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      無線通訊技術在起重機聯動控制上的應用

      我公司為某鋼廠生產了4臺起重機,4臺起重機需要聯動控制,共同抬吊某幾段固定長的物體,有時需要2臺起重機聯動控制,有時需要3臺起重機聯動控制,有時需要4臺起重機聯動控制。
      1、圖紙設計
      起重機采用變頻器驅動、PLC控制,PLC和變頻器之間采用Profibus-DP通訊,起重機與起重機之間采用無線通訊模塊進行數據交換,利用編碼器作為反饋信號,反饋各臺起重機各個機構的運行距離,來達到多臺起重機同步運行的目的。
      1.1起升機構變頻器采用西門子公司的S120系列,運行機構變頻器采用西門子公司的G120系列。

      1.2 PLC采用西門子的S7-300系列,外配以太網通訊模塊。

      1.3 無線通訊模塊采用西門子的W788系列。

      1.4編碼器采用P+F的帶有Profibus-DP通訊口的絕對值編碼器。
      圖紙設計有主動控制開關、從動控制開關、單動控制開關、聯動控制開關及控制其它3臺車單動的控制開關;起重機本機的啟動按鈕、停止按鈕、電鈴開關、照明開關及各個機構的控制開關等。本機的各個按鈕及開關用于控制本機即單臺起重機各個機構的運行及停止;主動控制開關和從動控制開關互鎖,主動控制開關用于此臺起重機做主車,向從車發出控制命令,從動控制開關用于此臺起重機做從車,接收主車的控制命令;單動控制開關和聯動控制開關進行互鎖,單動控制開關用于控制本機單獨工作,聯動控制開關用于控制聯動,和別的起重機進行聯動工作。本機上安裝的3個單動控制開關,用于在本機上分別對另外3臺車單獨操作。
      2、程序編制
      2.1對PLC控制系統的硬件進行組態
       利用西門子STEP7編程軟件對硬件組態,打開STEP7編程軟件,插入300PLC的道軌、電源、CPU、以太網模塊、輸入輸出模塊、西門子變頻器S120硬件、西門子變頻器G120硬件、P+F編碼器硬件,對其硬件進行保存并編譯。在本項目下再分別插入另外3臺車所用的PLC,對每臺車所用的PLC分別進行保存并編譯。在組態網絡下,把4臺PLC組成ISO-on-TCP連接網絡,保存并編譯。這樣硬件組態完成。

      2.2編制本機的通訊控制程序
          本機的通訊控制程序利用西門子編程軟件的SFC14和SFC15功能塊,對變頻器進行讀和寫的操作;用STARTER軟件對S120變頻器進行硬件配置,對其通訊報文采用標準報文機構;利用S120變頻器的控制字和狀態字對其進行啟動命令、停止命令和速度命令的給定,同時對狀態字進行監控,實現其保護功能;利用安川變頻器的控制字和狀態字對其進行啟動命令、停止命令和速度命令的給定,同時對狀態字進行監控,實現其保護功能。

      2.3編制4臺PLC之間的通訊控制程序
      在STEP7編程軟件中調用FC5和FC6功能塊,通過該功能塊對4臺起重機PLC之間的發送和接收數據進行編程。把其中一臺車的數據分別發送到另外3臺起重機上,同時也接收另外3臺起重機的數據,其數據包括控制命令、速度命令和各個機構運行的距離等。

      2.4編制4臺起重機各個機構的同步控制程序
      利用編碼器把各個機構運行的距離計算出來,以某臺起重機各個機構運行的距離為基準,把另外3臺起重機各個機構運行的距離與基準距離進行比較,若其距離大于基準距離,說明該臺起重機該機構的運行速度快,則把其運行速度降低,給定變頻器的速度值小點,否則,則給定其速度值大點,來保證多臺起重機各個機構的同步性。

      2.5編制聯動控制程序
      根據各臺PLC傳輸的數據,把其聯動控制開關和單動控制開關的點,編制在控制程序中,若聯動控制開關的點閉合,則各臺起重機處于聯動狀態;若單動控制開關的點閉合,則起重機單獨工作,不受任何一臺起重機控制。主動控制開關和從動控制開關在聯動控制開關閉合的情況下起作用,把主動控制開關和從動控制開關的點,編制在控制程序中,主動控制開關的點閉合,則此臺起重機為主動起重機,可以控制從動的起重機;從動控制開關的點閉合,則此臺起重機為從動起重機,只能受主動起重機的控制,從動車的主令操作不起作用;在聯動狀態下,通過操作另外3臺起重機的單動開關,可以控制其中的任意1臺起重機單獨工作。

       2.6編制通訊中斷程序
       利用CPU屬性自帶的周期/時鐘存儲器中的時鐘存儲器,其時鐘存儲器的字節中的每位有不同的掃描周期,根據其掃描周期進行通訊的定時編程。若無線通訊中斷,則CPU的時鐘掃描周期會中斷,則定時器會導通,從而保證中斷程序的正常運行。
      3、調試
      3.1硬件調試
      根據Profibus-DP通訊的特點,根據硬件的組態,設置各個變頻器的DP地址,設置編碼器的地址,然后根據其軟件,運用在線功能,判斷各個從站是否都處于在線狀態,先把各個站點掛在Profibus-DP通訊線上。

      3.2變頻器調試
      先對起升機構的變頻器調試,運用STARTER軟件對變頻器調試,對電機進行選擇性自學習,設置其控制方式為有PG失量控制。再對運行機構的變頻器進行調試,設置其控制方式為有PG壓頻控制方式。最后對變頻器控制電機的方向進行調試,電機的運行方向要與其主令的控制方向相一致。

      3.3軟件調試

      3.3.1對無線通訊模塊W788組態
      根據對PLC網絡的組態,W788組態要與PLC組態在同一網段中,只有這樣,4臺PLC之間才能進行數據的交換。
      3.3.2對程序進行調試
      根據絕對值編碼器旋轉的脈沖數,計算出單位距離對應的脈沖數,根據對起重機各個機構運行的距離進行比較,對其速度進行調整,調整給定速度值的大小。同時,要把通訊中斷的保護程序進行調試,以達到無線通信中斷后,起重機能完全停止,防止安全事故的發生。


      墨西哥造紙廠

      墨西哥造紙廠是一家墨西哥從事紙巾進出口貿易的國際化工廠,主要產品為衛生紙,餐巾紙,紙卷,包裝紙等。它有兩個分工廠,一個位于墨西哥州,一個位于特拉斯卡拉州,每個工廠員工人數超過500人。隨著公司業務的不


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