【正文】 附近。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)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通信。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。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)。 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。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。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)。 還有一種暫停運(yùn)行方式是把 CPU 的 RUM 切換成 STOP。 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。 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。 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。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。 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 來實(shí)現(xiàn)。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。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。因此，也要從幾個(gè)方面加以考慮。 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)、慢過程控制的大系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制的快速系統(tǒng)。 5）主程序的編制及調(diào)試。它與開關(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)。 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。 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。這些都是其它控制所不能比的。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，把這些信號(hào)經(jīng)過處理送給 A/D 輸入模塊，經(jīng)過 PLC 的軟件處理，在給 PLC 的 D/A 輸出模塊，通過一定的電路顯示出來，并對(duì)提升機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。 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。 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。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)過程?，F(xiàn)以小型提升機(jī)為例說明。其五， PLC 可以 實(shí)現(xiàn)對(duì) 模 擬 量的控制， 對(duì) 于機(jī)械 設(shè)備 的故障可以用傳 感器取出信 號(hào) ，通 過 PLC 的 A/D 或 D/A 模 塊，實(shí)現(xiàn)對(duì) 提升機(jī)故障的 監(jiān)測(cè)和報(bào) 警， 從 而使控制系 統(tǒng)采 取相 應(yīng) 的措施，避免事故 的發(fā) 生。其三，由于 PLC 具 有許 多 內(nèi) 部的 軟繼電 器，在這 些 軟繼電 器中 ，還 有具有特殊功能 的輔 助 繼電 器， 這 些 輔 助 繼電 器的特殊功能，使提升機(jī)控制系 統(tǒng) 的保 護(hù) 更加完善和可靠。 這就簡(jiǎn) 化了控制系 統(tǒng) 的硬件接 線 ， 減 少了控制屏體 積 。它可以 實(shí)現(xiàn) 多 機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊 ，可以 與強(qiáng)電 一起工作，而且抗干擾，可 擴(kuò) 展，比一般微機(jī)控制 編 程 簡(jiǎn)單 。 這 些安全 百戶 中存在的 問題， 都不同程度的影 響著生產(chǎn) ，需要 盡 快加以解 決。 提升機(jī)在 運(yùn) 行中，另一 個(gè)難解決 的 問題 是， 對(duì) 提升機(jī)械 設(shè)備 故障的及早監(jiān)測(cè)和 警 報(bào) 。 電動(dòng) 機(jī)在起 動(dòng)時(shí) 要串入 電阻 ， 隨著電動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速的提高，串入 電阻 要逐步切除，正常 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 要全部切除。目前正在使用的液壓螺旋調(diào)繩器，就是基于這樣的原則設(shè)計(jì)的。 根據(jù)歐拉公式，鋼絲繩兩端張力之比應(yīng)符合： ??epp ?21 或 ? ?12 21 ??? ??ep pp 式中 2,1 pp 分別為鋼絲繩松邊和緊邊的張力。其他一些國家對(duì)防滑問題，往往僅規(guī)定鋼絲繩兩端的靜張力之比。 有人認(rèn)為，襯墊的消耗主要是車槽是車掉的二不是由于滑動(dòng)（蠕動(dòng)）磨掉的，但一般來說，選用耐磨性較好的 襯墊材料還是合適的。傳動(dòng)的性能在很大程度 5 上依賴于襯墊的性能。盡管在正常傳動(dòng)時(shí)，鋼 絲繩并不沿繩槽滑動(dòng)，但彈性蠕動(dòng)時(shí)不可避免的。目前礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化方向發(fā)展，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求。 4） 摩擦輪提升機(jī)：其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動(dòng)。 其中礦井提升機(jī)的主要組成部分為：纏繩機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)），控制、保護(hù)監(jiān)視及信號(hào)裝置等。 礦井提升設(shè)備耗電量大，在金屬礦，耗電有時(shí)能達(dá)到全礦的 40%~50%。 3 第 2 章 提升機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 提升機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 礦井提升設(shè)備是供提升礦物（煤礦、礦石）、升降人員、設(shè)備，下放材料等使用的 。目前礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動(dòng)化方向發(fā)展，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求。 2） 摩擦輪提升機(jī)：其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動(dòng)。 其中礦井提升機(jī)的主要組成部分為：纏繩機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)），控制、保護(hù)監(jiān)視及信號(hào)裝置等。因?yàn)樘嵘龣C(jī)械的功能不僅可以聯(lián)系井上與井下，還可以聯(lián)系井下之間。纏繞直徑在 2米以下的稱為絞車（盡管兩者結(jié)構(gòu)基本相同）。 我國把纏繞直徑在 2米以上的提升設(shè)備成為提升機(jī)械 。但這些說法并沒有給出提升機(jī)械以嚴(yán)格的定義。它包括：提升機(jī)、井架（或井塔）天輪、鋼絲繩、提升容器以及裝卸載裝置等。圓柱圓錐形提升機(jī)也是纏繞提升機(jī)的一種，這種提升機(jī)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、笨重，在我國除一些老礦還在使用外，新設(shè)計(jì)的礦井一般不再采用。 多年來，大量采用多繩摩擦式以及先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，還出現(xiàn)了全液壓型等。 圖 11 為摩擦式提升機(jī)工作原理圖 2 圖 11 塔式多生摩擦提升機(jī)工作原理圖 （ 有導(dǎo)向輪系統(tǒng) ） 1 提升容器， 2鋼絲繩 3主導(dǎo)輪 4導(dǎo)向輪 5尾繩 它靠提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪的摩擦傳動(dòng) 動(dòng)力 ， 以 實(shí)現(xiàn) 提升機(jī)的正常工作要求。因此如果忽視它的運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠性，會(huì)造成礦井生產(chǎn)停頓，甚至不堪設(shè)想的后果。它包括：提升機(jī)、井架（或井塔）天輪、鋼絲繩、提升容器以及裝卸載裝置等。圓柱圓錐形提升機(jī)也是纏繞提升機(jī)的一種，這種提升機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，在我國除一些老礦還在使用外，新設(shè)計(jì)的礦井一般不再采用。 多年來，大量采用多繩 摩擦式以及先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，還出現(xiàn)了全液壓型等。 下為 4（Ⅰ）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表： 4 型 號(hào) 導(dǎo)向輪直徑 鋼 絲 繩 最大靜拉力 最大靜拉力差 有導(dǎo)向輪時(shí)最大直徑 無導(dǎo)向輪時(shí)最 大直徑 間距 m KN mm 3 450 140 32 300 最大提升速度 減速 器 旋轉(zhuǎn)部分變位重量 導(dǎo)向輪變位重量 外形尺寸 長(zhǎng) x寬 x高 m/s 型號(hào) 速比 t t m 14 XP1120 4（Ⅰ）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表 由于多生摩擦輪提升的特點(diǎn)，所以它的運(yùn)算參數(shù)九與纏繞式有所不同，主要有： 1）速度圖可能有所不同。 摩擦襯墊 多生摩擦輪的傳動(dòng) 是 一種典型的柔性傳動(dòng)方式。但也不是摩擦系數(shù)越大越好，因?yàn)樵谀承┣闆r下，鋼絲繩的滑動(dòng)，有利于保護(hù)機(jī)械設(shè)備，使其免予過載。 我國及對(duì)于防滑問題規(guī)定，靜防滑系數(shù)≥ ，動(dòng)防滑系數(shù)≥ 。 根據(jù)分析，提升機(jī)提升重物開始階段，是容易產(chǎn)生滑動(dòng)的情況，除非在放下重物或提升重物的減速大于提升重物開始時(shí)的加速度，才需要進(jìn)行校核外，只需要校核提升重物開始階段就可以了。 引起鋼絲繩受理不平衡的原因主要有： 1） 鋼絲繩主導(dǎo)輪繩槽直徑偏差 2） 鋼絲繩本身的長(zhǎng)度偏差 3） 鋼絲繩本身剛度偏差 對(duì)于鋼絲繩張力不均的問題，經(jīng)過實(shí)踐證明，只需每隔一定時(shí)間調(diào)整一下可以滿足使用要求了。 交流提升機(jī)在 運(yùn) 行中， 較難解決 的 問題 是 電動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 電阻 的串入和切除的控制。 這 種控制方法受外界干擾大 ，繼電 器、接觸器磨 損 快，易 產(chǎn) 生火花， 給 提升機(jī)的正常 運(yùn) 行 帶來了許多困 難 。 對(duì) 于 過 卷、蹲罐等故障的防止和 處理，墨前有很多種方法，但 這 些方 法總 的 講 不是十分完美。并通 過數(shù) 字式、模 擬 式的 輸 入和 輸 出，控制各種類 型的機(jī)械或生 產(chǎn)過 程。 這 是因 為： 其一， PLC 就有 計(jì)數(shù) 功能，使提升機(jī)原控制回路中的 時(shí)間繼電 器，控制回路中的大部分的觸 點(diǎn) 均被 PLC 的 內(nèi) 部存儲(chǔ)邏輯 所 代替。其工作速度 比繼電 接觸器快，也避免了 繼電 接觸器控制的觸 點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng) 和 時(shí) 序失 控問題 。其四， PLC 抗干擾能力 強(qiáng) ，使提升機(jī)在 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 不怕震 動(dòng) ，不怕火花，能 適應(yīng) 各種 惡 劣的 工業(yè)環(huán) 境。 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完成。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)。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。保留原 來 的 電 流延 時(shí) 控制功能，其 電 流延 時(shí) 功能 為自動(dòng) 控制。 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。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。 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。 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。 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。 4）各功能塊子程序的編制。 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)。 單體控 制的小系統(tǒng)，沒有 PLC 鍵的通信問題，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。 2）設(shè)備分散，待驅(qū)動(dòng)設(shè)備的功率大。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。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。 解決這種矛盾的辦法有兩種。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。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。 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)。另一個(gè)暫停運(yùn)行方法是用暫停開關(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。它是即沒有連鎖條件有沒有延遲時(shí)間的停運(yùn)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。 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。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。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)。 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。 與集中控制系統(tǒng)具有相同 I/O 點(diǎn)數(shù)時(shí)，雖然分散控制系統(tǒng)多用了一臺(tái)或幾臺(tái) PLC， 導(dǎo)致價(jià)格偏高，但從維護(hù)、試運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)控制對(duì)象等方面看，其靈活性要大得多。有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，某種型號(hào)的 PLC 雖然滿足所需的功能和要求，但僅由于能驅(qū)動(dòng)同軸電纜的長(zhǎng)度的限制而不得不改用其它型號(hào)的PLC。 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過 18 程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 4）