摘要：根據(jù)SLC500控制系統(tǒng)在黃驊港MQ2533HH門座式起重機(jī)的應(yīng)用實(shí)際，研究SLC500的硬件組態(tài)、SLC500開發(fā)軟件的使用，介紹ProfiBus-DP的變頻器控制，及控制系統(tǒng)在門機(jī)起升機(jī)構(gòu)的具體實(shí)現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：SLC500;ProfiBus-DP;門座式起重機(jī);變頻器

　　1前言：

　　MQ2533HH門機(jī)是四連桿組合臂架全回轉(zhuǎn)門座起重機(jī)，適用于港口碼頭前沿裝卸件雜貨及進(jìn)行抓斗作業(yè)，黃驊港散雜貨碼頭所用MQ2533HH門機(jī)最小幅度為9.5m，最大幅度為33m。抓斗作業(yè)時全幅度范圍內(nèi)的額定起重量為25t，吊鉤作業(yè)時在9.5m～25m幅度范圍內(nèi)額定起重量為40t。該機(jī)主要由起升、變幅、回轉(zhuǎn)、行走四大機(jī)構(gòu)，臂架、立柱及平衡系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺、園筒門架等主要結(jié)構(gòu)，電氣控制系統(tǒng)，司機(jī)室、機(jī)器房及各安全保護(hù)裝置等部分組成。該機(jī)可帶載作水平位移變幅和任意角度回轉(zhuǎn)。起升、變幅與回轉(zhuǎn)各機(jī)構(gòu)既可單獨(dú)動作，也可聯(lián)合動作，操作方便靈活。

　　SLC500系列是一個不斷充實(shí)的小型可編程控制器系列。該系列有兩種硬件結(jié)構(gòu)：固定式控制器和模塊式控制器。所有的控制器都可以掛在DH-485鏈路上。黃驊港散雜貨碼頭所用MQ2533HH門機(jī)所用硬件結(jié)構(gòu)均為SLC5/05類型模塊式控制器，該類型控制器是安裝于1746機(jī)架中的單槽控制器，具有比固定式控制器更大的靈活性和更強(qiáng)的處理能力以及I/O容量。SLC500具有使用I/O框架尺寸小、所需空間小等顯著優(yōu)勢，該優(yōu)勢充分填補(bǔ)了MQ2533HH門座式起重機(jī)空間有限、電氣室狹小的弊端。

　　工業(yè)論文范例：關(guān)于工業(yè)設(shè)備管道安裝問題的探索

　　2硬件組態(tài)

　　SLC500的數(shù)字量輸入模塊用來接收和采集門座式起重機(jī)現(xiàn)場設(shè)備的輸入信號，包括按鈕、操作手柄、吊鉤/抓斗選擇開關(guān)、行程限位開關(guān)、旋轉(zhuǎn)制動腳踏開關(guān)、門機(jī)各機(jī)構(gòu)變頻器輔助觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等門機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)字量輸入信號。

　　SLC500的數(shù)字量輸出模塊用來向起升、變幅、回轉(zhuǎn)、行走等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制信號的輸出，即向各個機(jī)構(gòu)的接觸器、電磁閥、指示燈和開關(guān)等設(shè)備輸出數(shù)字量信號。

　　MQ2533HH門座式起重機(jī)所用SLC500系列的數(shù)字量I/O模塊為交流(220V)輸入/輸出，模塊點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)，輸入模塊為1746-IM16，輸出模塊為1746-OW16。

　　1746-IM16模塊與1746-OW16模塊均為1746系列模塊，其中，1746-XXX中第一個X為輸入輸出標(biāo)識：I代表輸入，O代表輸出;第二個X為電壓等級：M代表220VAC，W代表AC/DC觸點(diǎn);第三個X為I/O點(diǎn)(通道)數(shù)：即為16。1746-IM16模塊即為I/O點(diǎn)數(shù)為16的220V交流輸入模塊，1746-OW16為I/O點(diǎn)數(shù)為16的AC/DC繼電器輸出模塊。

　　3軟件說明應(yīng)用

　　3.1 RSLinx通信軟件的使用

　　RSLinx是在Microsoft Windows NT、Windows 95及Windows 98操作系統(tǒng)下建立工廠所有通信方案的工具。他使A-B公司的可編程控制器與各種羅克韋爾軟件及A-B應(yīng)用軟件和組態(tài)軟件之間進(jìn)行通信，RSLinx充分利用了Windows操作系統(tǒng)的多處理性能。通過各種通信接口，可以同時為所支持的多個應(yīng)用程序組合服務(wù)。

　　RSLinx軟件是解決計(jì)算機(jī)訪問羅克韋爾產(chǎn)品途徑，為其提供全套的通訊服務(wù)。同時，還提供了數(shù)種開放接口用于第三方人機(jī)界面系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集/分析系統(tǒng)、客戶應(yīng)用程序軟件進(jìn)行通訊。

　　RSLinx的主要功能是組態(tài)驅(qū)動程序以便和現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信，進(jìn)行組態(tài)時可以通過DF1網(wǎng)絡(luò)訪問SLC500控制器或者通過Ethernet訪問。

　　3.2 RSLogix500

　　RSLogix500軟件是適用于SLC500控制器的32位WindowsTM梯形圖邏輯編程軟件包。

　　RSLogix500軟件具有六大功能，第一、自由格式的梯形圖編輯器，在書寫程序是專注于應(yīng)用程序的邏輯而不用特別注意語法的對錯;第二、強(qiáng)有力的工程校驗(yàn)器，可用其創(chuàng)建錯誤清單，從而可以在方便的時候進(jìn)行修改;第三、拖放式編輯功能，使用戶能夠在數(shù)據(jù)文件之間快速移動數(shù)據(jù)表元素，在子程序或工程之間快速移動梯級，或者在一個工程內(nèi)部的梯級與梯級之間快速移動指令;第四、查詢和替換功能，能夠快速改變指定地址或符號的數(shù)值;第五、用戶數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行集中監(jiān)視，以觀察它們之間的相互作用;第六、工程目錄采用樹形機(jī)構(gòu)，用戶可訪問包含在工程目錄內(nèi)的所有文件夾和文件。

　　3.3 SLC500與變頻器的網(wǎng)絡(luò)通信

　　SLC500控制器有一個RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)的9針串行通信口，通道0位RS-232的電平標(biāo)準(zhǔn)，門機(jī)電氣設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)用過程中，利用該通道組態(tài)DF1網(wǎng)絡(luò)。DF1網(wǎng)絡(luò)的電平信號是單端傳輸?shù)模�最大傳送距離是15米，這種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是通信直接、方便，剛好恰當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)SLC500控制器與變頻器的直接的網(wǎng)絡(luò)通信。

　　黃驊港散雜貨碼頭MQ2533HH門機(jī)所用ACS 800變頻器，以Profibus-DP協(xié)議方式通訊，但SLC500控制器不支持Profibus-DP通信網(wǎng)絡(luò)。為了進(jìn)行適合的網(wǎng)絡(luò)配置選用能夠被SLC500識別的第三方軟件SST模塊，SLC500為SST模塊設(shè)定一個槽位，通過硬件組態(tài)設(shè)定SST模塊的站地址和數(shù)據(jù)交換地址。ACS800變頻器中加裝RPBA01通訊模塊，RPBA01是與ABB變頻器配套的通訊適配器。編程軟件為RSLogix500軟件，用于對SLC500 PLC編程和對Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行組態(tài)和通訊配置。在本系統(tǒng)中，SLC500 PLC作為主站，變頻器與RPBA01通訊適配器模塊相連，接入Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中作為從站，主站向變頻器發(fā)送運(yùn)行指令，同時接受變頻器反饋回來的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警狀態(tài)的信號。

　　Profibus-DP通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)電報(bào)結(jié)構(gòu)可分為協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO消息類型，包括參數(shù)值PKW及過程數(shù)據(jù)PZD，ABB ACS500系列變頻器共五種PPO類型可供選擇。MQ2533HH門機(jī)設(shè)備所用變頻器均選用PPO4這種類型，共6個字的數(shù)據(jù)交換區(qū)，其中包括2個控制字(PKW)和4個狀態(tài)字(PZD)。控制字是變頻器運(yùn)行時的重要定義參數(shù)，如啟動信號、給定頻率等等;過程數(shù)據(jù)即狀態(tài)字是變頻器運(yùn)行過程中要返回給PLC的一些參數(shù)，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。

　　4 SLC500在門機(jī)中的具體應(yīng)用

　　MQ2533HH型號門機(jī)起升機(jī)構(gòu)支持電機(jī)、開閉電機(jī)的上升下降控制是SLC500控制系統(tǒng)在門機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用中的典型案例，現(xiàn)以進(jìn)行分析如下：當(dāng)MQ2533HH門機(jī)選擇吊鉤模式下作業(yè)，運(yùn)行作業(yè)檔位，當(dāng)操作手柄打至上升檔位時，給PLC一個I:2第1位上升檔信號，旋鈕開關(guān)調(diào)至支持單機(jī)位置或者起升雙機(jī)位置，即給PLC一個I:4的第0位或者第2位通斷信號，在上升允許條件B3:0第4位接通后支持上升條件B3:11第5位接通，即支持電機(jī)具備上升條件。梯形圖中支持下降B3:11第6位常閉點(diǎn)與支持上升B3：11第5位常閉點(diǎn)是支持上升與支持下降的互鎖條件，當(dāng)支持條件B3:11第5位接通后其常閉點(diǎn)斷開，下一條梯形圖通道中斷，形成互鎖。

　　當(dāng)MQ2533HH門機(jī)選擇抓斗模式下作業(yè)，運(yùn)行作業(yè)檔位，當(dāng)操作手柄打至上升檔位時，給PLC一個I:2第1位上升檔信號，此時點(diǎn)B3：1第6位選擇閉斗常開點(diǎn)閉合接通，在上升允許條件B3:0第4位接通后支持上升條件B3:11第5位接通，即支持電機(jī)具備上升條件。梯形圖中支持下降B3:11第6位常閉點(diǎn)與支持上升B3：11第5位常閉點(diǎn)是支持上升與支持下降的互鎖條件，當(dāng)支持條件B3:11第5位接通后其常閉點(diǎn)斷開，下一條梯形圖通道中斷，形成互鎖。梯形圖中閉斗點(diǎn)B3:1第9位與開斗點(diǎn)B3:1第10位作為常閉點(diǎn)串聯(lián)入梯形圖中，當(dāng)門機(jī)進(jìn)行開斗或者閉斗操作時，閉斗點(diǎn)B3:1第9位或開斗點(diǎn)B3:1第10位斷開，此時起升支持電機(jī)不允許上升，形成對支持機(jī)的一個極為安全的保護(hù)。

　　無論MQ2533HH門機(jī)選擇吊鉤模式下作業(yè)還是選擇抓斗模式下作業(yè)，操作手柄進(jìn)行下降檔操作作業(yè)時，門機(jī)的控制與保護(hù)和上升檔相似。但當(dāng)門機(jī)處于自動抓斗模式下，閉斗進(jìn)行時實(shí)現(xiàn)力矩控制達(dá)到深挖效果條件，此時B3:1第12位力矩控制點(diǎn)閉合，這種狀態(tài)下，即便操作手柄沒有進(jìn)行下降操作，達(dá)到下降允許條件B3:0第5位時支持電機(jī)仍滿足支持下降條件。

　　當(dāng)MQ2533HH門機(jī)選擇在吊鉤模式下，開閉電機(jī)上升條件和支持電機(jī)上升條件類似。當(dāng)門機(jī)選擇在抓斗模式下，操作手柄在上升檔位時開閉電機(jī)上升條件和支持電機(jī)上升條件也類似。但當(dāng)抓斗模式進(jìn)行閉斗時，未達(dá)到閉斗終點(diǎn)前，無論操作手柄是否在上升檔，達(dá)到上升允許條件，開閉電機(jī)均可以進(jìn)行上升操作。若進(jìn)行手動抓斗操作，進(jìn)行閉斗操作時，達(dá)到閉斗終點(diǎn)條件，也可以繼續(xù)進(jìn)行開閉機(jī)的上升。

　　5結(jié)語

　　MQ2533HH門機(jī)充分利用SLC500控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速，起升機(jī)構(gòu)采用閉環(huán)控制，應(yīng)用PLC集中控制和檢測。調(diào)速性能優(yōu)良，起、制動運(yùn)行平穩(wěn)、快速。電氣系統(tǒng)通過各限位開關(guān)和PLC設(shè)有多重電氣聯(lián)鎖，安全保護(hù)裝置齊全，工作安全可靠。既可用于件雜貨的裝卸作業(yè)，又可用于抓斗作業(yè)，成為一種碼頭前沿的多用途起重機(jī)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：張亞飛 遲金生