PLC改進(jìn)繞線式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)
0 引言
在現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備控制中有大量的開關(guān)量、數(shù)字量、脈沖量及模擬量，采用傳統(tǒng)的繼電器或分立的電子線路來作為自動(dòng)控制裝置，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、可靠性差等諸多缺點(diǎn)。而采用PLC來實(shí)行這些控制不僅能克服以上缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、過程控制、位置控制等，且體積小，使用維護(hù)方便。筆者就我廠2臺(tái)繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)的繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用PLC控制手段來實(shí)現(xiàn)其邏輯順序控制功能和系統(tǒng)集中控制做如下介紹。
1 控制對(duì)象和要求
主機(jī)設(shè)備主要?條原料輸送機(jī)，其中1號(hào)皮帶輸送機(jī)為l臺(tái)功率是55kW的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用自接起動(dòng)控制方式；2號(hào)皮帶輸送機(jī)為2臺(tái)功率為155kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速起動(dòng)控制方式。
物料流程為：原料庫底給料機(jī)給料→2號(hào)皮帶輸送機(jī)→1號(hào)皮帶輸送機(jī)→均化庫因1號(hào)皮帶輸送機(jī)距離較長，工況條件較差，而且經(jīng)常在重載狀況下起動(dòng)。機(jī)械人員要求皮帶起動(dòng)加速度小于0．3m／s2，所以系統(tǒng)必須要有較大的起動(dòng)力矩和很好的起動(dòng)特性來滿足這一工況條件。原有電氣控制采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的起動(dòng)調(diào)速方式，根據(jù)起動(dòng)特性曲線要求將電阻通過計(jì)算后分成8段不同的阻值，并聯(lián)到8個(gè)接觸器上，再將這8個(gè)接觸器通過二進(jìn)制邏輯編碼組成16級(jí)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)調(diào)速控制電路來完成皮帶輸送機(jī)整個(gè)起動(dòng)過程。由于早期邏輯順序控制電路一般采用繼電器來實(shí)現(xiàn)，從而造成整個(gè)控制電路接線非常復(fù)雜，觸點(diǎn)多，故障率高。因此，利用PLC替代原有繼電器控制電路，不但可以解決以上問題，還可以將1號(hào)皮帶輸送機(jī)及給料機(jī)進(jìn)行集中控制，減少二次接線和投資費(fèi)用，改造簡單。
2 PLC程序設(shè)計(jì)與編程
2．1 編寫程序
由主電路圖(略)和二進(jìn)制編碼圖(略)，可進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)程序設(shè)計(jì)。根據(jù)物料流程，可將1號(hào)皮帶輸送機(jī)、給料機(jī)起動(dòng)／停止以及皮帶跑偏、撕裂和拉繩開關(guān)等開／停機(jī)控制和事故保護(hù)停機(jī)信號(hào)、聯(lián)鎖信號(hào)一并出PLC程序自動(dòng)完成控制，圖1為PLC控制系統(tǒng)外部接線圖。工作原理如下：開機(jī)狀況：系統(tǒng)在聯(lián)鎖狀態(tài)下按下起動(dòng)按鈕，預(yù)告響鈴30s后1號(hào)輸送機(jī)起動(dòng)，經(jīng)15s延時(shí)起動(dòng)2號(hào)輸送機(jī)的1號(hào)電動(dòng)機(jī)，延時(shí)2s起動(dòng)2號(hào)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)56s完成2號(hào)輸送機(jī)整個(gè)起動(dòng)過程，最后起動(dòng)給料機(jī)。停機(jī)狀況：與開機(jī)順序相反。當(dāng)按下停止按鈕后，先停給料機(jī)，再自由停2號(hào)輸送機(jī)，經(jīng)120s延時(shí)停1號(hào)輸送機(jī)。
2．2 PLC的選型
通過計(jì)算，控制系統(tǒng)外部輸入點(diǎn)數(shù)(bbbbb)為11點(diǎn)，控制輸出點(diǎn)數(shù)(OUTPUT)o 17點(diǎn)。因我廠OMRON系列PLC應(yīng)用較普遍，因此選用OMRON系列C60P—CDR—AE型，共bbbbb 24V DC 7mA 32點(diǎn)；OUTPUT 2VDC／250VAC 2A 28點(diǎn)；該機(jī)型能滿足系統(tǒng)控制要求，具有較好的性價(jià)比。
2．3 程序編程調(diào)試與程序存貯
在PLC處于PROGRAM(編程)狀態(tài)下，將設(shè)計(jì)好的梯形圖用OMRON編程器PR015逐條指令寫到PLC存貯器中。在輸入指令過程中，可按SRCH鍵來檢查輸入程序指令是否有錯(cuò)并進(jìn)行修改，直到完成。
經(jīng)檢查程序無誤后，可進(jìn)行程序調(diào)試和系統(tǒng)模擬試運(yùn)行。斷開所有主回路電源開關(guān)后，合上控制電源開關(guān)、PLC電源開關(guān)，按下起動(dòng)信號(hào)按鈕，逐—檢查PLC輸入輸出程序執(zhí)行情況，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后可將程序固化永久保存。
3 應(yīng)用情況
系統(tǒng)經(jīng)試車運(yùn)行獲得較好效果，其控制線路簡單，動(dòng)作可靠，故障率大大減少(幾乎無故障)，克服了過去的繼電器控制時(shí)故障頻繁、動(dòng)作不可靠以及接線麻煩等缺點(diǎn)。這說明在開關(guān)量控制、順序控制的改造中PLC只有很大優(yōu)勢(shì)，有很高的性價(jià)比。
在現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備控制中有大量的開關(guān)量、數(shù)字量、脈沖量及模擬量，采用傳統(tǒng)的繼電器或分立的電子線路來作為自動(dòng)控制裝置，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大、可靠性差等諸多缺點(diǎn)。而采用PLC來實(shí)行這些控制不僅能克服以上缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)邏輯控制、過程控制、位置控制等，且體積小，使用維護(hù)方便。筆者就我廠2臺(tái)繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)的繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用PLC控制手段來實(shí)現(xiàn)其邏輯順序控制功能和系統(tǒng)集中控制做如下介紹。
1 控制對(duì)象和要求
主機(jī)設(shè)備主要?條原料輸送機(jī)，其中1號(hào)皮帶輸送機(jī)為l臺(tái)功率是55kW的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用自接起動(dòng)控制方式；2號(hào)皮帶輸送機(jī)為2臺(tái)功率為155kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速起動(dòng)控制方式。
物料流程為：原料庫底給料機(jī)給料→2號(hào)皮帶輸送機(jī)→1號(hào)皮帶輸送機(jī)→均化庫因1號(hào)皮帶輸送機(jī)距離較長，工況條件較差，而且經(jīng)常在重載狀況下起動(dòng)。機(jī)械人員要求皮帶起動(dòng)加速度小于0．3m／s2，所以系統(tǒng)必須要有較大的起動(dòng)力矩和很好的起動(dòng)特性來滿足這一工況條件。原有電氣控制采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的起動(dòng)調(diào)速方式，根據(jù)起動(dòng)特性曲線要求將電阻通過計(jì)算后分成8段不同的阻值，并聯(lián)到8個(gè)接觸器上，再將這8個(gè)接觸器通過二進(jìn)制邏輯編碼組成16級(jí)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)調(diào)速控制電路來完成皮帶輸送機(jī)整個(gè)起動(dòng)過程。由于早期邏輯順序控制電路一般采用繼電器來實(shí)現(xiàn)，從而造成整個(gè)控制電路接線非常復(fù)雜，觸點(diǎn)多，故障率高。因此，利用PLC替代原有繼電器控制電路，不但可以解決以上問題，還可以將1號(hào)皮帶輸送機(jī)及給料機(jī)進(jìn)行集中控制，減少二次接線和投資費(fèi)用，改造簡單。
2 PLC程序設(shè)計(jì)與編程
2．1 編寫程序
由主電路圖(略)和二進(jìn)制編碼圖(略)，可進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)程序設(shè)計(jì)。根據(jù)物料流程，可將1號(hào)皮帶輸送機(jī)、給料機(jī)起動(dòng)／停止以及皮帶跑偏、撕裂和拉繩開關(guān)等開／停機(jī)控制和事故保護(hù)停機(jī)信號(hào)、聯(lián)鎖信號(hào)一并出PLC程序自動(dòng)完成控制，圖1為PLC控制系統(tǒng)外部接線圖。工作原理如下：開機(jī)狀況：系統(tǒng)在聯(lián)鎖狀態(tài)下按下起動(dòng)按鈕，預(yù)告響鈴30s后1號(hào)輸送機(jī)起動(dòng)，經(jīng)15s延時(shí)起動(dòng)2號(hào)輸送機(jī)的1號(hào)電動(dòng)機(jī)，延時(shí)2s起動(dòng)2號(hào)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)56s完成2號(hào)輸送機(jī)整個(gè)起動(dòng)過程，最后起動(dòng)給料機(jī)。停機(jī)狀況：與開機(jī)順序相反。當(dāng)按下停止按鈕后，先停給料機(jī)，再自由停2號(hào)輸送機(jī)，經(jīng)120s延時(shí)停1號(hào)輸送機(jī)。
2．2 PLC的選型
通過計(jì)算，控制系統(tǒng)外部輸入點(diǎn)數(shù)(bbbbb)為11點(diǎn)，控制輸出點(diǎn)數(shù)(OUTPUT)o 17點(diǎn)。因我廠OMRON系列PLC應(yīng)用較普遍，因此選用OMRON系列C60P—CDR—AE型，共bbbbb 24V DC 7mA 32點(diǎn)；OUTPUT 2VDC／250VAC 2A 28點(diǎn)；該機(jī)型能滿足系統(tǒng)控制要求，具有較好的性價(jià)比。
2．3 程序編程調(diào)試與程序存貯
在PLC處于PROGRAM(編程)狀態(tài)下，將設(shè)計(jì)好的梯形圖用OMRON編程器PR015逐條指令寫到PLC存貯器中。在輸入指令過程中，可按SRCH鍵來檢查輸入程序指令是否有錯(cuò)并進(jìn)行修改，直到完成。
經(jīng)檢查程序無誤后，可進(jìn)行程序調(diào)試和系統(tǒng)模擬試運(yùn)行。斷開所有主回路電源開關(guān)后，合上控制電源開關(guān)、PLC電源開關(guān)，按下起動(dòng)信號(hào)按鈕，逐—檢查PLC輸入輸出程序執(zhí)行情況，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后可將程序固化永久保存。
3 應(yīng)用情況
系統(tǒng)經(jīng)試車運(yùn)行獲得較好效果，其控制線路簡單，動(dòng)作可靠，故障率大大減少(幾乎無故障)，克服了過去的繼電器控制時(shí)故障頻繁、動(dòng)作不可靠以及接線麻煩等缺點(diǎn)。這說明在開關(guān)量控制、順序控制的改造中PLC只有很大優(yōu)勢(shì)，有很高的性價(jià)比。
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