【正文】 200 PLC和西門子MM420變頻器組成的升降機控制和驅(qū)動系統(tǒng)，可以完成對升降機自動運行的智能化控制和管理，可以根據(jù)生產(chǎn)線的實際生產(chǎn)需要和具體工藝要求自動調(diào)整升降方向和速度快慢。也可以在變頻器發(fā)生故障時自動將發(fā)生故障的電機切換到工頻狀態(tài)應急工作，系統(tǒng)設有西門子TP170A觸摸屏，可以向工作人員提示設備的狀態(tài)和故障信息。整個系統(tǒng)自動化程度高，應用范圍廣，可以在多個行業(yè)與國內(nèi)外各型生產(chǎn)線配套使用。第二章 運輸升降機系統(tǒng)概述 運輸升降機機械系統(tǒng)的組成運輸升降機的機械系統(tǒng)由升降機入口和出口傳輸機構(gòu)，轎箱內(nèi)部吊籃傳輸機構(gòu)，轎箱升降機構(gòu)，升降機廳門安全機構(gòu)和升降電機安全抱閘機構(gòu)組成。升降機入口和出口傳輸機構(gòu)用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機內(nèi)或升降機外傳送。轎箱內(nèi)部吊籃傳送機構(gòu)用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機構(gòu)用于提升升降機轎箱或下降升降機轎箱。升降機廳門安全機構(gòu)用于在升降機轎箱升降過程中關閉升降機井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機安全抱閘機構(gòu)用于在升降機轎箱停止運動時抱住升降電機主軸，防止升降機轎箱在停止運動時發(fā)生上下滑動，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。 運輸升降機的自動控制系統(tǒng)的組成運輸升降機的自動控制系統(tǒng)由程序邏輯控制器PLC，外部光電傳感器，觸摸屏，變頻驅(qū)動器，聲光報警燈和檢修手動盒等元氣件組成。程序邏輯控制器PLC采集外部輸入點的輸入信號，如啟動停止信號，各個光電傳感器的狀態(tài)信號，各限位開關的輸入信號，人機界面上的輸入信號，經(jīng)過邏輯判斷和運算后輸出相應輸出信號，控制電氣系統(tǒng)中的相應交流接觸器和變頻器動作。來完成將一層樓的產(chǎn)品自動的轉(zhuǎn)移到另外一層樓的生產(chǎn)線上。 運輸升降機的工作原理和控制要求運輸升降機的工作狀態(tài)分為自動運行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個工作狀態(tài)相互獨立彼此分開。當升降升降機處于自動運行狀態(tài)下時，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當設備處于檢修狀態(tài)下時要求來自系統(tǒng)外部的控制信號無效，此時系統(tǒng)只能通過檢修手動盒點動檢修。在自動運行時要求升降機能夠?qū)⒁粚訕堑漠a(chǎn)品自動的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動返回到出發(fā)點進行下一個工作周期。這個過程當中要求PLC能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動調(diào)節(jié)升降機的運轉(zhuǎn)速度。要求升降機的轎箱能夠準確平層，能夠判斷進出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動的連續(xù)點動正反轉(zhuǎn)，以自動消除進出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機發(fā)生。同時要求升降系統(tǒng)能夠多樓層多順序的傳送運行，能根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整傳送方向。要求系統(tǒng)有可靠的安全保護，能避免設備安全事故的發(fā)生。要求設備具有應急運行功能，減少因設備故障造成的生產(chǎn)線停機。在操作上要求通過人機界面能夠方便地修改參數(shù)，記錄生產(chǎn)情況和報警信息，要求在觸摸屏上復位報警和點動功能。能夠設置管理人員密碼，能夠記錄生產(chǎn)批次和生產(chǎn)數(shù)量，具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能。第三章 運輸升降機自動控制系統(tǒng)設計 運輸升降機的機械系統(tǒng)的組成運輸升降機的傳輸機構(gòu)分為入口輸送帶，出口輸送帶和升降機轎箱吊籃傳送帶。分別與各樓層的生產(chǎn)線輸送帶連接。見圖1－1。圖1－1運輸升降機入口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合其中升降機入口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，入口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。升降機轎箱吊籃傳送帶采用鏈條傳動多個金屬輸送輥組成的輥道式傳送帶，機械結(jié)構(gòu)牢靠，抗撞擊能力強，正反轉(zhuǎn)動作可靠，其作用是連接升降機入口傳送帶或出口傳送帶。見圖1－2。圖1－2升降機轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶示意圖 圖1－3運輸升降機出口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合圖1－3其中升降機出口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，出口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。而升降機轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶則與升降機升降機構(gòu)組合，在各樓層之間上下運動，輸送貨物，見圖1－4。對重裝置未畫出圖1－4升降機的機械升降機構(gòu)升降機的機械升降機構(gòu)由升降電機，電動抱閘，鏈條和升降部分組成，見圖1－5。對重裝置未畫出圖1－5是升降機升降機構(gòu)與升降機井架的組合在運輸升降機吊籃內(nèi)，吊籃輸送機構(gòu)與升降機升降機構(gòu)的組合如下圖1－6所示。對重裝置未畫出圖1－6自動升降機吊籃輸送機構(gòu)和1F入口傳送帶的組合如下圖1－7所示。對重裝置未畫出圖1－7對重裝置未畫出自動升降機吊籃輸送機構(gòu)和2F出口傳送帶的組合如下圖1－8所示。圖1－8 運輸升降機的電機驅(qū)動系統(tǒng)的組成本系統(tǒng)硬件由三相交流鼠籠式電機、西門子MM420系列通用型變頻器、西門子S7200 226CPU的PLC、交流接觸器組成。設計要求：可以根據(jù)生產(chǎn)線的實際情況，來設計上述各輸送帶和升降機升降機構(gòu)驅(qū)動電機的功率大小。本設計中采用升降機輸入口。各個電機功率可以根據(jù)實際的情況來設計，但在設計升降機入口，升降機出口和吊籃內(nèi)輸送帶電機時，要求將這三處的輸送帶驅(qū)動電機功率設計為一樣大小。這樣設計的目的在于，因為升降機在一二樓之間來回運動運送產(chǎn)品，但一二樓的入口傳送帶和出口傳送帶的工作狀態(tài)為二選一。即當其中一個輸送帶的電機處于工作狀態(tài)下，另外一臺電機則處于停止的狀態(tài)。這樣就可以使用一臺變頻器來驅(qū)動多個樓層升降機入口或出口的輸送電機，以達到減少機械系統(tǒng)設備的投入。吊籃內(nèi)輸送帶的驅(qū)動電機和變頻器的功率盡量選擇和升降機出入口輸送帶驅(qū)動電機同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅(qū)動電機的型號差別，方便設計，同時也方便安裝、調(diào)試和以后的設備檢修與維護。升降機升降機構(gòu)的驅(qū)動電機和變頻器的功率容量根據(jù)產(chǎn)品的實際質(zhì)量、升降機構(gòu)的機械效率和安全系數(shù)來確定。所有升降機上使用的變頻器選用西門子MM420系列通用型變頻器。方案選擇：電機變頻驅(qū)動系統(tǒng)和工頻驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2－1所示。圖2－1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖說明：圖2－1中1＃、2＃和3＃為西門子MM420系列變頻器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分別為運輸升降機1樓入口輸送帶電機、二樓出口輸送帶電機、轎箱吊籃輸送帶電機和升降機構(gòu)電機。PLC為西門子S7200 226CPU，1～12為交流接觸器。所有的變頻器和交流接觸器工作狀態(tài)都由PLC集中控制完成。設計改進：為了避免工頻正反轉(zhuǎn)輸出時發(fā)生短路事故，在工頻正反轉(zhuǎn)輸出的交流接觸器上實施電氣和機械互鎖的安全措施。為了避免變頻器輸出時和工頻輸出短接，或者為了避免1＃變頻器輸出時Ⅰ和Ⅱ電機同時的電，在各個交流接觸器之間加設電氣互鎖和必要的機械互鎖。當升降機處于自動運行狀態(tài)下時，當升降機在1樓時由1＃變頻器向電機Ⅰ提供動力驅(qū)動，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。當升降機在二樓時由1＃變頻器向電機Ⅱ提供動力驅(qū)動，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。2＃變頻器向Ⅲ電機提供動力驅(qū)動，當升降機在一樓時正轉(zhuǎn)，在二樓時反轉(zhuǎn)。3＃變頻器向Ⅳ電機提供動力驅(qū)動，當升降機上升時正轉(zhuǎn)，下降時反轉(zhuǎn)。交流接觸器的的互鎖狀態(tài)如下：交流接觸器2機械＋電氣互鎖，交流接觸器4機械＋電氣互鎖，交流接觸器6機械＋電氣互鎖，交流接觸器9機械＋電氣互鎖，交流接觸器112機械＋電氣互鎖。同時交流接觸器組2和交流接觸器組6電氣互鎖，交流接觸器6電氣互鎖，交流接觸器5電氣互鎖，交流接觸器7和交流接觸器組9電氣互鎖，交流接觸器10和交流接觸器組112電氣互鎖。詳細的互鎖組合和互鎖意義如表2－1所示。第一組交流接觸器第二組交流接觸器互鎖狀態(tài)注釋含義12機械＋電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一34機械＋電氣互鎖防止工頻變頻同時接通二選一56機械＋電氣互鎖防止工頻變頻同時接通二選一89機械＋電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一1112機械＋電氣互鎖防止工頻正反轉(zhuǎn)短路二選一26電氣互鎖防止工頻變頻同時接通四選一79電氣互鎖防止工頻變頻同時接通三選一10112電氣互鎖防止工頻變頻同時接通三選一36電氣互鎖防止變頻同時接通二選一45電氣互鎖防止工頻同時接通二選一表2－1圖2－1中交流接觸器4的組合目的為了當1＃變頻器發(fā)生故障時或者設備處于檢修狀態(tài)時，可以通過工頻驅(qū)動的方式應急運行電動機Ⅰ，而且保留了電機Ⅰ的正反轉(zhuǎn)功能。同理交流接觸器6的組合，交流接觸器9的組合，交流接觸器112的組合目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)工頻驅(qū)動電機Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ正反轉(zhuǎn)。本電機驅(qū)動系統(tǒng)設計的自動控制原理圖請參照附錄1 運輸升降機自動化控制系統(tǒng)的組成運輸升降機的工作狀態(tài)：自動狀態(tài)和維修工作狀態(tài)。這兩種工作狀態(tài)互相獨立、彼此分開，目的在于確?？刂苹芈返妮敵龅奈ㄒ恍?，避免發(fā)生類似雙線圈輸出的情況，杜絕事故的發(fā)生。升降機自動化控制系統(tǒng)的組成：整個升降機自動化控制系統(tǒng)的組成由核心控制元件PLC、空氣開關、電機馬達開關、交流接觸器、觸摸屏、開關、按鈕、指示燈、報警器和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關或帶鎖的鑰匙旋鈕開關選擇整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動運行和手動運行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動運行狀態(tài)下時PLC的輸出端子才有輸出電壓，當系統(tǒng)在手動運行狀態(tài)下時，PLC輸出端子上無輸出電壓。馬達開關作用為當系統(tǒng)指令電機以工頻方式工作時，起到保護電機的作用。人機界面能夠方便操作人員對設備進行操作和監(jiān)控，同時實時顯示設備工作狀態(tài)，記錄生產(chǎn)產(chǎn)量和班產(chǎn)批次等歷史數(shù)據(jù)。報警燈由多級柱裝燈塔組成，不同顏色代表不同意義。設備外部設有多個光電傳感器，向PLC傳輸外部狀態(tài)信號，指示自動升降機的工作狀態(tài)。自動化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設備輸出中止權，即無論在手動還是自動狀態(tài)下，只要緊停按鈕被按下，設備都會立即停止任何動作。升降機井除了在高處和低處安裝了感應升降機吊籃位置的光電傳感器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機械式的行程限位開關，確保升降機轎箱不發(fā)生沖頂和撞底的事故。在1樓升降機進口輸送帶和2樓升降機出口輸送帶上分別安裝有1個光電傳感器，用來檢測運輸?shù)漠a(chǎn)品。在轎箱吊籃內(nèi)輸送帶上安裝有2個光電傳感器，用來檢測運輸產(chǎn)品的進出情況。控制柜設計方案：由于生產(chǎn)線的情況決定了在運輸升降機的自動化控制系統(tǒng)中需要設立主控制柜和現(xiàn)場分控制箱。在主控制柜內(nèi)安裝所有空氣開關，馬達開關，PLC，觸摸屏，塔式報警燈等元氣件，在現(xiàn)場分控制箱上安裝自動狀態(tài)系統(tǒng)停止旋鈕開關。手動檢修操作盒采用移動式手持盒，所有手動按鈕相互連鎖，并且都為點動按鈕。具體見如下示意圖。 鑰匙旋鈕開關圖3－1主控制柜面板布置圖3－2現(xiàn)場控制箱面板布置