用PLC優(yōu)化天車(chē)操作流程實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

1、用plc優(yōu)化天車(chē)操作流程實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗柳鋼職工培訓(xùn)中心 【摘要】本文通過(guò)對(duì)天車(chē)操作現(xiàn)狀的分析，提出通過(guò)優(yōu)化天車(chē)操作流程的方法，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗?！娟P(guān)鍵字】 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 plc 優(yōu)化操作流程1現(xiàn)狀分析目前在各分廠工作的天車(chē)操作工中，大多數(shù)僅僅是熟悉天車(chē)的吊裝方式和熟記操作規(guī)程，但是對(duì)于在操作中如何保護(hù)機(jī)電設(shè)備、讓設(shè)備節(jié)能、高效、安全的運(yùn)行，就不是每一個(gè)天車(chē)操作工都能掌握的操作技術(shù)，更何況目前企業(yè)都處于高強(qiáng)度、高速度的運(yùn)行情況下，天車(chē)操作工們?yōu)榱四軌蛟谟邢薜臅r(shí)間里創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益，都會(huì)或多或少的采取損失設(shè)備使用壽命的方式來(lái)加快生產(chǎn)節(jié)奏，這樣一來(lái)無(wú)形中既增加了設(shè)備的維修成本，也更加積累了事故的隱

2、患。提起天車(chē)操作工的操作水平，習(xí)慣性的判斷標(biāo)準(zhǔn)是快、準(zhǔn)、穩(wěn)，但從目前的情況看，只要吊裝安全迅速，至于造成的設(shè)備損壞和人員維修似乎成為“正常損耗”了。以下對(duì)天車(chē)工的不良操作習(xí)慣造成的設(shè)備損壞和事故進(jìn)行分析。1.1在起重設(shè)備安全操作規(guī)程中明確的說(shuō)明，指出天車(chē)的大車(chē)在行駛中只可以在緊急情況下，打“反車(chē)”用于緊急停車(chē)，且只允許打“反車(chē)”到1檔。但是絕大多數(shù)的天車(chē)操作工都有用“反車(chē)”制動(dòng)的習(xí)慣，這種習(xí)慣，對(duì)于起重電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)都會(huì)造成極大的破壞。如圖1中虛線所示，打“反車(chē)”1檔時(shí)，施加在減速機(jī)構(gòu)上的力矩是正常1擋力矩的一倍以上。而電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流是額定電流的47倍，此時(shí)瞬間反向啟動(dòng)電流的沖擊，對(duì)絕緣系

3、統(tǒng)的破壞程度可想而知。圖11.2天車(chē)的起重能力在制造完成后都有明確的標(biāo)識(shí)，但天車(chē)操作工在工作過(guò)程中對(duì)于起重電機(jī)的適應(yīng)能力和對(duì)起升物的重量無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)，在提升重載的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2、3檔無(wú)法起升時(shí)仍然強(qiáng)行進(jìn)檔起升，極易造成重物溜鉤的情況發(fā)生。如圖2中所示，根據(jù)主鉤電動(dòng)機(jī)二擋切阻后電機(jī)啟動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩只是額定轉(zhuǎn)矩的60，當(dāng)起升強(qiáng)行進(jìn)入三檔以后運(yùn)行，雖然可以起吊重物，但由高檔位退往低檔位時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩逐步減小，此時(shí)如果經(jīng)驗(yàn)不足，操作不當(dāng)就極易造成溜勾事故。造成該事故的主要原因是對(duì)起重電動(dòng)機(jī)的機(jī)械工作特性不了解造成的，也屬于人為事故原因之一。圖21.3在用的天車(chē)中除新建的主體廠外，其他各分廠使用的天車(chē)控制線路仍

4、然采用凸輪控制器控制接觸器加時(shí)間繼電器的控制方式，因?yàn)槭褂铆h(huán)境的惡劣，極易造成時(shí)間繼電器的失效和參數(shù)變化，加上天車(chē)操作工反饋操作不方便等等原因后，有些為了減少故障點(diǎn)而取消了時(shí)間繼電器的功能，進(jìn)而違反電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，讓電動(dòng)機(jī)強(qiáng)行加速，不斷的承受大電流的沖擊而產(chǎn)生過(guò)熱或直接燒毀。1.4在現(xiàn)有使用可編程序控制器（簡(jiǎn)稱plc）的天車(chē)中，因?yàn)槿鄙倥c天車(chē)操作工的溝通，不符合現(xiàn)場(chǎng)操作要求或沒(méi)有充分發(fā)揮plc程序控制優(yōu)勢(shì)的程序設(shè)計(jì)缺陷依然存在，plc的保護(hù)上未設(shè)置獨(dú)立電源和在輸入輸出端口加設(shè)隔離繼電器，如同接線端一樣使用，plc隨時(shí)承受外部線路大電流或廠內(nèi)其他用電設(shè)備的電流沖擊，以至于plc的端口有燒毀現(xiàn)象

5、，更談不上對(duì)起重設(shè)備的保護(hù)作用了，由此又增加了維修費(fèi)用。2.plc優(yōu)化操作程序的優(yōu)勢(shì)如果在天車(chē)操作工日常操作的基礎(chǔ)上加上plc程序的優(yōu)化控制，天車(chē)操作工也能達(dá)到節(jié)能降耗的效果。在plc的輸入、輸出端口前接入隔離作用的繼電器，如圖3所示，由獨(dú)立電源實(shí)施供電則可完成對(duì)plc工作狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)，免除外部大電流對(duì)plc的損壞。因此，用plc優(yōu)化天車(chē)操作流程是降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和杜絕人為事故發(fā)生的有效手段。圖3plc程序控制天車(chē)，并不是要改變?cè)燔?chē)的主回路，僅僅是在操作人員操縱控制器向切阻接觸器發(fā)出指令之前，經(jīng)過(guò)plc的程序進(jìn)行判斷，是否符合電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性后，才對(duì)相應(yīng)切阻接觸器發(fā)出動(dòng)作命令。避

6、免電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期、頻繁的承受大電流沖擊，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)使用壽命。2.1由plc的步序控制方式提供的安全保護(hù)2.1.1 在經(jīng)由plc控制的天車(chē)運(yùn)行程序，可以完全按照天車(chē)操作工現(xiàn)場(chǎng)操作習(xí)慣來(lái)編制。例如，天車(chē)操作工運(yùn)行大車(chē)打反車(chē)的習(xí)慣，造成設(shè)備損壞的主因是在電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)仍處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下施加極速反向作用力，造成硬性沖擊。針對(duì)此習(xí)慣，在plc的運(yùn)行程序中編入電動(dòng)機(jī)換向“過(guò)零位停止時(shí)間的條件”的控制程序，讓抱閘能夠有一定的機(jī)械動(dòng)作時(shí)間，將運(yùn)轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，再實(shí)施反向運(yùn)行控制啟動(dòng)，這樣優(yōu)化后的控制流程就可以避免電動(dòng)機(jī)受大電流沖擊及其造成的機(jī)械沖擊。在原切阻調(diào)速的天車(chē)控制電路中雖然有凸輪控制器過(guò)

7、零位抱閘斷電的設(shè)計(jì)，但無(wú)法滿足抱閘的機(jī)械響應(yīng)時(shí)間，達(dá)不到將預(yù)期效果。如果在此位置增加時(shí)間繼電器又將人為設(shè)置危險(xiǎn)因素或增加故障點(diǎn)，所以，利用plc程序控制的條件設(shè)置方式，就可以實(shí)現(xiàn)精確控制。2.1.2 如圖4所示：在主鉤下降控制過(guò)程中，當(dāng)控制3檔向2檔方向的切換時(shí)，一旦出現(xiàn)上升接觸器觸點(diǎn)燒蝕或線圈短路，而抱閘接觸器按正常情況保持得電狀態(tài)，天車(chē)操作工的應(yīng)急處理方式不得當(dāng)，此時(shí)抱閘又處于打開(kāi)狀態(tài)，吊裝物將直接呈自由墜落狀態(tài)，后果不堪設(shè)想。針對(duì)此情況，只需在plc外圍輸入端連接主鉤上升下降接觸器和抱閘接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)，在plc的運(yùn)行程序中編入“主鉤上升下降接觸器和抱閘接觸器的聯(lián)鎖控制”的控制程序，就可

8、以避免上述故障發(fā)生。圖42.2 用plc的控制程序來(lái)遵循電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的控制方法在起重電機(jī)切阻控制作用，目的是改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，利于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)提升。但在實(shí)際操作中，因?yàn)闀r(shí)間繼電器調(diào)整參數(shù)不夠精確，加上生產(chǎn)環(huán)境的惡劣，最終是將時(shí)間繼電器拆除，完全交由天車(chē)操作工依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制，越是工作時(shí)間長(zhǎng)的操作工就越是喜歡直接打滿檔運(yùn)行，殊不知其實(shí)這樣的操作并不能讓電動(dòng)機(jī)加快啟動(dòng)速度，反而造成電動(dòng)機(jī)的“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象常態(tài)運(yùn)行，即浪費(fèi)了能源又加速了電動(dòng)機(jī)的老化，人為增加了故障時(shí)間。完全是“不了解電動(dòng)機(jī)特性”造成的浪費(fèi)。由plc控制的天車(chē)控制程序中，可以根據(jù)天車(chē)操作工打滿檔的習(xí)慣，在plc的輸出指令里根據(jù)電動(dòng)機(jī)

9、機(jī)械特性曲線設(shè)置每一檔的運(yùn)行時(shí)間，保證電動(dòng)機(jī)有足夠的時(shí)間達(dá)到該檔位應(yīng)有的電磁轉(zhuǎn)矩后，再自動(dòng)切入下一檔的切阻運(yùn)行，讓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)快速而平順。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用時(shí)，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)切阻的額定功率大小實(shí)測(cè)每一檔的工作電流后設(shè)置運(yùn)行時(shí)間，plc控制的運(yùn)行時(shí)間可以精確到百分之一秒，且不受外部惡劣環(huán)境的影響，又無(wú)需改變天車(chē)操作工的操作習(xí)慣，就像把一輛手動(dòng)掛檔的汽車(chē)改造成自動(dòng)檔的車(chē)一樣。即使該天車(chē)用于實(shí)習(xí)生或者新手練習(xí)，也不會(huì)因?yàn)檎`操作而損壞天車(chē)，因?yàn)樘燔?chē)的控制程序是根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的天車(chē)操作工的正確操作方法而編制的，所以不會(huì)出現(xiàn)誤操作損壞天車(chē)的情況發(fā)生。3.改造后的實(shí)施效果在2010年9月，廢鋼料場(chǎng)實(shí)施改造了一臺(tái)用plc控制的20t天車(chē)。在未改造前，該天車(chē)的故障率平均兩天出現(xiàn)一次，大多數(shù)為大車(chē)電氣故障。由培訓(xùn)中心提供優(yōu)化后的plc控制程序，加之該廠的天車(chē)維修電工兩人用兩個(gè)工作日的時(shí)間進(jìn)行工程實(shí)施，完成改造任務(wù)。改造后據(jù)該天車(chē)操作工反映，跟原來(lái)操作沒(méi)有任何區(qū)別，沒(méi)有覺(jué)得天車(chē)動(dòng)作遲緩或操作不習(xí)慣的情況，由