专利名称：一种plc故障停机时自动紧急提升装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气传动控制装置故障发生时的紧急处理装置，尤其 是指一种控制氧枪、喷枪的PLC故障停机时自动紧急提升装置，属于自动化控 制技术。
背景技术：
现有的电气传动控制装置的紧急控制和保护装置，都是在原有正常控制的 基础上增加一套新的驱动控制保护装置。而且增加的驱动装置都是在原有正常 驱动设备"失电"的情况下的一种紧急处理装置。此类紧急处理装置主要成熟 的有液压(气动)紧急控制保护装置，在原先电气传动系统的基础上，增加 一套气动(或液压)紧急提升设备来实现紧急保护功能。
一套气动(或液压)紧急提升设备包括一台气动(或液压)马达、电气-液压 传动机构制动器和气动(或液压)控制装置以及气动(或液压)蓄能器。在外部 电源"失电"或遇到紧急情况以及电气传动系统发生故障使工作设备(氧枪、 喷枪等)无法正常提枪时，利用UPS电源作为紧急提升控制系统的控制电源， 操作人员通过操纵操作面板上的手柄，控制气动(或液压)提升装置系统中的电 磁换向阀，控制气动(或液压)蓄能器中储存的能量，使电气-液压传动机构 制动器松开，用气动(或液压)力提升氧枪到安全位置，达到避免事故的目的。
此液压(气动)紧急控制保护装置主要缺陷有
(1) 釆用液压(气动)紧急提升系统有一个人为的故障响应时间，即正常控 制发生故障时，需要有人为的判断，然后人为的去起动这套液压(气动)紧急 提升系统。所以在这段时间里面存在着很大的安全隐患，如果人为起动不够及 时，隐患就可能发生。
(2) 采用液压(气动)紧急提升系统必须安装一套专用的液压(气动)马达 传动系统来实现。这种控制保护都要求增加一套新的驱动设备，投资大，并且 维护工作量大，维修成本高。(3)现有技术在原有电气传动系统的基础上，需要增加整套紧急提升控制设 备，因此其不具备在不增加整套紧急提升控制设备的前提下，通过电气和机械 的巧妙结合将紧急提升功能融入原有电气传动装置以及机械传动装置中，使之 融为 一体实现紧急提升的功能，因而不能充分发挥原有电气传动装置以及机械 传动装置的效能，所以原有设备利用率没有提高。
电气传动控制装置所控制的工作设备(氧枪、喷枪等)在处理过程中，一
旦PLC发生故障异常停机，PLC不可能对工作设备发出正常的提升等控制信号。 此时由于PLC故障停机，喷枪的粉剂喷吹阀将关闭，喷枪无法提升造成喷枪喷 吹孔被热铁水堵塞。氧枪冷却水阀将关闭，氧枪中氧气流量不正常控制，会造 成爆炸的危险。所以需要一套PLC故障停机时的自动提升保护装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种在控制氧枪、 喷枪等工作设备的PLC发生故障停机时能够自动紧急提升，以消除人为的故障 响应时间所带来的安全隐患的PLC故障停机时自动紧急提升装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的
一种PLC故障停机时自动紧急提升装置，包含电气传动控制装置控制工作 设备升降的控制主回路及其PLC控制回路，其中，.
所述控制主回路的结构为升降工作设备位置的升降电机M1，其三相输入 端分别串联上升接触器KM1的第1-第3对常开触点中的一对，再分别串联一 热继电器Q1的第1-第3对常开触点中的一对后与三相电源连接，其中上升接 触器KM1的第1 -第3对常开触点分别与下降接触器KM2的第1 -第3对常开触 点对应并联，在其中的两对上升接触器KM1的两对常开触点与热继电器Q1的两 对常开触点串联的公共接点分别通过制动器接触器KM3的两对常开触点连接工 作设备的抱闸装置；
所述PLC控制回路的结构由正常工作电路及现场急停电路并联连接于市电 交流电源的两端组成，其中，所述正常工作电路由市电电源开关Q2与继电器电 路串联组成，该继电器电路由下列电路组成上升及下降接触器电路，该电路 由上升接触器电路与下降接触器电路并联后与一个现场急停继电器K3的一对常开触点串联组成，其中，上升接触器电路由上升接触器KM1、上升自动停止
限位开关SQ1的一对常闭触点及一 个第1中间继电器K1的一对常开触点串联组 成；下降接触器电路由下降接触器KM2、下降自动停止限位开关SQ2的一对常 闭触点及一个第2中间继电器K2的一对常开触点串联组成；与上升及下降接触 器电路并联的制动器继电器电路，该电路由制动器继电器KM3与上升接触器KM1 的第3对常开触点串联组成，该上升接触器KM1的第3对常开触点还并联下降 接触器KM2的第3对常开触点；与上升及下降接触器电路并联的第1中间继电 器电路，该电路由第1中间继电器K1与第6中间继电器K6的一对常开触点串 联组成；与上升及下降接触器电路并联的第2中间继电器电路，该电路由第2 中间继电器K2与第7中间继电器K7的一对常开触点串联组成；上述第6中间 继电器K6与第7中间继电器K7分别连接在P1X的数字输出模块"Q11. 0"及 "Q11.1"端；所述现场急停电路由现场急停继电器K3与现场急停按钮串联组 成，其特征在于
与所述上升及下降接触器电路并联一个PLC故障停机继电器电路，该电路 由PLC故障停机继电器K4与喷枪安全停车位置限位开关ST1的一对常闭触点及 PLC运行停止监视继电器K5的一对常闭触点串联组成，所述PLC运行停止监视 继电器K5连接在PLC的数字输出模块的"Q10. 0"端；
在所述上升接触器电路中的第1中间继电器K1的一对常开触点的两端并联 PLC故障停机继电器K4的 一对常开触点。
本实用新型的有益效果
本装置通过监视PLC运行状态， 一旦PLC发生故障，造成异常停机，本装 置将进行自动判断，结合原有电气升降传动控制装置，不经PLC控制，使得工 作设备(氧枪、喷枪等)实现提升功能，起到紧急保护作用，消除人为的故障 响应时间，消除这段时间带来的安全隐患。本装置通过增加普通的继电器组成 的电气控制回路就实现了 PLC故障停机时的自动紧急提升保护装置，投资费用 极少，维护费用也极低，同时也提高了原有设备的利用率。
在控制氧枪、喷枪等工作设备的PLC中使用本装置，即使PLC由于故障而 停机，工作设备也不会由于自重坠落或者由于气源等保护介质切断而发生爆炸 等事故，而是把工作设备提升到安全位置，防止工作设备在控制系统故障时的
6突发爆炸和坠落等事故
为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图 对本实用新型进行详细说明。
图1为电气传动控制装置控制工作设备升降的控制主回路原理图。
图2为现有的电气传动控制装置中PLC控制回路原理图。 图3为本实用新型中电气传动控制装置中PLC控制回路原理图。 图4为本实用新型中电气传动控制装置中PLC接线图，其中4A为PLC模 块结构图；4B为数字输出模块"D01"接线图。
具体实施方式
下面结合实施例的附图对本实用新型的PLC故障停机时自动紧急提升装置 的具体实施方式
进行详细说明。
参见图1，图1为电气传动控制装置控制工作设备升降的控制主回路原理 图。电气传动控制装置控制的工作设备(例喷枪)的升降控制主回路中，升降 喷枪位置的升降电机M1的三相输入端(Ul、 VI、 Wl)的每端分别串联上升接触 器KM1的第1-第3对常开触点(KM1一1-2、 3-4、 5-6 )中的一对，再分别串联 一热继电器(熔断器)Ql的第1-第3对常开触点(Ql_l-2、 3-4、 5-6)中的 一对后与三相电源(Ll、 L2、 L3)连接，其中上升接触器KM1的第1-第3对 常开触点分别与下降接触器KM2的第1 -第3对常开触点(KM2-1-2、 3-4、 5-6 ) 对应并联。在其中的两对上升接触器KM1的两对常开触点(KM1 —1-2、 5-6)与 热继电器Q1的两对常开触点(Q1 — 1-2、 5-6)串联的公共接点(X、 Y)分别通 过制动器接触器KM3的两对常开触点(KM3-1-2、 3-4)连接喷枪的抱闸装置B， 抱闸装置B由整流器Re及制动器Ar连接组成。
参见图2,图2为现有的电气传动控制装置中PLC控制回路原理图。 PLC控制回路由正常工作电路及现场急停电路并联连接于市电交流电源的 两端组成，其中
正常工作电路由市电电源开关Q2与继电器电路串联组成，该继电器电路由
7下列电5^組成
上升及下降接触器电路，由上升接触器电路与下降接触器电路并联后与一
个现场急停继电器K3的一对常开触点(K3-13-14)串联组成，其中，上升接触 器电路由上升接触器KM1、上升自动停止限位开关SQ1的一对常闭触点(l-2) 及一个第1中间继电器K1的一对常开触点(K1 —13-14)串联组成；下降接触器 电路由下降接触器KM2、下降自动停止限位开关SQ2的一对常闭触点(1-2 )及 一个第2中间继电器K2的一对常开触点(K2 —13-14)串if关组成；
与上升及下降接触器电路并联的制动器继电器电路，由制动器继电器KM3 与上升接触器KM1的第3对常开触点(KM1 — 13-14)串联组成，该上升接触'器 KM1的第3对常开触点(KM1 —13-14)还并联下降4妄触器KM2的第3对常开触点 (KM2一13-14);
与上升及下降接触器电路并联的第1中间继电器电路，由第1中间继电器 Kl与第6中间继电器K6的一对常开触点(K6 —13-14)串^f关组成；
与上升及下降接触器电路并联的第2中间继电器电路，由第2中间继电器 K2与第7中间继电器K7的一对常开触点(K7 — 13-14)串联组成。
上述第6中间继电器K6与第7中间继电器K7分别连接在PLC的数字输出 模块"D01"的"Q11.0"及"Q11.1"端(见图4所示)。
现场急停电路由现场急停继电器K3与现场急停按钮JZE串联组成。
图3为本实用新型中电气传动控制装置中PLC控制回路原理图。
本实用新型的PLC故障停机时自动紧急提升装置是对上述现有的PLC控制 回路中的正常工作电路机构进行了下列改进
与所述上升及下降接触器电路并联一个PLC故障停机继电器电路，该电路 由PLC故障停机继电器K4与喷枪安全停车位置限位开关ST1的一对常闭触点 (l-2 )及PLC运行停止监视继电器K5的一对常闭触点(K5 — 21-22 )串联组成。 所述喷枪安全停车位置限位开关ST1安装在所述上升自动停止限位开关SQ1的 下端。其作用是紧急提升时，喷枪达到该安全位置后可以自动停止。
在上升接触器电路中的第1中间继电器K1的一对常开触点(Kl_13-14)两 端并联PLC故障停机继电器K4的一对常开触点(K4-13-14 )。
图4为本实用新型中电气传动控制装置中PLC接线图，其中4A为PLC模块结构图；4B为数字输出模块"D01"接线图。
PLC包括电源模块、CPU模块、通讯模块、数字输入模块"Dir、数字输出 模块"D01"、 "PLC运行停止监视继电器K5、第6中间继电器K6、第7中间继
电器K7。
上述PLC运行停止监视继电器K5连接在PLC的数字输出模块"D01"的 "Q10. 0"端。
以下对本装置的各种工作状态进行说明。
PLC控制系统正常时，喷枪的控制状态如下
现场手动(人机操作画面半自动控制)下降(或上升)行时，PLC接收现 场操作箱或人机操作画面的手动操作上升运行指令，PLC输出下降(上升)
"Qll. 1 (Q11. O)"运行信号使接触器KM2线圓通电，接触器KM2的第1 - 3对常 开触点(KM2 — 1-2、 3-4、 5-6)闭合；同时KM2的第4对常开触点(KM2 —13-13闭 合、制动器接触器KM3线圈通电、KM3的两对常开触点(KM3-1-2、 3 - 4 )闭合， 整流器Re接通交流输入电源，制动器Ar处于松开状态；升降电机M1通电，喷 枪下降运行。当喷枪到达所需位置，PLC接收现场操作箱或人机操作画面的手 动停止运行指令PLC输出下降(上升)"Q11.1(Q11.0)"信号封锁，下降接触器 KM2线圈断电，KM2的第1 - 3对常开触点(KM2 —1-2、 3-4、 5-6)断开；同时 KM2的第4对常开触点(KM2_13-14)断开、制动器接触器KM3线圈失电、KM3两 对常开触点(KM3 —1-2、 3-4)断开，整流器Re交流输入电源切断，制动器Ar 处于抱紧状态；升降电机M1断电，喷枪停止运行。
在人机操作画面全自动控制条件下，PLC接收人机操作画面下喷枪命令后， PLC输出下降(上升)"Q11. l(Qll. O)"运行信号使下降接触器KM2线圈通电， KM2的第1 - 3对常开触点(KM2-1-2、 3-4、 5-6 )闭合；同时KM2的第4对常开 触点(KM2 —13-14闭合、制动器接触器KM3线圈通电、KM3的两对常开触点
(KM3 —1-2、 3 - 4 )闭合，整流器Re接通交流输入电源，制动器Ar处于松开状 态；升降电机M1通电，喷枪下降运行。当喷枪达到自动停止位置后，下降自动 停止限位开关SQ2的一对常闭触点断开，下降^接触器KM2线圏断电，下降接触 器KM2的第1 - 3对常开触点(KM2 —1-2、 3-4、 5-6 )断开；同时KM2的第4对常 开触点(KM2 —13-14)断开、制动器接触器KM3线圏失电、KM3两对常开触点(KM3-l-2、 3-4)断开，整流器Re交流输入电源切断，制动器Ar处于抱紧状 态；升降电机M1断电，喷枪停止运行。 紧急停止的状态如下
喷枪在运行过程中，为防止突发事件，在现场操作箱上设置现场急停按钮 JZE。按下现场急停按钮JZE，第3中间继电器K3线圈断电，其常开触点 (K3 —13-14)断开，^妾触器KM1 (KM2)线圈断电， -接触器KM1 ( KM2 )的第1-3对常开触点(1-2、 3-4、 5-6)断开，升降电机M1断电；同时KM1 (KM2)的 第4对常开触点(KM1 —、 KM2 —13-14)断开，制动器接触器KM3线圏失电、接触 器KM3的第1 - 2对常开触点(KM3 —1-2、 3 - 4 )断开，整流器Re交流输入电源 断开，制动器Ar处于抱紧状态；喷枪停止运行。
PLC故障停机时的喷枪紧急保护控制状态如下
如果工作过程中PLC故障停机，PLC正常运行时的控制命令Qll. Q、 Qll. 1 将无效，操作人员的操作指令也将不起作用，喷枪、氧枪等工作设备的保护气 体和冷却水将关闭或者信号不正常。此时如果喷枪、氧枪等工作设备在钢包中 喷吹处理，可想而知是一种很危险的状态。此时要采取紧急保护控制使喷枪提 升到安全位置。在喷吹或停止过程中，根据上升自动停止限位开关SQ1和喷枪 安全停车位置限位开关ST1的状态，可以判断此时喷枪是不是在安全位置。根据 PLC中自定义的状态监视"M10. l(常1信号)"，可以有效地判断出PLC是否发 生故障而停机；通过编程设置内部寄存器"M10. l"为PLC运行时的高电平常'T' 信号，输出到PLC数字量输出模块"Q10. 0"也为高电平常'T'信号。如果PLC 故障停机，"M10. 1〃、 "Q10. 0〃都为低电平"0〃信号。如果判断出PLC故障停机 且喷枪不在安全停止位置，则确定需要提升喷枪到安全位置，此时，PLC运行 停止监视继电器K5失电，图3中K5的常闭触点(K5-21-22)闭合。从而PLC 故障停机继电器K4得电，K4的常开触点(K4 —13-14)闭合，从而上升接触器 KM1线圈得电，上升接触器KM1的第1 - 3对常开触点(KM1 —1-2、 3-4、 5-6 )闭 合，同时制动器接触器KM3线圈得电，抱闸B打开，升降电机M1通电，喷枪上 升运行。当喷枪上升到安全位置时，喷枪安全停车位置限位开关ST1的常闭触 点断开，PLC故障停机继电器失电，从而上升接触器KM1线圈失电，KM3线圈失 电。抱闸抱紧，喷枪停止运行处于安全位置。综上所述，本装置一旦PLC故障而停机，其数字量输出模块上的"Q10. 0" 必定输出为"0"。此时模块上PLC运行停止监视继电器K5不得电，其常闭触点 必定闭合。此时PLC故障控制继电器K4必定得电，其常开触点闭合，使得喷枪 上升接触器KM1线圈通电，接触器KM1的第1 - 3对常开触点闭合；同时KM1第 4对常开触点闭合、制动器接触器KM3线圈通电、KM3的两对常开触点闭合，抱 闸B打开，升降电机M1通电，喷枪上升运行。当喷枪运行到喷枪安全位置，喷 枪安全停车位置限位开关ST1的常闭触点断开，使得PLC故障停机控制继电器 K4断电，喷枪上升接触器KM1失电，喷枪安全停止。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本 实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质 范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范 围内。
权利要求1、一种PLC故障停机时自动紧急提升装置，包含电气传动控制装置控制工作设备升降的控制主回路及其PLC控制回路，其中，所述控制主回路的结构为升降工作设备位置的升降电机M1，其三相输入端分别串联上升接触器KM1的第1-第3对常开触点中的一对，再分别串联一热继电器Q1的第1-第3对常开触点中的一对后与三相电源连接，其中上升接触器KM1的第1-第3对常开触点分别与下降接触器KM2的第1-第3对常开触点对应并联，在其中的两对上升接触器KM1的两对常开触点与热继电器Q1的两对常开触点串联的公共接点分别通过制动器接触器KM3的两对常开触点连接工作设备的抱闸装置；所述PLC控制回路的结构由正常工作电路及现场急停电路并联连接于市电交流电源的两端组成，其中，所述正常工作电路由市电电源开关Q2与继电器电路串联组成，该继电器电路由下列电路组成上升及下降接触器电路，该电路由上升接触器电路与下降接触器电路并联后与一个现场急停继电器K3的一对常开触点串联组成，其中，上升接触器电路由上升接触器KM1、上升自动停止限位开关SQ1的一对常闭触点及一个第1中间继电器K1的一对常开触点串联组成；下降接触器电路由下降接触器KM2、下降自动停止限位开关SQ2的一对常闭触点及一个第2中间继电器K2的一对常开触点串联组成；与上升及下降接触器电路并联的制动器继电器电路，该电路由制动器继电器KM3与上升接触器KM1的第3对常开触点串联组成，该上升接触器KM1的第3对常开触点还并联下降接触器KM2的第3对常开触点；与上升及下降接触器电路并联的第1中间继电器电路，该电路由第1中间继电器K1与第6中间继电器K6的一对常开触点串联组成；与上升及下降接触器电路并联的第2中间继电器电路，该电路由第2中间继电器K2与第7中间继电器K7的一对常开触点串联组成；上述第6中间继电器K6与第7中间继电器K7分别连接在PLC的数字输出模块“Q11.0”及“Q11.1”端；所述现场急停电路由现场急停继电器K3与现场急停按钮串联组成，其特征在于与所述上升及下降接触器电路并联一个PLC故障停机继电器电路，该电路由PLC故障停机继电器K4与喷枪安全停车位置限位开关ST1的一对常闭触点及PLC运行停止监视继电器K5的一对常闭触点串联组成，所述PLC运行停止监视继电器K5连接在PLC的数字输出模块的“Q10.0”端；在所述上升接触器电路中的第1中间继电器K1的一对常开触点的两端并联PLC故障停机继电器K4的一对常开触点。
2、 如权利要求1所述的PLC故障停机时自动紧急提升装置，其特征在于 所述抱闸装置由整流器及制动器连接组成。
3、 如权利要求1所述的PLC故障停机时自动紧急提升装置，其特征在于 所述喷枪安全停车位置限位开关ST1安装在所述上升自动停止限位开关SQ1的下端。
专利摘要一种PLC故障停机时自动紧急提升装置，解决在控制氧枪、喷枪等工作设备的PLC发生故障停机时人工提升存在故障响应时间所带来的安全隐患的问题，本装置在现有的PLC控制回路中，在控制工作设备升降的上升及下降接触器电路上并联一个PLC故障停机继电器电路，该电路由PLC故障停机继电器与喷枪安全停车限位开关及PLC运行停止监视继电器的一对常闭触点串联组成；此外，在上升接触器电路中接有PLC故障停机继电器的一对常开触点。本装置能监视和自动判断PLC运行状态，一旦PLC发生故障，造成异常停机，本装置使得工作设备实现提升功能，起到紧急保护作用，有效防止工作设备在控制系统故障停机时的突发爆炸和坠落等事故。
文档编号G05B19/05GK201378274SQ200920068749
公开日2010年1月6日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者孙明君, 江浩杰, 汤德明, 洪小明, 董如春 申请人:宝山钢铁股份有限公司