专利名称：一种基于plc控制的变频平板车控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电动机控制系统工程技术领域，涉及一种平板车电动机的PLC与变频器及自动定位控制系统的基于PLC控制的变频平板车控制系统。
背景技术：
现有的75吨平板车其制动采用外置电磁抱闸的方式，平板车在制动过程中由于惯量较大，原设计无法将制动过程产生的能量消除，导致平板车主传动轴经常性扭断的设备事故，且电磁抱闸在频繁制动过程中由于机械疲劳故障率非常高。现有的75吨平板车电动机采用工频进行控制，频繁启动过程中由于启动电流大造成主接触器发热和触点氧化粘死导致无法正常停机的设备事故，其次由于启动时间过短、速度太快、冲击力太大直接对机械产生破坏，导致接手严重磨损断裂、减速箱扫齿或底座爆裂、轴承损坏等设备事故。现有的75吨平板车运行过程无法进行调速，无法准确定位，电动机保护环节不可靠，对过载、堵转、缺相、对地等电动机运行过程中的常见故障无法及时检测出来达到保护电动机的目的。
发明内容为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种采用PLC和变频器作为平板车的控制系统，同时利用钢轨的导电特性来实现平板车的可靠准确定位的基于PLC控制的变频平板车控制系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于PLC控制的变频平板车控制系统，在PLC控制系统上装有通过系统总线与CPU315存储器进行信息数据传输的数字量输入模块和数字量输出模块，电源模块通过系统总线为PLC控制系统供电；操作站电动机的启动/停止信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块，电动机和变频器的运行状态通过数字量输出模块以点对点的通信方式传输至操作站；位置检测信号、物料检测信号、钢轨物理检测信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块；电动机和变频器的启停命令和运行状态通过PROFIBUS-DP网络与CPU315存储器进行信息数据传输。所述CPU315存储器包括电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元和运行状态输出单元。所述变频器的控制单元包括矢量控制模式和电动机的过载、短路、对地、缺相、过流保护功能，以及实现柔性控制斜坡功能和实现过压保护的制动单元。所述变频器的矢量控制模式为电动机的制动功能提供静态励磁电流。所述电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元，用于检测判断是否按下启动/停止命令、检测判断电动机运行过程中是否发生故障、检测判断平板车是否运行至指定的停止位置、检测判断平板车上是否存在物料、CPU315存储器通过PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元适时保持对变频器的控制和运行反馈信息的读取。所述钢轨物理检测信号是利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，当小车车轮跨越钢轨中完全绝缘的两段时，通过车体的金属箱体构成回路，发出到位指令给PLC位置检测控制单元，逻辑运算后通过网络PLC向变频器发出停车指令。本发明的积极效果是:PLC控制逻辑优异，可靠性高、调试方便简单；利用变频器本身具备的各种电动机保护功能能可靠的对电动机进行保护；利用变频器本身具备的矢量控制模型、斜坡功能、有效确保了机械的稳定运行，故障率近为零；利用PROFIBUS-DP通信协议的优点PLC与变频器之间只有一条两芯通信线就完成了控制命令与数据反馈的全过程控制，使用维护方便，且体积小、功耗低；巧妙利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，大幅节约了备件成本。
图1是本发明PLC控制的变频平板车控制系统方框图。图2是本发明PLC控制的变频平板车控制功能图。图3是本发明平板车的位置检测示意图。图中:1_平板车，2-物料检测元件，3-平板车前进极限限位，4-钢轨绝缘衬板，5-钢轨物理检测限位，6-钢轨连接导板，7-钢轨，8-平板车后退极限限位，9-A段钢轨，IO-B段钢轨。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。参见图1、图2和图3，一种基于PLC控制的变频平板车控制系统，在PLC控制系统上装有通过系统总线与CPU315存储器进行信息数据传输的数字量输入模块和数字量输出模块，电源模块通过系统总线为PLC控制系统供电；操作站电动机的启动/停止信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块，电动机和变频器的运行状态通过数字量输出模块以点对点的通信方式传输至操作站；位置检测信号、物料检测信号、钢轨物理检测信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块；电动机和变频器的启停命令和运行状态通过PROFIBUS-DP网络与CPU315存储器进行信息数据传输。其中PLC控制系统的CPU315存储器包括电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元、运行状态输出单元；变频器控制单元包括:矢量控制模式，电动机的过载、短路、对地、缺相、过流保护功能，实现柔性控制斜坡功能，实现过压保护的制动单元。所述变频器矢量控制模式通过其提供的静态励磁电流完全满足了电动机的制动功能，替代了 75吨平板车设计的外置电磁抱闸，杜绝了烧毁电磁抱闸的故障，杜绝了平板车主传动轴经常性扭断的设备事故。所述变频器的过载、短路、对地、缺相、过流保护功能及时可靠的保护了电动机的运行，杜绝了因各种原因可能导致的烧毁电动机的故障。所述变频器的斜坡功能避免了原来采用工频进行控制，频繁启动过程中启动电流大造成主接触器发热和触点氧化粘死导致无法正常停机的设备事故，避免了由于启动时间过短、速度太快、冲击力太大直接对机械产生的破坏，使75吨平板车的整个位移过程由原来的钢性控制过程转变为柔性控制过程，达到了机械无冲击和无级调速的目的。所述电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元，用于检测判断是否按下启动/停止命令、检测判断电动机运行过程中是否发生故障、检测判断平板车是否运行至指定的停止位置、检测判断平板车上是否存在物料、CPU315存储器通过PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元适时保持对变频器的控制和运行反馈信息的读取。所述钢轨物理检测信号巧妙利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，如图3中A段钢轨9与B段钢轨10是完全绝缘的，当平板车的车轮跨越A段钢轨9与B段钢轨10段时，通过平板车的车体的金属箱体构成回路，发出到位指令给PLC位置检测控制单元，逻辑运算后通过网络PLC向变频器发出停车指令。本发明采用PLC和变频器作为平板车的控制系统，同时巧妙利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，具有结构简单、成本低廉、系统运行稳定可靠、电动机保护环节安全可靠、定位准确、实施后故障率近为零的观点，非常适合广泛推广应用。
权利要求1、一种基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:在PLC控制系统上装有通过系统总线与CPU315存储器进行信息数据传输的数字量输入模块和数字量输出模块，电源模块通过系统总线为PLC控制系统供电；操作站电动机的启动/停止信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块，电动机和变频器的运行状态通过数字量输出模块以点对点的通信方式传输至操作站；位置检测信号、物料检测信号、钢轨物理检测信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块；电动机和变频器的启停命令和运行状态通过PROFIBUS-DP网络与CPU315存储器进行信息数据传输。
2、如权利要求1所述基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:所述CPU315存储器包括电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元和运行状态输出单元。
3、如权利要求1所述基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:所述变频器的控制单元包括矢量控制模式和电动机的过载、短路、对地、缺相、过流保护功能，以及实现柔性控制斜坡功能和实现过压保护的制动单元。
4、如权利要求3所述基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:所述变频器的矢量控制模式为电动机的制动功能提供静态励磁电流。
5、如权利要求2所述基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:所述电动机启动/停止逻辑单元、电动机保护控制单元、位置检测控制单元、物料检测控制单元、PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元，用于检测判断是否按下启动/停止命令、检测判断电动机运行过程中是否发生故障、检测判断平板车是否运行至指定的停止位置、检测判断平板车上是否存在物料、CPU315存储器通过PROFIBUS-DP通信信息数据交换传输单元适时保持对变频器的控制和运行反馈信息的读取。
6、如权利要求1所述基于PLC控制的变频平板车控制系统，其特征是:所述钢轨物理检测信号是利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，当小车车轮跨越钢轨中完全绝缘的两段时，通过车体的金属箱体构成回路，发出到位指令给PLC位置检测控制单元，逻辑运算后通过网络PLC向变频器发出停车指令。
专利摘要本实用新型涉及一种基于PLC控制的变频平板车控制系统，在PLC控制系统上装有通过系统总线与CPU315存储器进行信息数据传输的数字量输入模块和数字量输出模块，电源模块通过系统总线为PLC控制系统供电；操作站电动机的启动/停止信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块，电动机和变频器的运行状态通过数字量输出模块以点对点的通信方式传输至操作站；位置检测信号、物料检测信号、钢轨物理检测信号通过点对点的通信方式传输至数字量输入模块；电动机和变频器的启停命令和运行状态通过PROFIBUS-DP网络与CPU315存储器进行信息数据传输。巧妙利用钢轨的导电特性实现平板车的可靠准确定位，大幅节约了备件成本。
文档编号G05B19/05GK203012432SQ20122071362
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者王国光, 张治跃, 郑楚宏, 张弘, 李 杰 申请人:广东韶钢松山股份有限公司