HB60D型砼輸送泵電氣故障產生的原因進行分析

摘 要 本文對HB60D型砼輸送泵電氣故障產生的原因進行了分析，指出了原設 計存在的不足之處，闡述了用PLC進行技改的可行性及具體的實施過程，為業內同 行進行相關的技術改造提供參考。

關鍵詞 PLC 電氣控製 技術改

前言

當今建築市場競爭日趨激烈，隨著國家和地方基建項目的 增多，水泥混凝土需求量也越來越大，水泥混凝土的泵送施工已 經成為一個重要工序。輸送泵正越來越廣泛地應用在建築、交 通、能源等基礎建設中，它對保證工程質量、提高施工速度起著 十分重要的作用。

如何在惡劣的環境中實現遠距離、高層泵送作業，除了對砼 配合比、骨料級配、攪拌質量、運輸方式、輸送管路的布置等嚴格 要求外，砼泵能否可靠地工作是一個首要的問題。

HB60D型混凝土輸送泵係國產設備，電氣及液壓元件均采 用國產部件，電氣控製係統為傳統的繼電控製方式，這種控製方 式與輸送泵的工作環境要求是不相適應的，主要體現在以下幾個方麵:

(1)泵送時壓力很高(最大壓力可達32MPa)，由於液壓係統 采用的是開式回路，強烈的脈動衝擊是不可避免的，繼電控製係 統的抗振性能較差，在強烈的振動下很容易導致線路接頭的鬆動 和電氣元件觸點的燒損。

(2)輸送泵的主要控製是在泵送過程中主油缸換向與閘板換 向的邏輯配合上，同時在泵送壓力急劇升高時能夠自動反泵、攪 拌卡住時能夠自動反轉並延時，在泵送過程中能夠手動反泵等功 能。為完成這些功能，係統采用了多個中間繼電器、時間繼電 器，導致了大量的邏輯觸點。

(3)維修困難，線路繁瑣，一旦發生故障，在短時間內要求立 即解決，即使一個專業人員也很難判斷正確，有時會耗費大半天時間。

基於以上原因，為提高泵的完好率，應簡化控製線路，且維 修檢查方便，決定用PLC控製方式對原有係統進行改造。

1 泵的基本工作原理

該泵型號為HB60D，有兩台電動機，主電機功率為55kW，輔 電機功率為22kW。由主、輔兩台電動機各通過一個聯軸器帶動 一台油泵，其中主油泵有兩個，為泵送油缸提供動力與兩種排 量;輔油泵也有兩個，分別為閘板油缸和攪拌馬達提供動力。 主、輔電機的啟動均為Y-△啟動，主油缸和閘板油缸由兩個三 位四通電液換向閥控製，攪拌馬達由一個電磁閥控製，泵送和攪 拌壓力電氣部分由兩個壓力繼電器控製，係統壓力超過設定值時會自動反泵和自動反轉並延時一定時間。泵送與閘板的邏輯配合 及換向由裝在油缸頂部的兩隻幹簧管提供信號，信號必須準確無 誤，觸點不能出現誤動作。液壓係統采用一個蓄能器，起到液壓 係統緩衝脈動衝擊和主油缸封閉油腔的補油作用。

2 具體實施過程

2.1 確定PC規格及I/O對應

確定輸入為22點，輸出為13點，選用SYSMAC公司Omron係列C40P。將22個輸入點分配 在輸入通道00通道和01通道中，輸出點分配在輸出通道05通道 和06通道中，中間繼電器共有9個，分配在PLC內部通道10通 道中，作為輔助繼電器使用。

2.2 輸入輸出端子接線

所有輸入點，包括各種按鈕、壓力繼電器、幹簧管等相應 的常開常閉點均接到PLC的輸入端子板上，接線時要依次找正 各編號;同時在編程時注意輸入觸點開合的關係。同樣，將各電 磁閥線圈、接觸器線圈接到相對應的輸出終端繼電器常開觸點上，將部分指示燈接在外電路中，以節省輸入輸出點數。PLC 輸入電源采用220V交流電，輸入輸出采用24V直流，由於PLC 的輸入輸出均采取光電隔離，因此增強了抗幹擾能力。

2.3 輸入I/O表(見表1)

2.4 主電機啟動與泵送換向控製過程

(1)、主電機啟動

按下啟動按鈕1AQ，對應的0000輸入繼電器閉合，中間繼電 器1000閉合並自鎖，時間繼電器TIM00得電。同時，0501得電， 主電機進入Y啟動，延時5秒後TIM00動作，對應的通電延時常 閉點斷開，0501失電。通電延時常開點閉合，0501常閉點閉合。 因此0500輸出繼電器得電，電機進入△運行狀態，啟動過程完 成。

(2)、泵送換向控製

主油缸與閘板的運動及換向必須執行嚴格的邏輯關係，這種 邏輯靠中間繼電器JH、JH1、JH2和幹簧管JA1、JA2的相互配合 來實現。按下泵送按鈕3AQ，對應的0014繼電器閉合，中間繼電 器1006閉合並自鎖，輸出繼電器0511得電，主油缸前進，泵送混凝土。同時，0506得電，閘板右 擺，使水泥混凝土得以泵送出去;當主油缸運行到端部時，裝 在活塞頭部的幹簧管JA1因受到磁力而閉合(即0012閉合)，則中 間繼電器JH2即1004閉合並自鎖。JH2自鎖的結果是使JH中間 繼電器得電並保持(即1002得電)，使1002的常開點閉合、常 閉點斷開，導致主油缸輸出繼電器0511斷電、0510得電、主油缸 後退。同時，對應的閘板油缸線圈0506失電、0507得電，閘板左 擺，關閉泵送管路，打開進料口，使主油缸的吸料得以進行。當主 油缸後退到終點時，對應的幹簧管JA2即0013閉合，中間繼電器 JH1即1003得電，使其常閉點1003斷開，導致JH2即1004失電。其閉合的常開點因此斷開， JH即1002中間繼電器斷電，使其常開常閉點的開合狀態發生變 化，於是主油缸從後退變為前進，閘板右擺，實現了換向。如 此往複循環，使混凝土不斷地泵送出去。

2.5 梯形圖(見圖1)

2.6 遙控操作

表1 I/O表

圖1 梯形圖

原係統沒有搖控器，為了操作方便，減輕操作人員勞動強度，更好地觀察料鬥內水泥混凝土的攪拌情況及喂料情況，應加裝遙控器。遙控器除了電源指示燈和泵送指示燈外，操作鈕共有4個，分別為泵送啟動、泵送停止、反泵和閘板左右擺動。

3 技改前後的比較

3.1 技改前和技改後的電氣圖相比較

技改後的電氣原理，如圖2所示。原電氣原理，如圖3所示。

(1)改造後電氣係統比原係統少了1JS、2JS、3JS、4JS共4個空氣阻尼式時間 繼電器。這些繼電器用PLC內部10#通道中的輔助繼電器代替。

(2)改造後電氣係統少了JQ、JH、JF、JH1、JH2共5個中間繼電器，這些繼 電器也用PLC內部10#通道中的輔助繼電器代替。

(3)原係統主控製回路中電機啟動、停止控製線路中的觸點用程序代替。

(4)係統中增加了有線遙控器。

3.2 改造後的優點

(1)由於係統去掉了4個時間繼電器、5個中間繼電器以及電機起停線路的簡 化，使控製線路中電器元件隻剩下常規的按鈕，大量的邏輯觸點都變成PLC內部 的程序，因此，控製線路已大大簡化。

(2)設備故障率大大降低，由於采用的是程序控製，一旦編好輸入PLC，計算機 在工作過程中便不斷地對程序進行順序掃描，隨時監控運行狀態，程序是不會在運 行中發生錯誤的，從而避免了原控製係統經常發生的觸點紊亂故 障。

(3)PLC適於在惡劣的環境下工作，因而可靠性大大增加。由於線路的簡化，使得維修簡單、方便，即使發生故障，一般隻需檢查有限的線接頭及少量的觸點即可。
(4)由於PLC采用的是光電耦合，因此係統抗幹擾性能大大增強，並能經受住強烈的振動衝擊。
(5)采用遙控方式，將使操作更加方便，降低了勞動強度。
(6)提高了係統的壽命，同時係統的安全性大大提高。

圖2

圖3

4 結束語

在施工企業中，絕大多數用電設備仍然為傳統的繼電控製方 式，由於施工生產的特殊性，工地流動性大，設備來回搬運，加 上施工環境比較惡劣，導致設備電氣故障率高，給施工生產帶來 了很大的不利因素。采用PLC控製，線路簡化、工作可靠，因此， PLC在施工企業中的應用前景是很廣闊的。

工程建設機械2004.NO.3