摘 要 以炼钢厂大型起重机控制系统改造为背景，阐述了SIMENS S7系列PLC自动化软件的应用及新技术、新控制方式在系统中的应用等内容。结合起重机安全控制、设备稳定运行，对起重机电气控制方式、安装方式进行改进优化设计，是老式起重机控制系统升级改造的一次成功案例。

　　关键词 起重机；控制系统升级；系统设计

　　中图分类号：TH213 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）09-0018-03

　　太钢不锈股份公司炼钢二厂125/32t、140/32t铸造起重机分别于20世纪80年代末期投入使用，鉴于当时的条件，系统控制采用XQR及PQR转子串电阻驱动，接触器、继电器控制方式。控制方式落后，控制精度低，机械冲击大，并且长时间使用电气系统老化严重，故障率较高。炼钢工艺革新改变，生产节奏加快，作为炼钢生产环节重要部分的铸造起重机对整个炼钢生产极其重要，铸造起重机的稳定高效工作对整个炼钢正常生产意义重大。因此对炼钢环节的铸造起重机电气系统进行整体升级改造迫在眉睫。为达到这些目的，采用可靠的新产品、新技术、新方法进行整体改造是必要的。经过详细的前期论证，严密的设计、选型，高效可靠的现场施工安装，细致的现场调试，先后完成了6台铸造起重机整车电气系统的升级改造。

　　此次铸造起重机整车电气系统升级改造，结合铸造起重机的使用特点，采用了很多国内一流的新产品，并结合现场实际工况采用和很多新技术、新方法，与同行业相比进行了很多创新应用，经过现场实际生产使用，运行情况稳定可靠，解决现场以往存在问题，达到整体改造的目标要求。

　　1 整体改造方案概述

　　本次铸造起重机整车电气系统改造，整车采用SIEMENS S7-300 PLC进行集中控制，同时设置了PLC异常情况下的应急操作盒。起升机构采用MH THYROMAT BDCH以及10BCCH调压调速装置进行驱动，并且设置了旁路控制系统，在装置异常的情况下进行短时间工作。平移机构（主小车、副小车、大车）采用MVCAN变频调速装置进行驱动，并且主小车机构设置了一用一备两台变频器，在一台变频器异常情况下可以切换到另外一台变频器工作；大车机构设置了两台变频器分别驱动南梁、北梁各两台电动机。

　　司机室内设置MP277 PANEL 触摸屏，在PLC系统工作正常下对整车电气系统进行实时显示，并且将PLC内部逻辑故障点进行显示，便于查找判断PLC工作正常情况下各机构的工作状态；主梁内设置起重机信息系统CIMS工作站，对起重机工作状况进行实时监控以及记录。整车采用Profibus总线通讯方式进行控制检测，同时具备总线故障时旁路控制功能；考虑网络在起重机上的干扰影响，系统还设计了应急操作系统，独立于PLC操作，在PLC系统故障是可以快速进行起重机操作。

　　2 设计说明

　　2.1 冗余控制方式设计

　　1）整车各机构驱动装置控制采用I/O端子控制方式与PROFIBUS-DP总线通讯控制方式两种控制方式，两种控制方式通过控制屏上转换开关（I/O控制/BUS控制）—进行切换，即既可以通过I/O端子—指令继电器，对各机构驱动装置发出启动、停止指令，以及各档位指令信号；亦可以通过PROFIBUS-DP总线通讯传输控制字、及参考数据对各机构驱动装置发出启动、停止指令，以及各档位参考速度；两种控制方式在设计过程中通过装置控制的模式的确认以及PLC内部相互联锁确保装置指令接收的唯一。

　　I/O端子控制方式直观，便于机构工作异常时现场维护人员的排查，正常工作时采用I/O端子控制方式，此时PROFIBUS-DP总线通讯将各机构驱动装置内部详细实时数据，并且通过PLC系统设置的CP343-1工业以太网模块，通过Ethernet网络与MHCIMS起重机信息系统传输信息。

　　当I/O端子控制环节—如指令继电器、PLC输出模块、电缆等出现异常时，可及时通过控制屏上转换开关（I/O控制/BUS控制）—进行切换，切换为PROFIBUS-DP总线控制方式，继续正常操作有关机构，降低故障异常停车时间，降低起重机异常停车对炼钢生产的影响，因此控制方式的冗余在起重机电气系统的设计中值得推广。

　　2）应急操作。

　　电气系统整车采用SIEMENS S7-300 PLC进行集中控制，司机室设置ET200远程站，PLC系统是稳定可靠的，但是由于铸造起重机高温、粉尘、震动、滑线电压波动大等特殊使用工况，PLC系统出现异常的可能性是存在的，特别是通讯等偶尔出现异常，现场操作维护人员难以在短时间进行排查处理，容易影响生产甚至造成事故，因此在此次改造中设置了应急操作盒以及相应的控制电路，满足在PLC系统出现异常情况下的起重机操作运行要求。

　　应急操作部件—应急按钮盒的连接简便：通过专门设计的航空插头可简便快速连接，控制方式的切换方便，为确保系统的安全，仅将PLC系统的电源断路器断开即可进行应急操作。

　　图1 应急操作盒

　　鉴于应急操作的原因—PLC出现异常，因此应急操作对各机构仅通过I/O端子控制，同时应急操作设计具备相应的安全保护，满足起重机安全操作。应急按钮盒以及连接航空插头如图1。

　　应急操作便于快速开动起重机，降低甚至杜绝次生事故危害，对相应场合铸造起重机具备推广价值。

　　2.2 控制屏安装新方法

　　铸造起重机电气系统一般放置于电气主梁内，由于铸造起重机的作业率很高，各机构运行速度较高，载荷变化很大，起重机级别很高，工况复杂，并且大车轨道的实际安装使用情况—接头缝隙、旁弯等各有不同，因此如果电气梁内采用传统安装固定方式—焊接、直接螺栓固定，电气控制屏内电气元件、部件的就会受到很大机械冲击，对相应的电气元件、部件本体触点、线路接触及使用寿命都会产生很大的影响。

　　鉴于上述分析，在此次改造过程中，控制屏的安装固定设计采用缓冲减震器件安装，经过专业的计算，结合现场安装要求，缓冲减震器件采用3.5 mm聚氨酯减震垫，聚氨酯减震垫分别放置于控制屏底部以及上部后方，对控制屏的垂直方向、水平方向的冲击吸收降低，如图2所示。

期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
　　本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。

　　【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。