【正文】 系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，當(dāng)KKK3閉合，K4斷開時，電流可通過COM端子，經(jīng)KK到K2形成的寄生電路，致使輸入繼電器X1錯誤地變?yōu)镺N。同時也能減少硬件投入，降低成本。(6)PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間互聯(lián)網(wǎng)兩種。 選型時的注意事項(xiàng)(1)在PLC選型時主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。在PLC實(shí)際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)、工業(yè)過程的控制。近幾年，PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有特點(diǎn)，適用場合也各有側(cè)重。(5)設(shè)計(jì)控制程序。4)適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計(jì)時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。一臺計(jì)算機(jī)與多臺PLC可構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。(3)計(jì)數(shù)控制 為滿足對計(jì)數(shù)控制的需要，PLC向用戶提供上百個功能較強(qiáng)的計(jì)數(shù)器，如FX2型PLC可向用戶提供241個計(jì)數(shù)器。主令控制器反向第一檔為反接制動停車。另外，在凸輪控制器控制電路中，過流繼電器KOC實(shí)現(xiàn)過載與短路保護(hù)；緊急開關(guān)SEM作事故情況下的緊急停電保護(hù)；在起重機(jī)端梁上欄桿門與司機(jī)室艙口門上裝有安全開關(guān)SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；電磁抱閘YB實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的機(jī)械制動。若重復(fù)上述操作，便可獲得重載下的點(diǎn)動下降重物的控制。7)換向時間繼電器KT1(，)，以延長可逆轉(zhuǎn)換時間，防止接觸器KM1KMKM3KM2可逆轉(zhuǎn)換時可能造成的相間短路。另外，觸點(diǎn)KM5（KT4線圈支路）斷開，使KT4斷電釋放，短接轉(zhuǎn)子電阻R3，“下3’”特性上，而觸點(diǎn)KM6（KT5線圈支路）斷開，又使KT5斷電釋放，使KM7通電吸合，又短接一段電阻R4，“下3”特性上。所以，電動機(jī)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。在KM8通電吸合后，經(jīng)KMKM1觸點(diǎn)使KT2通電吸合，觸點(diǎn)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(zhǔn)備，后者為KM1通電提供又一通道。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(jīng)常使用點(diǎn)動操作，為此可對控制器進(jìn)行在某些場合需經(jīng)常使用點(diǎn)動操作重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點(diǎn)動操作，為此可對控制器進(jìn)行在某些場合需經(jīng)常使用點(diǎn)動操作，為此可對控制器“0”下降“2”“0”的操作。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，副鉤中沒有點(diǎn)動操作，其制動采用電磁抱閘。這時，如果電動機(jī)在重力負(fù)載作用下，電動機(jī)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。此時，電動機(jī)定子仍按正轉(zhuǎn)提升相序接線，但在轉(zhuǎn)子電路中串接較大電阻，這時電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，因此電動機(jī)就被載荷拖動，迫使電動機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以后電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流都加大，轉(zhuǎn)矩也隨之加大，直至T=TL。 下放在中載或重時的再生制動狀態(tài) 當(dāng)空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài) 下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài)當(dāng)空鉤或輕載下放時，由于負(fù)載重力轉(zhuǎn)矩小于提升機(jī)構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩，此時依靠重物自身重量不能下降。 提升物品時的正向電動狀態(tài)6)為了安全，有機(jī)械抱閘的機(jī)械制動，以減輕機(jī)械抱閘的負(fù)擔(dān)。 提升機(jī)構(gòu)與移動機(jī)構(gòu)對電力拖動自動控制的要求為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)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(yīng)大于額定負(fù)載的提升速度。為此，專門設(shè)計(jì)制造了YZR系列起重及冶金用三相感應(yīng)電動機(jī)。中、小起重量的起重機(jī)起升速度一般為8～20m/min。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(shù)。起重機(jī)的電源為380V，由公共的交流電源供給 。如車站貨場使用的門式起重機(jī)；建筑工地使用的塔式起重機(jī)；生產(chǎn)車間使用橋式起重機(jī)。同時，通過采用PLC控制可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高抓斗橋式起重機(jī)的工作性能。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。經(jīng)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(fēng)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。第一階段是初級階段，包括人工控制，以古典控制理論為主要基礎(chǔ)，采用常規(guī)氣動、液動和電動儀表，對生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力和液位進(jìn)行控制，在諸多控制系統(tǒng)中，以單回路結(jié)構(gòu)、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(yù)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(wù)是穩(wěn)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)定值控制。整個起重機(jī)控制系統(tǒng)共有5臺電動機(jī)。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。在自動控制時期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(fā)展階段, 它們是：分散控制階段, 集中控制階段和集散控制階段。1975 年，世界上第一臺分散控制系統(tǒng)在美國Honeywe公司問世，從而揭開了過程控制嶄新的一頁。本設(shè)計(jì)中20/5噸橋式起重機(jī)電氣驅(qū)動系統(tǒng)分為主鉤、副鉤、小車、大車四部分。這樣既能有效地發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備主體的工作性能，又能降低成本、提高效率。按吊具不同又可分為吊鉤、抓斗、電磁、兩用(吊鉤和可換的抓斗)橋式起重機(jī)。但不允許兩鉤同時提升兩個物件，兩個吊鉤再單獨(dú)工作時均只能起吊重量不超過額定重量的重物，當(dāng)兩個吊鉤同時工作時，物件重量不允許超過主鉤的起重量。三根交流電源經(jīng)由三根主滑觸線與滑動的集電刷，引進(jìn)起重機(jī)駕駛室內(nèi)的保護(hù)控制柜上再從保護(hù)控制柜引出兩相電源至凸輪控制器，另一相稱為電源的公用相，它直接從保護(hù)控制柜接到各電動機(jī)的定子接線端。起升高度 吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱為起升高度。關(guān)于工作級別可參閱GB381183起重設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定。2)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)重載下的起動、制動和反轉(zhuǎn)。4)提升的第一檔為預(yù)備檔，用以消除傳動間隙，將鋼絲張緊，避免過大的機(jī)械沖擊。因此，大車與小車來回移動時，拖動電動機(jī)處于正向與反向電動狀態(tài)運(yùn)行。此時，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢和電流均改變方向，產(chǎn)生阻止重物下降的電磁轉(zhuǎn)矩。、2分別為正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的機(jī)械特性，曲線3為合成機(jī)械特性。采用凸輪控制器或凸輪、主令兩種控制器操作的交流橋式起重機(jī)，廣泛使用保護(hù)箱。3)起重機(jī)工作繁重，操作頻繁，要求減輕司機(jī)勞動強(qiáng)度，要求電氣設(shè)備具有較高壽命。主令控制器的觸點(diǎn)沒有滅弧裝置，使觸點(diǎn)分?jǐn)嗄芰χ槐劝粹o稍大。短接一段轉(zhuǎn)子電阻R1，“上1”特性曲線上。當(dāng)控制器手柄由提升“3”位依次扳回提升“2”位與提升“1”位時，“上上1”特性上。3)當(dāng)控制器手柄由下降“2”位扳向下降“3”位時， KMKT1同時斷電釋放，經(jīng)KT1（～）的延時后，使KM2通電吸合，以保證在KM3斷電釋放后，KM2才通電吸合，避免發(fā)生三相短路。同時，由于KM8相繼通電吸合，在KMKM8輔助觸點(diǎn)作用下，使KT2恢復(fù)通電吸合，又保持KMKM8的通電吸合。 點(diǎn)動操作接線圖當(dāng)SF壓下，控制器手柄從“0”位扳到下降“1”位時，觸電SASA11閉合，KM通電吸合，KM1通電吸合，KMKT2 相繼通電吸合。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用KT1425J/1型凸輪控制器。 POY2型主令控制電路分析PQY2型主令控制電路是用來控制兩臺拖動電動機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，該電路特點(diǎn)是：1)可逆對稱電路；2)主令控制器檔數(shù)為303，6個回路；3)電動機(jī)轉(zhuǎn)子串接起動與調(diào)速電阻級數(shù)(不包括軟化級)按電動機(jī)功率分為兩種：100kW及以下時為4級；第一、二級由主令控制器手動控制，后兩級由繼電器接觸器控制自動切除，其延時繼電器延時整定為3s、1s。PLC的型號繁多，各種型號的PLC功能不盡相同，但目前的PLC一般都具有下列功能：(1)條件控制 PLC具有邏輯運(yùn)算功能，它能根據(jù)輸入繼電器觸點(diǎn)的與（AND）、或（OR）等邏輯關(guān)系決定輸出繼電器的狀態(tài)（ON或OFF），故它可代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制。(5)數(shù)據(jù)處理 PLC具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，除能進(jìn)行加減乘除運(yùn)算甚至開方運(yùn)算外，還能進(jìn)行字操作、移位操作、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼等數(shù)據(jù)處理。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程設(shè)備提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。3)力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。(3)進(jìn)行PIC系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要是PLC的選擇，PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用?？刂瞥绦蚴强刂普麄€系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。對局域網(wǎng)的考慮可允許在將來將單個控制器集成為一個廠級通信網(wǎng)。②估算法。(5)PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。 (9) 不參與控制循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC。 減少所需輸入點(diǎn)數(shù)的方法 分時分組輸入 自動程序和手動程序同時執(zhí)行，自動和手動這兩種工作方式分別使用的輸入量可以分成兩組輸入（見圖31）。 交替指令如某負(fù)載在三個地點(diǎn)控制起動和停止，將三個起動信號（觸點(diǎn)）并聯(lián)，將三個停止信號（觸點(diǎn)）串聯(lián)，分別輸送給PLC的兩個輸入點(diǎn)，如圖32所示，與每一個起動信號、停止信號各占用一個輸入點(diǎn)的方法比，節(jié)省了輸入點(diǎn)，同時還簡化了梯圖電路。數(shù)字開關(guān)指令DSW（功能指令編號：FNC72），利用該指令，只需4個或8個輸入點(diǎn)4個輸出點(diǎn)，就可讀入1個或2個4位BCD碼數(shù)字開關(guān)提供的信息。(5)用接觸器的輔助觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)PLC外部的硬件聯(lián)鎖，或控制指示燈。如果只將主令控制器控制的主鉤改為PLC主令控制，接觸器器觸點(diǎn)相連接依然存在，使整個系統(tǒng)的接線仍然很復(fù)雜，日常的維修工作量和困難程度還將很大。欠壓繼電器和急停開關(guān)和用1個輸入點(diǎn)，指示信號復(fù)位需要1個輸入點(diǎn)。因此有7個輸出點(diǎn)。小車行走機(jī)構(gòu)的控制電路與大車行走機(jī)構(gòu)的控制電路類似，只是由一臺電動機(jī)拖動，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臺接觸器，加上電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制共需要6臺接觸器，這樣，也需要7個輸入點(diǎn)和6個輸出點(diǎn)。原起重機(jī)所選接觸器是CJ2系列接觸器，它屬于老型號。特點(diǎn)：lk5系列主令控制器適用于交流50hz電壓至380v及直流電壓至440v的電路中，主要用于各類型電力驅(qū)動裝置的遙遠(yuǎn)控制，可以控制需要較多控制電路的聯(lián)鎖與轉(zhuǎn)換裝置，適合于頻繁操作任務(wù)。 圖 橋式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)電路原理圖 第4章 橋式起重機(jī)PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) PLC控制程序設(shè)計(jì)的一般步驟在對一個控制系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確、合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。(4)用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。為了保證橋式起重機(jī)的運(yùn)行安全和提醒司機(jī)的正確操作，在程序設(shè)計(jì)中補(bǔ)充了倉門、橋架門的狀態(tài)顯示部分。在程序設(shè)計(jì)中，把零壓繼電器KHV與急停按鈕并聯(lián)起來，目的是在出現(xiàn)失壓或和欠壓現(xiàn)象時使進(jìn)線接觸器線圈斷電，即使整個起重機(jī)停止工作，因此，在起升機(jī)構(gòu)所有驅(qū)動接觸器的程序中需串入驅(qū)動進(jìn)線接觸器線圈的輸出點(diǎn)，同時在三個進(jìn)線接觸器控制程序中串入了起升機(jī)。而這些顯示信號必須要保持一定時間以提示司機(jī)和維修人員的認(rèn)定控制系統(tǒng)中的故障顯示有兩個目的，一是顯示故障的類型，二是顯示故障的部位，一利于維修工作的進(jìn)行，這些顯示可以通過信號燈的標(biāo)牌來完成。該兩步也可與計(jì)算機(jī)配合一并進(jìn)行.(6)待控制臺（柜）及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。它的手柄在各操作位置時，各觸點(diǎn)閉合或斷開情況用表3來表示，表中“ⅹ”處代表觸點(diǎn)在該位置上閉合，空格代表觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)。起升制動電磁鐵的起動容量是33000 VA， A，其控制接觸器的額定電流只有75A，雖然偏小，考慮到起動是瞬間完成的，吸持容量才只有2100 VA，380 A，現(xiàn)在若按100 A的CJ20100接觸器考慮還是可以的。從輸入輸出點(diǎn)數(shù)看，若按10％～20％的裕量考慮，則其輸入輸出點(diǎn)數(shù)為：44(1+10％～20％)=～(點(diǎn))40(1+10％～20％)=44～48(點(diǎn))所以，選擇輸入、輸出點(diǎn)數(shù)分別為50的PLC即可，經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇了三菱FX2N系列PLC，型號為FX2N128MR。 行走機(jī)構(gòu) 原起重機(jī)的大、小車行走機(jī)構(gòu)均采用凸輪控制器控制，在本次設(shè)計(jì)中擬采用PLC控制。由保護(hù)電路可知，5臺電動機(jī)中的任何一臺過流進(jìn)線接觸器線圈都將斷電，使整個系統(tǒng)停止工作，從這一角度出發(fā)，將所有過流繼電器的觸點(diǎn)合并用一個輸入點(diǎn)就可以了。通過綜合分析和比較，認(rèn)為第二種方案是可行的。如用8個輸出點(diǎn)驅(qū)動兩個數(shù)字顯示器，而這兩個數(shù)字顯示器可顯示00～99，即100個狀態(tài)。某些手動按鈕還需要串接一些安全聯(lián)鎖觸點(diǎn)等，如果外部硬件聯(lián)鎖電路過于復(fù)雜，則應(yīng)考慮仍將有關(guān)信號送入PLC，用梯形圖實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。 矩陣輸入 矩陣輸入可顯著地減少所需PLC的輸入點(diǎn)數(shù)。圖中的二極管用來防止出現(xiàn)寄生電路。 (11) 盡量利用PLC內(nèi)部功能軟件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給予支持。開關(guān)量輸入：所需存儲器字?jǐn)?shù)輸入點(diǎn)數(shù)10開關(guān)量輸出：所需存儲器字?jǐn)?shù)