用PLC改造沈陽紅象混凝土拖式泵的控制系統(tǒng)

       沈陽盛港工程機(jī)械廠生產(chǎn)的紅象HBT50混凝土泵，是九十年代初期引進(jìn)德國普茨邁斯特(Putzmeiter)公司的技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。該產(chǎn)品都是老式淘汰的繼電器系統(tǒng)，已經(jīng)工作了十多年，加上保養(yǎng)不善，整機(jī)電氣系統(tǒng)多數(shù)已經(jīng)很差，都需要大修和改造。該種機(jī)型原電氣系統(tǒng)線路復(fù)雜，故障較多，故障排除比較困難，所以重新進(jìn)行電路設(shè)計是非常必要的，改用目前控制領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍的PLC（可編程序控制器）控制是非?？尚械?。在現(xiàn)代拖式泵控制系統(tǒng)中，PLC控制方式已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的繼電器控制方式。采用PLC控制降低了系統(tǒng)的故障率，減少了維護(hù)量，且提高了可靠性。

      1原電氣系統(tǒng)存在的問題

      三相異步電動機(jī)，啟動采用了典型的晶體管時間繼電器延時的Y-Δ啟動方式，故障率較高。冷去風(fēng)機(jī)380VAC、550W電動機(jī)，直接空氣斷路器啟動。直流電源采用的是變壓器加整流濾波電路，故障率也很高。采用繼電器控制電磁閥的換向方式，可靠性低。采用行程開關(guān)換向檢測元件，故障率非常高，經(jīng)常影響混凝土泵正常工作?？刂齐娐凡捎靡圆竭M(jìn)繼電器為核心的邏輯電路，步進(jìn)繼電器是西班牙和匈牙力產(chǎn)的，備件難找且非常昂貴（1只K1繼電器價格達(dá)1500元，1只K2繼電器價格達(dá)700元），而其中的K2繼電器極易損壞。因此，改造該泵舊的繼電器系統(tǒng)是非常必要的。

      2改造設(shè)計方案

      原系統(tǒng)所用的核心控制部件步進(jìn)繼電器為西班牙和匈牙力產(chǎn)的，國內(nèi)應(yīng)用較少，市面上很難買得到，且控制線路復(fù)雜，維修不方便。此次改造采用SIEMENS（西門子公司）的S7-200系列可編程序控制器作為控制核心部件。S7-200系列產(chǎn)品技術(shù)成熟，在國內(nèi)應(yīng)用非常普遍，許多代理商備有現(xiàn)貨，采購方便。電氣接線簡單明了，程序編制調(diào)試也很方便，在計算機(jī)上用西門子公司的Step7-Micro/Win32編程軟件將程序編制調(diào)試好后下載到PLC，裝機(jī)調(diào)試即可。

      主電動機(jī)啟動仍采用Y-Δ啟動，取消故障率較高的晶體管時間繼電器，直接由PLC控制啟動、Y-Δ轉(zhuǎn)換和停止。冷去風(fēng)機(jī)電動機(jī)也由PLC控制啟動、停止。

      由于混凝土泵工作時的工況非常惡劣，施工中混凝土輸送不能中斷，所以系統(tǒng)的可靠性非常重要。為提高電氣系統(tǒng)的可靠性，直流電源一定要可靠，故將原變壓器加整流濾波電路的電源改為24VDC開關(guān)穩(wěn)壓電源，以提高整個直流電路部分工作的可靠性。

      原行程開關(guān)為普通觸點式，可靠性極差、壽命短，代之以感應(yīng)式接近開關(guān)。接近開關(guān)的工作溫度范圍寬、頻響高、防護(hù)等級高，并帶有發(fā)光二極管指示功能，由于采用無觸點、非接觸式工作方式，所以壽命比行程開關(guān)長得多。目前國產(chǎn)的接近開關(guān)已與進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量很接近，而價格卻要低得多，國產(chǎn)產(chǎn)品完全可以滿足要求。

      有線遠(yuǎn)控器面板上的控制開關(guān)依次為：正泵啟/停開關(guān)S1、反泵啟/停開關(guān)S2、攪拌反轉(zhuǎn)控制開關(guān)S3、急停開關(guān)S4。操作者可以在不同的位置進(jìn)行操作，便于隨時觀察機(jī)器的工作狀況。為了方便更換混凝土缸活塞頭，特增加了主液壓缸點動開關(guān)2SA。且增加了攪拌壓力控制自動反轉(zhuǎn)功能，當(dāng)攪拌系統(tǒng)液壓油壓力超過8MPa后，壓力繼電器P輸出信號給PLC，PLC輸出反轉(zhuǎn)信號給電磁閥Y6，控制攪拌系統(tǒng)反轉(zhuǎn)2分鐘后再自動恢復(fù)正轉(zhuǎn)。

      3控制系統(tǒng)原理圖

      采用PLC改造的部分控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。交流部分控制原理比較簡單，這里不再贅述。

      ……

      （本文章有刪節(jié)，圖片略，詳情請見《建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理》雜志2006年第6期）