1.概述

    控制系統(tǒng)可靠，方便等特點(diǎn)，其已在集裝箱起重機(jī)上廣泛使用，目前已取代了早期的繼電器控制回路系統(tǒng)。同時(shí)由于總線系統(tǒng)的發(fā)展，PLC所需采集的各類開關(guān)，傳感器信號(hào)可以通過(guò)遠(yuǎn)程I/O站實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了電纜布線成本，也節(jié)約了故障查詢時(shí)間。本文主要闡述的就是岸橋控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容設(shè)計(jì)：岸橋PLC程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

    在這套系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的主要元件PLC是采用了SIEMENS公司的S7-400作為PLC主站，ET200作為遠(yuǎn)程模塊站。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)PROFIBUS總線將PLC主站與各遠(yuǎn)程模塊站及控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變頻器相連，見如下單線圖1-1所示：

 圖1-1：以PLC為核心的岸橋電氣控制系統(tǒng)圖

    圖1-1中，S7-400 PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心所在，它有兩個(gè)PROFIBUS總線接口，一條總線連接所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變頻器（變頻器由整流器與逆變器組成），這樣一來(lái)變頻器所需要的命令，運(yùn)行狀態(tài)的反饋等信號(hào)均可以通過(guò)PROFIBUS通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一條總線則連接所有的I/O遠(yuǎn)程站，實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)和輸出信號(hào)，大大節(jié)約了布線。PLC同時(shí)也帶有以太網(wǎng)接口，可以方便的與計(jì)算機(jī)連接，這樣一來(lái)工程技術(shù)人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面來(lái)監(jiān)控岸橋的運(yùn)行，同時(shí)該計(jì)算機(jī)也可以作為編程器，用來(lái)配置PLC硬件，修改PLC程序。

2.  岸橋 PLC程序編寫

對(duì)岸橋的PLC系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其需要控制的內(nèi)容有岸橋的起升, 大車, 小車, 俯仰這四個(gè)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行與輔助機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，四個(gè)主要機(jī)構(gòu)都有相同的運(yùn)行過(guò)程，如下圖2-1所示：

                      圖2-1：岸橋主要機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程

    因此在這過(guò)程中的“是否滿足運(yùn)行條件”與“是否存在減速命令”是編寫岸橋PLC程序所必須清楚的情況，我們?cè)谶@里必須通過(guò)工況分析，有了清楚的了解之后，才能正確的編寫程序。以下我們將以起升機(jī)構(gòu)為例，對(duì)工況進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2.1  岸橋起升機(jī)構(gòu)工況分析

2.1.1.          岸橋起升機(jī)構(gòu)的組成

起升機(jī)構(gòu)的主要作用是通過(guò)鋼絲繩與吊具上的滑輪將吊具作上下的移動(dòng)。當(dāng)吊具吊了集裝箱之后，集裝箱就可以通過(guò)起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，比如將集裝箱從船艙或集裝箱卡車上提取。起升機(jī)構(gòu)的組成除了吊具與鋼絲繩之外，還包括兩套并行連接的機(jī)械傳動(dòng)裝置，每套傳動(dòng)裝置的組成如圖2-2所示：有一個(gè)交流電機(jī)聯(lián)接一個(gè)減速箱。在電機(jī)與減速箱之間的主軸上裝有一個(gè)液壓推桿盤式制動(dòng)器。電機(jī)非驅(qū)動(dòng)側(cè)出軸安裝有測(cè)速編碼器和超速開關(guān)。在卷筒的一側(cè)出軸上裝有一個(gè)凸輪限位開關(guān)。

 圖2-2：起升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成

2.1.2.                        岸橋起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行控制

起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程控制如下：

l         PLC采集司機(jī)發(fā)出的運(yùn)行指令及速度給定指令。

l         通過(guò)PLC程序進(jìn)行邏輯判斷，判斷是否滿足“運(yùn)行允許”的情況。

l         如果PLC程序邏輯判斷滿足“運(yùn)行允許”的情況，接下來(lái)要進(jìn)行的就是起升速度的處理，其處理如下：

n         如果不存在減速運(yùn)行命令，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按司機(jī)給定的速度運(yùn)行。

n         如果PLC收到減速運(yùn)行信號(hào)，PLC則將速度處理為司機(jī)給定速度的10%。

l         最終，PLC需將這些運(yùn)行命令，運(yùn)行速度通過(guò)PROFIBUS總線傳輸給變頻器，變頻器帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。

2.2 程序編寫

2.2.1.                        Symbol表的編寫

在編寫PLC程序之前，對(duì)于I/O 變量, 由于其在原理圖上已定義, 我們可以先將其在SYMBOLS中輸入。

圖2-1：SYMBOLS表

2.2.2.                        岸橋起升運(yùn)行程序

下面我們以起升機(jī)構(gòu)為例, 編寫一段岸橋起升運(yùn)行程序。

步驟一：編寫“起升允許”程序。我們編寫的“起升允許”程序如下圖2-2所示：

                             圖2-2：編寫 “起升允許”程序

   圖2-3：起升運(yùn)行命令

步驟三：編寫“起升速度的控制”程序。在這段程序中：當(dāng)司機(jī)在駕駛室把控制電源合上，并發(fā)出起升命令，如果有減速命令存在，則將給定值變?yōu)樵瓉?lái)的10%，程序如下圖2-4所示。

圖2-4：速度給定信號(hào)處理

步驟四：編寫“起升命令與速度控制”程序。以上的程序完成了岸橋起升運(yùn)行的命令和速度給定的產(chǎn)生，最終我們就是要將這命令與速度給定通過(guò)PROFIBUS總線傳輸給變頻器，如圖2-6是調(diào)用了西門子公司功能塊庫(kù)中的一個(gè)PROFIBUS數(shù)據(jù)傳送功能塊PCD_SEND，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)塊DB123中的16個(gè)字。。

圖2-5升命令與速度控制 

       圖2-6總線數(shù)據(jù)傳輸

2.2.3.                        岸橋主要機(jī)構(gòu)程序?qū)��?yīng)的功能FC（Function）

以上分析了岸橋起升機(jī)構(gòu)的程序編寫，與起升機(jī)構(gòu)的程序類似, 岸橋的大車, 小車, 俯仰機(jī)構(gòu)程序也要處理運(yùn)行允許, 命令與速度給定，數(shù)據(jù)傳輸?shù)取�為了使整個(gè)項(xiàng)目程序結(jié)構(gòu)清晰，我們將各個(gè)功能細(xì)分，如下圖3-14所示是：主要機(jī)構(gòu)運(yùn)行控制的功能FC，以及用于命令與速度給定傳輸?shù)?/SPAN>PROFIBUS總線數(shù)據(jù)傳輸功能塊FB：