【正文】 需要用到 protell99 這個(gè)軟件畫圖時(shí)，由于對(duì)這個(gè)軟件的不熟悉 ,不可必要的遇到問(wèn)題 ,涂?jī)?yōu)同學(xué)給了我不少幫助。感謝學(xué)校、院系對(duì)我的培養(yǎng)；感謝學(xué)院給我提供如此優(yōu)秀的課題和實(shí)驗(yàn)設(shè)備；感謝方 老師的指導(dǎo)和。 同組協(xié)作： 在實(shí)際中，一個(gè)人并不能完成所有的任務(wù)，需要同組的人員一起協(xié)作。 2． 強(qiáng)制 用戶可以強(qiáng)制指定值對(duì)變量賦值，所有強(qiáng)制改變的值都存在主機(jī)固定的 ROM 中。 （ 4） 注釋 選定將要給予注釋的元件，雙擊 該元件、會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，即可輸入文字注釋。首先在編輯窗口中光標(biāo)定位，在功能圖中 選擇元件類型、輸入編號(hào)等，然后按下 “確定 ”就算完成某一元件的輸入，若有錯(cuò)誤，如有元件編號(hào)錯(cuò)誤、違反梯形圖的編程規(guī)則等，系統(tǒng)軟件會(huì)會(huì)馬上拒絕輸入的提示對(duì)話框，提醒設(shè)計(jì)者改正過(guò)來(lái)。新建的程序文件用戶可以根據(jù)實(shí)際變成需要做以下操作： 確定主機(jī)型號(hào)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇 PLC 型號(hào)。直到復(fù)位控制信號(hào)的上升沿輸入時(shí)，觸點(diǎn)才斷開，設(shè)定值又寫入，再又進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。在 FX2N中普遍途采用 M0～ M499，共 500 點(diǎn)輔助繼電器，其地址號(hào)按十進(jìn)制編號(hào)。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的 。 1． 輸入繼電器 （ X） PLC 的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號(hào)的窗口， PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器 X 是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于 PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 三菱 FX2N48MRPLC 及系統(tǒng)構(gòu)成 三菱 FX2N48MRPLC PLC 功能在這幾年得 到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 6． 底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU 能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或 1 和 0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。制動(dòng)電阻用于吸收電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)的再生電能。 (4)高頻濾波器 FIL。在出現(xiàn)過(guò)流或短路事故時(shí)能自動(dòng)切斷變頻器電源，以防事故擴(kuò)大。 [6] ??cosNCN kPP ?NCN kII ?江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 42 控制起升電機(jī)變頻器 圖 43 控制小車電機(jī)變頻器 圖 44 控制塔臂回轉(zhuǎn)電機(jī)變頻器 為了提倡國(guó)家的環(huán)保政策，本控制系統(tǒng)加入了電源再生 單元 ，當(dāng)停止運(yùn)行時(shí)，把多余的電能回饋給電網(wǎng)，電源再生系統(tǒng)如圖 4—4 所示： U， V， W 端口并入電網(wǎng)， P,N 兩端分別接變頻器的 P(+),N(—)兩端。但是，變頻器輸出側(cè)電壓的峰值為直流電壓的水平。 （ 3） 柔性 PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行。新設(shè)備投產(chǎn)，可以考慮專為變頻調(diào)速設(shè)汁的加強(qiáng)的絕緣等級(jí)并考慮了低速?gòu)?qiáng)迫通風(fēng)的電動(dòng)機(jī)。 (4) 綠色變頻器 隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，對(duì)于環(huán)境的保護(hù)越來(lái)越受到人們的重視。在交流變頻器中使用的非智能控制方式有 V/ f 協(xié)調(diào)控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。運(yùn)行速度 60m／ min時(shí)，電機(jī)功率 4． 4kW，荷重和小車克服阻力的運(yùn)行功率，分別是 kw 和 。 1．各種 阻力的計(jì)算 （ 1） 摩擦阻力： Fm =(Q+G)w （ 34） 式中 W——摩擦阻力系數(shù)： Q——起升載荷， N ： G——變幅小車自重載荷， N。因?yàn)榫哂形荒苄载?fù)載的特性，其起升電機(jī)通常工作在額定轉(zhuǎn)速之下，故采用恒轉(zhuǎn)矩控制方式。選擇電機(jī)時(shí)必須確定以下幾個(gè)參數(shù)。它的拖動(dòng)特性要軟，變速要柔和，這也給電氣系統(tǒng)提出特殊要求。 塔式起重 機(jī)控制系統(tǒng)的框圖 塔式起重機(jī)的電路系統(tǒng)，由動(dòng)力電路和控制電路兩大部分組成，這和其它電力拖動(dòng)系統(tǒng)差不多。 自 1995 年以來(lái)，國(guó)外塔式起重機(jī)已正式采用交流變頻調(diào)速技術(shù)。鼠籠式多速電機(jī)，型號(hào)、規(guī)格已比較多，雙速的有 4／ 1 4／ 1 4／ 8 組合，三速的有 4／ 8／ 3 4／ 6／ 2 2／ 4／ 22。用 PLC 控制代替繼電器 接觸器的控制方式及變頻調(diào)速技術(shù)已成為塔機(jī)電 氣控制 發(fā)展的必然趨勢(shì)。 1941 年，有關(guān)塔機(jī)的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)－德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DIN8670 公布?，F(xiàn)在，我國(guó)的建筑用塔式起重機(jī)使用已越來(lái)越普遍，從江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 普通的多層民用建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程等，到處都有塔機(jī)的應(yīng)用。塔式起重機(jī)安裝中首先要進(jìn)行整機(jī)傾翻的驗(yàn)算，從而找出基礎(chǔ)的重量或者壓重的大小。如達(dá)不到要求，應(yīng)采取打樁或地基夯實(shí)措施。 本畢業(yè) 設(shè)計(jì)研究的是 上回轉(zhuǎn)、中型塔式起重機(jī)。 （ 2） 動(dòng)臂變幅式 這類塔式起重機(jī)的吊鉤滑輪組的定滑輪固定在吊臂頭部 ,起重機(jī)變幅由改變起重臂的仰角來(lái)實(shí)現(xiàn)。如 上 圖 11 所示為上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī) ， 它有下列特點(diǎn) :底部輪廓尺寸小 ,對(duì)建筑場(chǎng)地空間要求較小 ,不影響建筑材料堆場(chǎng)的使用 ； 由于塔身不轉(zhuǎn) ,故回轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小 ； 而且便于改裝成附著式起重機(jī) ， 能適用 多種形式建筑物的施工需要 ； 但塔身主弦桿的受力特性不好。 圖 11 塔式起重機(jī) 1． 按塔身結(jié)構(gòu)分類 （ 1） 上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī) 上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的塔身不回轉(zhuǎn) ,而是通過(guò)支承裝置安裝在塔頂上的轉(zhuǎn)塔 (起重臂、平衡臂及塔帽等組成 )旋轉(zhuǎn)。但由于起重臂受較大的彎矩和壓縮 ,所以把起重臂制作得比較笨重 ,起重高度必須低于起重臂固定工作高度 ,不能調(diào)整仰角。 （ 3） 重型 起重量為 20～ 40t， 起重力矩 ≥120kN?m， 一般用于重型工業(yè)廠房 ， 以及高爐、化工塔等設(shè)備的吊裝工程中。 (6) 安裝場(chǎng)地不能選在松土止或沉陷不均的地方，其承載能力要求大于 15t／ m2。 2． 塔式起重機(jī)的整機(jī)傾翻和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算 塔式起重機(jī)安裝使用中，最主要的要求是防止塔機(jī)的整機(jī)傾翻，整機(jī)傾翻的 事故是最大的事故。這還不包括水利水電工程和其他特種塔機(jī)。 1905 年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機(jī)，第一臺(tái)原始塔機(jī)出現(xiàn)于 1912～ 1914 年， 1923 年制成第一臺(tái)近代塔機(jī)的原型樣機(jī)， 1930 年德國(guó)開始批量生產(chǎn)塔機(jī)，并用于 建筑施工。 塔式起重機(jī)的 PLC 控制和變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第 2 章：塔式起重機(jī)的控制系統(tǒng) 塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)的概述 目前國(guó)內(nèi)塔式起重機(jī)控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是使用繼電器 接觸器控制方式，功能差、故障率高。在中、小型塔機(jī)中，常用鼠籠式多速電機(jī)，這就是所謂 YZTD 系列的塔機(jī)專用多速異步起重電機(jī)。用 PLC 控制代替繼電器一接觸器的控制已成為塔機(jī)電控發(fā)展的江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 必然趨勢(shì)。因此，從性能上來(lái)講，變頻調(diào)速是交流電機(jī)最理想的調(diào)速方法。 （ 3） 塔機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)，都是慣性力特大的拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，既要平穩(wěn)起動(dòng)，又不能快速制動(dòng)。采用變頻調(diào)速器還要充分發(fā)揮其恒功率特性，提高運(yùn)行速度以提高工 作效率。 起升電機(jī)的選擇 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 起升電機(jī)的負(fù)載表現(xiàn)為位能性負(fù)載，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其負(fù)載特性為 T=f(n)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL與轉(zhuǎn)速 n無(wú)關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下總保持恒定或基本恒定。塔機(jī)變幅小車運(yùn) 行阻力 F， 主要有摩擦阻力 Fm、坡道阻力 Fp、起升繩阻 力 Fq和風(fēng)阻力Fw。在起重量 10t時(shí)荷重與變幅小車所需的功率比是 10： 1，分析如下。 變頻器中常用的控制方式有 :非智能控制方式和智能控制方式。通過(guò) RS485 接口及一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這樣在有些不適合于人類進(jìn)行現(xiàn) 場(chǎng)操作的場(chǎng)合，也可以很容易的實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。 (3) 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 下 的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，如果采用通用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)，則要考慮低速下的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。 其特點(diǎn)為： （ 1） 采用先進(jìn)磁通矢量控制方式，調(diào)速比可達(dá) 1： 120（ ） （ 2） 可拆卸式風(fēng)扇和接線端子，維護(hù)方便。 ④ 最大輸出電壓不能大于電源電壓，在電源電壓以下可以任意設(shè)定最大輸出電壓。 圖 41 FRA540 主電路 變頻器外部接線圖 本控制系統(tǒng)用三臺(tái)變頻器控制三臺(tái)電機(jī)，分別控制 起升電機(jī)（ 如 圖 4—2 所示 ） ， 小車行走電機(jī)（ 如圖 4—3 所示 ），塔臂回轉(zhuǎn)電機(jī)（ 如圖 4—4 所示 ）。選用目的：用于變頻器、電動(dòng)機(jī)與電源的通斷。但接觸器一般不會(huì)有同時(shí)控制多臺(tái)變頻器的情形。 (6)制動(dòng)電阻 R。 近 幾年來(lái)，又開發(fā)出遠(yuǎn)程 I/O,數(shù)據(jù)出理，網(wǎng)絡(luò)化管理等功能，訊速在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中扮演了重要的角色 1． PLC 的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。 2． PLC 的結(jié)構(gòu) 基本 PLC 框圖 如圖 5—1 所示 。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VAC）。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。 （ 5） 如果要求改變 可重新編程。以下是三菱 FX2N48MR 的結(jié)構(gòu)及基本配置。輸出繼電器的電子常開 /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。如下圖 53 中的 M300，它只起到一個(gè)自鎖的功能。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來(lái)的數(shù)值減 1，當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)閉合。圖 54 為主流程圖 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 54 控制系統(tǒng)的主流程圖 三菱 SWOPCFXGP／ WINC 編程軟件使用方法 1． 新建 建立一個(gè)程序文件， ”可用文件（ FILE） “菜單中的新建（ NEW）命令，在主窗口將顯示新建的程序文件程序區(qū)，也可用工具中按鈕來(lái)完成。 （ 1） 編程元件 梯形圖的編程元件主要有線圈、觸點(diǎn)、指令盒、標(biāo)號(hào)及連接線，其輸入方法有兩種：方法一是功能圖輸出。 對(duì)于元件的剪切、復(fù)制和粘貼和 PROTSL99SE 軟件的操作方法一樣，從略。 （ 3）元件監(jiān)控（光標(biāo)） 選擇 “監(jiān)控 /測(cè)試 ”菜單，執(zhí)行 “元件監(jiān)控（ 光標(biāo)） ”命令，直接進(jìn)入程序界面，在程序上就可以觀察元件的狀態(tài)和數(shù)值。 資料獲?。? 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料主要由馮軍老師提供，包括 WinCC 的使用、西門子 S7300 系列的STEP7 軟件包使用手冊(cè)；另外，從學(xué)校圖書館也查閱了一些資料；還有在網(wǎng)上也查詢一些相關(guān)的信息。 致謝 ： 在完成這項(xiàng)課題的設(shè)計(jì)之際，我要向無(wú)錫江南大學(xué)通信與控制工程學(xué)院以及放方光輝老師表示衷心的感謝。 經(jīng)驗(yàn)介紹： 做設(shè)計(jì)前應(yīng)先準(zhǔn)備相關(guān)方面的理論知識(shí)，作好充分的準(zhǔn)備。改變?cè)O(shè)定值 ： 利用該功能來(lái)是指定元件設(shè)定值的改變 選擇 “監(jiān)控 /測(cè)試 ”菜單，執(zhí)行 “改變?cè)O(shè)定值 ”命令，可以對(duì)字元件 T、 C、 D 以及特 殊字符D、 V、 Z 等進(jìn)行設(shè)定值的改變。反之，如果要退出編輯界面，不保存編制的程序。該方法非常簡(jiǎn)單，只需要從邏輯行的開始依次輸入各變成 2 元件即可，每輸入一個(gè)元件，光標(biāo)都會(huì)自動(dòng)的移動(dòng)到下一列。 3． 怎樣上傳 在已經(jīng)與 PLC 建立通信的前提下，如果要上傳到 PLC 的存儲(chǔ)器中，可用 PLC 菜單中的 “傳送 ”命令中的 “讀出 ”子命令來(lái)完成。 [8] PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配 PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)分配見表 52。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù) K 作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（ D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。 3． 輔助繼電器（ M） PLC 內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為 X000 ～ X007， X010 ～ X017， X020 ～ X027 。 FX2N 系列是三菱 PLC 是 FX 家族中最先進(jìn)的系列。 9． PLC 與其它控制裝置相比有許多優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 可靠性較高。 （ 2） 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 [7] 江南大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 輸輸入