PLC在铸造起重机安全制动器上的应用参考文本

安全制动器在冶金铸造起重机中的应用分析作者：申志浩来源：《科学与信息化》2020年第23期摘要铸造起重机是炼钢行业起重和运输中必不可少的设备，其中安全制动器只能被动地靠人为操作，当出现吊钩超卷等异常情况时，将会存在很大的安全隐患。

本文对安全制动器在冶金制造起重机中的应用进行了分析，保证了起重机的安全运行，对同行业的安全制动器设计具有一定的借鉴意义。

关键词铸造起重机;安全制动器;安全运行铸造起重机是一种具有特殊起重设备的桥式起重机，主要用于冶金行业，铸造起重机应用于转炉或电炉的生产技术，其作用是提升铁水（钢），它是冶金工业中重要的现代化处理设备。

铸造起重机是事故高危害的专用设备，其中吊钩超卷是典型的高危事故，其事故常发生在冶金工业过程中。

1 事故影响因素吊钩超卷是吊钩运动超过起重机构中的起升极限的事故，铸造起重机正在吊起熔融金属，它的超级绕卷事故非常危险。

事故可能会破坏金属结构和机器零件，例如，冠块或块组件损坏，电动机烧毁，动力传动系统损坏，大梁结构损坏等，这是轻度事故损失。

有时它可能会折断钢丝绳，因为它的对象很危险，会在起重机的工作区域内造成人员伤亡和地面环境破坏，这是很高而严重的事故损失。

弯钩超卷事故可能是由多种原因引起的，通常，造成事故的因素有[1]：安全制动器的设计：铸造起重机具有很多特点，例如，频繁工作，高速满载率，提升机工作分类高;此外，设计师具有不同的技术概念和对该标准的理解，所有这些因素导致对举升高度限制器的设置不同。

从而，通过定量分析的方法，设计人员可以解决如何设置的问题。

生产：目前，举升高度限制器有重量限制器和螺丝限制器，重量限制器是用来设置提升高度限制的顶部;螺丝限制器应设置在提升卷盘中。

它的原理是螺丝和螺母机制（螺母的行程）。

它们的工作原理不同，但是他们可以在理论上实现极限功能。

重量限制器有多个故障因素，例如接触器粘连、钩子松动和倾斜等;螺丝限制器有多个故障因素，例如接触器粘连和机械磨损等。

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安全PLC在起重机上的应用摘要：电气化的发展提高了对电气控制系统的要求，促进了安全PLC系统代替常规PLC系统。

本文介绍了安全PLC特性、安全PLC应用。

关键词：安全PLC；岸边集装箱起重机；应用安全PLC系统是一种特殊的可编程系统。

该系统能在自身元器件、外部元器件或执行机构失效时，仍然正确、及时地切断输出并作出相应的响应动作。

最近几年，国际上关于电气控制的功能安全（function safety）实现，开始在各个行业的电气控制系统中日益普及，特别是欧洲国家对此要求已经提上日程，振华重工作为一家全球性起重设备供应商，其港口机械设占据世界70%以上份额，其设备的电气控制系统必须满足国际标准。

因此，安全PLC在港口机械设备上的应用已经逐步成为大集团设备采购的标准要求。

1.安全PLC概述安全PLC系统是一个采用具有特殊结构形式和特殊处理方式的PLC的“安全认证”系统。

安全PLC系统包括安全输入设备（如急停控制按钮、安全门限位开关或联锁开关、安全光栅或光幕），安全控制电气元件（如安全继电器、安全PLC和安全总线）以及安全输出控制（如主回路中的接触器、继电器等）。

安全PLC主要特点有两个。

一是利用冗余多样性技术，能够专门应对条件苛刻的任务或安全相关应用。

二是可以在任何时间、每一步进行诊断和检测以保证无差错或显著减少错误。

因此，当安全PLC发生故障或者失效时，不会对相关人员的安全或者过程的安全带来危险。

一台安全PLC主要希望实现的目标是：1.1采用冗余的工作方式，使得即使元件的失效不可避免，系统不会失效。

1.2系统失效是在可预测的范围内。

一旦失效，系统将进入安全模式。

完成这两个目标即达到了相应特定的可靠性/故障概率等级。

此时的安全PLC拥有广泛地自我诊断能力，可以监测各个方面的硬件状态、操作系统状态和程序执行状态。

此外，安全PLC能够执行如德国TUV（德国莱茵集团，其为元器件产品定制的安全认证标志在德国和欧洲得到广泛接受）、美国FM（FM全球公司，其向全球的工业及商业产品提供的“FM认可”在全球范围内被普遍承认，表明产品通过美国和国际最高标准的检测）等第三方标准机构认证的必需的故障安全动作。

PLC在起重机智能控制中的应用研究一、起重机简介起重机是起重机械设备的一种，是循环性、间歇性运动的机械。

循环过程包括：提起物品，水平移动到安放点，将取物装置放回原处。

一般起重机机构包括：起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构、金属机构、动力装置以及各种辅助机构。

建桥工程的起重机械一般分为桥式起重机械、臂架式起重机械和轻小型起重机械。

桥式起重机械如：龙门起重机、梁式起重机等；臂架式起重机械如塔式起重机、轮胎起重机、汽车起重机、履带起重机、回转起重机等；轻小型起重机械如电动葫芦、气动葫芦、平衡葫芦、千斤顶等。

间歇性运动是起重设备的工作特点，即提料、移动、卸载等过程的循环交替工作。

二、起重机传统电气控制的构成及其存在的问题起重机的传统电气控制有三大部分：1、保护与供配电设备包括保护屏柜、电源进线保护开关以及相应操作和指示器件（如钥匙开关、紧急开关、起动停止按钮、指示灯等）。

2、起重机的各主要机构和辅助机构的控制与传动设备由起重机的各主要机构(大小车机构、起升等)、辅助机构的电力控制以及安全保护装置组成。

3、起重机的信号、照明、采暖、降温等电器设备由各部位照明及有特殊要求的电气室的通信和温度调节的供电控制设备组成（如插座、断电器、变压器等）。

以抓斗起重机为例分析传统电气控制存在的主要缺点：a、起重机的抓斗工作主要依靠驾驶人的技术水平和熟练程度，驾驶员在操作时需要考虑和协调各种问题，劳动程度过大，易疲劳，极易导致错误操作或设备损坏。

b、抓斗的起升的瞬间，电动机的受力不均匀，易过载而造成电动机的损坏或钢丝绳的断裂。

c、抓斗的操作过程中，上升、降低到极限位置时控制难度大，因此很难长期使用限位开关。

d、因为抓斗工况的需要，间断的打倒车或点动操作使电动机和电气元件长期处于强电流的工作状态，这样大大降低了电气元件或电动机的使用寿命。

e、起重机每天进行上千次操作，绕线式电机对速度的调控是通过交流接触器接入或切除串联电阻，在大电流的工作环境下极易烧坏触头。

安徽建筑大学毕业设计（论文）专业：测控技术与仪器班级：11测控1班学生姓名：学号：课题：PLC在桥式起重机中的应用指导老师：龚雪2015年 6月1日摘要桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要。

可编程控制器的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在的争夺问题，在起重机运输机械行业中具有广泛的发展前景。

本文把可编程序控制器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较详细的分析。

PLC系统采用德国西门子公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度换档;吊钩的升、降方向及速度换档，同时能检测各个电机故障现象并显示，减小了传统继电器——接触器控制系统的中间环节。

减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。

关键词：PLC；桥式起重机；仿真AbstractThe bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of producing enterprise, so it important improve the bridge crane operational efficiency，guarantee the safe reliability to be operated，reduce the cost of the supplies carrying.The application of programmable controller makes the overall characteristics of the crane is greatly improved, can solve the traditional bridge crane control system exists for the problem, and has broad development prospects in hoisting and conveying machinery industry.In this paper, the programmable logic controller is system adopts the SIEMENS Company products, can control the crane cart，car operation direction and change speed; To rise,the hanger direction and change speed，can measure each motor trouble phenomenon to show at the same time, have reduced traditional electricity Contact-type control system of intermediate link. it reduce the hardware and control line, has improved systematic stability, dependability greatly.Key Words：PLC;bridge type hoist crane;Simulation目录第一章绪论 --------------------------------------------------------------------------------- 01.1 桥式起重机的概述 ------------------------------------------------------------------ 01.2 桥式起重机的发展趋势 ------------------------------------------------------------ 01.3 课题研究的目的和意义 ------------------------------------------------------------ 2第二章PLC的基本结构及工作原理----------------------------------------------- 32.1 PLC的基本结构 --------------------------------------------------------------------- 32.2 PLC的工作原理 --------------------------------------------------------------------- 4第三章系统总体硬件设计 ------------------------------------------------------------ 63.1 硬件整体设计思路 ------------------------------------------------------------------ 63.2 系统输入/输出端口分配设计 ----------------------------------------------------- 73.3 系统的硬件电路 --------------------------------------------------------------------- 83.3.1 主电路图设计 ---------------------------------------------------------------------- 83.3.2 CPU226硬件接线图设计 -------------------------------------------------------- 93.3.3 扩展模块EM222接线图设计------------------------------------------------- 11第四章系统软件设计与仿真------------------------------------------------------- 124.1 梯形图设计-------------------------------------------------------------------------- 124.2 系统程序仿真 ---------------------------------------------------------------------- 20总结---------------------------------------------------------------------------------------------- 28参考文献--------------------------------------------------------------------------------------- 29致谢---------------------------------------------------------------------------------------------- 30第一章绪论1.1 桥式起重机的概述起重机是一种用来起重与空中搬运重物的起重运输机械，广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。

PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用探究1. 引言1.1 背景介绍起重机是工业生产中常见的设备，用于在物流、建筑、船舶等领域进行货物的起卸和运输。

起重机的电气控制系统起着至关重要的作用，对于起重机的运行稳定性、效率和安全性具有重要影响。

传统的起重机电气控制系统主要采用继电器和接触器等传统元件进行控制，存在电路复杂、维护困难、扩展性差等问题。

而随着PLC 技术的快速发展和广泛应用，越来越多的起重机电气控制系统开始采用PLC控制技术。

PLC技术具有逻辑关系强、可编程性强、运行稳定等优势，能够满足起重机对控制系统快速响应、精准控制等要求。

通过PLC技术，起重机电气控制系统能够更加灵活、可靠地实现各种工作模式和功能。

本文旨在探究PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用，分析PLC控制系统相对于传统控制系统的优势和应用效果，结合实际案例进行深入分析，为起重机械电气控制系统的改进和发展提供参考和借鉴。

1.2 研究目的起重机械是工业生产中常见的设备，其安全性和效率对生产过程至关重要。

传统的电气控制系统在起重机械中存在着诸多问题，如可靠性低、维护成本高、操作复杂等。

为了解决这些问题，本研究旨在探究PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用情况，分析其在提高起重机械控制系统性能、降低维护成本、简化操作流程等方面的优势和效果。

通过深入研究PLC技术在起重机械中的具体应用案例，结合实际数据和测试结果，验证PLC技术对起重机械电气控制系统的优化效果，为工程技术人员在实际应用中提供参考和指导。

本研究还旨在探讨PLC技术在未来起重机械领域中的发展前景，为相关研究和实践提供新的思路和方向。

1.3 意义起重机械在现代工业中起着重要的作用，其电气控制系统的稳定性和可靠性对于生产效率和安全性有着至关重要的影响。

传统的电气控制系统存在着诸多问题，如操作复杂、维护困难、故障率高等，这些问题直接影响着起重机械的工作效率和安全性。

研究和应用PLC技术在起重机械电气控制系统中具有重要的意义。

PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用探究PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于控制自动化系统的电子设备。

在起重机械中，PLC技术被广泛应用于电气控制系统，以提高起重机的运行效率和安全性。

本文将探究PLC 技术在起重机械电气控制系统中的应用。

PLC技术可以用于起重机的自动控制。

传统的起重机械控制需要人工操作，效率低下且存在安全隐患。

通过PLC技术，可以编写控制程序来自动控制起重机的运行。

可以通过PLC编写程序实现起重机的自动启动、停止、加速、减速、定位等功能，从而提高起重机的运行效率和减少操作员的劳动强度。

PLC技术可以用于起重机的安全控制。

起重机械是一种危险性较高的设备，如果控制不当可能会引发严重事故。

PLC技术可以通过编写安全控制程序来监测起重机的运行状态，及时发现并判断可能的危险情况。

可以通过PLC监测起重机的载荷重量、运行速度、位置等参数，并根据设定的安全规则进行判断和控制，确保起重机械的安全运行。

PLC技术还可以用于起重机的故障诊断和维护。

起重机械使用时间较长，容易出现故障。

传统的故障诊断和维护需要人工检查、排查故障点，周期较长且容易出错。

通过PLC技术，可以编写故障诊断程序，实时监测起重机各个部件的状态，并通过显示屏、报警、记录等方式提供故障信息，快速定位故障点，方便及时进行维护和修理。

PLC技术还可以与其他设备进行互联，实现起重机械的集中控制。

起重机械在作业中需要与其他设备如传感器、执行器等进行配合工作。

通过PLC技术，可以将各个设备的控制信号通过通信接口传输给PLC控制器，由PLC控制器统一控制。

可以通过PLC技术实现起重机的无人运行，将起重机与仓库管理系统等设备进行联动，提高作业效率和运行安全性。

PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用探究随着工业自动化的不断发展，PLC技术已经成为现代工业生产中不可或缺的重要部分。

起重机械作为工业生产中常见的设备之一，其电气控制系统的稳定性和可靠性对生产效率和工作安全至关重要。

本文将探究PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用，并分析其优势和发展趋势。

一、起重机械电气控制系统的特点起重机械的电气控制系统主要用于控制其运行、起重、移动等动作，保证设备的安全、高效运行。

传统的电气控制系统通常采用接触器、定时器、继电器等元件组成的控制电路，这种控制系统存在结构复杂、故障率高、维护困难等问题。

而且在现代工业生产中，对设备的自动化程度和集成化水平要求越来越高，需要应用更先进的控制技术来满足生产的需求。

二、PLC技术在起重机械电气控制系统中的应用PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制的计算机控制系统，具有高速、可靠、稳定的特点。

在起重机械电气控制系统中，PLC技术可以替代传统的控制电路，实现对设备的精确控制和实时监测。

具体应用包括以下几个方面：1.动作控制：PLC可以对起重机械的起升、行走、回转等动作进行精确控制，根据需要实现各种运动曲线和速度调节，提高工作效率和安全性。

2.状态监测：PLC可以连接各种传感器，实时监测起重机械的各项状态参数，如载重量、高度、速度、温度等，及时反馈给控制系统，保证设备的安全运行。

3.故障诊断：PLC系统可以实现故障自诊断和报警功能，及时发现设备的故障并进行处理，减少因故障引起的停机时间，提高生产效率。

4.远程监控：通过互联网和通讯技术，可以实现远程对起重机械的监控和控制，方便操作人员对设备的管理和维护。

5.灵活性：PLC系统采用软件编程方式，可以根据需要灵活调整控制逻辑和参数，满足不同工艺要求和生产需求。

三、PLC技术在起重机械电气控制系统中的优势PLC技术作为现代工业控制的主流技术之一，应用于起重机械电气控制系统中具有以下一些明显的优势：1. 高可靠性：PLC系统采用模块化设计，采用工业级元件制造，具有抗干扰、耐高温、耐低温、耐振动的特点，可以保证在恶劣工作环境下的稳定运行。

《Rockwell PLC及ABB变频器在门座式起重机控制系统中的应用》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，门座式起重机作为重要的物流设备，其控制系统的性能和效率得到了广泛关注。

Rockwell PLC（可编程逻辑控制器）及ABB变频器作为现代工业控制领域的核心元件，在门座式起重机控制系统中发挥着重要作用。

本文将探讨Rockwell PLC及ABB变频器在门座式起重机控制系统中的应用，分析其技术特点及优势，并探讨其在实际应用中的效果。

二、门座式起重机控制系统概述门座式起重机是一种广泛应用于港口、码头等物流场所的起重设备，其控制系统负责控制起重机的各项动作，包括吊装、移动、定位等。

一个高效、稳定的控制系统对于保证门座式起重机的安全运行和提高工作效率至关重要。

三、Rockwell PLC在门座式起重机控制系统中的应用Rockwell PLC以其卓越的稳定性和可靠性，在门座式起重机控制系统中发挥着核心作用。

其应用主要体现在以下几个方面：1. 数据处理：Rockwell PLC能够实时采集和处理起重机的各种工作数据，包括吊装重量、位置信息、运行状态等，为控制系统的决策提供依据。

2. 逻辑控制：通过编程，Rockwell PLC能够实现复杂的逻辑控制，如吊装的自动定位、防撞保护、紧急制动等，保证起重机的安全运行。

3. 通信功能：Rockwell PLC具有良好的通信能力，能够与其他设备进行数据交换，实现控制系统的集成和协同工作。

四、ABB变频器在门座式起重机控制系统中的应用ABB变频器通过控制电机的电源频率和电压，实现对电机速度和转矩的精确控制，在门座式起重机控制系统中发挥着重要作用。

其应用主要体现在以下几个方面：1. 节能降耗：ABB变频器能够根据实际工作需求，精确控制电机的运行状态，实现节能降耗，提高设备的经济性。

2. 精确控制：通过ABB变频器的精确控制，可以实现起重机的精确吊装和定位，提高工作效率和准确性。

-PLC在10吨双梁吊钩桥式起重机电力拖动系统中的应用摘要：在对铸造车间使用的10吨双梁吊钩桥式起重机的大修过程中，采用了日本三菱公司的FX1N型PLC可编程控制器对10吨双梁吊钩桥式起重机的电力拖动系统进行改造设计。

通过对这台10吨双梁吊钩桥式起重机电力拖动系统硬件结构和控制功能的改造及其系统的软件设计，使其解决了这台10吨梁吊钩桥式起重机在实际使用中出现的一些问题，从而提高了这台起重机使用效率和产品生产的效率，同时对节约能源也起到积极的作用。

关键词：PLC；变频器；电抗器；起重机1 引言由于这台10吨双梁吊钩桥式起重机在铸造车间已经使用了5年以上，任务繁重工作环境恶劣，致使该台起重机的电力拖动系统的稳定性、可靠性、安全性比较差。

如：1.1 绕线式异步电动机的转子串接电阻易烧损、断裂会造成接地故障，但电阻发生接地故障严重时会造成绕线式异步电动机烧损，而电阻断裂没有发生接地故障时，又会造成运行机构控制系统中失去一档速度或只有一个最快档的速度。

1.2 凸轮控制器的触头常因开闭时发生强烈火花而烧灼，致使凸轮控制器的触点接触不良，又由于凸轮控制器长期的使用，造成凸轮控制器自身内部机械的磨损，致使凸轮转动不灵活凸轮控制器触点接触不良，造成绕线式异步电动机缺相烧毁。

1.3 绕线式异步电动机转子串接电阻调速，机械特性炊弱，负载变化时运行不平稳，过流继电器时常会发生过流保护，但是过流继电器发生过流保护后常闭辅助触点有时恢复不到原始状态，而又在运行中电阻长期发热，造成能源严重浪费。

为解决上述问题，经过调研论证，认为采用PLC可编程控制器对10吨双梁吊钩桥式起重机的电力拖动系统进行改造是一个比较好的方案，可解决该起重机产生的上述问题。

2 起重机电力拖动系统改造的结构和功能2.1 起重机电力拖动系统改造的硬件结构介绍10吨双梁吊钩桥式起重机由大车运行机构、小车运行机构和升降运行机构所组成。

小车运行机构和升降运行机构各为一台电动机驱动，大车运行机构为两台电动机驱动，整个起重机电力拖动系统共有4台电动机驱动运行。

第４２卷第２期２０２０年４月甘㊀肃㊀冶㊀金ＧＡＮＳＵ㊀ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＶｏｌ.４２Ｎｏ.２Ａｐｒ.ꎬ２０２０文章编号:１６７２￣４４６１(２０２０)０２￣００４１￣０４安全制动器在２００Ｔ冶金铸造起重机中的应用安学森ꎬ李令文ꎬ雷宁升ꎬ唐㊀伟(酒钢(集团)宏兴钢铁股份有限责任公司ꎬ甘肃㊀嘉峪关㊀７３５１００)摘㊀要:碳钢薄板厂钢水接收跨四台２００Ｔ冶金铸造起重机主钩控制主要为定子调压调速器转子切电阻控制ꎮ整车采用西门子Ｓ７－３００ＰＬＣ系统控制ꎬ主钩安全运行关键部位为一套定子调压调速器控制两台电机同步运行ꎮ原车设计存在安全隐患ꎬ为了消除安全隐患保证设备稳定运行在主钩电机侧与卷筒侧加装速度检测装置ꎬ同时在卷筒部位新增安全制动器ꎬ保证设备在异常状况下安全停车避免重大事故发生ꎮ关键词:冶金吊ꎻ主钩ꎻ安全制动器中图分类号:ＴＦ３４１㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳａｆｅｔｙＢｒａｋｅｉｎ２００ＴＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＣａｓｔｉｎｇＣｒａｎｅＡＮＸｕｅ￣ｓｅｎꎬＬＩＬｉｎｇ￣ｗｅｎꎬＬＥＩＮｉｎｇ￣ｓｈｅｎｇꎬＴＡＮＧＷｅｉ(ＪＩＳＣＯＨｏｎｇｘｉｎｇＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＪｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｍａｉｎｈｏｏｋｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌｒｅｃｅｉｖｉｎｇｓｐａｎｏｆｆｏｕｒ２００Ｔｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｃａｓｔｉｎｇｃｒａｎｅｓｉｎｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｆａｃｔｏｒｙｉｓｍａｉｎｌｙｔｈｅｒｏｔｏｒｃｕｔｔｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｔａｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｇｏｖｅｒｎｏｒ.ＴｈｅｗｈｏｌｅｖｅｈｉｃｌｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＳｉｅ￣ｍｅｎｓＳ７－３００ＰＬＣｓｙｓｔｅｍꎬａｎｄｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｈｏｏｋｉｓａｓｅｔｏｆｓｔａｔｏｒｖｏｌｔａｇｅｇｏｖｅｒｎｏｒｔｏｃｏｎ￣ｔｒｏｌｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｗｏｍｏｔｏｒｓ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｈｉｄｄｅｎｄａｎｇｅｒｏｆｓａｆｅｔｙｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉ￣ｎａｌｖｅｈｉｃｌｅꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｈｏｏｋｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｄｒｕｍꎬｔｈｅｓｐｅｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｉｓｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｈｏｏｋｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｄｒｕｍ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｓａｆｅｔｙｂｒａｋｅｉｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｄｒｕｍｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｐａｒｋｉｎｇｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏａｖｏｉｄｍａｊｏｒａｃｃｉｄｅｎｔｓ.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｃｒａｎｅꎻｍａｉｎｈｏｏｋꎻｓａｆｅｔｙｂｒａｋｅ１㊀引言冶金吊是冶金行业重要的特种设备ꎬ使用频次较高ꎬ且作业环境存在高温㊁粉尘以及频繁振动等严重损害冶金吊自身性能的恶劣环境ꎮ而对熔融金属进行转运则是冶金吊一项最为重要的工作内容ꎬ一旦冶金吊发生故障则会直接影响区域生产节奏ꎬ继而影响到企业的整个生产部署ꎮ随着企业设备发展的需要ꎬ冶金吊的利用率越来越高ꎬ有效工作时间不断增加ꎮ因此ꎬ企业对冶金吊的可靠性要求越来越高ꎬ保障冶金吊的稳定运行也就成为了关乎企业生产的一项重要工作内容ꎮ碳钢薄板厂精钢区域二跨安装有四台２００Ｔ冶金铸造起重机ꎬ俗称天车ꎬ其主要作用是在转炉㊁精炼炉以及连铸机之间倒运钢水ꎬ由于生产的连续性ꎬ冶金吊的使用频次非常之高ꎬ同时由于其吊运的是高温液态金属ꎬ若是因制动等原因产生故障ꎬ造成的后果将极其严重ꎮ然而ꎬ由于设计之初存在缺陷ꎬ二跨四台冶金吊主钩电机减速机之间只在二轴进行了刚性连接ꎬ并未在卷筒以及减速机四轴上进行刚性联轴器硬连接ꎬ其控制方式也仅通过一套定子调压调速器对两台主钩电机进行同步控制ꎬ运行过程中无法实时掌握两台电机与卷筒的运行情况ꎬ一旦两台减速机二轴出现异常或者单台电机故障不同步两台电机抱闸制动时极易酿成生产事故ꎮ为确保四台２００Ｔ冶金吊安全可靠运行ꎬ经综合评估后决定在每台冶金吊上新增一套安全制动装置ꎬ该控制系统包括一套德国惠朋(ＶＩＰＡ)ＰＬＣ控制系统㊁２块电机侧转速编码器㊁２块卷筒侧转速编码器㊁２套卷筒侧安全制动器等相关设备组成ꎬ其主要功能为对冶金吊电机以及减速器的转速进行计数㊁测定比较㊁分析ꎬ并由此来判断冶金吊是否存在断轴等异常故障ꎬ从而及时控制卷筒侧安全制动器开闸和抱闸ꎬ实现故障状态下对冶金吊的制动保护ꎮ２㊀起重机主钩控制结构及原理２.１㊀主钩传动及电气设计规范依据ＧＢ/Ｔ３８１１－２００８«起重机设计规范»ꎬ主起升机构(电动葫芦除外)传动链应满足两个条件之一:⑴主起升机构安装两套驱动装置(两套驱动装置指两台电动机㊁两套减速系统㊁一套或多套卷筒装置和四套制动器)ꎬ并要求在输出轴进行刚性连接ꎻ⑵主起升机构设置两套驱动装置ꎬ在输出轴上无刚性连接或起升机构设置一套驱动装置时ꎬ均应在钢丝绳卷筒上设置安全制动器ꎻ两套驱动装置当其中一台电动机或一套电控装置发生故障时ꎬ另一套驱动装置应能保证在额定起重量下能安全地完成一个工作循环ꎬ如图１所示ꎮ图１㊀典型设计标准㊀㊀主钩工作时由两台电动机各驱动一台减速器ꎬ通过联轴器带动两个减速器尾轴驱动两卷筒组运转ꎬ实现提升及运送钢(铁)水包的目的ꎮ为确保主起升机构的安全ꎬ除减速器每根高速轴上设置两台工作制动器外ꎬ在卷筒上还应该设置钳盘式安全制动器作紧急之用ꎮ该机型已在国内多个钢厂应用ꎬ是推广型成熟产品ꎮ２.２㊀现有２００Ｔ冶金起重机现状碳钢薄板厂四台２００Ｔ冶金起重机的主钩电气部分为一套定子调压调速器控制ꎬ机械安装设计如图２所示ꎬ该设计存在严重安全隐患ꎬ只是将刚性联轴器安装在了减速机的二轴位置ꎬ且在卷筒侧也未安装钳盘式安全制动器ꎬ无法保证两台驱动电机的同步性与减速机轴出现异常的安全性ꎮ原设计的主钩电机升降各只用一个中间继电器与ＰＬＣ连接ꎬ在高负荷的生产节奏下二跨天车电气设备的使用寿命大打折扣ꎬ加之恶劣的现场环境如高温㊁粉尘㊁振动及岗位人员频繁操作致使故障多发ꎬ２０１８年度至今已发生多起因西门子Ｓ７－３００ＰＬＣ的输出继电器模块通道粘连造成的设备故障ꎬ安全整改刻不容缓ꎮ图２㊀现２００Ｔ冶金铸造起重机设计安装图２４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷３㊀安全制动器控制原理３.１㊀安全制动装置起重机安全制动器紧急抱闸装置包括安全制动器控制箱㊁盘式制动器㊁高度限制器㊁超速开关㊁液压站等关键设备ꎬ具体详情见表１所示[１]ꎮ表１㊀安全改造关键设备清单系统名称设备名称规格数量/天车总数量功能２１＃天车㊁２２＃天车㊁２３＃天车㊁２４＃天车安全制动器控制箱/１台４台安全制动控制系统的Ｉ/Ｏ信号处理ꎬ逻辑判断及控制盘式制动器ＳＨ１５－３－ＵＳ２－１２块８个用于检测到转速异常时紧急制动高度限制器ＱＧＸ－Ｂ(１７)Ｗ０１７２个８个带ＥＣ５８Ｃ１０－Ｐ６ＰＲ－４０９６编码器用于检测主钩位置超速开关ＬＹ１Ｚ０２－Ａ/７０２/Ｄ＋２０ＢＭ－１０２４２个８个带编码器用于检测电机侧与卷筒侧转速液压站ＣＥ８Ｌ２件２件用于控制卷筒制动盘制动器抱闸３.２㊀控制功能实现安全制动器的控制原理是在原设计的基础上依据ＧＢＴ２８２６４－２０１２«起重机械安全监控管理系统标准»与原厂上海起重机厂双方论证后最终形成ꎮ当主钩运转时实时采集高速轴电机侧两块增量编码器及低速轴卷筒侧两块增量编码器数据进行采集并计算速度差进行逻辑运算ꎮ采用的ＰＬＣ系统为德国惠朋(ＶＩＰＡ)ꎬ硬件配置如图３所示ꎬ主要程序设计包括计数程序块(ＦＣ１)㊁故障保护块(ＦＣ２)㊁控制程序块(ＦＣ３)ꎬ通过ＦＣ１采集表２[１]所列的编码器数据ꎬ如现场布置图２所示ꎬ西侧电机及卷筒为１＃ꎬ东侧为２＃ꎮ图３㊀硬件配置表２㊀设备数据存储位置１＃电机低速轴编码器累计值ＭＤ１００２＃电机低速轴编码器累计值ＭＤ２００１＃电机高速轴编码器累计值ＭＤ３００２＃电机高速轴编码器累计值ＭＤ４００１＃电机低速轴速度ＭＤ１２４２＃电机低速轴速度ＭＤ２２４１＃电机高速轴速度ＭＤ３２４２＃电机高速轴速度ＭＤ４２４首先需要得出高速轴与低速轴在不同载荷下相应传动比的正常范围值ꎬ传动比按照主钩上升下降在一速㊁二速㊁三速㊁四速下的传动比做平均值计算得来ꎬ其中不同载荷包括空载㊁５０％载荷㊁１００％载荷状态ꎮ将正常范围值作为实际运行状态检测的标准比对值存储ꎬ同时实时检测安全制动器在实际运行状态下的运行情况[２]ꎬ通过ＦＣ２实现了五个故障比较分别如表３所示ꎬ其中常数为现场实测统计后计３４第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安学森ꎬ等:安全制动器在２００Ｔ冶金铸造起重机中的应用㊀㊀㊀㊀算的标准值ꎮ表３㊀程序功能列表故障运行情况高速轴超速故障当１＃㊁２＃电机高速轴速度(ＭＤ３２４)大于１０００转时ꎬ过１ｓ控制Ｍ２.０输出ꎬ控制零位断开ꎬ过２.５ｓ控制Ｍ３.０输出ꎬ控制安全制动ꎮ高速轴与低速轴比较超差故障１＃㊁２＃电机低速轴速度大于(４)ꎬ１＃电机高速轴速度大于(１５０)ꎬ比较高速(ＭＤ３２４)与低速轴速度(ＭＤ１２４)ꎬ得到的数值(ＭＤ５００)与减速比８３.４进行比较ꎬ得到比较值(ＭＤ５１２)ꎬ如果超差大于５０％ꎬ过４ｓ控制Ｍ２.２输出ꎬ控制零位断开ꎻ过５ｓ控制Ｍ３.２输出ꎬ控制安全制动器抱闸ꎻ１＃电机低速轴与２＃电机低速轴比较超差１＃电机低速轴速度(ＭＤ１２４)大于(３)ꎬ２＃电机低速轴速度(ＭＤ２２４)大于(３)ꎬ比较２个低速轴速度ꎬ得到(ＭＤ５４８)ꎬ超差大于５０％ꎬ过２ｓ控制Ｍ２.４输出ꎬ控制零位断开ꎻ过４ｓ控制Ｍ３.４输出ꎬ控制安全制动器抱闸ꎻ低速轴超速故障当电机低速轴速度(ＭＤ１２４/ＭＤ２２４)大于１１.５转时ꎬ过１ｓ控制Ｍ５.０输出ꎬ控制零位断开ꎻ过２.５ｓ控制Ｍ６.０输出ꎬ控制安全制动器ꎮ溜钩检测制动器接触器断开后ꎬ１＃电机低速轴速度(ＭＤ１２４)大于１ꎬ２＃电机低速轴速度(ＭＤ２２４)大于１ꎬ过３ｓ控制Ｍ２.５输出ꎬ控制零位断开ꎻ过５ｓ控制Ｍ３.５输出ꎬ控制安全制动器抱闸ꎻ㊀㊀ＦＣ３依据ＦＣ２的故障进行判断做控制输出ꎬ进而控制外围起升控制回路零位以及安全制动器的动作ꎬ还包括辅助功能如复位㊁运行㊁故障警铃指示等ꎮ４㊀结语在碳钢薄板厂２００Ｔ冶金吊上增加安全制动装置ꎬ并对主钩起升装置进行优化改造后ꎬ大大提高了冶金吊的安全性和可靠性ꎬ从源头上消除了原系统存在的安全缺陷ꎮ同时ꎬ由于增加了计数跟踪程序ꎬ维检人员可以通过数据分析提前发现设备异常情况并及时进行处理ꎬ将安全事故或设备故障消灭在萌芽状态ꎬ有效避免重大人身和设备事故ꎮ该装置的投用ꎬ既能保证冶金吊的稳定运行ꎬ同时还能够很好的发挥安全效能ꎬ为公司其余厂矿的安全生产提供成功经验ꎬ在当前公司推行以人为本㊁本质安全的安全生产理念的前提下ꎬ发挥重要作用ꎬ取得较大的安全效益和社会效益ꎮ参考文献:[１]㊀安全制动器控制系统说明书[Ｚ].大连美恒电气有限公司ꎬ２０１８.[２]㊀一种可自识别的安全制动器ＰＬＣ控制系统及其控制方法[Ｍ].大连美恒ꎬ２０１４.收稿日期:２０１９￣０８￣０６作者简介:安学森(１９８５￣)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ甘肃省武威市古浪县人ꎬ助理工程师ꎬ２００９年毕业于燕山大学自动化专业ꎮ现从事自动控制设备的检维修工作ꎮ(上接第４０页)较大ꎬＱ２３５Ｂ的钢渣反应更加接近平衡ꎮ⑷出站时的硫容量ＩＭＣＴ值均较进站时更为接近平衡态ꎮ参考文献:[１]㊀黄希祜.钢铁冶金原理(第４版)[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ２０１０:３０２.[２]㊀ＲｉｃｈａｒｄｓｏｎＦＤꎬＦｉｎｃｈａｍＣＪＢ.Ｓｕｌｐｈｕｒｉｎｓｉｌｉｃａｔｅａｎｄａｌｕｍｉｎａｔｅｓｌａｇｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ１９５４ꎬ１７８(０１):４￣１５.[３]㊀程子建ꎬ郭靖ꎬ程树森ꎬ等.酒钢ＳＰＣＣ钢的ＬＦ精炼脱硫[Ｊ].钢铁研究学报ꎬ２０１２ꎬ２４(０９):１０￣１５.[４]㊀ＹａｎｇＸꎬＳｈｉＣꎬＺｈａｎｇＭꎬｅｔａｌ.ＡＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃＭｏｄ￣ｅｌｆｏｒＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＩｒｏｎＯｘｉｄｅＡｃｔｉｖｉｔｙｉｎＳｏｍｅＦｅＯ￣ＣｏｎｔａｉｎｉｎｇＳｌａｇＳｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ２０１２ꎬ８３(０３):２４４￣２５８.[５]㊀ＳｈａｎｋａｒＡꎬＧöｒｎｅｒｕｐＭꎬＬａｈｉｒｉＡＫꎬｅｔａｌ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＶｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓｉｎＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３ａｎｄＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２Ｓｌａｇｓ[Ｊ].ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａ￣ｔｅｒｉａｌｓＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＢꎬ２００７ꎬ３８(０６):９１１￣９１５. [６]㊀韩少伟ꎬ郭㊀靖ꎬ陈兴润ꎬ等.低碱度渣冶炼３０４不锈钢脱硫热力学和工业试验[Ｊ].钢铁ꎬ２０１８ꎬ５３(０６):４７￣５２.收稿日期:２０１９￣０８￣１２作者简介:谢㊀健(１９８７￣)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ甘肃天水人ꎬ助理工程师ꎮ从事炼钢工艺改进工作ꎮ４４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀甘㊀肃㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第４２卷。

PLC与变频器在桥式起重机电气改造中的应用摘要：针对桥式起重机传统电控系统存在的问题，结合现场生产实际，利用PLC和变频器进行改造，取得了很好的效果，具有较强的推广价值。

关键词：桥式起重机PLC PowerFlex 变频器随着工业自动化的发展，PLC、变频器在设备改造中得到了广泛应用。

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，我公司铸管车间拥有多台桥式起重机，每天使用频繁，工作量很大。

桥式起重机能否正常工作直接影响车间生产、设备检修等任务的完成以及人身、设备的安全。

由于桥式起重机在铸造厂房内，其工作环境相当恶劣，而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作，还要求有一定的调速范围，所以传统的继电控制和串电阻调速已呈现出诸多缺点，对这类设备的系统改造已十分必要。

1 电气系统的基本情况该车间的桥式起重机主要作用如下：将铁水分配至10t 电炉内，其间添加废钢、合金进行调质、调温；炉内铁水温度达到出铁要求后，起重机将球化铁水分配至离心机进行浇铸；以及电炉、离心机维修时进行相关的起重任务。

桥式起重机拖动系统采用绕线式交流异步电机，其中大车电机2 台，小车电机1 台，主起升电机1 台，副起升电机1台，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器－接触器控制，这种控制系统主要缺点如下：（1）电机转子串电阻调速属能耗型转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差；（2）继电器－接触器控制系统在频繁切换的情况下，冲击电流大，触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生，故障率高；（3）调速平滑性差，对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大，影响使用寿命；（4）系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重。

由于工作环境恶劣，石墨碳粉尘和有害气体对电机滑环、碳刷及接触器损坏较大，加上任务重，操作程序难以保证，冲击电流大，触头消蚀严重，碳刷冒火，电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生，平均每月发生较大的故障5 次,对生产影响较大，转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时，转速也变化，调速效果差，所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低，因此要从根本上解决桥式起重机故障率高的问题，只有采用PLC 作为主控制装置，采用变频器进行调速。

安全管理编号：YTO-FS-PD449PLC在铸造起重机安全制动器上的应用通用版In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities.标准/ 权威/ 规范/ 实用Authoritative And Practical StandardsPLC在铸造起重机安全制动器上的应用通用版使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。

文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。

安全制动器是一种非常成熟可靠的产品，对安全制动器采用何种控制方式以确保其准确无误的动作，使其在事故状态下确实起到安全保护作用，对电气控制提出了较高的要求，即控制的可靠性、准确性非常重要。

1、安全制动器在铸造起重机上的作用铸造起重机用于冶金行业，其工作任务是为冶炼炉运送钢水。

一般有5大机构：主起升，副起升、大车、主小车、副小车机构。

电机安装在高速轴上，卷筒安装在低速轴上，高速轴和低速轴通过减速器连接在一起。

传统的起升机构制动器设在高速轴上，称工作制动器。

在这种情况下，如果高速轴和低速轴之间的某个传动环节故障，主起升制动器对于卷筒将失去作用。

针对这种情况，在卷筒上装设制动器，称安全制动器。

在传动环节故障和超速故障时，运行制动器先动作，安全制动器延时动作。

确保起吊的液态金属钢水包能够在事故状态时受到保护并安全可靠制动。

2、安全制动器控制方式(1)卷筒上装设超速开关，在起升机构故障且卷筒超速时，安全制动器动作。