PLC在电力起重机械自动控制中的应用

PLC在电力起重机械自动控制中的应用
摘要：近年来，随着我国经济建设的持续发展，生产力不断提高，传统的纯人
力作业已经无法满足工业生产需要，这使得自动化控制逐渐进入人们的视界。

PLC控制系统在多方面都具有明显的优势，被广泛应用于工业控制领域，极大的
提高了控制系统的运行效率。

随着技术的不断地进步，PLC的功能不断增强，性
能不断提高，应用不断扩展，类型不断增多，无疑PLC已成为当今自动化、信息
化的重要支柱。

本文主要分析PLC在本单位设计并制造的T2T1260座地双平臂电
力抱杆的电气自动控制系统中的应用。

关键词：PLC；电气自动控制；T2T1260座地双平臂电力抱杆
1 引言
随着起重机械的发展，其自动化的程度越来越高。

PLC由于其具有相当强的
可靠性与灵活性广泛应用于机械设备的电气自动化控制。

电气自动化控制系统作
为电力抱杆主要的操控手段，其系统自身控制逻辑的严密与周详程度直接关系到
设备的操作性、可靠性与安全性。

因此，对于PLC程序的编译和使用至关重要。

2 PLC概述
PLC实现控制有两个基本点，一是入出信息变换、二是可靠物理实现。

入出
信息变换是把所检测到的输入量转换为输出量，以实现对系统的控制。

这主要是
由通过运行储存于PLC内存中的程序完成。

可靠的物理实现主要靠输入电路检测
输入量，靠输出电路输出控制量。

输入电路要对输入信号进行滤波，去除干扰信号。

输出电路需要进行功率放大，以可足以带动一般的工业控制元器件。

PLC主要有以下特点。

一是功能丰富，PLC有丰富的指令系统，各种I/O接口、通信接口，较大容量的内存使其可以完成逻辑处理、数据运算、定时计数等众多
功能。

二是使用方便，PLC逻辑控制的建立是程序，这极大减少了控制系统的外
部接线和继电器的使用，再者其硬件配套完整，安装维修方便，程序简单易懂。

三是工作可靠，PLC由于其结构设计和制造工艺使其具有良好的耐震动、耐冲击，在相当宽的温度区间里可以正常工作，对工作的适应性较强。

3 PLC在T2T1260座地双平臂电力抱杆中的应用
3.1 T2T1260座地双平臂电力抱杆概述
我公司研发并制造的T2T1260座地双平臂电力抱杆是为500千伏舟山联网工
程380米世界最高输电铁塔西堠门大跨越高塔施工所特别设计制造的电力起重机械。

抱杆全高426.1m，最大使用高度398.9m即平臂铰接点高度；最大变幅为
42m；最大起重量为双侧各30t，允许最大不平衡力矩420t· m；吊钩起升速度为0～20m/min；变幅速度为0～20m/min；设计最大工作风速为10.8m/s（离地10 m）。

3.2电气自动化控制系统
T2T1260座地双平臂电力抱杆电气控制系统由地面配电箱、信号放大器箱、
操作室动力柜、操作控制台、高空配电箱、回转/变幅电控箱、回转/变幅过渡箱、井筒变幅控制柜、安全监控装置、被控电机、各类限位保护开关及相应电缆组成。

采用PLC进行控制，设置有操作台PLC（主站），回转/变幅柜PLC（从站），安
全监控系统PLC（从站），一个主站两个从站共计3个PLC通过CC-Link总线进行
通信控制，其中通向回转/变幅柜的CC-Link总线在抱
杆地面配电箱处加装信号放大器。

回转电控系统由4台YTRVFW160L3-4F1/18.5k变频电机，日本安川CIMR-
HB4A0216变频器，制动单元、制动电阻、交流电抗器、涡流制动器、散热风机、常闭式制动器、回转过渡箱和控制箱组成。

采用变频调速、开环控制，设置有涡
流制动以加快回转停止。

变幅控制系统由2台MVE15电机、日本安川CIMR-HB4A0045变频器、盘式
制动器、散热风机、制动电阻和控制箱组成。

采用变频调速、开环控制，共4个
档位，设置有低速点动和旁路按钮。

起升控制系统由2台SA-QY-250牵引机组成，与抱杆配合完成起升作业。

此
处不做赘述。

保护系统由力矩限制器、力矩差限制器、重量限制器、变幅幅度限制器、回
转角度限制器、起升高度限制、高度重锤、风速仪及短路、过载保护等组成。

3.3PLC系统的硬件组成及通讯架构
本系统中的核心有操作台PLC（主站），回转/变幅柜PLC（从站），安全监
控系统PLC（从站），均是使用三菱的FX3U-64MR程控器，配合CC-Link现场总
线模式实现信号交互。

3.3.1 CC-Link系统总线
CC-Link具有高速的数据传输速度，且具有良好的抗噪性能。

CC-Link系统是通过使用专用的三芯屏蔽电缆将分散的I/O模块，特殊高功能
模块等连接起来，并通过PLC的CPU来控制这些相应的模块系统。

以本设备的CC-Link系统总线设计为例，FX3U-16CCL-M是特殊扩展模块，它
作为CC-Link主站模块将操作台PLC分配作为CC-Link系统中的主站，通过使用
CC-Link接口模块FX3U-64CCL将回转/变幅柜PLC与安全监控系统PLC作为远程设
备站进行连接，从而形成一个完整的CC-Link系统。

其传输速度选择为156kbps，
理论最大传输距离为1200m，实际为960m。

根据所选择电缆类别不同需改变终
端电阻的阻值，本例中选用的电缆为专用CC-Link电缆。

3.3.2 安全监控系统与操作显示界面
PLC可接收模拟信号的输入电路的功能，通过特殊扩展模块进行模-数转换，
再把转换后的数据存入PLC相应的内存单元中。

本例中，在上文提到的安全监控
系统PLC后添加两个FX3U-4AD特殊扩展模块将保护装置采集到的模拟信号转换
为数字信号，在安全监控系统PLC进行相应计算后，通过CC-Link系统传输至主站。

操作显示界面选用的是三菱的GT2310-UTBA触摸屏。

通过在操作台PLC中添
加FX3U-422-BD模块并利用GT01-C30R4数据线将PLC与触摸屏相连，实现数据
交互。

触摸屏可以通过程序编写，监视PLC中的指定的元件值，一但某些量超出
警戒值触摸屏会立刻发出警报，实现抱杆数据的实时显示与监控。

4 使用效果
T2T1260座地双平臂电力抱杆是我单位在电力抱杆上首次采用CC-Link系统，
在将近一年的使用情况看，都表现出良好的操控性能与安全性。

在操作显示界面
中有多项抱杆使用状态参数，给操作人员一个简洁、直观操作体验。

5 结束语
随着对电气控制系统的要求不断提高，PLC在电气控制中发挥的作用越来越大。

它不仅克服了传统电气控制系统中接线复杂、维修困难等多种缺点，同时也
因为实际需要衍生出多种功能，为电气自动化控制带来了方便。

参考文献：
[1]宋伯生，PLC编程实用指南[M].北京：机械工业出版社，2012
[2]三菱微型可编程控制器用户手册，日本三菱
[3]FX2N-16CCL-M CC-Link系统主站模块用户手册，日本三菱。