【正文】 升機(jī)的控制過(guò)程 無(wú)論 是自 動(dòng) 或是手 動(dòng) 控制的提升機(jī)，其 運(yùn) 行的速 度圖 ，一般都具有以下幾 個(gè)階 段：加速、等速、 減 速和爬行 四個(gè)階 段，其速度 時(shí) 序 圖 如 圖 1 所示。 減速減速等速加速 圖 31 提升機(jī)運(yùn)行速度時(shí)序圖 10 該速度控制的實(shí)現(xiàn)，以往大多采用繼電器電接觸器控制來(lái)完成?，F(xiàn)以小型提升機(jī)為例說(shuō)明。首先應(yīng)通過(guò)計(jì)算求出對(duì)應(yīng)于以上四個(gè)階段的時(shí)間值。設(shè)計(jì)算所得加速時(shí)間越為 5S，等速約 40S，減速和爬行共約 5S。這種類型的提升機(jī)是帶有附加延時(shí)的電流控制系統(tǒng)。起動(dòng)時(shí)采用三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接四段附加電阻，用時(shí)間繼電器 KT 和電流繼電器 3KA 共同完成延時(shí)，逐漸切除轉(zhuǎn)子附加電阻的加速啟動(dòng)過(guò)程。當(dāng)轉(zhuǎn)子附加電阻全部切除完成，提升機(jī)進(jìn)入等速階段。經(jīng)過(guò) 40S 的運(yùn)行后，控制系統(tǒng)切斷電動(dòng)機(jī)的三項(xiàng)電源，使提升機(jī)進(jìn)入減速階段運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行 4S 之后，再接通電動(dòng)機(jī)電源，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入低速爬行階段，此時(shí)間大約為 1S ，然后馬上切斷主回路和控制回路電源，安全制動(dòng)交流接觸器 KMB 線圈斷電， KMB 進(jìn)行安全制動(dòng)抱閘，提升機(jī)停車。 采用 PLC 控制 控制方式 上述的提升機(jī)控制系 統(tǒng) ，若采用 PLC 控制，可以采用 兩 種控制方式。一是半自 動(dòng) 化的控制系 統(tǒng) 。即保留原 來(lái)繼電 接觸器控制的手 動(dòng) 指令控制部分，以原 來(lái) 的 電 器控制 線 路 圖為基礎(chǔ) ，改 進(jìn) 成 為 PLC 的梯形 圖 二 設(shè) 置的控制。保留原 來(lái) 的 電 流延 時(shí) 控制功能，其 電 流延 時(shí) 功能 為自動(dòng) 控制。 這 種控制方式，適合于下方特 別負(fù) 荷的重物，或在空 載時(shí) 采用手 動(dòng) 與自 動(dòng)相結(jié)合 的方式，即半自 動(dòng) 化控制的方式。二是全自 動(dòng) 化控制系 統(tǒng) ， 該 系 統(tǒng) 去掉了手 動(dòng) 指令控制器，采用全自 動(dòng) 控制方式，其特 點(diǎn) 是自 動(dòng) 化程度高，使用方便。其 進(jìn)出線 方式保持不 變 （與半自 動(dòng) 化相同），只需用自 動(dòng) 控制和半自 動(dòng) 控制 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SB，并通 過(guò) PLC 內(nèi) 部程序的改 變 ，使 其控制功能改 變。 在提升機(jī)控制系統(tǒng)中，事關(guān)重要的是保護(hù)系統(tǒng)，采用 PLC 控制，將會(huì)更加安全可靠。例如，可利用超聲波或霍爾組件傳感器把提升機(jī)中把鋼絲繩的斷裂檢測(cè)出來(lái)，把這些信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送給 A/D 輸入模塊，經(jīng)過(guò) PLC 的軟件處理，在給 PLC 的 D/A 輸出模塊，通過(guò)一定的電路顯示出來(lái)，并對(duì)提升機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。該系統(tǒng)處理保留原來(lái)的繼電器接觸控制系統(tǒng)的控制保護(hù)功能外，還利用了 PLC 得天獨(dú)厚的特點(diǎn) —— 具有輔助特殊功能的內(nèi)部繼電器。例如前面提到的異常事故的禁止輸出繼電器，在緊急狀態(tài)下，使 PLC 全部輸出禁止，實(shí)現(xiàn)了故障保護(hù) 。另外還利用停電記憶功能的輔助繼電器，保證在電源恢復(fù)時(shí)按著原來(lái)的程序往下運(yùn)行，這樣就使提升機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，安全系數(shù)也相應(yīng)提高。這些都是其它控制所不能比的。 11 PLC 類型的選擇 原則 目前， PLC 的種類很多，按其輸入輸出方式有直流和交流兩種輸入方式；有繼電器（ R），晶體管輸出 (T)，雙向可控硅輸出（ S）三種輸出方式；按其功能又分為低檔、中檔、高檔三種；按接點(diǎn)數(shù)又分為小型、中型、大型三種。一般小型低檔的 PLC 僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制，中檔和高檔、中型和大型的PLC 才能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制，并且具有聯(lián)網(wǎng) 通訊，各種運(yùn)算，高級(jí)語(yǔ)言等多種功能。 具體在提升機(jī)中選用哪種型號(hào)的 PLC，要視控制系統(tǒng)的情況及經(jīng)濟(jì)實(shí)力而定。 在選型是一般要考慮一下幾點(diǎn)： 1 確定控制對(duì)象和控制范圍 在應(yīng)用 PLC 時(shí)，首先要詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過(guò)程與要求，了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的多有功能和指標(biāo)要求，與繼電接觸其控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后加以選擇。 2 選擇機(jī)型 一般來(lái)說(shuō)，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品在可靠性上都是過(guò)關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己要求，而不浪費(fèi)機(jī)型容量。 在選擇機(jī)型前，用戶首先要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行下列估計(jì)： 1）由多 少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2）由多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，輸出功率為多少； 3）有多少模擬量輸入輸出點(diǎn)； 4）是否有特殊控制要求，如高速計(jì)算器等； 5）機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多少； 6）現(xiàn)場(chǎng)對(duì) PLC 的相應(yīng)速度有何要求； 7）內(nèi)存估計(jì)： 用戶程序所需要的內(nèi)存量受下述四個(gè)因素的影響： ○ 1 內(nèi)存利用率 ○ 2 開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 3 模擬量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 4 程序編寫者的編程水平。 8） I/O 模 塊配置及系統(tǒng)電源容量校驗(yàn)：模塊確定后，要根據(jù)每個(gè)模塊各支路同時(shí)工作，即系統(tǒng)最大可能工作需要的電流數(shù)來(lái)校核電源容量，當(dāng)各機(jī)架負(fù)載不均時(shí)，亦可將模塊的配置予以適當(dāng)調(diào)整。 12 3 編制程序 編程時(shí) ，首先要合理劃分模塊，其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信息名稱定義。最后經(jīng)過(guò)單塊調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)。程序必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1）存儲(chǔ)器（包括 RAM 和 ROM）空間的分配。它與開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存利用率和程序編寫者的編程水平有關(guān)。 2）專用存儲(chǔ)器的確定。 3）系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)。 4）各功能塊子程序的編制。 5）主程序的編制及調(diào)試。 6）故障應(yīng)急措施。 7）其他輔助程序的設(shè)計(jì)。 8）如果有通信網(wǎng)絡(luò)，還需要通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)程序的設(shè)計(jì)。 可編程控制器控制系統(tǒng)的類型 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)按其應(yīng)用特點(diǎn)可分為三種類型：?jiǎn)误w控制的小系統(tǒng)、慢過(guò)程控制的大系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制的快速系統(tǒng)。下面分別討論這三種應(yīng)用系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)所應(yīng)遵循的基本原則。 1 單體控制的小系統(tǒng) 此系統(tǒng)一般使用一臺(tái) PLC 就能完成控制功能，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備，或幾臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)功能。 單體控 制的小系統(tǒng)，沒(méi)有 PLC 鍵的通信問(wèn)題，但有時(shí)要求功能齊全，容量變化大，有些還要求與原系統(tǒng)的其它機(jī)型向連接。因此，也要從幾個(gè)方面加以考慮。 1）設(shè)備集中，待驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功率小，如機(jī)床或鑄造車間等。這時(shí)需要選用局部式結(jié)構(gòu)，且選用低電壓、高密度輸入輸出模塊。 2）設(shè)備分散，待驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功率大。這時(shí)應(yīng)選用離散式結(jié)構(gòu)，且選用高電壓、低密度輸入輸出模塊。 3）設(shè)備有專門要求，輸入輸出不是關(guān)鍵參數(shù)，重要的是選擇功能強(qiáng)、滿足控制速度要求的高速計(jì)數(shù)器。 4）有時(shí)，雖然手冊(cè)給出的輸入輸出容量很大，比如 16KB，但 PLC 還要受到其他 方面的限制，如內(nèi)存的大小等。在點(diǎn)數(shù)特別多的情況下，配置網(wǎng)絡(luò) 13 會(huì)增加費(fèi)用，可以考慮使用多臺(tái) PLC 控制。但在功能分隔時(shí)，選擇信息交換少的界面，然后用輸入輸出點(diǎn)來(lái)完成 PLC 間的信息交換，實(shí)際上這時(shí)一種方便可靠的方案。 2 慢過(guò)程控制的大系統(tǒng) 慢過(guò)程控制的大系統(tǒng)的特點(diǎn)是，設(shè)備對(duì)運(yùn)行速度要求不高或系統(tǒng)中某一部分對(duì)運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，所有設(shè)備都要統(tǒng)一管理。這樣的系統(tǒng)應(yīng)選用低速網(wǎng)和中小型機(jī)。每一臺(tái) PLC 控制一臺(tái)單體設(shè)備，功能簡(jiǎn)化，編程與調(diào)試容易，發(fā)生故障時(shí)影響面小，容易查找。 3 實(shí)時(shí)控制的快速系統(tǒng) 隨著 PLC 在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中， PLC 不僅完成邏輯控制和主令控制，而且逐步進(jìn)入了設(shè)備的控制級(jí)，如高速線材、中低速熱軋等速度控制系統(tǒng)逐漸由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 構(gòu)成該類系統(tǒng)就要考慮選用輸入容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的大型機(jī)，但在上述控制系統(tǒng)中，即使選用了大型機(jī)，一臺(tái) PLC 也難以滿足控制要求。這時(shí)，多臺(tái) PLC 間的信息交換和系統(tǒng)快速響應(yīng)就成了一對(duì)尖銳的矛盾。 解決這種矛盾的辦法有兩種。一是選用高速網(wǎng)，可靠的高速網(wǎng)能滿足信息快速交換這一要求，但網(wǎng)絡(luò)都是為大量的信息交換而設(shè)計(jì)的。在構(gòu)成中小系統(tǒng)時(shí)， 昂貴的高速網(wǎng)不能被充分利用這一點(diǎn)也令人不滿意。另一種是選用低速網(wǎng)，速度要求不高的信息交換低速網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)速度要求高的那部分信息交換，則采用硬件輸入輸出的辦法。缺點(diǎn)是 PLC 間的交換信息不能太多，否則將占用太多的輸入輸出點(diǎn)，給 PLC 容量的選擇造成困難。 可編程控制器控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)由自動(dòng)、半自動(dòng)、和手動(dòng)三種運(yùn)行方式。 1）自動(dòng)運(yùn)行方式是 PLC 控制系統(tǒng)得主要運(yùn)行方式，只要運(yùn)行條件具備，PLC 本身的啟動(dòng)系統(tǒng)，也可由 PLC 發(fā)出啟動(dòng)預(yù)告，有操作人員確認(rèn)并按下啟動(dòng)按鈕后， PLC 自動(dòng) 啟動(dòng)系統(tǒng)。 2）半自動(dòng)運(yùn)行方式，即系統(tǒng)的啟動(dòng)或運(yùn)行過(guò)程忠的某些步驟需要人工干預(yù)，方可進(jìn)行下去。半自動(dòng)方式多用于檢測(cè)手段不完善、需要人工判斷或某些設(shè)備不具備自動(dòng)控制條件而靠人工干預(yù)的場(chǎng)合。 3）手動(dòng)控制方式不是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式，而是用于設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和緊急情況下的控制方式，因此它是自動(dòng)運(yùn)行方式的輔助方式。所謂緊急情況時(shí)指 PLC 在故障情況下運(yùn)行。從這個(gè)意義上講，手動(dòng)方式又是自動(dòng) 14 方式的后備運(yùn)行方式，所以手動(dòng)運(yùn)行方式的程序不能進(jìn)入 PLC。 在運(yùn)行方式設(shè)計(jì)的同時(shí)，還必須考慮到停運(yùn)方式的設(shè)計(jì)。 PLC 的停運(yùn)方式 有正常停運(yùn)、暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。 正常停運(yùn)油控制器的程序執(zhí)行，當(dāng)那個(gè)運(yùn)行步驟執(zhí)行完畢且不需重新啟動(dòng)執(zhí)行程序時(shí)，或控制器收到操作人員停運(yùn)命令后，控制器將按照規(guī)定的停運(yùn)步驟停運(yùn)系統(tǒng)。 暫時(shí)停運(yùn)方式用于程序控制方式暫時(shí)執(zhí)行當(dāng)前程序，使所有輸出都置成OFF 狀態(tài)，待暫停接觸時(shí)將繼續(xù)運(yùn)行杯暫停的程序。另一個(gè)暫停運(yùn)行方法是用暫停開(kāi)關(guān)直接切斷負(fù)載電源，同時(shí)送給控制器輸入信號(hào)，以停止執(zhí)行程序。 還有一種暫停運(yùn)行方式是把 CPU 的 RUM 切換成 STOP。這種方法最簡(jiǎn)單，而且程序保留暫停前的狀態(tài)。 緊急停運(yùn)方式是：當(dāng)控制系統(tǒng)中某 些設(shè)備出現(xiàn)異常情況或故障而不立即停運(yùn)，系統(tǒng)將導(dǎo)致重大事故或可能所懷設(shè)備時(shí)，必須使用緊急停運(yùn)按鈕時(shí)所有設(shè)備立即停運(yùn)。它是即沒(méi)有連鎖條件有沒(méi)有延遲時(shí)間的停運(yùn)方式。緊急停運(yùn)時(shí)，所有設(shè)備必須停運(yùn)，且程序控制被解除，控制內(nèi)容復(fù)位到原始狀態(tài)。 可編程控制器控制系統(tǒng)得控制方式 PLC 的控制方式可分為程序控制方式、連鎖控制方式和 步進(jìn) 控制方式三種。 1 程序控制方式 根據(jù) PLC 的功能和輸入輸出模塊的組合，它有以下幾種： 1） 代替普通繼電器的順序控制； 2） 按位移寄存器方式進(jìn)行步進(jìn)控制、順序控制； 3） 進(jìn) 行按定時(shí)器的時(shí)序控制； 4） 進(jìn)行計(jì)數(shù)器的技術(shù)控制； 5） 按高速計(jì)數(shù)器值進(jìn)行計(jì)數(shù)、測(cè)量和位置控制； 6） 根據(jù)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量控制； 7） 根據(jù)模擬輸入輸出信號(hào)進(jìn)行 PID 控制； 8） 根據(jù)模擬輸出信號(hào)進(jìn)行溫度、流量和速度的控制； 9） 用位置控制模塊進(jìn)行高速、高精度的位置控制； 10） 用數(shù)據(jù)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、參數(shù)控制等 2 連鎖控制方式 它是采用繼電器連鎖控制電路的控制方式。該方式一般應(yīng)用于復(fù)雜的條 15 件控制場(chǎng)合，如流水生產(chǎn)線、港口待時(shí)輸送機(jī)等。這些場(chǎng)合設(shè)備的起停一般都具備復(fù)雜的控制條件，同時(shí)還需要設(shè)備故障時(shí)的連鎖控制；設(shè)計(jì)控 制系統(tǒng)時(shí)，必須考慮連鎖邏輯條件。 3 步進(jìn)控制方式 一般他使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或步進(jìn)器，僅適時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，其它指令全部被抑制。此方式中，動(dòng)作結(jié)束信號(hào)要反送給步進(jìn)檢出電路，以便切換到下一步，輸出必要的命令。 在實(shí)際應(yīng)用中，連鎖控制和步進(jìn)控制是并用的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須列出邏輯連鎖條件和步進(jìn)控制條件。 可編程控制器控制系統(tǒng)的構(gòu)成 使用 PLC 可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，下面就可能的系統(tǒng)構(gòu)成介紹如下： 1 單機(jī)控制系統(tǒng) 用一臺(tái) PLC 控制一臺(tái)控制設(shè)備的系統(tǒng)是最一般的控制系統(tǒng)，輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量比 較小，控制系統(tǒng)的構(gòu)成簡(jiǎn)單明了。 如下圖 32 所示是典型的單機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，任何類型的 PLC 都可選用，但不宜將功能和 I/O 點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量等裕量留得過(guò)大。 輸入/輸出控制對(duì)象 圖 32 單機(jī)控制系統(tǒng) 2 集中控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)是用一臺(tái) PLC 控制多臺(tái)被控制設(shè)備。該控制系統(tǒng)多用于各控制對(duì)象所處的地理位置比較近， 且相互之間的動(dòng)作有一定聯(lián)系的場(chǎng)合。如果各控制對(duì)象地理位置比較遠(yuǎn)，而且大多數(shù)的輸入輸出線都要引入控制器，這時(shí)需要大量的電纜線，施工量也大，系統(tǒng)成本增大，在 這種場(chǎng)合下，推薦 16 使用遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)。 圖 33 所示是集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它比圖 32 所示的單機(jī)控制系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)得多。 然而某一個(gè)控制對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)。必須停運(yùn) PLC，其它的控制對(duì)象也必須停止運(yùn)行，這是集中控制系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)。因此，該控制系統(tǒng)用于由多臺(tái)設(shè)備組成的流水線上比較合適。當(dāng)一臺(tái)設(shè)備停運(yùn)時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)線都必須停運(yùn)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮是有利的。 CBA輸入輸出控制對(duì)象 控制對(duì)象 控制對(duì)象PLC 圖 33 集中控制系統(tǒng) 采用集中控制系統(tǒng)時(shí)，必須注意將 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量選擇裕量大些，以 便增設(shè)控制對(duì)象。 3 分散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)，它的構(gòu)成如圖 34 所示。每一個(gè)控制對(duì)象設(shè)置一臺(tái) PLC，各臺(tái) PLC 之間可通過(guò)信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或由上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通信。 PLC A控制對(duì)象 A 控制對(duì)象 B 控制對(duì)象 C