【正文】 溫度、流量、壓力和液位進行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結構、 PID 策略為主，同時針對不同的對象與要求，創(chuàng)造了一些專門的控制系統(tǒng)，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滯后的 Smith 預估器，克服干擾的前饋控制和串級控制等等，這階段的主要任務是穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)定值控制。這階段的主要任務是克服干擾和模型變化，滿足復雜的工藝要求，提高控制質量。經過 20多年的發(fā)展，它已日臻完善，在眾多的控制系統(tǒng)中，顯示出出類拔萃的風范，因此，可以毫不夸張地說，分散控制系統(tǒng)是過程控制發(fā)展史上的一個里程碑。在這種情況下，若只為追求新技術的應用而提前進行設備的更新?lián)Q代，將造成極大的浪費，同時增大設備投資的回收難度，提高企業(yè)的產品成本。因而設備故障率比較高，維修工作量比較大。 要解決上述問題，最有前途的作法是對現(xiàn)有設備進行技術改造，提高舊設 備的新技術含量。同時，通過采用 PLC 控制可以減輕工人的勞動強度，提高抓斗橋式起重機的工作性能。橋式起重機通常分為單主梁、雙梁起重機兩大類。如車站貨場使用的門式起重機；建筑工地使用的塔式起重機；生產車間使用橋式起重機。大車的軌道敷設在沿車間兩側的立柱上，大車可在軌道上沿車間縱向移動；大車上有小軌供小車橫向移動；主鉤和副鉤都裝在小車上，主鉤用來提升重物，副鉤除 了可提升輕物外，在它額定負載范圍內也可協(xié)同主鉤輕轉或翻倒工作用。 橋式起重機的供電特點 起重機的電源為 380V，由公共的交流電源供給 。另一種方法是采用滑觸線和集電刷供電。 起重量 系 指被起升物的重量，有額定起重量和最大起重量兩個參數。 跨度 起重機主梁兩端車輪中心線間的距離，即大車軌道中心線間的距離稱作跨度。中、小起重量的起重機起升速度一般為 8～ 20m/min。按工作級別使用起重機，可安全又充分發(fā)揮起重機的功能。為此，專門設計制造了 YZR 系列起重及冶金用三相感應電動機。 %100% ?? 周期時間負載持續(xù)時間FC (21) 一個周期通常是為 10min，標準的負載持續(xù)率有 15%、 25%、 40%、 60%等幾種。 提升機構與移動機構對電力拖動自動控制的要求 為了提高起重機的生產率和生產安全，對起重機提升機構電力拖動自動控制提出如下要求： 1) 具有合適的升 降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應大于額定負載的提升速度。高速向低速過渡應逐級減速，保持穩(wěn)定運行。 6)為了安全，有機械抱閘的機械制動，以減輕機械抱閘的負擔。 起重機電動機的工作狀態(tài)分析 大車、小車行走機構電動機的正、反向電動狀態(tài)運行 起重機大車和小車運行機構電動機的負載轉矩為運行傳動機 構和車輪滾動時的摩擦阻力矩，其值為一常數，方向始終與運動方向相反。 當空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài) 圖 提升物品時的正向電動狀態(tài) 圖 下放空鉤或輕載時的反向電動狀態(tài) 圖 下放在中載或重時的再生制動狀態(tài) 9 當空鉤或輕載下放時，由于負載重力轉矩小于提升機構摩擦阻轉矩，此時依靠重物自身重量不能下降。 在中載或重時的再生制動狀態(tài) 在中載或重載長距離下降重物時，可將提升電動機按反轉相序接線，產生下降方向的電磁轉矩，此時電磁轉矩 T與重力轉矩 TW的方向一致，仍如圖 所示，使電動機很快加速并超過電動機的同步轉速。此時，電動機定子仍按正轉提升相序接線，但在轉子電路中串接較大電阻，這時電動機起動轉矩小于負載轉矩 TL，因此電動機就被載荷拖動，迫使電動機反轉反轉以后電動機的轉差率增大，轉子的電動勢和電流都加大，轉矩也隨之加大，直至 T=TL， 如圖 。所以，電動機的電磁轉矩將是這兩個旋轉磁場產生的轉矩之和。這時，如果電動機在重力負載作用下，電動機將處于第四象限的倒拉制動狀態(tài)，稱為單相倒拉制動，適用于輕載低速下降。另外，起重機有關機構安裝各類可靠靈敏的安全裝置，常用的有緩沖器、起升高度限位器、負荷限制器及超速開關等。 圖 為 XQB12504F/口型保護箱的電氣原理圖。 2)操作頻率高，每小時通斷次數接近或超過 600 次。 副鉤也采用主令控制器來控制其原理與與主鉤的控制原理大體相同，副SQ11S Q 1 1QS1急停SQ10 SQ9KOC5 KOC4KOC3 KOC1 KOC0SQ8 SQ7 SQ6 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1KMKMSA4SA3SA2SA1SB1KMHLFU FU圖 XQB12504F/口型保護箱的電氣原理圖 12 鉤中沒有點動操作，其制動采用電磁抱閘，如圖 所示。它的結構與萬能轉換開關有些類似，也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表閉合或斷開電路，但其觸點對數較多。同時，由于 KT1 的短暫延時，在控制器手柄由“ 0”扳到下降“ 3”位時，接觸器 KM3 不動作； 9)重型載荷時，在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經常使用點動操作重型載荷時，在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器“ 0” 下降“ 2” “ 0”的操作。 (1)提升重物的控制 1)控制器手柄由“ 0”位扳至上升“ 1”位時，由于觸點 KM1 斷開，使時間繼電器 KT3 斷電釋放，其觸點 KT3（ SA8 支路） 經 延時后閉合，使KM4 通電吸合，短接一段轉子電阻 R1，電動機運行在圖 “上 1”特性曲線上。 15 在 KM8通電吸合后，經 KM KM1觸點使 KT2 通電吸合，觸點 KT2（ SA5支路） 、 KT2（ SA11 支路） 瞬時閉合，前者為 KM8 延時斷電，制動器延時閉合準備，后者為 KM1 通電提供又一通道。因為此時觸點 KM6（ KT5 線圈 支路 ） 斷開，使時間繼電器KT5 斷電釋放，經 延時后又使接觸器 KM7 通電吸合，再短接一段轉子電阻 R4，只剩一段常接電阻 R5，電動機穩(wěn)定工作在圖 “ 上 3” 特性曲線上。所以，電動機未接電源，制動器未打開，不致引起重載下降，也不會引起輕載不但不下降反而上升的現(xiàn)象發(fā)生。電動機運行在圖 單相制動特性曲線上，即 “ 下 2” 曲線上。另外，觸點 KM5（ KT4 線圈支路） 斷開，使 KT4 斷電釋放，經 延時使 KM6 通電吸合，短接轉子電阻 R3，電動機運行在圖 “ 下 3’” 特性上，而觸點 KM6（ KT5線圈支路） 斷開，又使 KT5 斷電釋放，經 延時后，使 KM7 通電吸合，又短接一段電阻 R4，電動機運行在圖 “ 下 3” 特性上。 5)當控制器手柄由下降“ 2”位扳回到下降“ 1”位時， KM KT KM4斷電釋放， KT2 相繼斷電釋放，但因觸點 KT2（ SA5 支路） 延時 才斷開，觸點 KT1（ SA4 支路） 經 延時閉合，這就使 KM1 通電吸合，電動機按提升相序接通電源，轉子電阻全部串 入 。 7)換向時 間繼電器 KT1(動合延時 ，開斷延時 )，以延長可逆轉換時間，防止接觸器 KM1KM KM3KM2 可逆轉換時可能造成的相間短路。點動時，踏下腳踏開關 SF，操縱主令控制器手柄在 “0”下降 “1”“0”間方便地進行。若重復上述操作，便可獲得重載下的點動下降重物的控制。它安有制動器與限位行程開關，設有能吸收車體運動動能的緩沖器，其電氣控制有凸輪控制型控制電路與 PQY 系列主令控制電路。另外，在凸輪控制器控制電路中，過流繼電器 KOC 實現(xiàn)過載與短路保護；緊急開關 SEM 作事故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關 SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；電磁抱閘 YB 實現(xiàn)電動機的機械制動。 PQY 型主令控制電路分類 PQY 系列運行機構控制電路按控制電動機臺數和線路特征分為 4 種； PQY1 型：控制 1 臺電動機； PQY2 型：控制 2 臺電動機； POY3 型：控制 3 臺電動機，允許 1 臺電動機單獨運轉； POY4 型：控制 4 臺電動機，分成兩組，允許每組電動機單獨運轉。 主令控制器反向第一檔為反接制動停車。它不僅充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)點，以滿足各種工業(yè)生產過程自動控制的需要，同時又照顧到一般電氣操作人員的技術水平和習慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編程方式，使 PLC的使用始終保持大眾化的特點。 (3)計數控制 為滿足對計數控制的需要， PLC 向用戶提供上百個功能較強的計數器，如 FX2 型 PLC 可向用戶提供 241 個計數器。如 FX2型 PLC 中擁有上千個狀態(tài)元件，為用戶編寫較復雜的步進順控程序提供了極大的方便。一臺計算機與多臺 PLC可構成集中管理、分散控制的分布式控制網絡，以完成較大規(guī)模的復雜控制。 ，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可解決，系統(tǒng)的調試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。 這就要求設計人員在設計前就要深入現(xiàn)場進行調查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。例如：應該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能 正常工作。 4)適應發(fā)展的需要 由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完 善的需要。 (2)根據控制要求，基本確定開關、數字 I/O 點和模擬量通道數，進行 I/O點初步分配，繪制 I/O 使用資源圖。 (5)設計控制程序。程序設計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設計梯形圖、編制語句表程序清單。近幾年， PLC產品的價格有較大的下降，其性價比越來越高， 其結構型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有特點，適用場合也各有側重。若考慮周到，則存儲器的擴充需求也許只要再安裝一個存儲器模塊即可滿足；如果具有可用的通信口，就能滿足增加一個外圍設備的需要。在 PLC 實際應用中，是以其為控制核心組成電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產、工業(yè)過程的控制。這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，但需編完程序之后才能計算出結果。 選型時的注意事項 (1)在 PLC 選型時主要是根據所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。若要長期或斷電保持應選用 eeprom 儲存 (不需備用電源 )，也可選外用儲存卡盒。 (6)PLC 的聯(lián)網： PLC 的聯(lián)網方式分為 PLC 與計算機聯(lián)網和 PLC 之間互聯(lián)網兩種。 (8) 充分合理利用軟、硬件資源。同時也能減少硬件投入，降低成本。 27 節(jié)省 PLC 輸入輸出點數的方法 可編程控制器輸入、輸出的點數是有限的，而每一個輸入 /輸出（ I/O）點的平均價格高達幾十元甚至上百元，減少所需的輸入 /輸出（ I/O）點數是降低系統(tǒng)投資的主要措施之一。假設圖中沒有二極管，且系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，當 K K K3 閉合， K4 斷開時，電流可通過 COM 端子，經K K到 K2 形成的寄生電路，致使輸入繼電器 X1 錯誤地變?yōu)?ON。與每一個起動信號或停止信號分別占用一個輸入點的方法相比，既節(jié)約了輸入點，還簡化了梯形圖電路。 FX 系列可編程控制器提供了三種可選擇的矩陣輸入指令。 16 鍵輸入指令 HKY（指令編號： FNC71），利用該指令，只需 4 個輸入和 4 個輸出點，就可輸入 10 個數字鍵和 6 個功能鍵的信號。 減少所需輸出點數的方法 (1)在 PLC 的輸出功率允許的條件下，通 /斷狀態(tài)完全相同的負載可以并聯(lián)連接，即共用一個輸出點。 (4)用一個輸出點控制指示燈常亮或閃爍，可以顯示兩種不同的信息。 (7)系統(tǒng)中某些相對獨立或比較簡單的部分，可以不進 PLC，直接用繼電器電路來控制。在本次設計中可以考慮以下方案： 方案一：只改主令控制為 PLC 控制 題選 20/5t 橋式起重機的起升機構采用了主令控制器控制，而大 、 小車 、副鉤 運行機構采用的仍是凸輪控 制器控制，另外還專門設置了保護箱。 輸入、輸出點的確定 30 以 第二種方案的改造思路為出發(fā)點，對 PLC 的 I/O 點數進行以下考慮： 保護箱 如圖 ，保護箱中的控制變壓器回路主要是照明燈、電鈴和插座，它可以脫離 PLC 工作，所以 PLC 的 I/O 點不需考慮；保護箱中的各進線開關均為手動操作，也可以不接入 PLC，但其中的 QS1 在 控制電路中有一個串聯(lián)的輔助常開接點，該接點從原理上分析其作用不是很大，可以不考慮；用于過載保護、限位保護的各過流繼電器、行程開關和倉門、橋架門行程開關以及起動和急停按鈕需占用 PLC 的 I/O 點。起動按鈕需要 1 個輸入點。 因此，保護箱部分需要 15 個輸入點和 13 個輸出點因此，保護箱部分需。副鉤中31 沒有點動，其輸出有 7 個接觸器。 由圖 可知， 控制 大車行走機構的主令控制器也有向前、向后及零位7 個擋位，也 7 個輸入點。 由以上分析可知，該橋式起重機的控制系統(tǒng)共需 44 個輸入點和 40 個輸出點。 PLC 的地址分配如表 31 所示