[發(fā)明專利]一種可自識(shí)別的安全制動(dòng)器PLC控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410150876.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103910288A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成杰;祝慶軍;劉學(xué)洲;宋丹;王寶深
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連美恒電氣有限公司
• 主分類號(hào): B66C15/00
• 分類號(hào): B66C15/00;B66C13/22
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 楊威;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是涉及一種可應(yīng)用于PLC控制安全制動(dòng)器的鑄造起重機(jī)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可自識(shí)別的安全制動(dòng)器PLC控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

鑄造起重機(jī)用于冶金行業(yè)，其工作任務(wù)是為冶煉爐運(yùn)送鋼水。一般，鑄造起重機(jī)有五個(gè)機(jī)構(gòu)：主起升，副起升、大車、主小車、副小車機(jī)構(gòu)，電機(jī)安裝在高速軸上，卷筒安裝在低速軸上，高速軸和低速軸通過(guò)減速器連接在一起。傳統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器設(shè)在高速軸上，稱工作制動(dòng)器。在這種情況下，如果高速軸和低速軸之間的某個(gè)傳動(dòng)環(huán)節(jié)故障，主起升制動(dòng)器對(duì)于卷筒將失去作用。針對(duì)這種情況，在卷筒上裝設(shè)制動(dòng)器，稱安全制動(dòng)器。在傳動(dòng)環(huán)節(jié)故障和超速故障時(shí)，工作制動(dòng)器先動(dòng)作，安全制動(dòng)器延時(shí)動(dòng)作，確保起吊的液態(tài)金屬鋼水包能夠在事故狀態(tài)時(shí)受到保護(hù)并安全可靠制動(dòng)。

目前，傳統(tǒng)的安全制動(dòng)器控制方式為：在卷筒上裝設(shè)超速開(kāi)關(guān)，在起升機(jī)構(gòu)故障且卷筒超速時(shí)，安全制動(dòng)器動(dòng)作。采取這種控制方式原理簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，但缺點(diǎn)是安全制動(dòng)器只有在卷筒超速時(shí)才會(huì)起作用，且對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞較大。

另一種較為常用的PLC的安全制動(dòng)器控制方式為：根據(jù)高低速的傳動(dòng)速比是常數(shù)，通過(guò)裝置不間斷的檢測(cè)該常數(shù)。當(dāng)這個(gè)常數(shù)發(fā)生變化時(shí)，就意味著機(jī)械的傳動(dòng)環(huán)節(jié)被破壞，安全制動(dòng)器立即動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是在故障發(fā)生的初期就能判斷出來(lái)，控制安全制動(dòng)器動(dòng)作，安全制動(dòng)器動(dòng)作對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞較小。缺點(diǎn)是控制原理比較復(fù)雜，保護(hù)功能不全面，且調(diào)試需專業(yè)電氣技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種可自識(shí)別的安全制動(dòng)器PLC控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)提供的傳統(tǒng)控制方式保護(hù)范圍局限及保護(hù)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)破較大以及目前PLC控制原理復(fù)雜及對(duì)于調(diào)試人員要求高的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種可自識(shí)別的安全制動(dòng)器PLC控制系統(tǒng)，包括：增量型編碼器、安全制動(dòng)器控制單元以及為用戶提供人機(jī)交互操作平臺(tái)的操作單元，

其特征在于：所述的增量型編碼器分別安裝在電機(jī)的高速軸上和卷筒的低速軸上，分別用于采集高速軸及低速軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)；

所述安全制動(dòng)器控制單元與所述增量型編碼器之間通過(guò)屏蔽電纜連接；

所述的安全制動(dòng)器控制單元包括PLC可編程邏輯控制器，控制輸出模塊以及穩(wěn)壓電源；所述的PLC可編程邏輯控制器用于對(duì)采集到轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算分析，并依據(jù)邏輯運(yùn)算分析結(jié)果對(duì)控制輸出模塊輸出相應(yīng)的邏輯控制命令；所述控制輸出模塊按照接收到的邏輯控制命令進(jìn)行動(dòng)作，控制工作制動(dòng)器或者安全制動(dòng)器動(dòng)作；所述的穩(wěn)壓電源用于為PLC可編程邏輯控制器提供穩(wěn)定的電源，并能夠在突然斷電情況下維持PLC可編程邏輯控制器一定時(shí)間下的正常運(yùn)行，提供故障解決時(shí)間。

所述的PLC可編程邏輯控制器包括電源模塊，CPU處理運(yùn)算模塊、執(zhí)行模塊及高速計(jì)數(shù)模塊；所述的高速計(jì)數(shù)模塊用于對(duì)各個(gè)增量型編碼器采集的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行高低值溢出有效值判定，得到相應(yīng)的高速軸及低速軸轉(zhuǎn)速值；所述的CPU處理運(yùn)算模塊用于將高速軸及低速軸轉(zhuǎn)速值進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得出高速軸與低速軸在不同載荷狀態(tài)下相應(yīng)傳動(dòng)比的正常范圍值，將上述正常范圍值作為實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)值存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)安全制動(dòng)器在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的運(yùn)行情況，通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊對(duì)增量型編碼器采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行高低值溢出有效值判定，將判定的有效數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)值進(jìn)行比較，若出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常則控制執(zhí)行模塊輸出相應(yīng)的邏輯控制命令。

所述的控制輸出模塊包括斷路器、繼電器以及接觸器，所述斷路器與外部供電電源連接；所述的繼電器與PLC可編程邏輯控制器連接，由PLC可編程邏輯控制器輸出邏輯控制命令控制繼電器動(dòng)作；所述的接觸器由與其連接的繼電器控制，所述接觸器控制工作制動(dòng)器及安全制動(dòng)器的正常工作，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

所述的操作單元包括設(shè)置于用戶操作臺(tái)的急停按鈕、故障復(fù)位按鈕，安全制動(dòng)器運(yùn)行指示燈，故障蜂鳴器，所述的安全制動(dòng)器運(yùn)行指示燈用于顯示安全制動(dòng)器運(yùn)行狀態(tài)，正常運(yùn)行時(shí)其運(yùn)行指示燈亮（綠色），當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)運(yùn)行指示燈滅，所述的故障蜂鳴器用于在出現(xiàn)故障時(shí)報(bào)警長(zhǎng)鳴，所述的故障復(fù)位按鈕用于在排除故障并時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能復(fù)位，所述的急停按鈕用于在出現(xiàn)緊急情況時(shí)強(qiáng)制斷電停車，屬于緊急保護(hù)動(dòng)作。

所述的不同載荷狀態(tài)包括空載、50%載荷、100%載荷狀態(tài)。

所述CPU處理運(yùn)算模塊的邏輯運(yùn)算包括：S、正常范圍值的自識(shí)別以及T、實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)檢測(cè)高速軸及低速軸的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行故障信號(hào)的判別分析：