一種基於plc控制的變頻平板車控制系統的製作方法
2023-06-05 08:05:16
專利名稱：一種基於plc控制的變頻平板車控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電動機控制系統工程技術領域，涉及一種平板車電動機的PLC與變頻器及自動定位控制系統的基於PLC控制的變頻平板車控制系統。
背景技術：
現有的75噸平板車其制動採用外置電磁抱閘的方式，平板車在制動過程中由於慣量較大，原設計無法將制動過程產生的能量消除，導致平板車主傳動軸經常性扭斷的設備事故，且電磁抱閘在頻繁制動過程中由於機械疲勞故障率非常高。現有的75噸平板車電動機採用工頻進行控制，頻繁啟動過程中由於啟動電流大造成主接觸器發熱和觸點氧化粘死導致無法正常停機的設備事故，其次由於啟動時間過短、速度太快、衝擊力太大直接對機械產生破壞，導致接手嚴重磨損斷裂、減速箱掃齒或底座爆裂、軸承損壞等設備事故。現有的75噸平板車運行過程無法進行調速，無法準確定位，電動機保護環節不可靠，對過載、堵轉、缺相、對地等電動機運行過程中的常見故障無法及時檢測出來達到保護電動機的目的。
發明內容為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供一種採用PLC和變頻器作為平板車的控制系統，同時利用鋼軌的導電特性來實現平板車的可靠準確定位的基於PLC控制的變頻平板車控制系統。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種基於PLC控制的變頻平板車控制系統，在PLC控制系統上裝有通過系統總線與CPU315存儲器進行信息數據傳輸的數字量輸入模塊和數字量輸出模塊，電源模塊通過系統總線為PLC控制系統供電；操作站電動機的啟動/停止信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊，電動機和變頻器的運行狀態通過數字量輸出模塊以點對點的通信方式傳輸至操作站；位置檢測信號、物料檢測信號、鋼軌物理檢測信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊；電動機和變頻器的啟停命令和運行狀態通過PROFIBUS-DP網絡與CPU315存儲器進行信息數據傳輸。所述CPU315存儲器包括電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元和運行狀態輸出單元。所述變頻器的控制單元包括矢量控制模式和電動機的過載、短路、對地、缺相、過流保護功能，以及實現柔性控制斜坡功能和實現過壓保護的制動單元。所述變頻器的矢量控制模式為電動機的制動功能提供靜態勵磁電流。所述電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元，用於檢測判斷是否按下啟動/停止命令、檢測判斷電動機運行過程中是否發生故障、檢測判斷平板車是否運行至指定的停止位置、檢測判斷平板車上是否存在物料、CPU315存儲器通過PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元適時保持對變頻器的控制和運行反饋信息的讀取。所述鋼軌物理檢測信號是利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，當小車車輪跨越鋼軌中完全絕緣的兩段時，通過車體的金屬箱體構成迴路，發出到位指令給PLC位置檢測控制單元，邏輯運算後通過網絡PLC向變頻器發出停車指令。本發明的積極效果是:PLC控制邏輯優異，可靠性高、調試方便簡單；利用變頻器本身具備的各種電動機保護功能能可靠的對電動機進行保護；利用變頻器本身具備的矢量控制模型、斜坡功能、有效確保了機械的穩定運行，故障率近為零；利用PROFIBUS-DP通信協議的優點PLC與變頻器之間只有一條兩芯通信線就完成了控制命令與數據反饋的全過程控制，使用維護方便，且體積小、功耗低；巧妙利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，大幅節約了備件成本。
圖1是本發明PLC控制的變頻平板車控制系統方框圖。圖2是本發明PLC控制的變頻平板車控制功能圖。圖3是本發明平板車的位置檢測示意圖。圖中:1_平板車，2-物料檢測元件，3-平板車前進極限限位，4-鋼軌絕緣襯板，5-鋼軌物理檢測限位，6-鋼軌連接導板，7-鋼軌，8-平板車後退極限限位，9-A段鋼軌，IO-B段鋼軌。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明進一步說明。參見圖1、圖2和圖3，一種基於PLC控制的變頻平板車控制系統，在PLC控制系統上裝有通過系統總線與CPU315存儲器進行信息數據傳輸的數字量輸入模塊和數字量輸出模塊，電源模塊通過系統總線為PLC控制系統供電；操作站電動機的啟動/停止信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊，電動機和變頻器的運行狀態通過數字量輸出模塊以點對點的通信方式傳輸至操作站；位置檢測信號、物料檢測信號、鋼軌物理檢測信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊；電動機和變頻器的啟停命令和運行狀態通過PROFIBUS-DP網絡與CPU315存儲器進行信息數據傳輸。其中PLC控制系統的CPU315存儲器包括電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元、運行狀態輸出單元；變頻器控制單元包括:矢量控制模式，電動機的過載、短路、對地、缺相、過流保護功能，實現柔性控制斜坡功能，實現過壓保護的制動單元。所述變頻器矢量控制模式通過其提供的靜態勵磁電流完全滿足了電動機的制動功能，替代了 75噸平板車設計的外置電磁抱閘，杜絕了燒毀電磁抱閘的故障，杜絕了平板車主傳動軸經常性扭斷的設備事故。所述變頻器的過載、短路、對地、缺相、過流保護功能及時可靠的保護了電動機的運行，杜絕了因各種原因可能導致的燒毀電動機的故障。所述變頻器的斜坡功能避免了原來採用工頻進行控制，頻繁啟動過程中啟動電流大造成主接觸器發熱和觸點氧化粘死導致無法正常停機的設備事故，避免了由於啟動時間過短、速度太快、衝擊力太大直接對機械產生的破壞，使75噸平板車的整個位移過程由原來的鋼性控制過程轉變為柔性控制過程，達到了機械無衝擊和無級調速的目的。所述電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元，用於檢測判斷是否按下啟動/停止命令、檢測判斷電動機運行過程中是否發生故障、檢測判斷平板車是否運行至指定的停止位置、檢測判斷平板車上是否存在物料、CPU315存儲器通過PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元適時保持對變頻器的控制和運行反饋信息的讀取。所述鋼軌物理檢測信號巧妙利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，如圖3中A段鋼軌9與B段鋼軌10是完全絕緣的，當平板車的車輪跨越A段鋼軌9與B段鋼軌10段時，通過平板車的車體的金屬箱體構成迴路，發出到位指令給PLC位置檢測控制單元，邏輯運算後通過網絡PLC向變頻器發出停車指令。本發明採用PLC和變頻器作為平板車的控制系統，同時巧妙利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，具有結構簡單、成本低廉、系統運行穩定可靠、電動機保護環節安全可靠、定位準確、實施後故障率近為零的觀點，非常適合廣泛推廣應用。
權利要求1、一種基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:在PLC控制系統上裝有通過系統總線與CPU315存儲器進行信息數據傳輸的數字量輸入模塊和數字量輸出模塊，電源模塊通過系統總線為PLC控制系統供電；操作站電動機的啟動/停止信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊，電動機和變頻器的運行狀態通過數字量輸出模塊以點對點的通信方式傳輸至操作站；位置檢測信號、物料檢測信號、鋼軌物理檢測信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊；電動機和變頻器的啟停命令和運行狀態通過PROFIBUS-DP網絡與CPU315存儲器進行信息數據傳輸。
2、如權利要求1所述基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:所述CPU315存儲器包括電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元和運行狀態輸出單元。
3、如權利要求1所述基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:所述變頻器的控制單元包括矢量控制模式和電動機的過載、短路、對地、缺相、過流保護功能，以及實現柔性控制斜坡功能和實現過壓保護的制動單元。
4、如權利要求3所述基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:所述變頻器的矢量控制模式為電動機的制動功能提供靜態勵磁電流。
5、如權利要求2所述基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:所述電動機啟動/停止邏輯單元、電動機保護控制單元、位置檢測控制單元、物料檢測控制單元、PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元，用於檢測判斷是否按下啟動/停止命令、檢測判斷電動機運行過程中是否發生故障、檢測判斷平板車是否運行至指定的停止位置、檢測判斷平板車上是否存在物料、CPU315存儲器通過PROFIBUS-DP通信信息數據交換傳輸單元適時保持對變頻器的控制和運行反饋信息的讀取。
6、如權利要求1所述基於PLC控制的變頻平板車控制系統，其特徵是:所述鋼軌物理檢測信號是利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，當小車車輪跨越鋼軌中完全絕緣的兩段時，通過車體的金屬箱體構成迴路，發出到位指令給PLC位置檢測控制單元，邏輯運算後通過網絡PLC向變頻器發出停車指令。
專利摘要本實用新型涉及一種基於PLC控制的變頻平板車控制系統，在PLC控制系統上裝有通過系統總線與CPU315存儲器進行信息數據傳輸的數字量輸入模塊和數字量輸出模塊，電源模塊通過系統總線為PLC控制系統供電；操作站電動機的啟動/停止信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊，電動機和變頻器的運行狀態通過數字量輸出模塊以點對點的通信方式傳輸至操作站；位置檢測信號、物料檢測信號、鋼軌物理檢測信號通過點對點的通信方式傳輸至數字量輸入模塊；電動機和變頻器的啟停命令和運行狀態通過PROFIBUS-DP網絡與CPU315存儲器進行信息數據傳輸。巧妙利用鋼軌的導電特性實現平板車的可靠準確定位，大幅節約了備件成本。
文檔編號G05B19/05GK203012432SQ20122071362
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者王國光, 張治躍, 鄭楚宏, 張弘, 李 傑 申請人:廣東韶鋼松山股份有限公司