西门子SIWAREXU电子称重模块在造船龙门吊上的应用

摘要：本文介绍西门子SIWAREX U电子称重模块在造船龙门吊上的应用,为造船龙门吊起升超负荷限制保护和称重系统提供了可靠的数字化解决方案。
Abstract: This paper introduces that the application of shipbuilding gantry crane based on electric SIWAREX U module. It provides the creditable Digital solution for gantry crane’s overload limit and weighing system.
关键词：造船龙门吊、称重模块、超负荷限制
Key Words:  Shipbuilding Gantry Crane, Weighing Module, Overload Limit
  一 项目简介
    随着我国现代化建设的发展和世界船舶的需求，近几年来部分世界上的大型造船基地已逐步转移中国，目前中国已成为世界上的第三大造船大国，造船行业在我国的迅速发展，推动了中国经济的快速发展，同时也给我国高效造船带来了严竣的考验和安全生产的挑战。
    武汉港迪电气集团有限公司是集设计、制造、安装、调试起重设备、电气控制系统及高、低压生产、配制为一体，并提供相关技术咨询与培训的新型高科技企业，是目前我国主要的起重设备电气控制系统制造商之一。下面就以我公司承制的江苏熔盛重工900T造船龙门吊为例，介绍西门子SIWAREX U电子称重模块在造船龙门吊上称重与安全控制应用。(附：江苏熔盛重工第一台900T造船龙门吊主机图，熔盛重工共四个船坞，规划这样的900T造船龙门吊上四台)
  
图1江苏熔盛重工第一台900T造船龙门吊主机图
二 控制系统组成
在这龙门吊的上、下小车的两个远程站上各挂一个SIWAREX U模块，上小车远程站上的SIWAREX U模块接上小车起升一和上小车起升二两个销轴传感器，下小车远程站上的SIWAREX U模块接下小车主起升和下小车副起两个销轴传感器，于是这台龙门吊的四个起升机构的称重和超载保护就可以通过四个销轴传感器和这两个SIWAREX U称重模块相连，其重量信号通过Profibus通讯方式传到主站的CPU上。
1、SIWAREX U模块介绍。
    SIWAREX U 称重模块是一种多用途的称重仪表, 用于所有简单称重和测力任务。紧凑的模块设计易于安装到所有SIMATIC系统中。用于料仓和料罐的称重式料位测量、吊车的载荷测量、皮带输送机的载荷、工业升降机或轧钢机的过载保护等。无论哪种称重应用，SIWAREX U称重模块都可以将重量数值直接传送到自动控制系统，没有信号传输过程中的偏差，也无需其它通讯接口。可以挂在S7-300的PLC的主站或远程分站上，模块外型如图2：

图2 SIWAREX U电子称重模块外形图
此模块有两个通道，一个模块可接两个传感器，其特点是：
1） 每个传感器与它直接连接时不用经过变送器或放大器转换，因而可减小转换误差，大大提高称重精度和检测频率。
2） 这种称重模块可以放在远程分站上与PLC相连，因而避免了一般称重系统传感器的毫伏级信号与主机长距离连线，提高了称重系统的抗干扰性，对系统变频器多的工作环境更显其优越性， 本机含维修吊和电梯共有12台变频器。
3） 称重模块内面电路集成度高,并有独立的CPU系统，因而稳定性好，占用CPU的资源不大，对温度、气压和湿度的变化不敏感。
4） 模块称重标定简单，用PC机与模块RS-232通讯，标定一次成功，不用常规多次标定取平均值，去皮非常简单，两个通道还可分别同时设置上、下限报警值。
5） 该称重模块还可直接接数字显示仪表，就地显示称重值（本机未用此功能）。
6） 称重模块采样周期、分辨率和是否需滤波可灵活选择。
7） 称重模块参数设置值可保存在PC机上。
2、SIWATOOL U校称软件介绍
    SIWATOOL U软件可以通过独立于自动化系统并类似Windows窗口来设置SIWAREX称重模块。通过设置，可以修改、保存和打印称重模块的所有参数以编制设备文件。SIWATOOL U提供不同的诊断选项，可确保以在线模式快速定位故障。使用此软件，可方便的对秤进行设置和校准。软件界面如图3.

图3 SIWATOOL U标定软件界面
3、WinCC Flexible操作界面介绍
    SIWAREX U将简化模块装入STEP 7程序中，并以此用作应用程序编程的基础，可以除配置程序包外免费使用SIWAREX U软件“快速启动”例子程序，无须重新编程。然后就可以在SIMATIC中用触摸屏作为操作员控制面板来简单操作SIWAREX U称重模块。不仅仅可以完成皮重、清零、查看报警等功能，还可以通过控制面板进入主菜单，进行设置重量上下限及校称和恢复出厂设置等功能。操作主界面如图4。

图4 操作面板主界面
三 控制功能的实现
大型造船龙门吊上、下小车各有两个吊钩，正好上、下小车各用一个称重模块，由于上、下小车远程分站与电气室PLC间采用Profibus通讯光纤传输，不用放传感器到司机室的电缆，也不存在电磁干扰问题；由于各吊钩重量数据直接进PLC，PLC就能很方便地实现超载保护、轻载超频调速，PLC不仅能很方便的读取各吊钩的重量，还能很容易的计算出龙门吊两钩或三钩抬吊时两钩的重量和、重量差和三大钩的重量和；对上、下小车抬吊重量有距离要求的龙门吊来说可轻易实现抬吊距离与最大载重量的控制，PLC通过检测上、下小车的相对距离，很容易的计算出其允许的抬吊重量。所有的重量值还都可以在触摸屏上直观显示。对起吊的重量达到上限时，触摸屏上会及时报警。
四 应用体会
我公司在江苏南通熔盛重工的两台900T/162M龙门吊上使用这种称重模块，一年来，一直运行良好，非常稳定，几乎是免维护，对造船龙门吊上称重测量与安全控制起到至关重要的作用。其优点是常规称重系统远远不能比拟的，这种称重系统非常值得推广。