HB60D型砼输送泵电气故障产生的原因进行分析

摘 要 本文对HB60D型砼输送泵电气故障产生的原因进行了分析，指出了原设 计存在的不足之处，阐述了用PLC进行技改的可行性及具体的实施过程，为业内同 行进行相关的技术改造提供参考。

关键词 PLC 电气控制 技术改

前言

当今建筑市场竞争日趋激烈，随着国家和地方基建项目的 增多，水泥混凝土需求量也越来越大，水泥混凝土的泵送施工已 经成为一个重要工序。输送泵正越来越广泛地应用在建筑、交 通、能源等基础建设中，它对保证工程质量、提高施工速度起着 十分重要的作用。

如何在恶劣的环境中实现远距离、高层泵送作业，除了对砼 配合比、骨料级配、搅拌质量、运输方式、输送管路的布置等严格 要求外，砼泵能否可靠地工作是一个首要的问题。

HB60D型混凝土输送泵系国产设备，电气及液压元件均采 用国产部件，电气控制系统为传统的继电控制方式，这种控制方 式与输送泵的工作环境要求是不相适应的，主要体现在以下几个方面:

(1)泵送时压力很高(最大压力可达32MPa)，由于液压系统 采用的是开式回路，强烈的脉动冲击是不可避免的，继电控制系 统的抗振性能较差，在强烈的振动下很容易导致线路接头的松动 和电气元件触点的烧损。

(2)输送泵的主要控制是在泵送过程中主油缸换向与闸板换 向的逻辑配合上，同时在泵送压力急剧升高时能够自动反泵、搅 拌卡住时能够自动反转并延时，在泵送过程中能够手动反泵等功 能。为完成这些功能，系统采用了多个中间继电器、时间继电 器，导致了大量的逻辑触点。

(3)维修困难，线路繁琐，一旦发生故障，在短时间内要求立 即解决，即使一个专业人员也很难判断正确，有时会耗费大半天时间。

基于以上原因，为提高泵的完好率，应简化控制线路，且维 修检查方便，决定用PLC控制方式对原有系统进行改造。

1 泵的基本工作原理

该泵型号为HB60D，有两台电动机，主电机功率为55kW，辅 电机功率为22kW。由主、辅两台电动机各通过一个联轴器带动 一台油泵，其中主油泵有两个，为泵送油缸提供动力与两种排 量;辅油泵也有两个，分别为闸板油缸和搅拌马达提供动力。 主、辅电机的启动均为Y-△启动，主油缸和闸板油缸由两个三 位四通电液换向阀控制，搅拌马达由一个电磁阀控制，泵送和搅 拌压力电气部分由两个压力继电器控制，系统压力超过设定值时会自动反泵和自动反转并延时一定时间。泵送与闸板的逻辑配合 及换向由装在油缸顶部的两只干簧管提供信号，信号必须准确无 误，触点不能出现误动作。液压系统采用一个蓄能器，起到液压 系统缓冲脉动冲击和主油缸封闭油腔的补油作用。

2 具体实施过程

2.1 确定PC规格及I/O对应

确定输入为22点，输出为13点，选用SYSMAC公司Omron系列C40P。将22个输入点分配 在输入通道00通道和01通道中，输出点分配在输出通道05通道 和06通道中，中间继电器共有9个，分配在PLC内部通道10通 道中，作为辅助继电器使用。

2.2 输入输出端子接线

所有输入点，包括各种按钮、压力继电器、干簧管等相应 的常开常闭点均接到PLC的输入端子板上，接线时要依次找正 各编号;同时在编程时注意输入触点开合的关系。同样，将各电 磁阀线圈、接触器线圈接到相对应的输出终端继电器常开触点上，将部分指示灯接在外电路中，以节省输入输出点数。PLC 输入电源采用220V交流电，输入输出采用24V直流，由于PLC 的输入输出均采取光电隔离，因此增强了抗干扰能力。

2.3 输入I/O表(见表1)

2.4 主电机启动与泵送换向控制过程

(1)、主电机启动

按下启动按钮1AQ，对应的0000输入继电器闭合，中间继电 器1000闭合并自锁，时间继电器TIM00得电。同时，0501得电， 主电机进入Y启动，延时5秒后TIM00动作，对应的通电延时常 闭点断开，0501失电。通电延时常开点闭合，0501常闭点闭合。 因此0500输出继电器得电，电机进入△运行状态，启动过程完 成。

(2)、泵送换向控制

主油缸与闸板的运动及换向必须执行严格的逻辑关系，这种 逻辑靠中间继电器JH、JH1、JH2和干簧管JA1、JA2的相互配合 来实现。按下泵送按钮3AQ，对应的0014继电器闭合，中间继电 器1006闭合并自锁，输出继电器0511得电，主油缸前进，泵送混凝土。同时，0506得电，闸板右 摆，使水泥混凝土得以泵送出去;当主油缸运行到端部时，装 在活塞头部的干簧管JA1因受到磁力而闭合(即0012闭合)，则中 间继电器JH2即1004闭合并自锁。JH2自锁的结果是使JH中间 继电器得电并保持(即1002得电)，使1002的常开点闭合、常 闭点断开，导致主油缸输出继电器0511断电、0510得电、主油缸 后退。同时，对应的闸板油缸线圈0506失电、0507得电，闸板左 摆，关闭泵送管路，打开进料口，使主油缸的吸料得以进行。当主 油缸后退到终点时，对应的干簧管JA2即0013闭合，中间继电器 JH1即1003得电，使其常闭点1003断开，导致JH2即1004失电。其闭合的常开点因此断开， JH即1002中间继电器断电，使其常开常闭点的开合状态发生变 化，于是主油缸从后退变为前进，闸板右摆，实现了换向。如 此往复循环，使混凝土不断地泵送出去。

2.5 梯形图(见图1)

2.6 遥控操作

表1 I/O表

图1 梯形图

原系统没有摇控器，为了操作方便，减轻操作人员劳动强度，更好地观察料斗内水泥混凝土的搅拌情况及喂料情况，应加装遥控器。遥控器除了电源指示灯和泵送指示灯外，操作钮共有4个，分别为泵送启动、泵送停止、反泵和闸板左右摆动。

3 技改前后的比较

3.1 技改前和技改后的电气图相比较

技改后的电气原理，如图2所示。原电气原理，如图3所示。

(1)改造后电气系统比原系统少了1JS、2JS、3JS、4JS共4个空气阻尼式时间 继电器。这些继电器用PLC内部10#通道中的辅助继电器代替。

(2)改造后电气系统少了JQ、JH、JF、JH1、JH2共5个中间继电器，这些继 电器也用PLC内部10#通道中的辅助继电器代替。

(3)原系统主控制回路中电机启动、停止控制线路中的触点用程序代替。

(4)系统中增加了有线遥控器。

3.2 改造后的优点

(1)由于系统去掉了4个时间继电器、5个中间继电器以及电机起停线路的简 化，使控制线路中电器元件只剩下常规的按钮，大量的逻辑触点都变成PLC内部 的程序，因此，控制线路已大大简化。

(2)设备故障率大大降低，由于采用的是程序控制，一旦编好输入PLC，计算机 在工作过程中便不断地对程序进行顺序扫描，随时监控运行状态，程序是不会在运 行中发生错误的，从而避免了原控制系统经常发生的触点紊乱故 障。

(3)PLC适于在恶劣的环境下工作，因而可靠性大大增加。由于线路的简化，使得维修简单、方便，即使发生故障，一般只需检查有限的线接头及少量的触点即可。
(4)由于PLC采用的是光电耦合，因此系统抗干扰性能大大增强，并能经受住强烈的振动冲击。
(5)采用遥控方式，将使操作更加方便，降低了劳动强度。
(6)提高了系统的寿命，同时系统的安全性大大提高。

图2

图3

4 结束语

在施工企业中，绝大多数用电设备仍然为传统的继电控制方 式，由于施工生产的特殊性，工地流动性大，设备来回搬运，加 上施工环境比较恶劣，导致设备电气故障率高，给施工生产带来 了很大的不利因素。采用PLC控制，线路简化、工作可靠，因此， PLC在施工企业中的应用前景是很广阔的。

工程建设机械2004.NO.3