【正文】 I M49V A L 0 .01 5 T I M50V A L 0 .01 0 T I M51V A L 0 .00 5 T I M52V A L 1 .04 0 T I M53V A L 0 .05 0 T I M54禁止PLC全部輸出安全保護(hù)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器 延時(shí)2S反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器 延時(shí)2S加速計(jì)時(shí)器控制2KMA加速計(jì)時(shí)器T51延時(shí)1S控制3KMA加速計(jì)時(shí)器控制4KMA等速計(jì)時(shí)器T53延時(shí)40S控制控制回路減速計(jì)時(shí)器T54延時(shí)5S控制安全控制回路 圖 39 PLC 全自動(dòng)控制梯形圖 29 總 結(jié) 本設(shè)計(jì) 主要有礦井提升機(jī)主體選擇與提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分組成。采用繼電器梯形圖和符號(hào)表語句編程，而且其性 /價(jià)比高，即經(jīng)濟(jì)有實(shí)用，因此這種選擇方案非?？尚?。但是，也有應(yīng)用系統(tǒng)需要控制硬件不見以外的軟件功能。 6） 根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總合。 （ 2） 開關(guān)量輸入輸出 標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出接口可用于從傳感器和開關(guān)及 23 控制設(shè)備接收信號(hào)。 PLC 的編程分成離線編程和在線編程兩種。 通 信功能：通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等。 應(yīng)用場合：替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時(shí)序控制要求。這樣，才會(huì)使你用最小的代價(jià)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改變或增加新功能。 6）待控制臺(tái)及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行連接調(diào)試?？梢?，采用 PLC 控制，可以使整個(gè)工程設(shè)計(jì)的周期縮短 。 2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入輸出設(shè)備。 選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 2） 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。遠(yuǎn)程 I/O 通道與 PLC 之間通過同軸電纜連接傳遞信息。當(dāng)一臺(tái)設(shè)備停運(yùn)時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)線都必須停運(yùn)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮是有利的。 如下圖 32 所示是典型的單機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，任何類型的 PLC 都可選用，但不宜將功能和 I/O 點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器容量等裕量留得過大。 可編程控制器控制系統(tǒng)得控制方式 PLC 的控制方式可分為程序控制方式、連鎖控制方式和 步進(jìn) 控制方式三種。 正常停運(yùn)油控制器的程序執(zhí)行，當(dāng)那個(gè)運(yùn)行步驟執(zhí)行完畢且不需重新啟動(dòng)執(zhí)行程序時(shí)，或控制器收到操作人員停運(yùn)命令后，控制器將按照規(guī)定的停運(yùn)步驟停運(yùn)系統(tǒng)。 1）自動(dòng)運(yùn)行方式是 PLC 控制系統(tǒng)得主要運(yùn)行方式，只要運(yùn)行條件具備，PLC 本身的啟動(dòng)系統(tǒng)，也可由 PLC 發(fā)出啟動(dòng)預(yù)告，有操作人員確認(rèn)并按下啟動(dòng)按鈕后， PLC 自動(dòng) 啟動(dòng)系統(tǒng)。 構(gòu)成該類系統(tǒng)就要考慮選用輸入容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的大型機(jī)，但在上述控制系統(tǒng)中，即使選用了大型機(jī)，一臺(tái) PLC 也難以滿足控制要求。 3）設(shè)備有專門要求，輸入輸出不是關(guān)鍵參數(shù)，重要的是選擇功能強(qiáng)、滿足控制速度要求的高速計(jì)數(shù)器。下面分別討論這三種應(yīng)用系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)所應(yīng)遵循的基本原則。 2）專用存儲(chǔ)器的確定。 2 選擇機(jī)型 一般來說，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品在可靠性上都是過關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己要求，而不浪費(fèi)機(jī)型容量。該系統(tǒng)處理保留原來的繼電器接觸控制系統(tǒng)的控制保護(hù)功能外，還利用了 PLC 得天獨(dú)厚的特點(diǎn) —— 具有輔助特殊功能的內(nèi)部繼電器。一是半自 動(dòng) 化的控制系 統(tǒng) 。首先應(yīng)通過計(jì)算求出對(duì)應(yīng)于以上四個(gè)階段的時(shí)間值。如有禁止 輸 出的特殊 繼電器，可以利 用編 程 時(shí) 其在提升機(jī) 發(fā) 生異常事故 時(shí)動(dòng) 作，迫使提升機(jī)停止 運(yùn) 行，起到安全保 護(hù) 作用。因此， 許多舊 的 傳統(tǒng) 的 邏輯控 制器、 繼電 器控制 邏輯 、二極管矩 陣邏輯 、接 線 的 數(shù) 字 邏輯 等，正在被具有存 儲(chǔ)邏輯 的 PLC 所代替。例如 ，鋼絲繩 的 斷 裂以及 兩條鋼絲繩 的 長 度不一等。 8 第 3 章 PLC 控制的提出與設(shè)計(jì) 問題提出 礦 井提 升機(jī)是聯(lián) 系井下與地面的重要工具。 由于鋼絲繩兩端的張 力與提升機(jī)提升類型有關(guān)，一般來說，帶平衡錘的單容器提升比雙容器提升更不易打滑。在選用襯墊材料時(shí)，要考慮到以下幾個(gè)特性： 1) 較大的 摩擦系數(shù) 2) 較好的耐壓和耐磨損性 3) 經(jīng)濟(jì)性 下為幾種材料的參考性能列表 襯墊材料 設(shè)計(jì)用摩擦系數(shù) μ 許用比壓 MPa K25 ≤ Kautex PVC ≤ 木材 ≤ 皮革 —— 鋁合金 —— 帆布 —— 6KB10 榆木 提入 ≤ 提貨≤ Modar —— PVC 普通橡膠帶 聚氨酯 選用襯墊材料時(shí) ，逼近要注意到它們的許用值和測試值，還要注意到摩擦系數(shù)可能出現(xiàn)的變化，如： 1） 摩擦系數(shù)對(duì)有油、水、煤粉時(shí)的變化及敏感程度； 2） 摩擦系數(shù)因壓強(qiáng)和相對(duì)滑動(dòng)速度以及溫度的不同產(chǎn)生的變化； 3） 摩擦系數(shù)值因測試方法不同而產(chǎn)生的誤差。 熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，才能確保提升機(jī)高效率和安全可靠的工作。根據(jù)提升機(jī)卷筒（又稱絞筒、滾筒或繩筒）的構(gòu)造特點(diǎn)可分為兩大類： 3） 纏繞式提升機(jī)：起提點(diǎn)是在提升過程中，鋼絲繩纏繞在卷筒表面。他的工作安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)具有極為重要的作用。它又可以分為單繩和多繩兩種。另外，聯(lián)系井上井 下見的也不局限于體上機(jī)械， 交帶 輸送機(jī)也可以 作為聯(lián)系井上與井下之間的搬運(yùn)工具。 1 第 1 章 緒 論 不少人把提升機(jī)械定義為聯(lián)系 井上與井下的一種機(jī)械設(shè)備 ， 有人更具體的說，提升機(jī)械是用作沿井筒提升或下放礦物人員和設(shè)備的一種機(jī)械。 礦井提升設(shè)備是礦井運(yùn)輸 —— 提升綜合體的一個(gè)重要組成部分。近年來多采用多繩摩擦輪提升機(jī)。現(xiàn)在提升設(shè)備的容器在井道內(nèi)的速度，可達(dá)鐵路列車的速度（ 20~30 米 /秒）；一次有益提升量 30~50 噸；電機(jī)容量一萬 ~一萬五千千瓦。它有單圓柱卷筒和雙圓柱卷筒兩種。 本說明書介紹了 4（Ⅰ）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 高摩擦系數(shù)的襯墊，不僅能保證較好的正常傳動(dòng)，而且也可以提高設(shè)備能力。而且，摩擦輪提升系統(tǒng)多為帶尾繩系統(tǒng) ，故以下按待容器的雙容器系統(tǒng)分析。 礦 井提升機(jī)起 動(dòng)頻 繁， 負(fù) 荷變 化大， 運(yùn) 行速度要求 嚴(yán)格，這就要 求配 備 具有良好性能的控制 設(shè)備 和保 護(hù)裝 置。 這 些 問題如果不及早 發(fā)現(xiàn) ，均 會(huì) 造成很大的事故。 把 PLC 控制 應(yīng) 用 礦 井提升機(jī)的控制系 統(tǒng) 中，是解 決 提升機(jī)的控制中所存在 問題的行 之有效的措施。 還 有停 電記憶的輔 助 繼電 器只要 在編寫程 序 時(shí)應(yīng) 用 這 個(gè)繼電 器，它就 會(huì) 有 記憶 功能， 記 住提升機(jī)在停 電 瞬 間 的 運(yùn) 行位置， 當(dāng)電 源恢復(fù) 時(shí)只 要 滿足運(yùn) 行田 間 ，它就 會(huì)從 停 電時(shí) 的 運(yùn) 行位置 開始運(yùn) 行。設(shè)計(jì)算所得加速時(shí)間越為 5S，等速約 40S，減速和爬行共約 5S。即保留原 來繼電 接觸器控制的手 動(dòng) 指令控制部分，以原 來 的 電 器控制 線 路 圖為基礎(chǔ) ，改 進(jìn) 成 為 PLC 的梯形 圖 二 設(shè) 置的控制。例如前面提到的異常事故的禁止輸出繼電器，在緊急狀態(tài)下，使 PLC 全部輸出禁止，實(shí)現(xiàn)了故障保護(hù) 。 在選擇機(jī)型前，用戶首先要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行下列估計(jì)： 1）由多 少個(gè)開關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2）由多少個(gè)開關(guān)量輸出，輸出功率為多少； 3）有多少模擬量輸入輸出點(diǎn)； 4）是否有特殊控制要求，如高速計(jì)算器等； 5）機(jī)房與現(xiàn)場的最遠(yuǎn)距離為多少； 6）現(xiàn)場對(duì) PLC 的相應(yīng)速度有何要求； 7）內(nèi)存估計(jì)： 用戶程序所需要的內(nèi)存量受下述四個(gè)因素的影響： ○ 1 內(nèi)存利用率 ○ 2 開關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 3 模擬量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 4 程序編寫者的編程水平。 3）系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)。 1 單體控制的小系統(tǒng) 此系統(tǒng)一般使用一臺(tái) PLC 就能完成控制功能，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備，或幾臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)功能。 4）有時(shí)，雖然手冊(cè)給出的輸入輸出容量很大，比如 16KB，但 PLC 還要受到其他 方面的限制，如內(nèi)存的大小等。這時(shí)，多臺(tái) PLC 間的信息交換和系統(tǒng)快速響應(yīng)就成了一對(duì)尖銳的矛盾。 2）半自動(dòng)運(yùn)行方式，即系統(tǒng)的啟動(dòng)或運(yùn)行過程忠的某些步驟需要人工干預(yù)，方可進(jìn)行下去。 暫時(shí)停運(yùn)方式用于程序控制方式暫時(shí)執(zhí)行當(dāng)前程序，使所有輸出都置成OFF 狀態(tài)，待暫停接觸時(shí)將繼續(xù)運(yùn)行杯暫停的程序。 1 程序控制方式 根據(jù) PLC 的功能和輸入輸出模塊的組合，它有以下幾種： 1） 代替普通繼電器的順序控制； 2） 按位移寄存器方式進(jìn)行步進(jìn)控制、順序控制； 3） 進(jìn) 行按定時(shí)器的時(shí)序控制； 4） 進(jìn)行計(jì)數(shù)器的技術(shù)控制； 5） 按高速計(jì)數(shù)器值進(jìn)行計(jì)數(shù)、測量和位置控制； 6） 根據(jù)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行測量控制； 7） 根據(jù)模擬輸入輸出信號(hào)進(jìn)行 PID 控制； 8） 根據(jù)模擬輸出信號(hào)進(jìn)行溫度、流量和速度的控制； 9） 用位置控制模塊進(jìn)行高速、高精度的位置控制； 10） 用數(shù)據(jù)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、參數(shù)控制等 2 連鎖控制方式 它是采用繼電器連鎖控制電路的控制方式。 輸入/輸出控制對(duì)象 圖 32 單機(jī)控制系統(tǒng) 2 集中控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)是用一臺(tái) PLC 控制多臺(tái)被控制設(shè)備。 CBA輸入輸出控制對(duì)象 控制對(duì)象 控制對(duì)象PLC 圖 33 集中控制系統(tǒng) 采用集中控制系統(tǒng)時(shí)，必須注意將 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量選擇裕量大些，以 便增設(shè)控制對(duì)象。由于不同廠家的不同型號(hào)的 PLC 所能驅(qū)動(dòng)的同軸電纜長路是不同的，選擇時(shí)必須按控制系統(tǒng)的需要選用。 3） 保證控制系統(tǒng)得安全、可靠。 3）分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。據(jù)此確定 I/O 點(diǎn)數(shù)。 2 PLC 程序設(shè)計(jì)的步驟 1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。若考慮周到，則存儲(chǔ)器的擴(kuò)充需要也許只要再安裝一個(gè)存儲(chǔ)器模塊即可滿足；如果具有可用的通信接口，就能滿足增加一臺(tái)外部設(shè)備的需要。 2） 數(shù)學(xué)運(yùn)算 功能要求：四則數(shù)學(xué)運(yùn)算 、開放、對(duì)數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算。 可選模塊：如為實(shí)時(shí)多任務(wù)處理的協(xié)處理器、遠(yuǎn)程輸入 /輸出擴(kuò)展能力、內(nèi)存擴(kuò)充模塊、冗余控制模塊等。離線編程的 PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個(gè) CPU，在編程器上有一個(gè)“編程 /運(yùn)行”選擇開關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時(shí)， CPU 將失去對(duì)現(xiàn)場的控制，只為編程器服務(wù)，這就是所謂的“離線”編程。典型的輸入輸出信號(hào)為 24 ~ 240V，滯留輸入輸出信號(hào)為 5~240V。一下屬步驟作為選型的一般規(guī)則： 1） 確定電源的輸入電壓。 4 存儲(chǔ)器類型及容量的選擇 存儲(chǔ)器容量的選擇一般有兩種選擇方法： （ 1）根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算 這種方法可精確的計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序 才能進(jìn)行計(jì)算。 指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度。 由于實(shí)際控制系統(tǒng)的輸入接點(diǎn) I/O 有 15 個(gè)，輸出接點(diǎn)有 7 個(gè)，共 23 個(gè)接點(diǎn)。 其中礦井提升機(jī)部分主要介紹了 JKM（Ⅰ）型多繩摩擦式經(jīng)他礦井 提升機(jī)，主要組行部分有電動(dòng)機(jī)、減速器、主軸系統(tǒng)、導(dǎo)向輪、鋼絲繩、 提升容器、 液壓站、 PLC 控制柜 等 電控部分 時(shí)由 PLC 進(jìn)行控制， 方便、安全、可靠，而且大大提高了提升機(jī)的工作效率和使用 壽命 。 在本次設(shè)計(jì)中，我的收獲很大。 1 引言 液壓卡環(huán)式步進(jìn)提升機(jī)應(yīng)用于石油化工、公路橋梁等大型工程建設(shè)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型重物的起重施工，如：大型化工儲(chǔ)罐的倒裝焊接施工、大型橋道索攬的漲緊提升等。 為保證上下卡頭能充分夾緊或放松提升桿，在上下卡頭處裝有壓力檢測傳感 器，只有油壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定值后，才認(rèn)為夾緊或放松有效，可以進(jìn)行下一動(dòng)作。系統(tǒng)的 PLC 端口配置如表 1 所示。若壓力無法滿足要求，則通過 TD200 給出報(bào)警提示信息。實(shí)踐證明，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，操作簡單方便，適合在惡劣的施工現(xiàn)場應(yīng)用，具有一定的推廣價(jià)值。 however, the two circuits are totally separated. S1S2 S3R1b)TIMERMotorR25 When a relay operates, the contacts dot all open or lose instantaneously. There may be a delay of several milliseconds between the operations of two contacts of the same relay. In the design of a relay circuit, t