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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，调试需专业电气技术人员。

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。

5 PLC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。

1、引言

　　在工业现场控制领域，可编程控制器（PLC）一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大，水厂运行自动化水平不断提高，PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用，使得PLC的应用更加灵活，同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程，使得PLC的应用可视化。 

　　变频恒压供水成为供水行业的一个主流，是保证供水管网在恒压状态的重要手段。现代变频器完善的网络通信功能，为电机的同步运行，远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏，可以使控制更加形象、直观，操作更加简单、方便。 

　　组合应用PLC、触摸屏及变频器，采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。

2、系统结构

　　变频恒压供水系统原理如图1所示，系统主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏了解和控制系统的运行，也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器，把出口压力信号变成4～20mA或0～10V标准信号送入PLC内置的PID调节器，经PID运算与给定压力参数进行比较，输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量，根据用水量的不同，PLC频率输出给定变频器的运行频率，从而调节水泵的转速，达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，以此协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的。

3、工作原理

　　该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，通过触摸屏或控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行，可根据需要分别控制1#～3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0HZ上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50HZ，由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组，使得1＃泵变频迅速切换为工频，2＃泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2＃泵由变频切换成工频，3＃泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先起的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。

　　若有电源瞬时停电的情况，则系统停机，待电源恢复正常后，人工启动，系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统基本的功能，系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。

4、设备参数的设置

　　在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议，波特率为9600，数据位为8，无校验，停止位为1。变频器除设置通信参数外，还需启用“自由停车”以保护电机。 

5、PLC控制系统

　　该系统采用三菱FX-200的PLC，继电器输出，PLC编程采用三菱PLC的专用编程软件，软件提供完整的编程环境，可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比，该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换，供水泵的变频及故障的报警等，而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。 

　　以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切换工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁起停，从而减少设备的使用寿命。而在该系统中采用直接停工频泵的运行方式，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时间缺水的现象，提高了供水品质。

　点击时间后的数字可以弹出软键盘，在软键盘中设定切泵时间，单位为小时，设定后轻压“Enter”确认。按上面的方法依次设定加泵时间和减泵时间，单位为秒；用同样的方法对P、I值进行设定。 

　轻压“系统压力设定”后面的方框，在软键盘上设定管网压力，单位为MPa，即1MPa＝10个压。

　　第五步：轻压“启动”，启动PLC设定的程序，开始控制切泵，实现恒压供水。状态监视页面将会显示当前工作状态。 

　　在系统出现故障时，手指轻压“停止”后，水泵停止工作，然后进行维护。

7、结束语

　　该系统采用PLC和变频器结合，系统运行平稳可靠，实现了真正意义上的无人职守的全自动循环切泵、变频运行，保证了各台水泵运行效率的优和设备的稳定运转启动平稳，消除了启动大电流冲击，由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵的使用寿命，可以消除启动和停机时的水锤效应。通过触摸屏上的组态画面就可进行供水压力的设定，监视设备运行状况同时可以查询设备故障信息，大大提高恒压供水系统的自动化水平及对现场设备的监控能力。