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深圳起重机:无线通讯技术在起重机联动控制上的应用

       我深圳起重机公司为某钢厂生产了4台起重机,4台起重机需要联动控制,共同抬吊某几段固定长的物体,有时需要2台起重机联动控制,有时需要3台起重机联动控制,有时需要4台起重机联动控制。


       1、图纸设计


       起重机采用变频器驱动、PLC控制,PLC和变频器之间采用Profibus-DP通讯,起重机与起重机之间采用无线通讯模块进行数据交换,利用编码器作为反馈信号,反馈各台起重机各个机构的运行距离,来达到多台起重机同步运行的目的。


       1.1起升机构变频器采用西门子公司的S120系列,运行机构变频器采用安川公司的的A1000系列。


       1.2 PLC采用西门子的S7-300系列,外配以太网通讯模块。


       1.3 无线通讯模块采用西门子的W788系列。


       1.4编码器采用P+F的带有Profibus-DP通讯口的绝对值编码器。


       图纸设计有主动控制开关、从动控制开关、单动控制开关、联动控制开关及控制其它3台车单动的控制开关;起重机本机的启动按钮、停止按钮、电铃开关、照明开关及各个机构的控制开关等。本机的各个按钮及开关用于控制本机即单台起重机各个机构的运行及停止;主动控制开关和从动控制开关互锁,主动控制开关用于此台起重机做主车,向从车发出控制命令,从动控制开关用于此台桥式起重机做从车,接收主车的控制命令;单动控制开关和联动控制开关进行互锁,单动控制开关用于控制本机单独工作,联动控制开关用于控制联动,和别的起重机进行联动工作。本机上安装的3个单动控制开关,用于在本机上分别对另外3台车单独操作。


       2、程序编制


       2.1对PLC控制系统的硬件进行组态


       利用西门子STEP7编程软件对硬件组态,打开STEP7编程软件,插入300PLC的道轨、电源、CPU、以太网模块、输入输出模块、西门子变频器S120硬件、安川变频器A1000硬件、P+F编码器硬件,对其硬件进行保存并编译。在本项目下再分别插入另外3台车所用的PLC,对每台车所用的PLC分别进行保存并编译。在组态网络下,把4台PLC组成ISO-on-TCP连接网络,保存并编译。这样硬件组态完成。


       2.2编制本机的通讯控制程序


       本机的通讯控制程序利用西门子编程软件的SFC14和SFC15功能块,对变频器进行读和写的操作;用      STARTER软件对S120变频器进行硬件配置,对其通讯报文采用标准报文机构;利用S120变频器的控制字和状态字对其进行启动命令、停止命令和速度命令的给定,同时对状态字进行监控,实现其保护功能;利用安川变频器的控制字和状态字对其进行启动命令、停止命令和速度命令的给定,同时对状态字进行监控,实现其保护功能。


       2.3编制4台PLC之间的通讯控制程序


       在STEP7编程软件中调用FC5和FC6功能块,通过该功能块对4台起重机PLC之间的发送和接收数据进行编程。把其中一台车的数据分别发送到另外3台起重机上,同时也接收另外3台起重机的数据,其数据包括控制命令、速度命令和各个机构运行的距离等。


       2.4编制4台起重机各个机构的同步控制程序


       利用编码器把各个机构运行的距离计算出来,以某台起重机各个机构运行的距离为基准,把另外3台起重机各个机构运行的距离与基准距离进行比较,若其距离大于基准距离,说明该台起重机该机构的运行速度快,则把其运行速度降低,给定变频器的速度值小点,否则,则给定其速度值大点,来保证多台起重机各个机构的同步性。


       2.5编制联动控制程序


       根据各台PLC传输的数据,把其联动控制开关和单动控制开关的点,编制在控制程序中,若联动控制开关的点闭合,则各台起重机处于联动状态;若单动控制开关的点闭合,则起重机单独工作,不受任何一台起重机控制。主动控制开关和从动控制开关在联动控制开关闭合的情况下起作用,把主动控制开关和从动控制开关的点,编制在控制程序中,主动控制开关的点闭合,则此台起重机为主动起重机,可以控制从动的起重机;从动控制开关的点闭合,则此台起重机为从动起重机,只能受主动起重机的控制,从动车的主令操作不起作用;在联动状态下,通过操作另外3台起重机的单动开关,可以控制其中的任意1台起重机单独工作。


       2.6编制通讯中断程序


       利用CPU属性自带的周期/时钟存储器中的时钟存储器,其时钟存储器的字节中的每位有不同的扫描周期,根据其扫描周期进行通讯的定时编程。若无线通讯中断,则CPU的时钟扫描周期会中断,则定时器会导通,从而保证中断程序的正常运行。


       3、调试


       3.1硬件调试


       根据Profibus-DP通讯的特点,根据硬件的组态,设置各个变频器的DP地址,设置编码器的地址,然后根据其软件,运用在线功能,判断各个从站是否都处于在线状态,先把各个站点挂在Profibus-DP通讯线上。


       3.2变频器调试


       先对起升机构的变频器调试,运用STARTER软件对变频器调试,对电机进行选择性自学习,设置其控制方式为有PG失量控制。再对运行机构的变频器进行调试,设置其控制方式为有PG压频控制方式。最后对变频器控制电机的方向进行调试,电机的运行方向要与其主令的控制方向相一致。


       3.3软件调试


       3.3.1对无线通讯模块W788组态


       根据对PLC网络的组态,W788组态要与PLC组态在同一网段中,只有这样,4台PLC之间才能进行数据的交换。


       3.3.2对程序进行调试


       根据绝对值编码器旋转的脉冲数,计算出单位距离对应的脉冲数,根据对起重机各个机构运行的距离进行比较,对其速度进行调整,调整给定速度值的大小。同时,要把通讯中断的保护程序进行调试,以达到无线通信中断后,起重机能完全停止,防止安全事故的发生。


      4结束语


      通过对4台起重机的电控设计及调试,无线通信满足了起重机同步控制的需要,及其在无线通讯故障的情况下,起重机安全停车的要求。把无线通讯模块运行在起重机这种特种设备上是完全可行的。

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