【正文】 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。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。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。用戶可根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用的目的，存儲器的字?jǐn)?shù)可按以下公式進(jìn)行估算。 (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)。 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。 (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。 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)。 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），所需程序存儲量 不大，因此可以只按輸入輸出點(diǎn)數(shù)來選擇 PLC。 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(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 臺接觸器，加上電動(dòng)機(jī)的 正反轉(zhuǎn) 控制共 需要 6 臺 接觸器 ，這樣，也需要 7 個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè) 輸出點(diǎn)。 對其工作限位（主鉤、副鉤、大車、小車）的行程開關(guān)做同樣處理，需要 4 個(gè)輸入點(diǎn)。 (2)通過外部的或 PLC 控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)或多個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。 輸入觸點(diǎn)的合并 如果某些外 部輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，則可將它們對應(yīng)的觸點(diǎn)在 PLC 外部串、并聯(lián)后作為一個(gè)整體輸入 PLC，只占 PLC 的一個(gè)輸入點(diǎn)。一臺計(jì)算機(jī)與多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器，網(wǎng)絡(luò)適配器等 方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜； PLC 之間互聯(lián)時(shí)可通過專用通訊電纜直接連接，通訊板卡或模塊 +數(shù)據(jù)線連接等方式。 (1)I/O 點(diǎn)數(shù)的估算 根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上 10％～ 15％ 的備用量。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達(dá)出來。 2)保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。操作人員通過監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以改變設(shè)定值等，片便了程序的調(diào)試。這時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中 串入全部電阻，電流不會(huì)超過容許值，當(dāng)轉(zhuǎn)速快接近零時(shí)，迅速將手柄扳回“ 0”位 圖中 SQ SQ4 為正反向限位開關(guān)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在單相制動(dòng)下降狀態(tài)。 一般來說，對于重型載荷的短距離下降，可選擇下降“ 1”檔，以倒拉反接制動(dòng)下降為宜；對于輕型載荷的矩距離下降，可選擇下 降“ 2”檔，以單相制動(dòng)下降；對于輕型和中型載荷的長距離下降，可選擇下降“ 3”，以強(qiáng)力或再生制動(dòng)下降；對于重型載荷的長距離下降，可選將控制器手柄扳至下降“ 3”檔作高速下降，當(dāng)距離落放點(diǎn)較近時(shí)，再將手柄扳回下降“ 1”檔，以低速來完成余下行程的下放，這樣既安全、平穩(wěn)而又經(jīng)濟(jì)。同時(shí)，觸點(diǎn)KM5（ KT4 線圈 支路 ）斷開，使時(shí)間繼電器 KT4 斷電釋放，觸點(diǎn) KT4(SA10支路 )經(jīng) 延時(shí)后閉合，為進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速做準(zhǔn)備。當(dāng)主令控制器手柄由：“ 0”扳到下降“ 1”檔時(shí)，電路不動(dòng)作，只有當(dāng)控制器手柄由下降“ 2”或下降“ 3”檔返回下降“ 1”檔時(shí)，電路才動(dòng)作，以避免發(fā)生輕載在該檔發(fā)生不但不下降反而上升的現(xiàn)象； 5)下降“ 2”檔為單相制動(dòng)檔，實(shí)現(xiàn)輕載時(shí)的低速下降； 輸入點(diǎn)數(shù)為 56個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為 39 個(gè)； 6)下降“ 3”檔為再生制動(dòng)檔，可獲得高于同步轉(zhuǎn)速的高速下降。但不適用于重載下放，因此時(shí)將發(fā)生高速下降的飛車事故。電動(dòng)機(jī)工作在反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，如圖 所示。 3) 適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開始或下降重物到預(yù)定位置附近，都需要低速。大車運(yùn)行速度一般為 80～ 120m/min。一 般采用軟電纜供電。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 2)繼電接觸器控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的一般要求 3)橋式起重機(jī) 電路的設(shè)計(jì) 4)橋式起重機(jī) 控制電路的工作原理 5)橋式起重機(jī) 電路控制器件的選擇 6)橋式起重機(jī) 電路的檢修 5 第 2 章 橋式起重機(jī)電氣控制 橋式起重機(jī)簡介 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)與分類 起重機(jī)是一種用于起吊和放下重物并使重物在短距離內(nèi)水平移動(dòng)的起重設(shè)備。 對起重機(jī)控制電路進(jìn)行 PLC 改造的意義 目前，在企業(yè)中運(yùn)行著的許多生產(chǎn)設(shè)備在控制技術(shù)方面都趨于落后和老化，但并未完成設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命。 2 第 1 章 緒 論 過程控制技術(shù)的發(fā)展概述 在現(xiàn)代工業(yè)控制中 , 過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。由于采用了分散的結(jié)構(gòu)和冗余等技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性極高，再加上硬件方面的開放式框架和軟件方 面的模塊化形式，3 使得它組態(tài)、擴(kuò)展極為方便，還有眾多的控制算法 (幾十至上百種 ) 、較好的人 — 機(jī)界面和故障檢測報(bào)告功能。起重機(jī)采用 PLC 控制，還能解決傳統(tǒng)控制方式下在操作方面的許多麻煩，包括開閉電機(jī)和起升電機(jī)在抓斗剛裝料閉合起升時(shí)難以同步等問題。小車由起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，小車運(yùn)行機(jī)圖 橋式起重機(jī)示意圖 1駕駛室 2輔助滑線架 3交流磁力控制屏 4電阻箱 5起重小車 6大車拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) 7端粱 8主滑線 9主粱 6 構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)方式。起升速度指吊物 (或其它取物裝置 )在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷時(shí)的垂直位移速度。 4)制成封閉型，具有較強(qiáng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，有較大的氣隙，以適應(yīng)多塵土和較大機(jī)械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級，允許溫升較高。特性如圖 所示特性，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于正向電動(dòng)狀態(tài)。如果加大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外加電阻， 使其正向與反向特性變軟，則合成特性為一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)在二、四象限的直線，如圖 所示，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中 ， 20/5t 交流橋式起重機(jī) 的起升機(jī)構(gòu)主鉤采用的是 POS1 型主令控制電路，如圖 所示，它是由主令控制器發(fā)出動(dòng)作指令，使磁力控制屏中各相應(yīng)接觸器動(dòng)作，來換接電路，控制起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)按與之相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)來完成 各種起重吊運(yùn)工作。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。電動(dòng)機(jī)定子按下降相序接線，轉(zhuǎn)子短接電阻 R R2 兩段電阻， 制動(dòng)器松開，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在圖 “ 下 3’” 特性上。 當(dāng)控制器手柄由下降“ 1”位扳回“ 0”位時(shí)， KMKM KT2 斷電釋放，電磁抱閘進(jìn)行制動(dòng)， KM1 經(jīng) KT2 延時(shí) 斷開觸點(diǎn)斷開后才斷電釋放，以防止溜鉤。 4)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)元件沒有專門接觸器控制，而是由電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器KM KM11 主觸點(diǎn)控制，它與電動(dòng)機(jī)同時(shí)通電與斷電。多臺 PLC 之間可進(jìn)行同位鏈接 (PLC Link)，還可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行上位鏈接 (Host Link)，接受計(jì)算機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計(jì)算機(jī)。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 23 1)最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中 最重要的一條原則。 (4)選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接 觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等），這些設(shè)備屬于一般的電器元件。 選擇 PLC 機(jī)型注意要點(diǎn) (1)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程度； (2)對 I/O 點(diǎn)數(shù)和 I/O 點(diǎn)的類型 (數(shù)字量、模擬量等 )統(tǒng)計(jì)； (3)適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量估計(jì)的基礎(chǔ)上，確定留有適當(dāng)?shù)挠嗔慷焕速M(fèi)資源的機(jī)型 (小、中、大形機(jī)器 )； (4)結(jié)合市場情況，考察 PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定價(jià)格性能比較好的 PLC 機(jī)型。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動(dòng)能力時(shí)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。 圖中的二極管用來防止出現(xiàn)寄生電路。某些手動(dòng)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。 通過綜合分析和比較，認(rèn)為第二種方案是可行的。 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， PLC 控制 系統(tǒng)及程序的設(shè)計(jì)將仿照 圖 所示的 PQY 系列主令控制電路 進(jìn)行。 表 31 PLC 輸入、輸出地址分配表 序號 元件名稱 原系統(tǒng)中 的符號 輸入地址編號 序 號 元件名稱 原系統(tǒng)中 的符號 輸出地 址編號 1 總起動(dòng)按鈕 SB1 X00 1 進(jìn)線主接觸器 KM Y00 2 急停、欠壓 SQ1KHV X01 3 倉門行程開關(guān) SQ9 X02 2 倉門開關(guān)狀態(tài)指示 Y02 4 橋架門行程開關(guān) SQ10 X03 3 橋架開關(guān)狀態(tài)指示 Y03 5 主鉤限位行程開關(guān) SQ SQ2 X04 4 主鉤限位動(dòng)作指示 Y04 6 大車限位行程開關(guān) SQ SQ4 X05 5 大車限位動(dòng)作指示 Y05 7 小車限位行程開關(guān) SQ SQ6 X06 6 小車限位 動(dòng)作指示 Y06 8 副鉤限位行程開關(guān) SQ SQ8 X07 7 副鉤限位動(dòng)作指示 Y07 9 總過流繼電器 KOC0 X10 8 總過流動(dòng)作指示 Y10 10 主鉤過流繼電器 KOC1 X11 8 主鉤過流動(dòng)作指示 Y11 11 大車過流繼電器 1 KOC2 X12 9 大車過流動(dòng)作指示 1 Y12 12 大車過流繼電器 2 KOC3 X13 10 大車過流動(dòng)作指示 2 Y13 13 小車過流繼電器 KOC4 X14 11 小車過流動(dòng)作指示 Y14 14 副鉤過流繼電器 KOC5 X15 12 副鉤過流動(dòng)作指示 Y15 15 指示信號復(fù)位按鈕 X16 16 主鉤主令控制器 SA1上 3 X20 13 起升正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 Y20 17 SA1上 2 X21 14 起升反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 Y21 18 SA1上 1 X22 15 起升單相制動(dòng)接觸器 KM3 Y22 19 SA10 位 X23 16 起升第一加速接觸器 KM4 Y23 20 SA1下 1 X24 17 起升第二加速接觸器 KM5 Y24 21 SA1下 2 X25 18 起升第三加速接 觸器 KM6 Y25 22 SA1下 3 X26 19 起升第四加速接觸器 KM7 Y26 23 主鉤點(diǎn)動(dòng)腳踏開關(guān) SF X27 20 起升電磁制動(dòng)接觸器 KM8 Y27 24 大車主令控制器 SA2前 3 X30 21 大車正轉(zhuǎn)接觸器 KM10 Y30 25 SA2前 2 X31 21 大車反轉(zhuǎn)接觸器 KM11 Y31 25 SA2前 1 X32 23 大車第一加速接觸器 KM1 KM16 Y32 26 SA20 位 X33 24 大車第二加速接觸器 KM1 KM17 Y33 27 SA2后 1 X34 25 大車第三加速接觸器 KM1 KM18 Y34 28 SA2后 2 X35 26 大車第四加速接觸器 KM1 KM19 Y35 續(xù)表 31 序 元件名稱 原系統(tǒng)中 輸入地 序 元件名稱 原系統(tǒng)中 輸出地 33 號 的符號 址編號 號 的符號 址編號 29 SA2后 3 X36 30 副鉤主令控制器 SA3上 3 X40 34 副鉤正轉(zhuǎn)接觸器 KM20 Y40 31 SA3上 2 X41 35 副鉤反轉(zhuǎn)接觸器 KM21 Y41 32 SA3上 1 X42 36 副鉤單相制動(dòng)接觸器 KM22 Y42 33 S30 位 X43 37 副鉤第一加速接觸器 KM23 Y43 34 SA3下 1 X44 38 副鉤第二加速接觸器 KM24 Y44 35 SA3下 2 X45 39 副鉤第三加速接觸器 KM25 Y45 36 SA3下 3 X46 40 副鉤第四加速接觸器 KM26 Y46 37 小車主令控制器 SA4左 3 X50 27 小車正轉(zhuǎn)接觸器 KM30 Y50 38 SA4左 2 X51 28 小車反轉(zhuǎn)接觸器 KM31 Y51 40 SA4左 1 X52 29 小車第一加速接觸器 KM32 Y52 41 SA40 位 X53 30 小車第二加速接觸器 KM33 Y53 42 SA4右 1