根据冶金铸造起重机的智能化搬运要求，基于其工作特性、生产工艺、国家生产与安全规范，我公司所提供的智能化控制方案特别注重了起重机电控系统的未来发展趋势，把安全、网络与智能放在了更加重要的位置。为了便于客户的理解，我公司对本电气系统做如下的叙述及说明，如有疑问，可随时与我公司进行沟通交流。
1．电气控制系统整体方案
起重机所有机构包括提升、大小车运行机构均采用交流变频调速，所有机构全部采用脉冲编码器反馈的闭环控制，其调速比为1：10；变频器内置PROFINET通讯卡与专用软件，具有自定义编程功能，提升机构与大小车运行机构通过数据共享的方式，实现高精度的防摇功能，摆动精度达到±1.5mm，可以最高效的方式实现起重机的工作效率。根据起重机的负载特性，我公司采用ABB公司的ACS880系列变频调速系统。变频器的通讯方式均为：PROFINET。
整车采用SIEMENS公司的S7-1500系列PLC进行控制，电气室内（即与现场相隔离起来的独立操作间）设置PLC主站（1515 CPU）和相应的IO模块、配电系统、及各机构的变频调速系统。在操作式的控制台内设置远程模块ET-200SP，远程模块与PLC主机、以及PLC对变频系统的控制均采用PROFINET总线控制，以提高起重机工作的可靠性，同时减少现场配线。
为了减轻操作人员的工作负担、提高生产效率、增加安全性，我公司通过PLC系统增加了ABB公司专用的电子防摇摆功能，可大大提高劳动工作效率，同时也显著地减轻机械摇摆给起重机整体机构所带来的危害，从而延长其整体寿命。在这里特别提出的是，此防摇摆功能是我公司的优势拳头产品，可为实际工作能带来实实在在的高效率。
为了现场人员监控、操作及检修的方便，在操作室的联动控制台上安装了SIEMENS公司生产的10寸的KP1000型彩色触摸屏。触摸屏可对起重机的整体运行状况进行实时监控记录，当出现故障时为维修人员提示维修向导，同时利用触摸屏可方便地对变频器进行参数设置，人性化界面确保起重机长期安全运行，为了安全起见，触摸屏不参与控制。
为了方便用户对4台100T智能化起重机进行综合管理，详细地统计起重机的工作效能、工作效果、及历史数据的分析记录，我公司对本控制系统还设计有1台CIMS系统，CIMS采用柜员机式控制台，柜员机上安装有西门子15寸平板工控机，也可采用我国台湾的研华品牌，操作系统采用WINDOWS7或WINDOWS10，上位机系统采用西门子的WINCC 7.3或亚控的组态王KingView 7.5 SP2、北京杰控的FameView 7.6。CIMS系统的通过工业交换机与PLC的CPU采用工业以太网通讯，可对4台100T起重机起吊的重量、次数等一系列数据进行统计分析，然后以报表的形式打印。平板工控机采用高配置I7 CPU/16G DDR4/512G SSD固态硬盘，CIMS系统通过工业无线路由器可与石钢厂内的MES系统无缝对接。
起重机操作三种控制方式：本体设备的联动台、地面无线遥控器、远程全自动控制。三种操作方式为互锁：遥控器操作时，联动台与远程操作无效；联动台操作时，遥控器与远程操作无效；远程操作时，联动台与遥控操作无效。联动台采用德国Spohn+Burkhardt公司的VNSO系列主令控制器，其接点连接在ET200M远程模块上。遥控器采用德国HBC或西班牙意凯希产品，其接点连接在PLC本地I/O模块上。主令控制器可根据要求，采用档位控制方式或无级调速控制，档位控制相对来讲价格比较便宜，控制也较简单，主令只需零位、上升、下降、二速、三速、全速开关信号即可，但在高要求场合，速度控制不是很平滑；无级调速的主令则需要加装电位器或编码器：电位器将模拟量信号传入PLC模拟量模块，编码器将格雷码传入PLC开关量信号。以上所有操作设备的触点均连接在ET200SP远程模块上或PLC主站的IO模块上，或通过工业交换机、工业路由器的通讯接口连接到PROFINET网络上。
在石钢的调度指挥中心（具体以石钢的布置为准）设有一个远程控制中心，4台100T起重机的自动控制全都部署在远程控制室内，远程控制室内分别设置PROFINET远程IO，与100T起重机的主站通过单模光纤（车间内设有工业无线路由器）连接，实现数据的通讯与控制。
为了安全起见，防止脱钩或者挂钩不准现象，在钩头上安装有废钢篓检测装置，并通过重量传感系统的逻辑判断，确保万无一失。
2．ABB公司的ACS 880变频调速系统
为了给贵公司提供性能更好、更安全、更节能环保的产品，并保证以后的互换性、通用性及更长的产品生命周期，我公司建议采用ABB公司的新一代变频调速装置ACS 880，本系列产品主要用于高性能与高要求的苛刻环境，尤其适用于重型起重机的驱动，其产品有专门用于提升机构的提升宏功能，采用此提升宏可达到起重机提升机构的“零速”抱闸，大大减少起重机的机械冲击和制动器的磨损，可有效地延长机械设备的寿命。
ACS 880系列传动产品最大的优点就是在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如启动向导、自定义编程、DTC直接转矩控制、通用备件、通用的接口技术，以及用于选型、调试和维护的通用软件工具DRIVESIZE、Drive composer pro。
ACS 880的核心技术就是直接转矩控制(DTC)，它是目前最先进的交流异步电机的控制方式。DTC稳定杰出的性能，使ACS 880传动产品适用于各种工业领域。DTC具有非常快的响应，由于没有固定的开关频率，避免了共振。DTC仅当需要时进行逆变器的导通与关断，降低了开关损耗。配备DTC功能的进线侧整流器在非常苛刻的条件下仍具有超强的性能。在电网电压非常不稳定的情况下仍具有很稳定的转矩输出。
卓越的防电网电压瞬时丢失的功能，非常迅速平滑的在电动－发电－电动模式间切换。
与传统的参数编程相比，ACS 880的自定义编程，具有更好的适应性。作为全系列的标准配置，就象传动产品内置了小型的PLC，且不需要添加任何附加的软硬件。
作为标准配置，ACS 880全系列已经内置了电抗器。此外，在它的内部还可以同时再安装三个可选模块：I/O扩展模块、现场总线适配器模块、脉冲编码器接口模块或PC机的接口模块。另外，制动斩波器（R4尺寸及以下为标配）、EMC滤波器作为内置可选件。虽然增加了这些模块但并不增加体积，也无须用导线连接。
特别值得一提的是，ACS 880系列的ACC提升软件具有安全的操作模式和杰出的提升性能，特别适合于提升机构。操纵杆式的界面，具有阶跃和连续速度给定功能。现场总线通讯功能可以与PLC连接，限幅开关可以确保提升操作的安全。安全操作体现在以下几个方面：
- 速度监控确保传动运行在安全速度内，并且还具备零速检测功能
- 具有控制和监视制动的机械制动
- 当放开制动的时候，电机可以提供足够的转矩
- 为了防止过载和绳索松弛所具有的快速停车功能
- 转矩监控时对速度给定和实际电机速度进行监视。
杰出的性能体现在以下几个方面：
- 在加减速时间上具有4种不同的斜坡时间
- 光纤连接的主从应用，也可以用于冗余场合
- 功率优化可以实现在轻载时提升速度的最大化
- 启动停车逻辑确保在释放制动的同时获得较高的转矩
- 在释放制动的时候，为了防止重物的下落可以预先设定一个转矩值来提升重物
- 电气轴控功能，用于不带机械联结的两台传动的同步运行，对位置偏差可调整控制。
ACS 880变频器用于起重机控制时，需要与之配套的制动斩波器，R4结构及以下作为标准已经内置，其它结构的传动产品，制动斩波器作为可选件。ACS 880系列产品具有对制动功能进行监测的功能。例如，它可以对制动系统的状态及制动过程中的故障进行监测（如制动电阻和制动电阻电缆的短路、斩波器短路和计算制动电阻过温等）。
另外，还必须在外部配置制动电阻，以消耗制动能量，除使用标准制动电阻以外，也可以使用非标准的制动电阻，但电阻值不能低于表中的规定值，并且要拥有足够的散热能力。
为了进行闭环控制和PROFINET总线通讯，还必须配置脉冲编码器接口模块FEN-31和现场总线适配器模块FENA-11，FEN-01脉冲编码器接口模块给数字脉冲编码器连接提供了一个接口。如果需要获取电机轴精确的速度或位置（角度）方面的反馈信息，则需要使用脉冲编码器。
通讯适配器模块FENA-11通过PROFINET通讯协议可以向传动单元发出控制命令（例如启动、停止、允许运行等）。给传动单元发送速度或转矩给定信号；向传动单元的PID调节器发送一个过程实际值或一个过程给定信号；从传动单元中读取状态信号和实际值；改变传动参数值；对传动单元进行故障复位。
安装时将FENA-11插入传动单元中标记有SLOT 1的插槽，FEN-11插入传动单元中标记有SLOT 2的插槽，然后使用塑料固定夹和两个螺钉将其固定。螺钉也起到将连接至模块的I/O电缆屏蔽层接地的作用，以及连接模块和传动单元控制板GND信号的作用。
Drive composer 工具提供快速同步地设置、调试和监测全系列传动产品。此工具可以提供启动和维护功能，而专业版PC工具还能提供自定义参数窗口及传动配置和安全设置的控制框图等更多功能。
利用以太网或者通过控制盘上的USB 接口，用户可以将PC工具与传动连接。只需单击鼠标，就可将所有有关信息( 包括参数记录器、故障、备份、事件列表) 压缩到一个辅助诊断文件中。这可以加快故障追踪速度，缩短停机时间，最大限度压缩运营和维护成本。
Drive composer pro 可提供包括参数设置、下载和上传文件及搜索参数在内的基本功能。此外它还能提供包括控制框图和变量在线显示的高级功能。控制框图可帮助用户节省浏览冗长的参数列表的时间，帮助用户便利地设置传动的参数。该工具可以快速监测来自一个PC 工具网络中多台传动的多种信号。它还能提供完整的备份和恢复功能。用户可以通过Drive composer pro 设置安全功能参数。
ABB变频器通过总线通讯方式连接至智能监控系统中，对于电动机的实际运行状况，可以轻松的记录下来，便于用户和专家分析数据，确保设备工作在最佳状态。本方案后面的图片即为杭州电缆厂记录的主提升变频器状况。监控的参数曲线可根据情况选择，如电机电流、电机转矩、母线直流电压、电机实际转速、制动器的状态。
3．SIEMENS公司的S7-1500 PLC系统
全新的S7-1500带来了标准型，紧凑型，分布式以及开放式不同类型的CPU模块。凭借快速的响应时间、集成的CPU显示面板以及相应的调试和诊断机制，SIMATIC S7-1500的CPU极大地提升了生产效率，降低了生产成本。
西门子S7-300目前已经到了生命淘汰期，目前已经被S7-1500系列PLC取代，S7-1500系列所有的PLC已经将工业以太网PROFINET作为标准的通讯接口集成在了CPU上，PROFINET通讯方式与PROFIBUS-DP相比，具有无限的优越性，以下是二者的比较。
- PROFINET基于工业以太网，而PROFIBUS基于RS485串行总线。
- PROFINET控制器一个网段可以最多连接256个IO设备，PROFIBUS只可以连接255个。
- PROFIBUS数据传输的带宽最大为12Mbps，PROFINET数据传输的带宽为100Mbps。
- PROFIBUS数据传输的方式为半双工，PROFINET数据传输的方式为全双工。
- PROFIBUS在12Mbps的最大总线长度为100m，PROFINET设备之间的总线长度为100m，通过光纤连接可以更长距离的连接。
- PROFIBUS一致性数据最大为32bytes，PROFINET一致性数据最大为254bytes。
- PROFIBUS用户数据的最大为244bytes，PROFINET用户数据的最大为1400bytes。
- PROFIBUS引导轴必须在DP主站中运行，PROFINET，引导轴可以运行在任意SIMOTION中。
- 对于PROFIBUS，组态和诊断需要专门的接口模板，例如CP5512，对于PROFINET，可以使用标准的以太网网卡。
- 对于PROFIBUS，如果一个PG接入，可能引起通讯问题，对于PROFINET RT，一个PG接入，可能产生极小的反应，而对于PROFINET IRT，接入不会引起任何问题。
- PROFIBUS，需要特殊的工具进行网络诊断，对于PROFINET，使用IT相关的工具即可。
- 对于PROFIBUS，总线上一般只有一个主站。多主站系统，会导致DP的循环周期过长，对于PROFINET，任意数量的控制器可以在网络中运行。多个控制器不会影响IO的响应时间。
- 对于PROFIBUS，总线上的主要故障来源于总线终端电阻不匹配或者较差的接地，对于PROFINET，不需要总线终端电阻。
- PROFIBUS使用铜和光纤作为通讯介质，PROFINET，无线（WLAN）可用于额外的介质。
- 对于PROFIBUS，一个接口只能做主站或从站，对于PROFINET，所有数据类型可以并行使用，对于PROFINET，一个接口可以既做控制器又做IO设备。
- 对于PROFIBUS，不能确定设备的网络位置，对于PROFINET，可以通过拓扑信息确定设备的网络位置。
S7-1500 PLC采用TIA PORTAL V15编程软件编程（S7-300/400、S7-1200系列PLC也可采用此编程软件），TIA PORTAL V15含有TIA STEP7 V15（用于S7-300/400、S7-1200/1500PLC）、TIA Startdrive V15（用于传动）、TIA WinCC Professional V15(用于上位机与全系列触摸屏)、TIA SIRIUS_Soft_Starter_ES_V15（用于软启动器）等部分，也就是说TIA PORTAL V15集成了PLC、变频器（传动）、软启动器、触摸屏、上位机等所有功能，这些设备在同一个网络平台上可以自由地进行数据的共享与交换，一个软件平台完成了原来几个软件才能完成的任务，而且不会发生数据的交换错误。
PROFINET最突出的特点是它的实时性，从过程自动化到工厂自动化再到运动控制，其实时性可以满足各种各样的应用，PROFIBUS也可以实现上述的功能，不过在实时性较高的场合特别是在运动控制中，其性能与PROFINET无法相比，无法像PROFINET一样最小实时周期为250us，抖动小于1us的精度。
PROFINET另外一个突出的特点是以太网，借用以太网，可以同时传输TCP或IT数据或者数据、语音、图像等数据，这是PROFIBUS所无法比拟的。而且由于在以太网中，诊断更加灵活，SNMP协议，HTTP协议都可以诊断PN设备，来获取诊断信息。从网络的任何一点，或者通过WLAN，随时随地访问你所需要连接的设备。另外，对于网络的扩展，PROFIBUS只能机械的增加OLM或Repeater等，而且增加的地点多为固定的，其缺点在设备增容时尤为体现。而PROFINET使用以太网的连接方式，加入交换机，插入网线连接即可。这与我们办公的局域网相似，需要增加设备的时候，只需要连接到交换机的端口即可。
基于上述原因，西门子全新的S7-1200只匹配了PROFINET接口，PROFINET的连接只能通过IE/PB LINK PN IO进行无缝集成。