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 浅析天车控制系统(6SE70)-赵根海

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zgh2292006
奇侠

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楼主    2018-09-08 18:58:53
主题:浅析天车控制系统(6SE70)-赵根海


1、  天车构成及功能描述

上图为480吨天车现场实物图,该铸造起重机是用于钢厂电炉跨吊运炉壳、废钢料篮、回炉钢水等等。主要分为大车、主小车、副小车,主起升、副起升五个机构;主起升、副起升机构的基本功能是用来升降主钩和副钩;主小车、副小车机构的基本功能是用来前后移动主钩和副钩;大车机构的基本功能是用来左右移动铸造起重机;上下前后左右方向是以司机室为参考的;480/80指主钩和副钩最大提升重量为480吨和80吨;


2、  主回路组成(传动系统)

本铸造起重机的驱动系统为交流系统。由2台1200KW西门子SIMOVERT 6SE70系列AFE 和8 台西门子6SE70 逆变器驱动交流电机。1#AFE为1#主起升、1#主小车、副起升、1#大车共4 台逆变器提供公共的DC 总线;2#AFE 为2#主起升、2#主小车、副小车、2#大车逆变器共4 台逆变器提供公共的DC 总线。

1)当副起升的逆变器故障时,1#大车逆变器可以被切换只拖动副起升电机,此时大车机构的速度仅为50%的额定速度。

2) 当副小车的逆变器故障时,2#主小车逆变器可以被切换只拖动副小车电机,此时主小车机构的速度仅为50%的额定速度。

3)当1#AFE 故障时,2#AFE 可以被切换驱动所有的8 台逆变器;同理,当2#AFE 故障时,1#AFE也可以被切换驱动所有8 台逆变器。此时各机构的速度仅为50%的额定速度。

切换时功率减半,速度减半(P=FV);不同机构切换(需要人工参与)需要整机下电;相同机构不需要整机下电;



3、 PLC控制系统

铸造起重机的PLC 网络由西门子S7 PLC S7-400 系列CPU414 和ET-200M 的从站执行,CPU 安装在电气房的PLC 柜中,交流驱动也通过PROFIBUS 连接到PLC,速度给定值控制字和状态字通过速据总线PROFIBUS 传输。速据总线的波特率为1.5 MB/S。

电气房的所有ET-200M 站和司机室的ET-200M 站通过PROFIBUS 连接到CPU.在中央控制器CPU 通过I/O 模块将信号在外设之间传输,或通过继电器将信号传输到外部设备。中央机架还有一块工业以太网卡用于PLC 和CMS 之间的通讯,如CMS 没有连接,铸造起重机的操作不会受到影响。CMS 装有STEP7 编程软件用于维护以及故障查找。



随着6SE70逐渐退出历史舞台,现在已被S120取代;现在S7-400也逐步被S7-1500取代;本系统只有一个S7-400 CPU通讯比较单一;现在可以实现多个天车通过无线通讯联网,便于统一管理和监控;更复杂些的有无人天车、防摇摆(全自动)控制系统比较复杂;

4、  主起升控制

天车各机构控制大同小异,有的地方稍有不同;


铸造起重机的主起升机构由2 台780KW, AC690V 的三相笼式交流电机驱动,2 台交流电机分别由2台1200KW 逆变器驱动( SIMOVERT 6SE70 系列)。不论1#、2#电机单独运行还是1#、2#电机同时运行,1#、2#卷筒都会同时运动,带动主钩上升或者下降。


主起升保护功能

1)    急停回路

在紧急状况下,可以通过按下分布在铸造起重机不通部位的急停开关来停机。急停开关安装在1号电气室、2号电气室、主小车、副小车、司机室操作台、电气房PLC 控制柜1FA90 的明显部位。在急停时所有的抱闸立刻抱死,所有驱动关闭,经过500 毫秒延时后主负荷开关断开。经过多次的急停后对于负荷开关的使用寿命有负面效应。

之前设计只要有一个机构急停回路有故障就会整机掉电,现在把平移机构急停都短封掉了只留下垂直机构的急停回路;没办法生产第一啊;

故障复位时手柄必须在零位;启动开机时手柄必须在零位;

2)重锤限位(=20.C-s7)

重锤限位是防止当上升正常停止限位故障或其他原因使主起升机构在超出了安全允许高度后仍然无限制上升的最后一道安全保护开关,它在正常操作时不会动作。当此限位动作时,AFE 前的主负荷开关+1FA10-Q1 和+1FB10-Q1 将被关断,铸造起重机关机。



3)编码器和超速开关

绝对值编码器是用于测量起升机构的位置,然后通过PROFIBUS 直接连到PLC 总线上,将测得数据用于显示高度。

2 个脉冲编码器分别用于检测1#,2#主起升电机的速度。2 个离心式超速开关分别用于实现1#,2#主起升电机的超速保护。当电机的速度超过超速开关的设定值时,超速开关的触点会动作。PLC 关闭刹车硬件回路自锁,负荷开关跳闸,必须复位后才能恢复正常;

4)抱闸保护

当驱动器在停止状态,机械刹车将机构刹住。当刹车打开时刹车打开限位开关动作,信号送到PLC,作为运行的连锁。PLC 确保电机在非零速状态时刹车打开,当驱动器停止时刹车自动关闭,但当有急停时刹车不会等待驱动器停止而立刻抱闸。

5)超载限制保护

主小车架上装有称重传感器,用来测量主起升机构带载的重量,将其送入司机室的超载限制器,当副载重量超过超载限制器的设定值时,超载限制器送报警信号给PLC,此时主起升机构只能下降,不能上升,并且起升速度被限制为10%的额定速度。

5、  天车图纸简介

                                                   安全急停回路

12.A供电回路;12.C控制回路;12.M PLC回路;

主要包括:急停回路,供电回路,控制回路,抱闸回路,预充电回路,切换回路,PLC模块回路等;

阅读图纸水平的高低,决定着个人水平的高低;

6、PLC程序解读

操作系统:Windows XP 专业版 sp3;

编程软件:step7 V5.4 SP3;DriveES;
编程语言LAD(常规控制)和STL(复杂逻辑处理);

变频通讯是核心,控制字和速度给定;要结合变频器参数看;

控制字每一位是自己人为定义的(没有按照西门子6se70大全说的),参数设置和程序对应好就行;有一个高低位转换块;



速度给定(四选一,正反向)核心是SFC14和SFC15系统功能块;利用stl间接寻址(将pointer转换为any数据类型)实现变频器数据的读写;用交叉索引无法找到速度给定DB地址;



DP通讯故障包括DP诊断故障和SFC14/SFC15读写故障;



抱闸继电器闭合(该闭合没有闭合)、断开(该断开没有断开)故障;



抱闸继电器动作次数监控程序块;

6、  wincc



后记:

提升机、卸船机、堆取料机、焦化四大机车和天车系统有相似之处可以借鉴学习; 

zgh2292006
奇侠

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1楼    2018-09-08 19:10:35
主题:回复:浅析天车控制系统-赵根海

FC420 DP故障诊断块请参见:

http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1428827&b_id=4&s_id=23&num=4#anch

变频通讯块请参见:

http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1370098&b_id=4&s_id=23&num=11#anch

1#MH逆变器通讯报文设置PP05(4PKW+10PZD);与下方I/O地址对应(1052…1059;1060…1079)

此FC401功能是将Pointer数据类型转换为Any数据类型;用于6SE70变频器通讯,报文选择PP05(4PKW+10PZD);

代码解释

//Network: 1

L     0

T     #RET_Val_receive         //SFC14故障代码清零

L     #iLADDR                 //PKW的地址

L     8                 

+I   

T     #Startadr               //加上8个字节即为PZD的起始地址;

L     DBNO

T     #Rett_DB

 

//Network: 2

LAR2  P##APrec                // APrec为ANY数据类型

L     P##pDB_L2               // pDB_L2为POINTER数据类型

LAR1                             

L     D [AR1,P#2.0]              

L     P#20.0                 //由于写逆变器数据占10个字(20个字节)

+D                               

T     LD [AR2,P#6.0]             //地址偏移20个字节,也就是10个字

L     W [AR1,P#0.0]             //DB编号或0,字节0和1(Pointer)

T     #Komm_DB

T     LW [AR2,P#4.0]           //DB编号或0,字节4和5(Any)

L     20                         

T     LW [AR2,P#2.0]          //重复因子,字节2和3(Any)

L     W#16#1002                  

T     LW [AR2,P#0.0]          //10H保留;02表示为字节,字节0和1(Any)

CALL  "DPRD_DAT"

LADDR  :=#Startadr           //必须为16进制,(W#16#XXXX);

RET_VAL:=#RET_Val_receive    //错误代码

RECORD :=#APrec              //存放区域,Any数据类型

 

//Network: 3

   L     #RET_Val_receive

   L     0

   <>I  

   =     #bFault              //出现通讯故障时,bFault为1;

   OPN   DB [#Rett_DB]

480T天车1#MH速度给定程序讲解请参见:

http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?a_id=1377649&b_id=4&s_id=23&num=4#anch



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