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1.概述
控制系統(tǒng)可靠，方便等特點，其已在集裝箱起重機上廣泛使用，目前已取代了早期的繼電器控制回路系統(tǒng)。同時由于總線系統(tǒng)的發(fā)展，PLC所需采集的各類開關(guān)，傳感器信號可以通過遠程I/O站實現(xiàn)，大大節(jié)省了電纜布線成本，也節(jié)約了故障查詢時間。本文主要闡述的就是岸橋控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容設(shè)計：岸橋PLC程序的設(shè)計與實現(xiàn)。
在這套系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的主要元件PLC是采用了SIEMENS公司的S7-400作為PLC主站，ET200作為遠程模塊站。整個系統(tǒng)通過PROFIBUS總線將PLC主站與各遠程模塊站及控制傳動機構(gòu)的變頻器相連，見如下單線圖1-1所示：
圖1-1：以PLC為核心的岸橋電氣控制系統(tǒng)圖
圖1-1中，S7-400 PLC是整個系統(tǒng)的核心所在，它有兩個PROFIBUS總線接口，一條總線連接所有傳動機構(gòu)變頻器（變頻器由整流器與逆變器組成），這樣一來變頻器所需要的命令，運行狀態(tài)的反饋等信號均可以通過PROFIBUS通訊來實現(xiàn)。另一條總線則連接所有的I/O遠程站，實現(xiàn)采集信號和輸出信號，大大節(jié)約了布線。PLC同時也帶有以太網(wǎng)接口，可以方便的與計算機連接，這樣一來工程技術(shù)人員可以通過計算機的人機界面來監(jiān)控岸橋的運行，同時該計算機也可以作為編程器，用來配置PLC硬件，修改PLC程序。
對岸橋的PLC系統(tǒng)來說，其需要控制的內(nèi)容有岸橋的起升, 大車, 小車, 俯仰這四個主要機構(gòu)的運行與輔助機構(gòu)的運行，四個主要機構(gòu)都有相同的運行過程，如下圖2-1所示：
圖2-1：岸橋主要機構(gòu)運行過程
因此在這過程中的“是否滿足運行條件”與“是否存在減速命令”是編寫岸橋PLC程序所必須清楚的情況，我們在這里必須通過工況分析，有了清楚的了解之后，才能正確的編寫程序。以下我們將以起升機構(gòu)為例，對工況進行詳細的分析。
2.1 岸橋起升機構(gòu)工況分析
起升機構(gòu)的主要作用是通過鋼絲繩與吊具上的滑輪將吊具作上下的移動。當吊具吊了集裝箱之后，集裝箱就可以通過起升機構(gòu)實現(xiàn)上下移動，比如將集裝箱從船艙或集裝箱卡車上提取。起升機構(gòu)的組成除了吊具與鋼絲繩之外，還包括兩套并行連接的機械傳動裝置，每套傳動裝置的組成如圖2-2所示：有一個交流電機聯(lián)接一個減速箱。在電機與減速箱之間的主軸上裝有一個液壓推桿盤式制動器。電機非驅(qū)動側(cè)出軸安裝有測速編碼器和超速開關(guān)。在卷筒的一側(cè)出軸上裝有一個凸輪限位開關(guān)。
圖2-2：起升傳動機構(gòu)組成
起升機構(gòu)運行過程控制如下：
l PLC采集司機發(fā)出的運行指令及速度給定指令。
l 通過PLC程序進行邏輯判斷，判斷是否滿足“運行允許”的情況。
l 如果PLC程序邏輯判斷滿足“運行允許”的情況，接下來要進行的就是起升速度的處理，其處理如下：
n 如果不存在減速運行命令，則傳動機構(gòu)按司機給定的速度運行。
n 如果PLC收到減速運行信號，PLC則將速度處理為司機給定速度的10%。
l 最終，PLC需將這些運行命令，運行速度通過PROFIBUS總線傳輸給變頻器，變頻器帶動電機運行，實現(xiàn)起升機構(gòu)的運行。
2.2 程序編寫
在編寫PLC程序之前，對于I/O 變量, 由于其在原理圖上已定義, 我們可以先將其在SYMBOLS中輸入。
圖2-1：SYMBOLS表
下面我們以起升機構(gòu)為例, 編寫一段岸橋起升運行程序。
步驟一：編寫“起升允許”程序。我們編寫的“起升允許”程序如下圖2-2所示：
圖2-2：編寫 “起升允許”程序
步驟二：編寫“起升命令控制”程序。當起升機構(gòu)滿足了“起升允許“，PLC就可以發(fā)出起升向上/下的命令。如圖2-3所示：
圖2-3：起升運行命令
步驟三：編寫“起升速度的控制”程序。在這段程序中：當司機在駕駛室把控制電源合上，并發(fā)出起升命令，如果有減速命令存在，則將給定值變?yōu)樵瓉淼?/SPAN>10%，程序如下圖2-4所示。
圖2-4：速度給定信號處理
步驟四：編寫“起升命令與速度控制”程序。以上的程序完成了岸橋起升運行的命令和速度給定的產(chǎn)生，最終我們就是要將這命令與速度給定通過PROFIBUS總線傳輸給變頻器，如圖2-6是調(diào)用了西門子公司功能塊庫中的一個PROFIBUS數(shù)據(jù)傳送功能塊PCD_SEND，用來傳送數(shù)據(jù)塊DB123中的16個字。。
圖2-5升命令與速度控制
圖2-6總線數(shù)據(jù)傳輸
以上分析了岸橋起升機構(gòu)的程序編寫，與起升機構(gòu)的程序類似, 岸橋的大車, 小車, 俯仰機構(gòu)程序也要處理運行允許, 命令與速度給定，數(shù)據(jù)傳輸?shù)�。為了使整個項目程序結(jié)構(gòu)清晰，我們將各個功能細分，如下圖3-14所示是：主要機構(gòu)運行控制的功能FC，以及用于命令與速度給定傳輸?shù)?/SPAN>PROFIBUS總線數(shù)據(jù)傳輸功能塊FB：
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