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1、轮胎吊电气控制实训集装箱轮胎吊电气控制系统模拟器设计集装箱轮胎吊电气控制系统模拟器设计主讲教师： 谭 政1轮胎吊电气控制实训目 录集装箱轮胎吊概述集装箱轮胎吊模拟器设计的目的与意义模拟器设计的要求模拟器设计展示集装箱轮胎吊电气控制系统（起升机构举例）模拟器电气原理图起升机构PLC举例分析基于CP-717软件的PLC设计结论致谢2轮胎吊电气控制实训集装箱轮胎吊的概况 集装箱运输在第二次世界以后被看作为运输业发生的一场技术革命，目前集装箱运输己在世界各国越来越普及。随着集装箱运输的发展，出现了各种类型的集装箱装卸机械，其中的集装箱轮胎吊是在现代港口应用最普遍的集装箱装卸机械。配合集装箱轮胎吊的发展
2、需要，电气传动系统随着电控技术的飞速发展也发生了重大的变革。目前，电控系统的主要发展目标是全面实现集装箱轮胎吊的单机自动化、良好的控制和管理功能，不断提高整机的通讯能力，促进码头计算机管理。 3轮胎吊电气控制实训4轮胎吊电气控制实训 模拟器设计的目的与意义1为适应高职高专港电等港口相关专业学生实训需要，利用和实物相统一的模拟器，以实际操作完全一致的方式增强学生的操作能力。2考虑到轮胎吊耗资巨大，而且由于体积过大，司机室容纳人数过少，不适合教学，特设计与实际轮胎吊控制原理一致且体积更小、更加适合教学的模拟器。3. 通过电控模拟器和相连计算机PLC的学习，使学生的知识更加先进、实用，在学校就可以感
3、受现场工作的许多模拟情况，提高学生质量 。5轮胎吊电气控制实训1. 所设计的模拟器与轮胎吊比体积要足够小，功能基本接近，原理基本一致；2. 由于模拟器联动台与实际轮胎吊一致，学生可以进行和现场完全一致的操作，而且学生可以进行电气控制设备的维护和故障排除的实训；3. 可以用几十台上位机与电气控制系统的PLC进行联网。这样既能进行现场教学，也能让任意一位学生连接到PLC上，从PLC中调出程序进行故障分析和处理。 模拟器设计的要求6轮胎吊电气控制实训模拟器设计展示7轮胎吊电气控制实训集装箱轮胎吊电气控制系统系统结构图 在集装箱轮胎吊电气控制系统的维护中，主要是通过PLC编程器获取电气控制系统的状态信
4、息，进行故障检查与分析的。 8轮胎吊电气控制实训 模拟器电气原理图 VS-616G5VS-686CR5起升/大车1#变频器VS-616G5大车2#变频器VS-616G5小车变频器I/O模块OI/O模块OI/O模块OI/O模块II/O模块II/O模块IRIO-2000单元电气房电气房I/O司机室司机室I/O限位信号手柄,按钮各辅助机构主机构控制限位信号电机编码器215IF BUS模拟量信号 CP316H主CPU I/O模块OI/O模块OI/O模块II/O模块II/O模块II/O 模块IRIO-2000单元 大车2 PG 小车 PG 大车1 PG 起升 PG216通讯9轮胎吊电气控制实训电气控制方
5、式1.起升机构控制（为例）2.大车机构控制3.小车机构控制10轮胎吊电气控制实训轮胎吊起升电气驱动系统 11轮胎吊电气控制实训起升机构控制12轮胎吊电气控制实训起升控制逻辑建立变频器速度给定，加减速给定信号、运行信号，终点旁路信号及紧停信号等，起升机构通过司机室联动台上的起升手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时，数字式主令手柄通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入输出模块。此信号通过PLC软件运算，被校准为对应手柄零位为0、手柄最大为10000的数，此数值范围为-10000到+10000，与手柄编码器发送的格雷码数据一一对应，经过匀加减速运算（加减速时间在程序中
6、设定）后送到起升变频器。起升电机通过通过旋转编码器将电机转速反馈给起升变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至PLC，在PLC中进行运算，再反过来控制电机，以达到更好的控制效果。13轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析 起升运行是在控制电源打开后，由起升手柄控制的，下面简单叙述一下起升手柄控制起升电机的过程。起升手柄是编码器型的，首先要把编码器发出的信号转化成程序中能识别的数据，14轮胎吊电气控制实训1 0000“GLAY CODEBIN CODE”1 0001H CONTIB02387H CONTDB000107H CONTHOIST CONTROLLER1 00031 00081 00
7、131 00181 00231 00051 00101 00151 00201 0025H CONTHOIST CONTROLLERH CONTHOIST CONTROLLERH CONTHOIST CONTROLLERH CONTHOIST CONTROLLERH CONTHOIST CONTROLLERH CONTDB000107H CONTIB02386H CONTDB000107H CONTIB02386H CONTDB000106H CONTDB000106H CONTIB02385H CONTDB000105H CONTDB000106H CONTIB02385H CONTDB00
8、0104H CONTDB000103H CONTDB000102H CONTDB000105H CONTDB000105H CONTDB000104H CONTDB000104H CONTDB000103H CONTDB000103H CONTIB02384H CONTIB02384H CONTIB02383H CONTIB02383H CONTIB02382H CONTIB0238215轮胎吊电气控制实训1 0009TT MSCNHD006441 00111 00121 00151 00171 00181 00191 00211 00231 00261 00291 0030“HOIST MA
9、SCOM”DATADW00021H00FF0 NOTCHW00000PCNA00007MH H NHHD000533 LIMIT 00000, 10000 MH L NHHD000534 -00001 LIMIT -10000, 00000 ABS 09500“GANTRY MASCON”DATADW00022H MC REFDW00039HFF00H MC REFMW00300HFF00DATADATAH MC REFHOIST CONTROLLER REFRRMCRHFF00H MC REFHOIST CONTROLLER REFRRMCRHFF00H MC REFMW00304HFF00
10、H MC REFHOIST CONTROLLER REFRRMCRHFF00H FUL HHMB00200CHFF00H FUL HHHOIST CONTROLLER FULL NOTCHHFF00C MCDW00001HFF00C MCGANTRY CONTROLLER INPUT SIGNALHFF0016轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析转化为程序内能识别的2进制码（MW300），通过FGN取函数指令使MW300转化为行程在-10000到10000的10进制数，赋值到MW304。程序内第18步的MB533是起升手柄上升档位的信号，程序内进行了限制，当手柄在上升档位时，MW304的数
11、值只会在0到10000之间变化（正常定义上升、电机正转均为正数，反之，下降、电机反转为负数），在第21步MB534（起升手柄下降档位信号）条件满足后，MW304就只有-10000到0的输出了。 17轮胎吊电气控制实训1 0026H MASTERMB002121MH 1MMB0020101MMB0020401 0029IPON2 00302 00312 00332 00352 00372 00392 00412 00432 00452 0047H MC REFMW00304MHREF2MCREF REFSETFIN FOUTREF INMW00308REF INHOIST REFERENCEBA
12、/TOPMW00505BA/TOP REF-INFIN FOUTREF INDW00004REF INHOIST REFERENCE1ST SLOWMD002004SLOW1FIN SLOW PROMW00432PROSETFIN SLOW MAXMW00436SLOW MINMW00440PROMAXFIN PROMINFIN H FUL MHMD0020082ND SLOWMB002008SLOW2FIN FULLFIN REF MACMW00532MACFIN 18轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析此段程序是在起升速度控制程序页H06中的，当MB2121（软件中起升机构MASTER
13、）、MB2010（起升机构主接触器反馈点信号）、MB2040（起升机构主接触器控制）这3个条件都满足的情况下，IFON语句才执行功能块的命令。MB2004是起升机构一级减速命令，当MB2004条件满足时，如果MW304输入的数值大于MW436（1000）或小于MW440（-1000），通过MHREF2功能块运算后，输出到MW308的数值不会小于-1000，也不会大于1000。MB2004正常时是由起升卷筒侧的凸轮限位来控制的，在吊具升到比较高或是降到离地面较近的位置时，起升机构的最大速度在软件中就已经做了限制，只有一档或二档左右的速度，即使司机疏忽大意时也不会造成重大事故。 19轮胎吊电气控制
14、实训2 00682 00692 00712 00732 00752 00772 0079REF INDW00004REFCOMPREF-IN REFOUTFIN FOUTREF SETMW00312REFSETHOIST REFERENCEREF INMW00308REFSETFIN COMP1FIN COMP(L)DW00010COMP2FIN HOISTminMW00416LOWERminMW00420MIN1FIN MIN2FIN COMP(H)DW00011REFCOMP2 0083“RUN COMMAND”2 00842 0088MH 1MMB002010RUN CMDOB09100
15、000.30TIMERDW00032MC ONDB00000EMC ONMC ON DETECTMC ONDB00000E20轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析MW308通过REFCOMP功能块运算后将结果输出给MW312。MW416（400）和MW420（-400）是MW312输出的最小值，实验台程序中起升手柄设置的一档速度10%左右，此功能块的作用基本被掩盖了。如果我们把一档速度在MW304限制到4%以下，我们能够很明显的看出这个功能模块的作用。假如我们我MW304限制到最大值为3%，但当我们动手柄确认时，会发现变频器输出是4%，而不是我们所限制的最小值，因为此功能模块就是一个限制最
16、小输出的模块。 21轮胎吊电气控制实训2 00902 00912 00952 0096RUN-CMDDB00000FMHLAUCOMMAND LAUINFIN FOUTLAU INMW00316LAU INHOIST LAU INPUTREF SRTMW00312REFSET LAUOUTFIN FOUTFIN ACC1 OUT-ABSFIN FOUTHOIST DEMW00404DBC1 COMPABSFIN FOUTLOWER ACMW00408LOWER DEMW00412ACC2FIN DBC2FIN HOIST ACMW004002 0083“RUN COMMAND”2 00842
17、0088MH 1MMB002010RUN CMDOB09100000.30TIMERDW00032MC ONDB00000EMC ONMC ON DETECTMC ONDB00000ERUN-CMDDB00000FRUN-CMDRUN COMMANDHOISTMB002124MC ONDB00000EMHSELMB00229CLOWERMB0021252 00982 01002 01022 01042 0106LAU OUTMW00316LAU OUTHOIST SPEED REF.REF(ABS1MW00518REF(ABS1HOIST SPEED REF ABSOLUTE NUMBERRB
18、F(ABS)MW00519REF(ABS)HOIST SPEED REF ABSOLUTE NUMBER22轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析程序中DB0F是MHLAU功能模块的运行条件，MB2010是起升主接触器的反馈信号、OB9100是起升变频器运行指令的反馈信号，MB2124是起升机构上升命令，MB2125是起升机构下降命令，MB229C是起升选择命令（由于起升和大车是共用一个变频器的）。 MW400是起升机构上升加速时间（4秒），MW404是起升机构上升减速时间（4秒），MW408是起升机构下降加速时间（4秒），MW412是起升机构下降减速时间（4秒）。将加减速时间和速度指令信号
19、通过功能模块进行计算后得出的MW320就是按照设置的加减速时间均匀变化的速度。 23轮胎吊电气控制实训1 0000“* TORQUE LIMIT(100%/10000) *”1 0001Or 2MMB0020112MMB0020411 00041700023000T-LIMTOW0912T-LIMTTORQUE LIMIT1 0006“* HOIST/ GANTRY-1 H-REF(100%/30000) *”1 00071 0009GT 2MMD0020112MMD002041LAU OUTMW003201 0010GT1-REF,MW00319 10000 10000H/G1NREFOW0
20、911H/G1NREFHOIST/GANTRY-1 N-REF1 0014“* + TORQUE LIMIT(100%/10000) *”1 0015GT 2MMB0030112MMB0020411 0017170001 001823000+LIMITOW091C+LIMITHOIST/GANTRY-1 +T-LIMIT24轮胎吊电气控制实训起升机构PLC举例分析大家看上图所示程序的第7步，此意义为当MB2011（大车主接触器反馈）、MB2041（大车接触器控制）两个条件没有一起满足时，把MW320的数值传到OW911（变频器速度给定）。CP-316H通过与变频器通讯的216-0端口传输数据到
21、变频器内部的通讯板，变频器通过通讯板得到速度信号，再由主控板发出命令到驱动板，由驱动板来驱动变频器使电机运转。 25轮胎吊电气控制实训大车机构控制26轮胎吊电气控制实训小车机构控制27轮胎吊电气控制实训 基于CP-717软件的PLC设计模拟器最核心的部分就是PLC和变频器，利用CP717软件进行可编程序设计如下：启动CP-717 ，在“root”（根）文件夹位置单击右键，并在弹出菜单中的“新建 (N)”（建立新文件夹）中选择“指令文件夹 (G)”（建立指令文件夹）。在“指令文件夹”（指令名称）位置单击右键，并在弹出菜单中的“新建 (N)”（建立新文件夹）中选择“PLC文件夹 ”（PLC文件夹）
22、。 28轮胎吊电气控制实训在“PLC信息”（信息）表页中输入控制器名称，PLC名可以随意起名，PLC型号一定要选择正确，与要登录的CPU的型号一致 。登录双击PLC文件夹名。 在对话框中输入用户名和密码，用户名为USER-A，密码为USER-A，然后单击OK按钮，完成登录。 29轮胎吊电气控制实训程序段说明：H01=对CP215和CP216的通讯故障进行检测 H02.01=模拟量输入信号，HOIST、TROLLEY、GANTRY编码器给定值、反馈值、风速仪信号计算、重量信号、防撞信号输入 H02.02=数字量输入信号，HOIST、TROLLEY、GANTRY主回路和其抱闸回路主接触器信号；主M
23、ASTER、HOIST、TROLLEY、GANTRY MASTER RELAY信号；吊具限位信号；大车转向限位信号。 H02.03=变频器状态检测 H03=控制器信号设置 H04=输出信号主程序 H05=起升机构恒功率控制 H06=起升速度控制 H07=大车速度控制 30轮胎吊电气控制实训H08=小车速度控制 H10=故障检测，包括起升超速、小车制动器控制检查、小车2个制动器检查、起升制动器控制检查、交流发生器异常频率检查、电源故障检查 H13=提升位置、小车位置检测（由脉冲编码器反馈计算出的位置） H17=起升机构控制 H18=大车机构控制 H19=小车机构控制 31轮胎吊电气控制实训 结论 通过集装箱轮胎吊电气控制系统中的直流调压调速系统、交流变频调速系统、PLC控制系统的分析、研究与设计（具体详细内容见指导书），证明轮胎吊模拟器设计与制作是完全可行的。 通过几届学生的使用和用人单位的信息反馈，从实践上验证了轮胎吊模拟器的实用性。32轮胎吊电气控制实训谢谢！33轮胎吊电气控制实训
