【摘 要】本文分析了系泊绞车控制系统的工作原理与基本性能，指出了原继电- 接触器控制系统的缺陷与问题，提出了系泊绞车控制系统软硬件设计的可行性方案，并提供了控制系统PLC外部接线图。
【关键词】系泊绞车；P L C控制；设计与实现
1 引言
系泊绞车是船舶甲板设备的主要组成部分，是大型的系缆设备。船舶靠、离码头或系泊浮筒时，为了平衡风力、水力、艏侧推的推力以及船体摇摆时的惯性力，它与锚机、绞缆机互相配合，达到保障船舶安全的目的，故有前有锚机，后有系泊绞车的说法。但因系泊绞车装备使用时间较长，控制系统采用常规的继电器-接触器控制，系统中的继电器、接触器较多，线路也较为复杂，主令控制器工作电流较大，极易出现各种故障。为了克服继电控制系统的缺陷，现采用PLC（可编程控制器）对系泊绞车控制电路进行改造，使控制系统的安全性与可靠性得到进一步提高与优化。
2 系泊绞车电器控制原理
系泊绞车的主电机是一台三速电动机，控制部分是采用常规的继电器—接触器控制方式来实现对电动机进行控制，控制指令的发出是依靠一个主令控制器来实现。电动机共有两套绕组：一套为4极高速绕组；另一套是变极绕组：（8极中速是YY 形接法，16极低速是△形接法）。低、中速采用直接启动的方式，中速至高速是依靠时间继电器来实现自动延时启动。系泊绞车电器控制原理如图1 所示，在控制电路中，M交流三速异步电动机；Q1隔离开关；KM1上升接触器；KM2下降接触器；KM3低速接触器；KM4、KM5中速接触器；KM6高速接触器；KM7抱闸释放接触器；KAl零压继电器；KA2中间继电器；AN应急强制运行按钮；LK主令控制器；PA电压表；FA过电流继电器；Q7加热开关。
因绞车的低速与中速是直接启动的方式，所以只要把主令控制器上的操作手柄打到低速或中速，接触器KM3或KM4、KM5就会得电闭合，此时，电动机M就会以低速或中速运行；正转或反转是依靠主令控制器的操作手柄选择KM1或KM2来实现；电动机M在高速档运行过载时，控制系统根据过电流继电器FA监测的电流自动瞬时转换到中速级运行；当负载减小或过载消失后，绞车要重新回到高速档运行，主令控制器的操作手柄必须从高速档扳回到中速档，然后再扳至高速档上，重新使高速接触器KM6得电闭合，从而达到了过载保护的目的。
在控制电路中，为了使设备能够正常使用，在低速、中速启动运行时过电流继电器FA始终处于工作状态，主要是对低速、中速时的过载进行保护；在中速转高速的起始时间中，过电流继电器FA被一组KA2的辅助触点所短接，其目的是防止中速转高速的瞬间因电流过大使FA动作，致使绞车无法正常转入高速运行；当绞车正常转入高速后，时间继电器KT2的触点延时断开，使KA2断开，FA再次投入工作，为绞车的高速运行作过电流保护。此外，在电路中的保护环节还有KAl零位(失压)保护，熔断器FUl-3的短路保护，中、低速互锁保护，正、反转互锁保护以及AN应急强制运行等。
另外在电路图中，Q7为加热开关，1R、2R为加热器，主要是在环境比较潮湿而导致绞车电动机和主令控制器绝缘降低时，对其进行加热去潮，提高控制系统的绝缘值，使其符合船舶设备的绝缘要求。
3 PLC控制的改造方案与实现
因系泊绞车为三速电动机，根据控制要求，确定系统的输入、输出开关信息及其接点数。输入开关量包括主令控制信号及运行状态反馈信号，输出开关量为控制和改变电动机运行状态的执行指令。绞车电动机PLC外部接线如图2 所示。图中，占用PLC输入接点共14个，其中X0～X4为主令控制器的输入接点，主令控制器是绞车电动机起停、正、反转以及速度调节的操纵器件。
PLC输出接点共使用12个，分别控制绞车正转接触器、反转接触器、刹车制动接触器、低速接触器、中速接触器、高速接触器、时间继电器以及故障报警警铃HA、报警指示灯HL1和加热指示灯HL2。在程序设计过程中，需使用PLC的一些内部辅助继电器和定时器，以此来达到用PLC来控制绞车的目的。
在对系泊绞车进行PLC改造设计时，本着不改变其控制功能的原则，在系统控制中设置相关的程序与环节来促使其功能的实现。即：
1、系泊绞车无论运行在哪一档位，其抱闸释放接触器KM7都会得电闭合，使刹车线圈YQ通电释放，实现装置的制动控制功能；
2、绞车从低速到中速、中速到高速的运行转换时，时间继电器KT就会得电，其延时触点KT1、KT2也会相应的延时闭合，实现逐级延时加速的功能；
3、当主令手柄由正转中高速档扳向反转中高速档（或相反）时，系统先完成三级制动过程，然后再反向逐级延时启动，实现逆转矩控制。
4、为了保证绞车工作的可靠性和安全性，在系统控制程序中设置了许多保护环节，主要有短路保护、失压保护、过载保护、应急停车等。
4 结束语
通过对系泊绞车控制系统进行PLC设计改造，并进行运行试验，设备运行稳定，各电器元件动作可靠，各种功能实现良好，各种保护准确无误，由此可以证明，此次的PLC改造是完全可行的。
参考文献
[1] 王庭有.可编程控制器原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2008
[2] 肖军,孟令军.可编程控制器原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2008
[3] 廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2006
论文作者:杨学华,陈薇,,,,,,,,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第12期
论文发表时间:2019/8/27
标签：绞车论文; 接触器论文; 中速论文; 电动机论文; 控制系统论文; 继电器论文; 电流论文; 《工程管理前沿》2019年第12期论文;