案例4.2_ProfiBus-DP在集裝箱橋吊中的應用.

1、案例4.2 PROFIBUS-DP 在集裝箱橋吊中的應 用 一、概況 集裝箱橋式吊車是安裝在碼頭上，用于裝卸集裝箱的專用設備，可沿著與岸線平行 的軌道移動，因此又被稱為集裝箱岸橋。 本案例所介紹的橋吊為安裝在內(nèi)河碼頭上的集裝箱岸橋，額定起重能力為25噸, 最大前伸距為12米，配套ISO 20集裝箱固定式專用吊具。 二、系統(tǒng)組成 1. 控制系統(tǒng)組成： 本機的控制系統(tǒng)采用西門子 S7-300系列PLC由CPU分布式I/O模塊、觸摸屏、 以太網(wǎng)通信模塊、工控計算機、無線網(wǎng)橋及遠程監(jiān)控電腦等組成。 PLC安裝在橋吊上主梁后部的電氣房內(nèi)，通過PROFIBU現(xiàn)場總線控制兩臺安川變 頻器，橋吊司機室安裝在小

2、車架下，隨小車一起在上主梁上的小車軌道前后運動，其電 源和控制通過拖令電纜由電氣房提供，司機室安裝一臺ET200M遠程I/O模塊，通過 PROFIBUS-D現(xiàn)場總線與電氣房的 CPU 315-2DP相連，司機發(fā)出的操作指令由 ET200M 接受，通過PROFIBUS-D通信電纜傳送到CPU，控制整臺機器的動作。 控制系統(tǒng)結(jié)構示意圖如下： 29 西仃融摸屏 TKP1000 DP 以衣網(wǎng) 1 遠稅監(jiān)控的計篦機 上線網(wǎng)橋 盤do-snauoad ET2O0M 護展機梨 PROFEUS-DP 總嫌 拖令電地 電譚3Q7 k r展機架 主機架 ETHERNET 以盤網(wǎng)模規(guī) 1 343-1 安裝組態(tài)軟件的

3、匸拎屯腦機 無域網(wǎng)橋 PROFBUS-DP.Li YASIUWAI Vui:?eed CT火換祈 S1-P1 PROFIBUS-DP通伯花.1 I | SI-P1 PROFlSUS-DPI/iiai 1 k YASKAWArt 川 PG-B2il 數(shù) 口 PG-fi2k|-tk !L i； 機刪 c c c c c. c c c. c c c c r c c c c c 1 f M / （，） 起升電動機 八臺人車迫幼機 小車屯動機 2 .驅(qū)動系統(tǒng)組成： 本機的起升機構、大車機構和小車機構均采用交流變頻方式驅(qū)動，由兩臺安川 YASKAW變頻器驅(qū)動。驅(qū)動設備參數(shù)如下表所示： 設備名稱 型號 數(shù)量

4、（個） 功率（kW） 電流（A） 起升/大車變頻器 CIMR-G7B4220 1 220 450A 起升/大車制動單元 CDBR-4220B 1 小車/大車變頻器 CIMR-G7B4075 1 75 165A 小車/大車制動單元 CDBR-4045B 2 起升和小車電動機采用南洋電機廠生產(chǎn)的變頻專用電動機，起升電動機為160kW, 小車電動機為45kW。 大車使用8臺5.5kW的德國SEW帶制動器減速電動機并聯(lián)驅(qū)動。大車與小車/起升共 用兩個變頻器中的任意一個。 三、小車驅(qū)動控制原理 集裝箱橋吊的電控系統(tǒng)要實現(xiàn)對起重機的起升降落、大車及小車的行走、送電、照 明、各種保護、檢測診斷、監(jiān)控等多項功

5、能的控制。本案例中僅對小車的驅(qū)動控制作一 介紹。 1、通過PROFIBUS-DP總線對變頻器實現(xiàn)控制 該項目采用一臺SIEMENS西門子S7-300的PLC CPU315-2DF通過PROFIBUS-D開 放式現(xiàn)場總線，控制兩臺裝有 SI-P1通信接口卡的YASKAW安川Varispeed G7變頻器。 PROFIBUS-D總線通過拖令電纜連接到橋吊司機室的 ET200M,通過其輸入模塊，接收 司機對各個機構的操作指令?？偩€末端連接一臺SIEMENS西門子觸摸屏TKP1000 Basic DP,顯示各個機構活動情況，包括起升高度、小車位置，起升小車大車電動機的轉(zhuǎn)速、 電流、轉(zhuǎn)矩、各保護限位狀態(tài)

6、、操作指令、各空氣開關閉合情況、各接觸器動作情況、 故障報警顯示等。 其中起升高度、小車位置是由安裝在起升電動機和小車電動機軸上的雙向光電編碼 器輸送到Y(jié)ASKAWA川VarispeedG7變頻器上安裝的PG-B2計數(shù)卡，所計脈沖數(shù)既作為 變頻器帶PG矢量控制的PG反饋，同時被SI-P1通信接口卡的高速I/O數(shù)據(jù)存儲映射表 通過PROFIBUS-D總線讀到PLC經(jīng)過程序運算，得出相應的位置值。 同樣起升、小車、大車電動機的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩等也是由YASKAW安川VarispeedG7 變頻器上安裝的SI-P1通信接口卡的高速I/O數(shù)據(jù)存儲映射表通過PROFIBUS-D總線讀 到PLC的。 此外

7、PLC還裝有 ETHERNE模塊6GK7 343-1EX21-OXE0通過以太網(wǎng)交換機連接到 工控機，工控機安裝的組態(tài)軟件能實時監(jiān)控設備工作狀態(tài)，并能記錄故障歷史和自動輸 出生產(chǎn)日月報表。以太網(wǎng)交換機連接的無線網(wǎng)橋，能與設備維護人員的遠程監(jiān)控電腦實 現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)，也能實時監(jiān)控設備工作狀態(tài)。 SI-P1卡備有3種輸入輸出數(shù)據(jù)長度（Extended data1 = 32字節(jié)、Extended data2 =12字節(jié)、Basic data = 6字節(jié)）可供選擇。本例中選擇的是 Extended data1,數(shù)據(jù) 長度為32字節(jié)。 輸入輸出數(shù)據(jù)的32字節(jié)由以下存儲映射表構成。 rn 0 1 予 3 4

8、5 6 i 8 9 10 11 * 慕功褪模抑ft出證子AM）端出 12 14 荽功能播恵輸出 15 it 17 開蠟寄#器垢馬 18 19 20 1 21 數(shù)雷2 23 24 救獻3 Zo 26 蜀粛4 4 CAL濫CAL RESET IODL1E *HDISTT GANTRY* TRAVEL* o o o O 13 4 6 c c c C F F F F. CALLT_L_SFC74 CALL SPREADERFC70 SPREADER LISTTRIMSKEW CONTROL CALL METER* FC81 汁時汁數(shù) CALL READ 時 FC86 -讀變頻器參蠶 CALL Vind

9、ication FC101 -指示燈 CALL LCMS” FC102 CALL * Diagnosis DP FC13 Read diapnosi 在FC60中又調(diào)用 OB1中，Network 4: CALL TRAVEL FC是調(diào)用小車功能子程序, 小車速度頻率功能子程序： CALL TSPREF FC62ZC62參見下圖： FC62 （小車速度頻率功能）： FCS D35. D3ff-1 D31E CALL MS GEAZ EK* pmjMi+ 7 =aiC0IW. T SHEF 桶雷碣轉(zhuǎn)二進制 TRAVEL 二FEED F1FZEJCE TRim iP EED fiEPfc 丿怙 or

10、e mms ibs iwn TRATL riATL SITB HE :nn am K豹時 VFF- IM MT -T.5PF1EF *- IK |陸rw雖3 I.O 小車主件霜 1117 小車丁件逸 1K TUK9T 1沖 UCRT fkwen 1 1 H LiEhMJ 1. 1 139.3 Q Hi DB9 W6 寸、車主令后 TRAVEL 行 sw Rm TMSFT *ENCCQEE-. M M_ OCT -T_IPREF 11817 IIuarT 丄啦丫三工三二口匸 77 76 fi 6 555 n 3 3 3 2戈 211 lo o Ll3,l3.3.L3.3.3.3rL3,3tL工3

11、.L3.工LI*i llllllllllllll lllllllll A XX = X X = X X = XX = X X = XX = XX Gr*v code to blnarv convrcioEL erwork: 3 ZEizteT control leve. tRcoceT dit* L-BESCCDEK ATTTfl；6=fT T雄 BIN T=bin XtTHcrk： J KB. 1 詰幅 I_DI ETO -er.cod 6 Network:； MVL. #C0CXT_ XUMB- INI OUT -SVALUE LU32767- IN2 Nflwork: 8 EN ENO

12、CC0fM_W0W- w OUT VALUE IN2 ADD_DI -flCOfNT_POS Network: 9 MOVE tiCOHT LAST EN ENO 孔OOT-NO忻-珞 OUT 從FB83PG_READ背景數(shù)據(jù)塊DB84PG_T的變量聲明表中可知，#COUNT_POS 就是DB84.DBD4為了直觀的得出小車位置的值，還需要對其進行運算。FC60中的 Network: 45 CALL T_POS , TPOS_DB FB63 / DB63 就是調(diào)用小車位置功能子程序 塊FB63o FB63中的程序如下： Network: 1 Network; 2 ROUND EN ENO PO

13、S count_r-IN OLTiiT. Network: 4 匸 T_P0S- fiPOS_ OFFSET- SHB_DI EX ENO - 1X1 OUI- 1X2 DB13. DBD72 Statistic 一 TFOS twork; 3以停車位作為基準位世 ijwy.m：從咼至位至 從海躋側(cè)限 從海嘩側(cè)限 從旳躋側(cè)隕 從気停限位到前停 后弱梁向前凰位從停乍1 i后停止限位-乩龍米從悴車彳 趾到前停止限位113米 應到前簌梁向前限位3 阻到前鞍舉向后阻位-1X 眼位共汁1499800個脈沖 I 1 本案例中將司機室外走道平臺與上機跳水平臺對準時的位置作為小車0米位置，程 序中的#POS_

14、OFFS蹴是小車0米時的小車位置值。 當小車不在零位時，#T_POS減去#POS_OFFSE所得傳送到DB13.DBD72 Statistic.TPOS DB13.DBD72就是相對停車零位的以0.1米為單位的小車位置值。 DB13.DBD72除 了可在電腦組態(tài)畫面和觸摸屏畫面中表示小車位置外，還在程序中作為 多個保護區(qū)的位置設定比較值使用。例如在FC60中就多處使用Statistic.TPOS (DB13.DBD72作為確定小車是否處于某個需要實施保護的特定區(qū)域的位置判斷依據(jù)： Block: FC60 Network: 19梅側(cè)曽一宜 111.3 小車海陸側(cè) M40.7 DB12. DB12

15、, 辨別限怪 DBX31. 0 DBX3L. 2 ILANDS TSS T 1 M 1/1 S)_| 111.3 小車海陸憫 M40. 7 DB12. DB12. 辨別眼位 海側(cè)鬣位 DBX31.Q DBX31 2 TLA耐 TSS* Network: 20 御刪坯位 =0 INI IN2 I Network：陰 TROLLEY OPERATE COMMAS M4L0 小車前詵命 令 TPGID T LM1.1 小車丘退命 令 *TRCW T I M41.2 TROLLEY OPERATE COPLAND TCMD TI |陸1：陀皿：防 刑薇梁內(nèi)側(cè)減連位 CT 口 DB13, GBD72 Stat istic TPOS- INI L#115- 1X2 Mil. 5 M44. I 旳飯梁內(nèi)例 純速位 ”丁2SL MO1 Neiwcrk: 2 29 CMPD M44 5 _y I DB13.DBD72 Statistic MF0S- L4205 - INI IN2 2 1 SetTTDrk： 30 OtF 炒眩6 (I tadrtls IPOS- U113- IM IS2 f1 在前述讀變頻器功能子程序 FC86中，Network: 1218除了讀取了小車變頻器的小 車速