體工作質量。因此,只有有效地控制按鈕模塊,管理結構和管理效果才能滿足實際的工作要求,并且保證更好的優化整體運營結構和管理參數。

              3.2通訊模塊的應用

              PLC控制機構主要利用PLC技術控制變頻器的運行,進而控制電動機的運行狀態。因此,通信模塊的應用是通過對控制器的指令信號或者按鈕模塊的指令信號進行接收,完成后通過CPU處理器對信號或指令進行計算和分析,最終將軟件計算結果發送至變頻器或其他工作設備,保證最終得以順利完成操作任務。在模擬和分析通信模塊的運行過程中,相關技術人員需要對模塊的工作效率和工作有效性進行分析和研究,以保證控制模型以及參數機構符合實際要求。通過對PLC技術的分析與研究,我們可以得到PLC技術能夠在集中操控變頻器的同時,還可以控制電動機的運行,運行模塊集中的價值是可以完成對有效命令的接收工作,并且將收集到的有效指令進行統一處理調配。

              另外,值得注意的是,在用PLC技術完全處理通信模塊的過程中,向按鈕發送的控制信號可以統一處理,以保證相關信號指令符合具體要求,通過計算和分析CPU處理器,從而改善控制效果,確??刂颇P头瞎ぷ鞯木唧w要求。在系統整體運行機構的末端,為了確保系統工作過程的完整性,首先,將程序計算系統進行統一集中整理,相關程序可以有效地計算系統的相應運行結果,并將結果輸送到變頻器以及其他工作儀器,從而保證相關工作的完成率得到大幅度提升。除此之外,因為多數通信模塊在中央處理器處集中運行,相關工作可以得以集中分析和解決,因此,其計算結構能夠直接輸送到Pro?bus產業網絡的輸出模塊和結構,使得執行設備整體的工作效率和有效性得到大幅度提升。

                    3.3 PID控制模塊的應用

              控制起重機起升機構的工作速度在實際運行中有著十分重要的意義。系統工作時,電動機的速度必須通過轉換式編碼設備的檢測,轉換卡將相關參數轉換成數字信號之后發送到變頻器,將這時的工作速度與之前規定的運行速度進行比對,之后使用PID控制計算的方法執行操作。因此,系統中起重機構的調控是與PID控制模塊一起,連同PID控制算法共同實現的。為了使橋式起重機的工作機構得到有效地創新,需要集中處理整個工作模式,同時,在管理和控制系統上,提高管理的水平。相關技術人員在運行主要提升機和輔助提升機的過程中,需要將其運行速度進行整體的整合與分析處理,以保證技術性能滿足實際的要求,并且系統的編碼器可以集中處理電動機工作速度等信息。

              目前,大部分系統均使用旋轉編碼設備集中測量電動機的工作速度,在完成測量后,數字信息與數字量通過數模轉換板進行系統地傳輸。數小時后,為了保證執行測量滿足實際的要求,需要將預設速度集中統一進行比對。此外,技術人員在使用傳統的PID控制算法時,需要綜合分析和比較整體的工作速度。傳統的PID控制算法的優點是可以在標準化的執行層次結構中有效地實現執行的維度和效率。只有確認其運行效果符合實際的要求,才能提升工程的運行標準。技術人員應仔細審查相關組件的運行效率和影響,以保證管理和控制模型符合項目的工作標準,并確保參數的穩定性。

              3.4故障報警模塊的應用

              在具體的項目工作過程中,相關技術人員需要統一處理實際問題,保證管理和控制機構符合實際的工作要求,并統一整合各種模塊的各種功能。尤其是設備故障問題,技術人員不僅需要提升關注度,及時運用有效措施及時解決問題,還必須通過提出與此相關的問題給予更多的注意。為了更好地監視和請求故障信號,配備早期故障警報模塊的技術人員對整個系統進行綜合分析,方便后續工作根據故障的發生對原因進行排序。只有系統的穩定性和安全性高,才能在一定程度上保證橋式起重機的效率。

              在設計改造PLC系統的過程中,相關技術人員應對傳感器的工作模型以及信息結構進行統一的檢測,并對排查出的故障進行系統、有效的維修。值得注意的是,此時可能會發生變頻器的缺陷和過載問題,因此,相關技術人員應結合實際情況集中完善解決該問題和弊端,以確保整個系統工作流程滿足具體要求。如果將整個橋式起重機集中于企業內部統一進行管理,技術人員需要進一步完善優化特定工作流程,使工作規模能夠滿足實際工作的需要,并且關于預警時間做進一步的優化標注,進而完善信息收集機構和系統運行流程。但是,如果警報系統持續保持警報狀態,必須需要相關技術人員解決問題,并且進行故障修復工作,有效地消除相關系統的缺陷。尤其強調的是,系統的預警模塊主要使用動態圖像元素是非常有參考價值的,如果由PLC技術連接報警模塊,需要分析系統模塊的最終運行效果,不能盲目執行編程操作。

              4效果分析

              得益于便利的工作流程和應用功能,通過改造創新之后的控制系統大幅度提高了工作性能。對于橋式起重機的使用效果,通過技術創新不僅可以更好地保障其工作的安全性和可靠性,改善工作品質,還可以大幅度降低對能源的消耗利用,保證維修費用的合理利用,節約成本的同時,減輕了工作人員的工作負擔,并且滿足了技術要求。首先,工業用觸摸屏系統可以展示整套機器和設備的操作步驟和運行狀況,并及時反映故障,從而大幅度提升了項目員工的工作效率。其次,PLC控制機構依靠PLC技術調控機電設備的開啟和關閉,該方法良好地實現設備工作速度的調整轉換與數字信號的傳輸。最后,變頻器用于調控具有多種速度控制功能的起重機的速度,并將其性能得到完美發揮。該系統配有主副升降機、大小型車運行系統以及四個速度擋位,大幅度提升了工作人員的工作效率。

              5總結

              在對橋式起重機的控制機構進行改革創新后,通過對PLC技術和變頻器技術的使用,使其在實際操作中具有很大的優勢。它不僅提高所有機械設備的生產率,并且在啟動設備時,減少中電流負載的沖擊力,進而使起重機在控制物體升降或移動時具有更加穩定的操作。在運行過程中,該系統與PLC控制技術相結合的高科技變頻器調速機構可以遠程地、有效地控制電機的運行狀態和速度。相關技術工作者僅需調控室控制和調整電機的加速、減速、升降或移動,該系統大幅度簡化了操作過程,同時,達到快速監測變頻器的缺陷并及時排除故障的效果,并且信號傳輸能在人機界面上清晰地顯示,提升了工作效率。

              參考文獻

              [1]馬國華.PLC與變頻器在橋式起重機控制系統改造中的應用探索[J].中國設備工程,2017(04):63-64.

              [2]許旭.變頻器及PLC在陸水電廠橋式起重機控制系統改造中的應用[J].價值工程,2016,35(04):101-103.

              [3]欒成寶.PLC與變頻器在交流橋式起重機電氣系統改造中的應用[J].廈門城市職業學院學報,2014,16(03):80-86.

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