【正文】 路類似，只是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，切換轉(zhuǎn)子電阻 的 接觸器 數(shù)量有所減少，若 轉(zhuǎn)子回路的電阻仍按5段考慮，也需要 4臺(tái)接觸器，加上電動(dòng)機(jī)的 正反轉(zhuǎn) 控制共 需要 6 臺(tái) 接觸器 ，這樣，也需要 7 個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè) 輸出點(diǎn)。原 橋式起重機(jī)的 器件 明細(xì) 如表 32 所示。 PLC 的選型設(shè)計(jì) 根據(jù) 橋式起重機(jī)的 控制原理分析，在 起重機(jī) 的一般工作過程中，對 起重機(jī) 的控制只需要開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出（本次設(shè)計(jì)沒有考慮提升重量限制及顯示部分），所需程序存儲(chǔ)量不大，因此可以只按輸 入輸出點(diǎn)數(shù)來選擇 PLC。 因此， 起升機(jī)構(gòu) 需要 15 個(gè)輸入點(diǎn)和 15 個(gè)輸出點(diǎn)。 進(jìn)線接觸器需要 1 個(gè)輸出點(diǎn)，過流報(bào)警需要 6 個(gè)輸出點(diǎn)，工作限位報(bào)警需要 4 個(gè)輸出點(diǎn)，倉門、橋架門狀態(tài)指示需要 2 個(gè)輸出點(diǎn)。 方案二：綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)，將控制和保護(hù)均由 PLC 控制實(shí)現(xiàn) 采用 此方 案會(huì)使技術(shù)改造的工作量增大，程序也將變得比較復(fù)雜，但會(huì)使系統(tǒng)的接線明顯清晰簡單，雖然 PLC 的容量有所加大，但資金投入的增加不會(huì)太大，因?yàn)閺?fù)雜的控制過程是由 PLC 的控制程序?qū)崿F(xiàn)的，起重機(jī)的控制系統(tǒng)都是開關(guān)量控制，所以仍可考慮選擇一臺(tái) PLC 的基本單元， I/O 數(shù)量的增加可以由 增加 PLC 的擴(kuò)展模塊來解決， PLC 的成本增加不多，當(dāng)然，把凸輪控制器去掉以后，把凸輪控制器去掉以后還需要增加 PLC 控制所必須的接觸器和中間繼電器。 (6)用數(shù)字顯示器代替指示燈，如果工作狀態(tài)指示燈或程序步比較多，可29 用數(shù)字顯示代替指示燈。 將信號設(shè)置在 PLC 之外 系統(tǒng)的某些輸入信號，如手動(dòng)操作按鈕、需手動(dòng)復(fù)位的熱繼電器 KR 的常閉觸點(diǎn)等提供的信號，可以設(shè)置在 PLC 外部的硬件電路中（如圖 34）。 圖 分時(shí)分組輸入 圖 輸入點(diǎn)合并使用 圖 交替指令 28 用單個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、停止控制 一般情況起動(dòng)、停止控制需要兩個(gè)按鈕，使用交替輸出指令（ ALT 指令），只用一個(gè)按鈕 X0 就可以控制 Y0的接通和停止，以減少一個(gè)輸入點(diǎn)，如圖 33 所示。 X0 用來輸入自動(dòng)，手動(dòng)命令信號，供自動(dòng)程序和手動(dòng)程序切換之用。 (10) 多重指令空閑等待一個(gè)任務(wù)時(shí)，可在 PLC 外部將它們并聯(lián)后再接入一個(gè)輸入點(diǎn)。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元，輸入 /輸出一體單元。用戶可根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用的目的，存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可按以下公式進(jìn)行估算。若未能合理估計(jì)現(xiàn)在和將來的目標(biāo)， PLC 控制系統(tǒng)將會(huì)很快變?yōu)椴缓线m或者過時(shí)。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。 PLC 的選擇，應(yīng)包括機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源模塊等的選擇。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則與主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和控制精度。 PLC 用軟件代替中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一 甚至百分之一，因?yàn)橛|點(diǎn)不良造成的故障大為減少。 (6)通信 和聯(lián)網(wǎng)由于 PLC 采用了通信技術(shù)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程的 I／ O 控制。 (2)定時(shí)控制 為滿足生產(chǎn)工藝對定時(shí)控制的要求，一般 PLC 都為用戶提供足夠的定時(shí)器．如三菱 FX2 型 PLC 共有 256 個(gè)定時(shí)器。電動(dòng)機(jī)功率為 125kW 及以上時(shí)為五級，第一、二級系手動(dòng)切除，其余各20 級為自動(dòng)切除，其延時(shí)整定值為 3s、 、 或 2s、或 2s、 1s、 。 圖 凸輪控制器控制電路 如圖 可知凸輪控制器左右各有 5 個(gè)工作位置，共有 9 對常開 觸點(diǎn)、 3對常閉觸點(diǎn)，采用對稱接法。電磁抱閘松開，轉(zhuǎn)子串 入 全部電阻，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖 中下 1 特性曲線上，對重載進(jìn)行倒拉反接制動(dòng)下降。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)重型載荷的低速下降。并使 KT KM KMKM8 相繼通電吸合。但當(dāng)由提升“ 1”位扳回“ 0”位時(shí)， 電路保證 KM8 先斷電，經(jīng) KT2 延時(shí)觸點(diǎn)斷開才使 KM1 斷電釋放，這就使制動(dòng)器先進(jìn)行制動(dòng)，然后再切斷電動(dòng)機(jī)提升相序電源 ，保證有效地制動(dòng)。短接一段轉(zhuǎn)子電阻 R1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖 “上 1”特性曲線上。在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。 4)起重機(jī)要求有較好的調(diào)速、點(diǎn)動(dòng)等運(yùn)行性能。保護(hù)箱由刀開關(guān)、接觸器、過電流繼電器等組成，用于控制保護(hù)起重機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過流保護(hù)，以及失壓、零位、限位等保護(hù)。由曲線 3 可知，當(dāng)n=0時(shí)， T=O，故此時(shí)電動(dòng)機(jī)通電后不能起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但若在外力 作用下使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，可 使電動(dòng)機(jī)工作。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩 =負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)以高于同步轉(zhuǎn)速的速度穩(wěn)定運(yùn)行，所以也可稱為超同步制動(dòng)，如圖 所示。 提升重物時(shí)的正向電動(dòng)工作狀態(tài) 提升物品時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL由重力轉(zhuǎn)矩 TW及提升機(jī)構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩Tf 兩部分組成，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 T 克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL時(shí)，重物將被提升；當(dāng)二者相等時(shí)，重物以恒定速度提升。但預(yù)備級的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。 3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子制成細(xì)長形，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，減小了起、制動(dòng)時(shí)的能量損耗。 橋式起重機(jī)對電力拖動(dòng)和電氣控制的要求 橋式起重機(jī)工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質(zhì)為重復(fù)短時(shí)工作制。 工作速度 橋式起重機(jī)的工作速度包括起升速度及大、小車運(yùn)行速度。 滑觸線通常采用角鋼、圓鋼或工字鋼等鋼性導(dǎo)體制成。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)有分別驅(qū)動(dòng)和集中驅(qū)動(dòng)兩種，目前我國生產(chǎn)的橋式起重機(jī)大都采用分別驅(qū)動(dòng)方式。此外還有防爆、絕緣、雙小車、掛梁等橋式起重機(jī) 。 采用 PLC（可編程控制器）來控制橋式起重機(jī)的運(yùn)行，可以充分體現(xiàn)出4 PLC 所具有的功能強(qiáng)，可靠性高、編程簡單、使用方便、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)。在原傳動(dòng)控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式，其設(shè)備存在缺點(diǎn)如下： 1） 起重機(jī)每天需進(jìn)行大量的裝卸操作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主要控制元件 —— 交直流接觸器和斷開電動(dòng)機(jī)上的串接電阻，切換十分頻繁，在電流比 較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。分散控制系統(tǒng)也叫集散控制系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和顯示技術(shù)，采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式 ,按總體分散、管理集中的原則，完成對工業(yè)過程的操作、監(jiān)視、控制。 從過程控制采用的理論與技術(shù)手段來看，可以粗略地把它劃為三個(gè)階段：開始到 70 年代為第一階段， 70 年代至 90 年代初為第二階段， 90 年代初為第三階段開始。在本世紀(jì)30 年代就已有應(yīng)用。這階段的建模理論、在線辨識和實(shí)時(shí)控制已突破前期的形式，繼而涌現(xiàn) 了大量的先進(jìn)控制系統(tǒng)和高級控制策略，如克服對象特性時(shí)變和環(huán)境干擾等不確定影響的自適應(yīng)控制，消除因模型失配而產(chǎn)生不良影響的預(yù)測控制等。特別是設(shè)備主體的工作性能還十分穩(wěn) 定和可靠，只是在新技術(shù)的應(yīng)用上跟不上時(shí)代的發(fā)展，運(yùn)行中的消耗偏高，效率較低，控制性能不夠優(yōu)越。由于由于副鉤、大車、小車凸輪控制器之間沒有固定的聯(lián)系，在起重機(jī)工作時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。起重設(shè)備有多種形式，有橋式、塔式、門式、旋轉(zhuǎn)式和纜索式等。橋式起重機(jī)主要由大車和小車組成橋架機(jī)構(gòu)，主鉤和副鉤組成提升機(jī)構(gòu)。軟電纜可隨大、小車的移動(dòng)而伸展和疊卷。起重機(jī)械最大起重量在國家標(biāo)準(zhǔn) GB78387 中已有規(guī)定。 工作級別 起重機(jī)的工作級別是根據(jù)起重機(jī)利用等級和載荷狀態(tài)劃分的，它反映了起重機(jī)的特性。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負(fù)載持續(xù)率 FC%表示。為此，在 30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車，應(yīng)采取制動(dòng)停車。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在 na下，以 na速度下放重物。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場都要產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 起重機(jī)控制原理分析 起重機(jī)的保護(hù)箱 起重機(jī)電氣控制一般具有下列保護(hù)與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)：電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)；短路電流保 護(hù)；失壓保護(hù)；控制器的零位保護(hù)；行程限位保護(hù)；艙蓋、欄桿安全開關(guān)及緊急斷電保護(hù)等。 起升機(jī)構(gòu)控制原理分析（主鉤和副鉤） 橋式起重機(jī) 的起升機(jī)構(gòu)一般采用 凸輪控制器或主令控 制器操作 ，由于主令控制器與磁力控制屏組成的控制電路較復(fù)雜，使用元件多，成本高，故一般在以下情況下采用 主令控制器控制： 1)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，凸輪控制器容量不夠。 主令控制器主要用于要求按一定順序頻繁操縱的控制線路中，如繞線電動(dòng)機(jī)按順序切除轉(zhuǎn)子附加電阻，也可實(shí)現(xiàn)與其它控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目 的。 14 3~接制動(dòng)器下降 上升32132 1S Q 2S Q 1V D 2K T 5K T 4K T 3V D 1KM6KM5KM1K T 2KM3KM2KM1K T 5K T 4KM7KM6KM5K T 3KM4KM4KM3KM2K T 1KM2KM1KM3KM2KM3KM1K T 1 KM1KM3K T 1K T 2KM2S A 1 0S A 9S A 8S A 7S A 6S A 5KHVS A 3S A 1S A 4KHVKOC2KOC1KOC2KOC1FUQ2L2L1R5R4R3R2R1K M 7K M 6K M 5K M 4MPEKM8K M 2K M 3K M 1Q1L3L2L1圖 POS1型副鉤主令控制電路原理圖 電路工作情況分析 合上電源開關(guān) Q Q2，主令控制器 SA 置于“ 0”位，零電壓繼電器 KHV1通電吸合并自鎖，直流電磁式時(shí)間繼電器 KT KT KT5 通電吸合，其常閉斷電延時(shí)閉合觸點(diǎn)斷開，為斷電延時(shí)做 準(zhǔn)備。 3)控制器手柄由提升“ 2”位扳至提升“ 3”位時(shí)，接觸器 KM6通電吸合，再短接一段轉(zhuǎn)子電阻 R3，進(jìn)入圖 “上 3’”特性上，但這并不是電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在串 入 較大轉(zhuǎn)子電阻情況下，制動(dòng)器松開，電動(dòng)機(jī)定子接 入 單相交流電源，處于單相制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)輕型載荷的低速下降。 4)當(dāng)控制器手柄由下降“ 3”位扳到下降“ 2”位時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于單相制動(dòng)狀態(tài)，獲得低速下降。 圖 中 ab 與 cd 環(huán)節(jié) 中的 SF為腳踏開關(guān)， KM 為接觸器。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)控制原理 大車與小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在工作中要求有一定的調(diào)速范圍，能獲得幾檔運(yùn)行速度。 圖 PQY 系列主令控制電路 下面以 PQY 系列主令控制電路為例進(jìn)行分析。 21 第 3 章 起重機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 可編程序控制器的功能和特點(diǎn) PLC 是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯自動(dòng)控制系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物。 (4)步進(jìn)控制 步進(jìn)順序控制是 PLC 的最基本的控制方式，但是許多 PLC為方便用戶編制較復(fù)雜的步進(jìn)控制程序，設(shè)置了專門的步進(jìn)控制指令。 可編程序控制器被認(rèn)為是真正的工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位，其主要特點(diǎn)有： 梯形圖是使用最多的 PLC的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試 PLC 的用戶程序，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過 PLC 上的發(fā)光二極管觀察輸出信號的狀態(tài)。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。因此， PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括： (1)根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備或 生產(chǎn)過程的工藝要求，以及所提出的各項(xiàng)控制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算等內(nèi)容，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。必要時(shí)還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這樣可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。如果能夠考慮到未來的發(fā)展將會(huì)用最小的代價(jià)對系統(tǒng)進(jìn)行革新和增加新功能。 (2)用戶存儲(chǔ)器容量的估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素（如I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等）有關(guān)，存儲(chǔ)器容量的選擇一般有兩種方法： ①根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算。 (4)儲(chǔ)存時(shí)間、維持時(shí)間：一般儲(chǔ)存期保持 1～ 3年 (與使用次數(shù)有關(guān) )。 (7) 不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞 PLC。 (14) PLC 緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，以確保安全。 例如某負(fù)載可在多處起動(dòng)和停止，可以將多個(gè)起動(dòng)用的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，將多個(gè)停止用的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，分別送給 PLC 的兩個(gè)輸入點(diǎn)?？奢斎?16～ 64 個(gè)信號。 (3)與外部元件的觸點(diǎn)配合，可以用一個(gè)輸出點(diǎn)控制兩個(gè)或多 個(gè)有不同要求的負(fù)載。在控制方法上，從手動(dòng)控制發(fā)展到自動(dòng)控制；在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)。 倉門、橋架門行程開關(guān)需要 2 個(gè)輸入點(diǎn)。 副 鉤主令器有 上升、下降及零位 7 個(gè)擋位，只 需要 7 個(gè)輸入點(diǎn)。