蔣 強(qiáng)

滄州黃驊港礦石港務(wù)有限公司

1 引言

取料機(jī)的行走系統(tǒng)由2臺(tái)Schneider ATV71系列變頻器驅(qū)動(dòng)28臺(tái)SEW變頻電機(jī)。行走電機(jī)制動(dòng)器是電磁制動(dòng)器，行走操作指令發(fā)出后，制動(dòng)器全部打開，PLC收到28臺(tái)電機(jī)制動(dòng)器限位信號(hào)后，變頻器啟動(dòng)輸出，大車開始行走。當(dāng)電位計(jì)歸零后，停止行走指令發(fā)出時(shí)，變頻器根據(jù)停止瞬間的頻率，按照正比例函數(shù)降頻，直至降為0，制動(dòng)器在程序設(shè)定的延時(shí)結(jié)束后關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)取料機(jī)的制動(dòng)。

2 取料機(jī)行走制動(dòng)系統(tǒng)問(wèn)題分析

由變頻器通訊手冊(cè)可知，變頻器減速時(shí)間是變頻器從額定輸出頻率50 Hz降為0的時(shí)間，按照正比例函數(shù)降頻。在不同的行走速度下，變頻器的輸出頻率不同，實(shí)際減速時(shí)間直接取決于取料機(jī)司機(jī)發(fā)出停止指令時(shí)的當(dāng)前輸出頻率，這就導(dǎo)致變頻器從當(dāng)前頻率降為0存在不同的時(shí)間。PLC內(nèi)部設(shè)定的制動(dòng)時(shí)間是5 s，即取料機(jī)以行走電機(jī)額定頻率工作時(shí)的制動(dòng)時(shí)間。因此取料機(jī)行走電機(jī)在頻率小于50 Hz工況下停止時(shí)，在PLC延時(shí)的后時(shí)段造成有一定的時(shí)間不能及時(shí)制動(dòng)，此段非制動(dòng)時(shí)間的存在會(huì)產(chǎn)生以下幾方面的問(wèn)題。

(1)取料機(jī)在制動(dòng)器未及時(shí)作用的時(shí)段，會(huì)因軌道不平而溜車，當(dāng)制動(dòng)器關(guān)閉時(shí)取料機(jī)存在一定的速度，突然制動(dòng)會(huì)造成取料機(jī)晃動(dòng)嚴(yán)重。

(2)沿海港口大風(fēng)天氣頻繁，由于風(fēng)力作用，未及時(shí)制動(dòng)的取料機(jī)會(huì)在風(fēng)力作用下再次被加速，當(dāng)取料機(jī)存在一定速度后，突然被制動(dòng)，同樣會(huì)造成取料機(jī)晃動(dòng)嚴(yán)重[1-2]。

(3)制動(dòng)器長(zhǎng)期在取料機(jī)行走時(shí)制動(dòng)，會(huì)增加制動(dòng)盤磨損，減少制動(dòng)器壽命。

3 大車行走制動(dòng)系統(tǒng)程序優(yōu)化

通過(guò)Profibus網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采集變頻器當(dāng)前輸出頻率。Profibus是一種主從協(xié)議，首先主站和一個(gè)從站建立一個(gè)連接，當(dāng)連接建立后，主站發(fā)送Profibus命令給從站，從站對(duì)主站的命令作出相應(yīng)的響應(yīng)。獲取變頻器當(dāng)前頻率分以下4步執(zhí)行。

(1)將MVI56-PDPMV1模塊接入PLC機(jī)架，作為 Profibus 網(wǎng)絡(luò)的主站，PLC標(biāo)簽里將顯示該模塊的具體配置(見圖1)。MVI56PDPMV1.Output表示PLC主站發(fā)出到網(wǎng)絡(luò)上從站的數(shù)據(jù)；MVI56PDPMV1.Input表示主站收到從站的數(shù)據(jù)，每一個(gè)從站都有單獨(dú)的地址，可以分別在MVI56PDPMV1.Input數(shù)組列表里找到從站的起始地址，方便的查閱各個(gè)從站與主站互通的數(shù)據(jù)。

圖1 PLC主站標(biāo)簽

(2)通過(guò)DP線將主站分別與各個(gè)從站連接起來(lái)，各個(gè)從站物理接口采用DB9針的快速接頭，分別插入各個(gè)從站的通訊板。

(3)通過(guò)Prosoft網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件將主站和從站連接，ATV71系列變頻器作為網(wǎng)絡(luò)的從站，圖2是取料機(jī)Profibus網(wǎng)絡(luò)上的主站和所有從站，本次改造方案只涉及到地址為2和3的2臺(tái)行走變頻器ATV71，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)完成后，將組態(tài)文件下載到PLC中，就可以滿足主站和從站之間通訊條件，下一步將設(shè)置2臺(tái)變頻器與主站MVI56-PDPMV1通訊參數(shù)。

圖2 取料機(jī)網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖

(4)根據(jù)變頻器通訊手冊(cè)，查閱變頻器輸出電壓、電流、頻率、力矩、功率等參數(shù)的邏輯地址，然后按順序輸入在變頻器通訊板上，通訊板可以將這些參數(shù)發(fā)送到主站PLC，本次方案主要用到輸出頻率。

(5)采集到變頻器的頻率后，編寫PLC控制程序，實(shí)現(xiàn)頻率制動(dòng)(見圖3)。程序主要邏輯是檢測(cè)行走變頻器的當(dāng)前輸出頻率，當(dāng)行走前進(jìn)指令發(fā)出時(shí)，行走制動(dòng)器線圈鎖存，制動(dòng)器接觸器得電吸合，所有行走電機(jī)制動(dòng)器打開；當(dāng)行走前進(jìn)指令消失且行走實(shí)際頻率降為0時(shí)，制動(dòng)器線圈解鎖存，行走制動(dòng)器關(guān)閉。

圖3 行走制動(dòng)控制程序

4 結(jié)語(yǔ)

在本次程序優(yōu)化過(guò)程中，采用Profibus網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采集變頻器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速高效數(shù)據(jù)處理。摒棄了原先的時(shí)間延時(shí)制動(dòng)，提出頻率識(shí)別制動(dòng)的理念，根據(jù)PLC采集到的變頻器輸出頻率，設(shè)計(jì)全新的行走制動(dòng)控制邏輯，可精確控制制動(dòng)器關(guān)閉的時(shí)機(jī)，更好地實(shí)現(xiàn)行走制動(dòng)，有效解決大風(fēng)天氣制動(dòng)不及時(shí)、制動(dòng)狀態(tài)晃動(dòng)嚴(yán)重的問(wèn)題。