摘? 要：文章主要對(duì)港口客運(yùn)碼頭登船橋運(yùn)行中電控問題進(jìn)行了深入分析，以期在維修與管理中快速找出問題并迅速解決，把問題扼殺在萌芽狀態(tài)，將故障停機(jī)時(shí)間縮短到最低程度，提高設(shè)備的利用率，為公司產(chǎn)出好的效率！

關(guān)鍵詞：PLC程序;位移傳感器;油缸;程序分析

1項(xiàng)目背景

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，自動(dòng)化控制在港路口設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛，成為港口提效與增產(chǎn)的重要途徑。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障不能正常運(yùn)行，如果不能深入了解其控制原理，小故障造成大問題，對(duì)公司會(huì)產(chǎn)生不可估量的損失。

深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司有四個(gè)客運(yùn)登船碼頭，每個(gè)碼頭左右各有一個(gè)登船橋。由于客運(yùn)量大，每個(gè)登船橋利用率高，故要求出現(xiàn)問題能及時(shí)快速修復(fù)。其控制部分是由傳感器把動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA給PLC采集，PLC中的CPU通過運(yùn)算與觸摸屏設(shè)定信號(hào)比較由輸出點(diǎn)給放大板，放大后的功率信號(hào)驅(qū)動(dòng)左右油缸同步上或下。如果兩個(gè)油缸不同步達(dá)一定值，會(huì)拉彎油缸使油缸報(bào)廢。每個(gè)油缸成本要二十多萬元，整個(gè)橋架伸入在海中，換油缸工藝復(fù)雜、成本高。為了不損壞油缸，壞了能快速準(zhǔn)確找出問題，本文對(duì)其控制原理進(jìn)行深入分析與探討。

2控制原理

2.1位移傳感器介紹

傳感器內(nèi)部安裝有自卷彈簧滾輪，3.5m長(zhǎng)的鋼絲繩緊繞在滾輪上，每圈相同，當(dāng)操作登船橋液壓油缸上下移動(dòng)時(shí)，固定在油缸上的鋼絲繩也相應(yīng)上下垂直運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)傳感器滾輪旋轉(zhuǎn)，滾輪上有測(cè)量編碼器，經(jīng)轉(zhuǎn)換后可實(shí)現(xiàn)最大量程0～3.5米對(duì)應(yīng)4～20mA信號(hào)電流給控制器PLC采樣運(yùn)算，PLC輸出相應(yīng)信號(hào)，使兩油缸能同步上下平行伸縮，從而避免了橋的主體扭曲損壞。傳感器型號(hào)為JF-103BE420SM58-WH，端子接線見表1。

2.2位移傳感器信號(hào)到快速登船橋控制系統(tǒng)的連接

傳感器到PLC控制系統(tǒng)連接只用了4根線，見表1，棕色和白色兩根線是傳感器內(nèi)部電源輸入，電源24V由快速登船橋控制電源L+和L-提供;另外兩根粉色和黑色是傳感器輸出的電流信號(hào)，它接到控制器PLC模擬模塊I0和I1的輸入端;還有一個(gè)灰色功能線，它與棕色線短接6s可實(shí)現(xiàn)傳感器復(fù)位到初始位，也就是輸出4mA的初始位，在更換傳感器時(shí)要用上。其它線的功能不用，空閑狀態(tài)。

2.3位移傳感器故障判斷

位移傳感器壞后最典型的現(xiàn)象是，橋在升降過程中油泵電機(jī)突然停止，蜂鳴器一直報(bào)警，且泵在10s內(nèi)啟動(dòng)不了，需等10s后才能重新啟動(dòng)，泵啟動(dòng)后按升降開關(guān)還不動(dòng)作，這時(shí)應(yīng)該懷疑位移傳感器問題，用電流表毫安擋，分別串接兩傳感器信號(hào)線（在傳感器本體上是粉色和黑色線，經(jīng)電纜連接轉(zhuǎn)換后到控制器上，黃色的線號(hào)是P5.1，綠色線號(hào)是 P5.4），測(cè)量是否在4～20mA以內(nèi)，如不在進(jìn)一步確認(rèn)是否供給傳感器DC24電源是否正常，如電源正常則傳感器已壞，需更換。如兩傳感器信號(hào)電流都在4～20mA以內(nèi)，則嘗試更換傳感器方式及重新調(diào)零位。

2.4位移傳感器更換方法

傳感器按原位裝好、線接好后電源送上，橋手動(dòng)升到最高位，分別短接兩個(gè)傳感器灰色和棕色線6s以上，使傳感器復(fù)位到零位，然后在控制箱PLC上短接輸入點(diǎn)I13和0V持續(xù)時(shí)間5s以上，這時(shí)兩傳感器初始零位值就寫入了PLC內(nèi)保存，完成后如沒有其它故障，蜂鳴器報(bào)警和故障指示燈應(yīng)該馬上消失，最后用萬用表毫安擋分別串接兩傳感器信號(hào)線校驗(yàn)是否正確，結(jié)束完成更換。

2.5位移傳感器在快速登船橋PLC程序分析

本文選擇了與傳感器應(yīng)用相關(guān)的程序作為講解，闡述功能要點(diǎn)，了解內(nèi)在原理，以8號(hào)泊位登船橋程序作為分析：

（1）傳感器零點(diǎn)設(shè)定程序，功能是設(shè)置兩油缸在平衡狀態(tài)下的初始位，算出兩油缸高度差值等。

當(dāng)把PLC輸入點(diǎn)%I0.13與0V短接5s后，即可把左右油缸兩個(gè)位移傳感器的初值通過PLC模擬通道%IW2.0和%IW2.1送給存儲(chǔ)器%MW40和%MW41。在程序運(yùn)行及油缸上下動(dòng)作后，程序把傳感器實(shí)時(shí)的值減去設(shè)定的初始值，分別送到%MW20和%MW21儲(chǔ)存，最后把%MW20和%MW21之間差值送到%MW51保存。這樣最后得到兩油缸在設(shè)定初始值以后的實(shí)時(shí)差值送到寄存器%MW51里，作為不平衡依據(jù)。

（2）登船橋啟動(dòng)升降時(shí)給PLC模擬輸出賦值的程序，功能是為PLC模擬輸出給兩油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器提供數(shù)字量。

當(dāng)上升%M13或下降%M14動(dòng)作后，寫入一個(gè)9000的數(shù)到%MW50寄存器，（因PLC模擬輸出設(shè)置0～10V對(duì)應(yīng)0～10000數(shù)字量，經(jīng)算得9000/10000×10V=9V）即PLC輸出最高9V的電壓給比列電磁閥驅(qū)動(dòng)器;當(dāng)沒有按上升和下降，則把%MW50、%MW52、%MW53三個(gè)寄存器清零。

（3）兩油缸位置實(shí)時(shí)差值（%MW51）在啟動(dòng)上升階段的比較賦值程序，功能是在油缸上升運(yùn)過程中如兩油缸不平衡時(shí)，通過調(diào)節(jié)賦值改變PLC模擬輸出量，調(diào)節(jié)油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器，使油缸恢復(fù)到平衡狀態(tài)。

當(dāng)上升%M13接通，條件是%MW51<-37（因兩油缸位置傳感器信號(hào)4～20mA到PLC模擬輸入通道%IW2.0和%IW2.1對(duì)應(yīng)數(shù)字量設(shè)為0～32767，傳感器4～20mA又對(duì)應(yīng)傳感器長(zhǎng)度0～ 3500mm，即算得-37數(shù)字對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為-37/32767×3500≈-4mm），也就是兩油缸相差值<-4mm時(shí)寄存器%MW53賦值1500;當(dāng)油缸差值≥-4mm或≤4mm時(shí)，%MW53和%MW52寄存器清零;當(dāng)差值>4mm時(shí)，%MW52寄存器賦值1500。

（4）兩油缸位置實(shí)時(shí)差值（%MW51）在啟動(dòng)下降階段的比較賦值程序，功能同（3）。

當(dāng)下降%M14接通，條件是兩油缸相差值-4mm時(shí)寄存器%MW52賦值1500;當(dāng)差值≥-4mm或≤4mm時(shí)%MW53和%MW52寄存器清零;當(dāng)差值>4mm時(shí)，%MW53寄存器賦值1500。

（5）兩油缸位置差值經(jīng)實(shí)時(shí)比較，PLC輸出相應(yīng)邏輯處理的程序。功能是兩油缸的實(shí)時(shí)差值作為比較，如在容許范圍內(nèi)則根據(jù)前幾段程序賦值，PLC輸出相應(yīng)模擬量控制油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器，使兩油缸自動(dòng)條節(jié)平衡，如兩油缸差值太大不在容許范圍，則PLC輸出保護(hù)等。

當(dāng)468≤%MW51≥-468（也就是±468/32767×3500≈±50mm）時(shí)，根據(jù)程序（3）和（4），PLC給兩油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器的模擬輸出通道%QW2.0和%QW2.1分別賦值，如相差超過4mm時(shí)相應(yīng)的寄存器賦值1500，即（因PLC模擬輸出設(shè)置是0～10V對(duì)應(yīng)0～10000數(shù)字量）（9000-1500）/32767×10V=7.5V，輸入給超前油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器使電磁閥開度減小，運(yùn)動(dòng)變慢，而滯后油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器輸入的電壓為9000/32767×10V=9V，速度不變;當(dāng)兩油缸平衡相差<4mm范圍內(nèi)，則超前的油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器輸入電壓又回復(fù)到9V，兩油缸運(yùn)行速度變?yōu)橐粯樱粗嗳?，這樣自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了兩油缸調(diào)平目的。

當(dāng)兩油缸平衡差值%MW51>50mm或%MW51<-50mm時(shí)，則超出容許范圍，把PLC輸出模擬通道清零，兩油缸電磁閥驅(qū)動(dòng)器停止，油缸異常%M18位動(dòng)作，輸出保護(hù)。

（6）油泵啟動(dòng)保護(hù)程序，功能是實(shí)現(xiàn)在PLC上電或其它功能異常保護(hù)又恢復(fù)情況下，必須經(jīng)過10s延時(shí)油泵電機(jī)才能啟動(dòng)。

其中當(dāng)有兩油缸位置差值超過容許范圍，油缸異常%M18動(dòng)作時(shí)，在一個(gè)掃描周期的上升沿使%Q0.9取反停止，則油泵電機(jī)停機(jī)，同時(shí)%Q0.9復(fù)位自鎖，導(dǎo)致油泵電機(jī)啟動(dòng)不了，此時(shí)需時(shí)間計(jì)時(shí)器%TM0計(jì)時(shí)10s后，%M7動(dòng)作解鎖，%Q0.9又重新啟動(dòng)動(dòng)作，油泵電機(jī)才允許重新啟動(dòng)。

（7）登船橋功能異常蜂鳴器報(bào)警程序，其中有兩油缸位置差值超過容許范圍，油缸異常%M18動(dòng)作時(shí)則%Q0.1輸出，蜂鳴器報(bào)警，直到兩油缸位置差值在容許范圍以內(nèi)%M18復(fù)位，蜂鳴器才停止報(bào)警。

3結(jié)束語

綜上所述，本文闡述了位移傳感器在碼頭登船橋中的應(yīng)用、油缸升降自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡方法、遇到危險(xiǎn)故障后控制器如何保護(hù)處理等。這些都在程序里反應(yīng)出來，從而快速找到問題并修復(fù)，希望能給相關(guān)人員提供參考 附有關(guān)程序：

參考文獻(xiàn)

[1]? 王兆宇.施耐德PLC電氣設(shè)計(jì)與編程自學(xué)寶典[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：黎明剛（1971.06.12），男，湖北隨卅人，大專，電工技師，從事自動(dòng)化相關(guān)工作。