□ ［1］沈琪　中國三冶集團(tuán)有限公司結(jié)構(gòu)制造安裝工程公司

□ ［2］譚　義　中國三冶集團(tuán)有限公司電氣安裝工程公司

自動控制煤氣柜卷揚(yáng)提升系統(tǒng)電氣控制方案選擇

□ ［1］沈琪中國三冶集團(tuán)有限公司結(jié)構(gòu)制造安裝工程公司

□ ［2］譚義中國三冶集團(tuán)有限公司電氣安裝工程公司

隨著環(huán)保、節(jié)能的理念深入，高爐煤氣的回收再利用的工程越來越得到普及。我公司在煤氣柜制造和安裝領(lǐng)域已占據(jù)國內(nèi)三分之一市場，在全國北起大慶、南到韶關(guān)的廣袤大地上，共施工各種煤氣柜135臺，每年平均建柜10臺，裝柜總?cè)莘e1074萬立方米。他們建的最大煤氣柜有30萬立方米，當(dāng)屬國內(nèi)最大。在煤氣柜安裝過程中柜頂提升是制約煤氣柜安裝質(zhì)量和進(jìn)度的關(guān)鍵工序。煤氣柜頂?shù)奶嵘揽烤頁P(yáng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，卷揚(yáng)系統(tǒng)中卷揚(yáng)機(jī)的同步工作很重要；以往卷揚(yáng)系統(tǒng)的操作要靠一個(gè)主指揮加多個(gè)副指揮協(xié)同工作，同步中人的因素占很大比例，使得系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性的不確定因素增高。采用這種方式進(jìn)行提升一般需要3天的時(shí)間才能將煤氣柜柜頂由柜底提升到指定位置進(jìn)行固定焊接，我公司決定開發(fā)設(shè)計(jì)一套自動控制煤氣柜卷揚(yáng)提升系統(tǒng)，在保證質(zhì)量的前提下節(jié)約煤氣柜柜頂提升的人工成本及縮短煤氣柜提升時(shí)間。

PLC控制系統(tǒng)；同步；可靠性；通用性

自動控制煤氣柜卷揚(yáng)提升系統(tǒng)主要是為我公司煤氣柜罐體提升施工而研究的專用設(shè)備。自動控制煤氣柜卷揚(yáng)提升系統(tǒng)，由36臺單筒卷揚(yáng)機(jī)組成，每臺卷揚(yáng)機(jī)的起重能力為2.7噸，總起重能力為97.2噸，每臺卷揚(yáng)機(jī)的提升速度為每分鐘一轉(zhuǎn)，每分提升高度為（4-6）米，整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)間大約需5.8小時(shí)。該設(shè)備按功能劃分主要由機(jī)械傳動和電氣控制兩部分組成。機(jī)械傳動采用成熟的兩級齒輪減速方式，優(yōu)點(diǎn)：安全、可靠轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、制動裝置采用電磁制動和手動棘輪制動方式兩種。在施工中遇突發(fā)問題時(shí)，兩種制動方式將發(fā)揮主要作用，確保卷揚(yáng)機(jī)械設(shè)備安全平穩(wěn)的停止。在電氣控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)36臺卷揚(yáng)既可以同時(shí)上升、同時(shí)下降，又可以單臺卷揚(yáng)點(diǎn)動控制上升、下降用來對單臺卷揚(yáng)的位置進(jìn)行微調(diào)；在實(shí)現(xiàn)上述功能的基礎(chǔ)上還要有必要的限位保護(hù)功能和提升不平衡時(shí)自動停止的功能。鑒于科技的進(jìn)步在自動控制方法上有了多種可選擇方案，針對我公司的這套設(shè)備對機(jī)械傳動系統(tǒng)的同步性、可靠性要求高及自動控制系統(tǒng)方便安裝、拆除等方面的考慮，我公司對自動控制系統(tǒng)制定了傳統(tǒng)交流接觸器控制系統(tǒng)和可編程邏輯控制器（簡稱PLC）控制、單片機(jī)控制三套方案。下面對兩套控制方案進(jìn)行比較。

一、傳統(tǒng)的交流接觸器控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的交流控制系統(tǒng)控制36臺電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)至少要72件交流接觸器、42件空氣開關(guān)、36件熱繼電器及一套控制臺；如果要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動和同步自動兩種運(yùn)行方式還要增加72件交流接觸器和26件中間繼電器。如采用次方案進(jìn)行配置這些電氣元件要安裝兩套配電柜（1.8米×1.5米）和一套控制臺，而且配電線路復(fù)雜一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障查找困難不直觀。此控制系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)只能靠安裝在每根立柱雙限位保護(hù)；熱繼電保護(hù)只能實(shí)現(xiàn)電臺電機(jī)的保護(hù)，無法實(shí)現(xiàn)煤氣柜柜頂提升時(shí)的失衡保護(hù)。

二、可編程邏輯控制器控制系統(tǒng)

可編程邏輯控制器（下面簡稱PLC）控制系統(tǒng)，PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且編程簡單易學(xué)。用PLC控制系統(tǒng)控制36臺電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)也要72件交流接觸器、42件空氣開關(guān)、36件熱繼電器；還需要8組PLC輸入模塊，5組PLC輸出模塊，和9組（每組8個(gè)）PLC輸出繼電器模塊及一套操作臺即可。由于PLC體積小與之配套的輸入、輸出模塊可以安裝在操作臺的背面，減少了配電柜的數(shù)量方便安裝、拆卸及運(yùn)輸。由于控制器元件多為模塊類元件，多為插拔式安裝模式配電線路大大減少，更換更為方便。如果外部線路出現(xiàn)故障可以通過PLC輸入、輸出指示判斷出故障線路，指示明確減少故障校正步驟縮短故障判斷時(shí)間。在點(diǎn)動和自動同步兩種運(yùn)行方式只需要在程序上設(shè)備一個(gè)輸入點(diǎn)；有輸入信號時(shí)為自動同步運(yùn)行方式，否則為點(diǎn)動運(yùn)行方式。在控制系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)既能把安裝在每根立柱雙限位保護(hù)引入輸入模塊，一旦有信號就停止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行；又能將熱繼電器的信號引入輸入模塊通過程序設(shè)定PLC通過計(jì)數(shù)自動保護(hù)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的目的，程序設(shè)定電動機(jī)熱繼電器保護(hù)動作累計(jì)四次，即整個(gè)電控系統(tǒng)自動斷電保證了煤氣柜柜頂提升時(shí)整體的平衡，一旦失衡立即停止，避免了因提升失衡引起的工序的返工。既實(shí)現(xiàn)了限位保護(hù)又實(shí)現(xiàn)了失衡保護(hù)。

三、單片機(jī)控制系統(tǒng)

單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡稱。單片機(jī)控制功能強(qiáng)大，模塊化程度高，控制功能強(qiáng)大，種類繁多，編程語言專業(yè)不易掌握。用PLC控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能單片機(jī)控制系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)且可以把PLC的輸入、輸出模塊替換為體積和能耗更小的集成模塊使之成為一塊電路板并能通過程序轉(zhuǎn)換成圖像信號再顯示器上顯示運(yùn)行狀態(tài)及故障；不過由于單片機(jī)是電子集成產(chǎn)品對環(huán)境的溫度、濕度、電源的干擾性能方面要求多。就實(shí)現(xiàn)本控制系統(tǒng)功能而言，在前期的選型和后期的編程方面要耗費(fèi)更多的時(shí)間。

通過上述比較在本控制系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能方面PLC控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)；在安裝、拆卸方面PLC控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)；在控制系統(tǒng)所占體積上比較單片機(jī)控制系統(tǒng)最為優(yōu)越，PLC控制系統(tǒng)次之，傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)最差；在維護(hù)方面單片機(jī)控制系統(tǒng)可視性最強(qiáng)，PLC控制系統(tǒng)次之，傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)最差；在維護(hù)方面?zhèn)鹘y(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)由于控制元件多線路復(fù)雜，后期元件的更換費(fèi)時(shí)，PLC、單片機(jī)控制系統(tǒng)無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，且為插拔方式元件更換方便省時(shí)；在工作環(huán)境方面單片機(jī)對灰塵、電源、信號等要求嚴(yán)格，如果干擾過多會引起誤操作，PLC一般配備屏蔽線對電源及信號的抗干擾能力強(qiáng)，傳統(tǒng)接觸器控制系統(tǒng)對環(huán)境要求不高。由于我公司希望該控制系統(tǒng)越早投入越好且功能性、可靠性、適應(yīng)性綜合指標(biāo)越高越好，且我公司工程項(xiàng)目的工作環(huán)境多為野外作業(yè)環(huán)境惡劣，最后選用PLC控制系統(tǒng)。

經(jīng)過實(shí)際使用也驗(yàn)證了PLC控制系統(tǒng)的同步控制能強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高。

［1］王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)［M］，北京航空航天大學(xué)出版社.2012

［2］廖常初.PLC編程及應(yīng)用［M］，機(jī)械工業(yè)出版社，2006

［3］程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用》（歐姆龍機(jī)型） ［M］，電子工業(yè)出版社，2006

［4］佟傳恩.C200H操作手冊，上海歐姆龍自動化系統(tǒng)有限公司，1991

［5］舒懷林.單片機(jī)原理與接口技術(shù) ［M］，華中科技大學(xué)出版社，2001

［6］趙小安，耿恒山，楊鵬. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］，天津大學(xué)出版社，2001，8