岸桥的PLC控制系统的分析与应用.docx

1、岸桥的PLC控制系统的分析与应用绪论随着我国经济的快速发展，对外贸易的不断扩大，港口行业的快速发展也称为必 然的趋势。在各个港口、码头快速建设的同时，一大批的港口设备也被建造出来，包 括岸桥、场桥、门机、轨道吊、卸船机等，这些设备能否高效稳定的工作，关系到港 口业务的发展。现在的港口设备除了大型的钢铁机械结构外，最主要的就是其电控系 统，如今港口设备都是普遍采用PLC-变频器控制，使设备的智能化水平得到提高，而 且控制精度更加高。为保证电控系统能在工作中可靠，就需要专业的人员在设备出厂 时进行认真的调试，而安川的电控系统也不例外。要了解PLC控制系统在岸桥上的应用，首先要了解岸桥的基本机构，并

2、了解这些 机构是如何工作和相互关联的，这就是所谓的了解工况。只有了解活楚工况才可以在 调试、应用、故障维修、技术改造等工作中得心应手，这才可以谈 PLC对这所有机构的控制。但是工况是复杂的，尤其是岸桥的，所以很难在短时间内掌握一切，这还需 要在实际操作中多学习，多观察。因为岸桥结构随大同，但根据客户要求，工况也会 有不同小，下面我就以天津港某集装箱码头的岸桥（单起升）为例，从硬件上对一些 基本的结构和工况做一介绍。第一章岸桥基本结构简单介绍1.1岸桥的四大机构1）起升机构（HOIST ）:在安川系统的岸桥电控系统中，一般起升一1和大车一1共 用一套IGBT的变频器，起升一2和大车一2共用一套变

3、频器。有 时会在接触器柜里 看到有两个接触器，这两个接触器并不是用来控制电机的正反转的，而是一个接触器 容容量太小，乂并上一个用来增大容量的，电机的正反转是由变频器控制的，而接触 器的吸合及变频器做出指令，都是由 MASTER PLC来控制的。起升机构由两台IPM 电机驱动，两台电机通过减速箱带动两个钢丝绳卷筒转动，通过盘绕钢丝绳达到起升 目的。每台电机配有冷却风机和制动器，制动器限位是机械式，限位总用是制动器动 作后把信号送给PLC。钢丝绳卷筒侧还有两个液压驱动的夹轮器，夹轮器限位是电磁 式，其作用是在制动状态下夹紧卷筒，使吊具固定在某个位置，也可以在紧急情况下 发挥制动器的作用。起升机构装

4、有四个重量传感器（每根钢丝绳一个），其作用除了测 出集装箱重量，还是PLC进行运算的数据。钢丝绳卷筒的一侧还装有三个重要的设备，这三个设备是和卷筒轴相连的，和卷 筒一同转动，但通过齿轮传动会有一定的速比。一个是速度编码器（ PG）,作用是把 速度信号反馈给变频器和 PLC, 一是达到精确控制，另外信号可以在PLC中运算，从 而计算出起升的位置，参与到程序控制中，起升的 PG有A、B、Z （PG原点脉冲相）三相。第二个是超速开关，其作用是防止起升机构超速，有弹簧机械式和电磁式，可 以调节，一般调到额定速度的115%动作。另一个是凸轮限位，它由凸轮片触碰达到 开关常开常闭点的目的，是纯机械的。对于

5、起升机构一般有海侧下降停止、陆侧下降 减速、上减速、上停止/归零四个限位，信号送到PLC处理，再发出相应指令给变频器。另外在小车架下方装有上超程，（重锤限位）防止上停止失灵发生冲顶。2） 大车机构（GANTRY ）:大车机构和起升共用两套变频器，每套变频器驱动 8-10 台电机，电机是无PG控制，制动器一般是电机内置的，另外大车也有夹轮器，由地 液压站控制，另外大车还有地面锚定，防风拉锁，这些都带有限位，在 PLC程序中 有连锁，如果这些机构没有解除或限位没到，则大车结构不能动作。另外还有防车巴铁俱，海测还有防撞减速检测限位和防撞停止限位。 大车机构可以在地面和司机室操作。3） 小车机构（TR

6、OLLEY ）:小车机构和俯仰共用一套变频器，小车电机装有 PG,能 够在PLC中计算小车的位置，小车机构采取坦克链式供电，因为是在轨道上行走，因此不需要装凸轮限位。小车硬件限位有向后超程、向后停止、向后减速检测、锚定释 放（一般两个）、停车位置、海陆侧检测、通道门限位、向前减速检测、先前停止、向 前超程。另外在PLC程序中还有相应的软件检测，除了和硬件对应的一些功能，如还 有海陆侧鞍梁减速停止检测。4） 俯仰机构（BOOM ）:俯仰机构在船靠岸，大风天气或不作业时会收起。俯仰机构 同样有PG、超速开关、凸轮限位。凸轮限位有上减速、停止、下减速、下停止四个点。另外还有如俯仰水平、上升停止归/零

7、、向上超程限位。另外还有通道门限位。一 股俯仰上升3。一 5。内是减速区，因为此时所需力矩最大，因此慢速可获得大力矩， 此时一般限速到30%。俯仰同样可以在司机室和俯仰操作站两地操作。 在司机室操作， 俯仰只能上升到60。，其中上升60。减速和上升60。停止是在软件中检测的。俯仰 操作站操作有自动和手动选择，手动就是整个过程要一直按着俯仰上升按钮，每个步 骤一步步完成。自动就是按一下俯仰自动上升，但是在进入钩区后（俯仰安全钩动作 的区域，一般在750 800之间）会自动停止，其余工作继续由人手动完成。俯仰 安全钩有的是手动抬钩、挂钩，有的则是自动。两外两个安全钩都有抬钩和挂钩限位。 俯仰下降时

8、，电机则提供一反向力矩，当前大梁放下后，钢丝绳会松掉，触碰到梯形 架上的松绳限位。1.2岸桥的辅助机构1） 吊具（SPREADER）:吊具是整台岸桥的工作部分，其重要性不言而喻。吊具重要限位有和吊具上架连接的限位、着箱限位、开闭锁限位、 20尺40尺（还有45尺）检测限位，吊具插头连接限位。岸桥一般都可以吊双箱还有中锁上升、下降检测限位。另外吊具还有四个导板，用于快速对箱。吊具上有液压站，吊具的伸缩是由液压控制， 吊具由装在小车架上的吊具电缆卷筒供电。2） 大车电缆卷筒（GCR）:整台岸桥的供电是由随着大车移动而进行收放缆的大车电 缆卷筒供电，其装在大车上方联系梁的位置。其限位有左位置、右位置

9、、左过紧、右 过紧、左空、右空、中位置（三个位置）。大车电缆卷筒最常出现松缆故障，就是由中 位置限位检测的，松缆后大车将不能动作。3） 后大梁多功能液压站（HYD ）:多功能液压站控制八个油缸，两个小车钢丝绳张紧 油缸，两个小车钢丝绳托架张紧油缸，四个挂舱油缸，每个油缸都有伸缩超程限位。4） 倾转机构（T/L/S ）:倾转由装在前大梁最前端的四个倾转电机控制， 也有不用倾转 电机，直接由后大梁液压站控制倾转的。倾转指通过电机控制的伸缩杆拉拽起升的四 根钢丝绳，达到控制吊具平衡的目的。倾转有前后倾转，左右倾转和水平倾转。倾转有伸缩超程限位和零位（吊具在正常位置）第二章安川PLC通讯与硬件配置2.

10、1认识硬件：CP317指示灯：指示名称指示灯颜色灯亮时状态RDY准备就绪绿色正常运行时亮RUNCPU运行绿色程序运行时亮ALM报警红色一般程序中有问题会亮ERR影响CPU运行红色硬件有问题但不影响 CPU运行会亮BAT ALM电池报警红色没电池或电池没电时亮（电池寿命 1年）BUS ACCESS总线接入绿色CPU接入系统总线时亮（表 2-1-1）CP317拨码开关指示名称状态运行L.RST复位ON手动重启（CPU独立）OFF在线RUN运行ON运行用户程序OFF停止用户程序INTT启动ON在开机时启动内存*OFF在开机时不启动内存*TEST测试ON离线测试状态OFF在线M.RST全部复位ON手动

11、重启（CPU+可选模块）OFF在线（表 2-1-2）当CPU运行时只有RUN拨到ON上，其他拨码开关都拨到 OFF。CP317的活空方法:1RUNOFF街有开关都拨到OFF）2LRSA。卬 OFF3INIT tON4TESA ON5LRSA。卬OFF（此时RDYRUNC时在闪）6INIT tOFF7LRSA。卬OFF（此时RDYRUNc替闪烁）8TESA OFF9断电传程序2.2岸桥PLC系统的通讯2.2.1建立通讯建立通讯是实现PLC控制的首要条件，只有建立了良好的通讯才可以实现整个岸 桥系统、各机构的协调顺利工作，岸桥的安川 PLC系统主要采用以下几种通讯模块：CP215:PLC古点间通讯

12、CP216:PLC变频器问通讯，ABS码器间通讯CP217:申口，传程序用，有三个端口， 232 （9针）/232（25针）CP218以太网通讯默认地址192.168.1.12000IO:输入输出拓展模块另外还有AI、AO模拟量输入输出模块2.2.2岸桥各站点间通讯岸桥安川的PLC系统主PLG司机室PLC用CP317 CP31徂模块式的PLC PS电 源、CPlffl各种通讯模块、IO模块是独立的。CM源统PLC可选用CP31秫CP316H 而CP316FW是PS电源、CPlffi通讯模块集成，只有IO模块独立。IJDinIl HET I111ZD I113M ULIZA&L-12D CL-1

13、20tsGTEgtr：1 B IF 1Z 1 B IFZ LFT（图 2-2-2-1）图2-2-2-1为某岸桥控制系统通讯图，其中MASTER PLC （主PLC）通过一个215模 块和司机室的PLC,地面远程IO及地面操作站的RIO-05进行通讯。通过另一个215 模块和CMS PLC进行通讯。通过一个216模块和各机构（吊具电缆卷筒除外）的变 频器进行通讯，把各种指令送给变频器，并把变频器的反馈指令送给 MASTER PLC。MASTER PLC通过各种I/O模块，实现外界信号的传入及最终控制指令在硬件上的实 现。如空开、接触器、各种限位的反馈点送给 PLC及PLC通过驱动继电器线圈达到控

14、制接触器吸合的目的。 另外MASTER PLC上的217通讯模块是通过申口线和PC联机用，可以通过装在PC上的CP717软件（安J（I PLC系统用）实现PLC的程序和 内部参数、配置等的在线阅读与修改，传输速度比起网线要慢，但是联机方便，不需 要配置IP。CMS PLC虽然不直接参与到岸桥的控制当中，但其作用也是非常重要的。 CMS是起重机监控系统的意思，其作用是主 PLC通过215线，通过LINK或MSG传送， 把检测到的各种故障或机构做出哪些动作及业务统计等这些信息送给 CMS PLC,在CMS PLC里做出处理，再通过网线（CMS PLC有218通讯模块，上有RJ45网口，可 以实现网

15、线传输，速度较快，这就要求CMS PLC要设置IP, IP地址是由用户提供的以 太网地址，一般所有设备的IP要设在一个网段内，便丁联机通讯）送给 LCMS（本地 CMS）PC,这些信息会在为每个项目专门开发的 CMS软件中以画面形式显示出来。另 外还可以通过无线网络把信息送给中控室里的 RCMS （远程CMS）,实现远程的监控。 因MASTER PLC没有218模块，因此可以通过中转功能，借助 CMS PLC的网口，在 本地或远程的PC上实现MASTER PLC程序的在线阅读。另外 CMS PLC上也有217 模块，同样可以实现申口联机。CAB PLC （司机室PLC）用来收集处理吊具返回的信

16、号及动作， 以及联动台上手 柄、按钮的动作及用来控制吊具电缆卷筒的变频器（本文举例用岸桥用的是 ABB公司的变频器，而不是安川的）。当然CAB PLC并没有最终决定权，它依然要把信息送 给MASTER PLC，在MASTER PC中经过处理，再反送给 CAB PLC进行控制。因为 司机室是随着小车在动，因此在小车行驶中会造成和电气房的距离拉远，而一般的通 讯线通过的是电信号，衰减严重，因此通过 E/O_O/E（电光一光电）转换，即中间用光 纤传输，衰减很少，抗干扰性乂强。地面 IO站应是采用这种通讯方式。第三章 安川PLC程序阅读方法3.1 CP717软件介绍安I PLC空制软件CP-717内

17、部功能完善，通讯及运算功能强大，能对PLC及变频器 实施精密控制.通过CP-717编程软件，可以方便的进行 PLC离线编程、在线修改。在 文件管理器中可以创建目录，进行 PLC程序的上传、下载、PLC的配置、用户管理及 更改PLC的届性等功能。下图就是CP-717软件的主窗口，称为文件管理器配置窗口。左侧是树显示，在这 里可以建立组文件夹、订单文件夹、 PLC文件火。打开一个PLC程序，可以看到呈树状显示的一些文件夹。其中最常用的有程序文件火，这里最常用的就是高速画面和低 速画面。定义文件火，这里最常用的是模块构成（是PLC各模块的配置情况）,扫描时 间设定，系统定义（可以定义系统时间等）。驱

18、动文件夹是各变频器的参数，在调整中 就可以查看参数。如果在线，在这里就可以对变频器参数进行上传、下载和阅读。右 侧上方是歹0表显小，右下方是详细显小。.如图3-1-1:上口 Wl-a LJ右菊肮图昭LJ行理氏LJ广拙普M CJ丈甲崖-f|r+5iLR B HJ L+3 _J rW荐胎-J _l*： J曰 Qi玉I IldfilfEiTnm 顷mH. LI5.口H0-4J1文网名 I D | il | 土宜 | 纹 1= | MC | Q | 1K | 45M | 1U4 | 形 | 村找 | 日略 | Ml | CHIGH筝日父相 4i0rW JKC6.0L2 饵由女口Jrfil gSWCAX

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22、的条件和ON（或OFF）指令被满足就重复执行 WHILE和WEND问的指令序列2。当条件不再满足时，就不再执行指令序列 2。程序处理 WEND后的下一条指令。（5） IF结构语句-1格式 IFON/IFOFF指令序列（处理程序）IEND描述 当使用IFON指令时如果B寄存器的当前值是ON，那么执行IFON和IEND间的指令序列；如果B寄存器的当前值是OFF,那么不执行IFON和IEND问的指令 序列。（6） IF结构语句-2格式IFON/IFOFF指令序列-1ELSE指令序列-2IEND描述 当使用IFON指令时如果B寄存器的当前值是ON,那么仅执行指令序列1 而不执行指令序列2;如果B寄存器的当前值是OFF,那么仅执行指令序列2而不执 行指令序列1。顺序回路指令表显示了用来连接顺序回路的回路元素序号顺序