西门子大连PLC模块总代理商

　安全制动器是一种非常成熟可靠的产品，对安全制动器采用何种控制方式以确保其准确无误的动作，使其在事故状态下确实起到安全保护作用，对电气控制提出了较高的要求，即控制的可靠性、准确性非常重要。

　　1安全制动器在铸造起重机上的作用

　　铸造起重机用于冶金行业，其工作任务是为冶炼炉运送钢水。一般有5大机构：主起升，副起升、大车、主小车、副小车机构。电机安装在高速轴上，卷筒安装在低速轴上，高速轴和低速轴通过减速器连接在一起。传统的起升机构制动器设在高速轴上，称工作制动器。在这种情况下，如果高速轴和低速轴之间的某个传动环节故障，主起升制动器对于卷筒将失去作用。针对这种情况，在卷筒上装设制动器，称安全制动器。在传动环节故障和超速故障时，运行制动器先动作，安全制动器延时动作。确保起吊的液态金属钢水包能够在事故状态时受到保护并安全可靠制动。

　　2安全制动器控制方式

　　(1)卷筒上装设超速开关，在起升机构故障且卷筒超速时，安全制动器动作。优点是控制原理比较简单，调试方便。缺点是卷筒只有在超速时才起作用，安全制动器动作对机械结构破坏较大。

　　(2)高低速的传动速比是常数，通过装置不间断的检测该常数。当这个常数发生变化时，就意味着机械的传动环节被破坏，安全制动器立即动作。优点是在故障发生的初期就能判断出来，使安全制动器动作，安全制动器动作对机械结构破坏较小。缺点是控制原理比较复杂，调试需电气技术人员。

　　3安全制动器的控制硬件组成

　　(1)安装在2卷筒上的2个编码器。

　　(2)安装在2主起升电机上的2个编码器。

　　(3)安全制动器控制屏(或柜)(安装有：可编程控制器、断路器、继电器、接触器、稳压电源、接线端子等)。

　　(4)控制屏到4个编码器的屏蔽电缆。

　　(5)安装在操作台上的急停按钮和故障复位按钮，安全制动器松闸指示灯，编码器故障指示灯等。

　　4电气安装与元件选型

　　安全制动器误动作影响起重机的正常使用，可能造成更大的损失。如果安全制动器经常误动作，使用者会对安全制动器所起的作用产生怀疑并失去信心。为了确保安全制动器不会误动作，在可编程控制器的程序完全无误并且可以正常工作的情况下，元器件的选型和电气安装显得尤为重要。

　　4.1电气安装

　　(1)控制屏到4个编码器的屏蔽电缆中间无断点，如有断点要对断点做屏蔽处理。

　　(2)控制屏到4个编码器的屏蔽电缆的屏蔽层需2端接地，且保证是同一地。为保证是同一地，主小车上应装有接地装置。使主小车和大车处于同一地。

　　(3)计算屏蔽电缆的长度，确认编码器脉冲信号的传输距离在有效的范围内。

　　(4)4个编码器的信号线和电源线用不同的屏蔽电缆。信号线和起重机上的各种电源线要分开布置。

　　(5)稳压电源安装在靠近可编程控制器处，并接地。

　　(6)信号线不上接线端子，直接接在可编程控制器输入模块上。

　　(7)如果起重机的某机构装有变频器或其他干扰比较强的设备，要装有进出线电抗器或其他装置，把对安全制动器控制系统的干扰减少到少。

4.2元件选型

　　(1)编码器的选型要和可编程控制器相匹配。输出方式要选推挽输出方式。炼钢厂的环境比较差，铁粉尘很大，编码器要选用比较高的防护等级值。编码器的输出电压要和供电电压值相匹配。

　　(2)可编程控制器要有4个独立的高速计数器，且高速计数器的高速计数能力要能满足要求。这需要通过计算来确定。实际使用中发现高速计数器的高速计数能力好能达到1.5～2倍的实际需要计数能力，这样才能确保可编程控制器程序正常工作。

　　5PLC控制系统原理

　　(1)PLC控制系统

　　该系统选用西门子S7-200PLC进行控制，具有极高的性价比，较高的可靠性、丰富的指令，实时特性强的通讯能力，易于掌握，便于操作，丰富的内置集成功能和扩展模块。PLC控制系统原理框图见图1。

　　(2)PLC程序编制

　　将程序结构化编程，控制任务分解为能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序部分表示，即为所知的块，为使用户程序工作，组成用户程序的块必须被调用，块调用指令只能在逻辑中编写和启动。为了能让程序正常工作，编制时要注意以下几点：

　　①尽量使中断程序短小、简单。且执行中断程序时对其他处理不要延时太长;

　　②几个中断程序的激活、执行、退出的工作时序要计算好;

　　③比较时要留有一定的余量。

　　该系统对安全制动器的控制已用于生产实践中，对于钢水的运送起到了保护作用，在意外事故状态下避免了设备、财产损失，杜绝了人身伤亡事故的发生，在生产中对安全制动器的控制应用准确、可靠、良好。

　昆明钢铁集团公司6号高炉自1998年开炉以来，其风口中、小套及炉顶齿轮箱冷却，炉顶洒水以及一些辅助设施，如煤粉喷吹站、动力空压站等设施均采用净化工业循环水进行冷却。高炉净循环水冷却在高炉生产中占据着举足轻重的地位，其设备的可靠运行直接影响着高炉生产的稳定进行。原有的高炉循环冷却系统均靠人工操作，其设备控制点上百个，这样，不仅劳动强度大，工作效率低，而且运行不可靠，容易造成冷却系统的故障停机而带来无法挽回的损失。昆钢6号高炉净循环冷却系统采用G E—FANUC90—30型PLC实现高炉净循环水冷却的过程自动控制，对进出水压差、流量瞬时值及累计值数据采集，各控制泵、阀门、水池水位状态实时监控，自动启/停泵控制以及各种事故状态记录及报警处理。开炉两年多来净环水系统运行稳定、可靠、水质稳定，冷却效果良好。

　　1 系统简介及工艺要求

　　高炉净循环系统工艺流程如图1所示。

　　净循环水泵房主要设备有高、中、低压水泵和旁通过滤水泵及相关阀门。高、中、低压水泵从冷水池中抽取水供给高炉各高、中、低压用户及辅助设施使用，经使用后的回水经回水管道自流回热水池，由热水回水泵提升至冷却塔，经冷却塔冷却后回到冷水池，又由泵房中各泵送至各用户使用，循环进行而不间断。

　　同时，为确保安全供水，在槽下山顶上设置一个两格的高位安全水池，每格7 5 0 m 3，在高压水突然无故断水情况下，作为备用水源靠高位落差产生水压供给高炉高压水用户及中压水用户，以确保高炉高、中压用水的不间断。

　　系统设有四台过滤器，其中三台新水过滤器，一台旁通过滤器。因为在循环用水中存在水量损失，因此在系统运行过程中需补充新水，为确保水质，新水必须经过过滤器过滤后方可进入冷水池，且进水量须与冷水池水位进行联锁。同时，为确保循环水质，设有旁通过滤器，由旁通过滤水泵从冷水池吸水经旁通过滤器过滤后回到冷水池，循环使用。过滤器使用后须定时对其反冲洗，防止过滤器由于泥浆而板结，保证过滤效果。

　　系统还设有加药间，由三台加药装置分别将防腐剂、防垢剂、杀菌灭藻剂定时由加药管道投加至冷水池。

2 控制系统配置

　　系统选用GE-FANUC90—30型PLC，这种PLC是系YU90PLC家族中的一员，具有体积小巧，易于安装和配置的特点，且运行稳定可靠，它能提供一种全功能的控制器，具有先进的编程性能，且与系列90PLC家族中其它PLC兼容。系统由一个主机架及六个扩展机架组成，主机架装有电源模块、CPU模块、通讯模块各一块和AI(模拟量输入模块)。扩展机架装有AI、DI(数字量输入模块)、DO(数字量输出)模块。系统配置DI共640个点，DO共224个点，AI共56个点。整个系统结构如图2所示。

　　(1) 通讯方式：

　　净环水系统利用一台上位机与P L C进行通讯，实时监控系统设备并控制运行。上位机采用标准以太网网卡，PLC采用IC693CMM32 1以太网接口卡传输介质为同轴电缆，经AUI接口相连接，配置50Ω终端电阻。协议为TCP/IP网络协议，其拓展性非常好，易于今后与6号高炉总控制系统的连接。

　　中央处理器CPU(选用IC693CPU372)自带一个15针串行端口，RS一485电气接口，采用SNP协议，可使用编程器与CPU之问直接通讯。

　　(2)模拟量输入

　　模拟量输入模板分为两种：一种为电流型4～20mA信号(型号IC693ALG221)，一种为电压型0～lOV信号(型号为IC693ALG220)。电流型主要检测系统压力、流量、水池水位等信号。电压型主要检测各台水泵电流及母线相电流、相电压信号。

　　(3)开关量输入/输出

　　开关量输入模块(DI)选用IC693MDL645型，主要检测各台水泵运行信号、故障信号、集中信号以及出口电动阀门开、关到位信号等。开关量输出模块(DO)选用IC693MDL940型，主要控制水泵合闸、分闸信号，阀门开、关指令等。

　　3 PLC控制编程

　　系统控制方式有自动、集中手动操作、现场操作三种。

　　·自动方式，由P L C程序按事先设定好的工艺流程和参数，自动地控制各系统设备，不须人工干涉，当工作泵发生故障时，备用泵具有自动投入功能，保证系统不问断供水。

　　·集中手动方式，由操作人员在操作站C R T画面上对设备进行单台控制，各设备之问保留必要的连锁，仅取消泵与水位之间的连锁。

　　·现场手动方式，由操作人员在现场机旁箱直接对设备进行不经计算机P L C控制的操作，各台设备之间没有连锁，具有完全优先级。当出现紧急故障情况下，可在机旁进行紧急停机操作，计算机仅负责监测各设备状态及故障点。

　　PLC控制程序主要由两大模块组成：

　　(1)泵阀组控制模块

　　根据泵的性能参数要求，分为两种控制方案，即闭阀启动和开阀启动。

　　闭阀启动：遵循先启泵，后开阀;先停泵，后关阀。如高、中、低压泵。

　　开阀启动：遵循先开阀，后启泵;先停泵，后关阀。如热水回水泵。

　　(2)过滤器控制模块

　　过滤器阀门运行程序表如表1所示。

　　·过滤器每过滤8h反洗一次，保证滤料干净不板结，确保过滤效果，水质稳定。

　　·旁通过滤器在任一台新水过滤器开始反洗时停止工作。过滤器反洗与泥浆池液位联锁(液位小于-2.15m允许反洗)，并同时与过滤器反洗泥浆泵联锁。

　　·冷水池水位低于1.3 m时开启任一台新水过滤器补充新水，高于2.2m关闭新水过滤器。

4 上位机控制编程

　　上位机监控软件采用GE—Fanuc—Cimplicity HMI软件编程组态，充分利用了其图形界面实时监控功能、报警处理和数据归档功能。

　　(1)实时监挠主要完成对所有检测点的监测及控制，包括一些参数的设置及算法实现，操作人员可随时了解各设备的运行状态，又可通过操作界面调节各设备的启/停控制。

　　(2)报警处理：将P L C送来的数据与上位机设定的数据相比较，根据设定范围作出图象及声音报警，提醒操作人员及时采取应急措施。

　　(3)趋势预测：可将需要记录的数据以文件的形式保存在磁盘上，可随时通过其内建的趋势画面观测及分析数据，监测系统变化，很好地监控系统运行参数，保证设备运行在佳工况点。

　　5 结束语

　　可编程控制器P L C以其开放式的模块化结构，较好的通用性和互换性给系统的使用和维护带来了很大的方便。可编程控制器P LC在昆钢6号高炉净循环水系统中的成功应用，大大减轻泵站工作人员的劳动强度，节省了人力物力，使原来的值班人数从每班三人减少到每班两人。自开炉至今，未发生因事故断水而烧毁高炉风口小套、中套、炉顶齿轮箱等重大设备事故及生产安全事故，有效地保证了设备安全可靠高效运行，提高了系统的运行管理水平和系统运行精度，保证了生产的长周期稳定顺行，产生了显著的经济效益。