【正文】 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?？尚小Ｎ疫€要對(duì)實(shí)習(xí)過程中的有關(guān)單位及設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們表示感謝。需使重物回落時(shí)，上卡頭先夾緊，下卡頭放松，主液壓缸帶動(dòng)上卡頭和提升桿回落，到行程后，下卡頭夾緊，上卡頭放松，上卡頭隨主液壓缸提升，重復(fù)以上動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)重物的逐步回落。 36 初始化程序手動(dòng)程序提升程序回落程序 圖 4 PLC 主程序圖 為保證上下卡頭能充分夾緊或放松提升桿，避免意外事故發(fā)生，程序中每次夾緊動(dòng)作的執(zhí)行都需檢測(cè)卡頭處的壓力反饋值，確認(rèn)有效后方可執(zhí)行下一動(dòng)作。 it is normally closed. LS2 is the second limit switch。 TD200 與 CPU224連接很簡(jiǎn)單，只需用它提供的連接電纜接到 CPU224 的 PPI 接口即可，不需要單獨(dú)電源。故在該產(chǎn)品的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用西門子 CPU224 PLC作為系統(tǒng)控制核心，以 TD200 文本顯示器作為主要的人機(jī)對(duì)話界面，較好的滿足了上述要求，使設(shè)備能應(yīng)用在環(huán)境惡劣的施工現(xiàn)場(chǎng)。能夠達(dá)到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)結(jié)果，都是指導(dǎo)老師和機(jī)電教研室所有老師傾心指導(dǎo)的結(jié)果。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容： （ 1） 編程手段 （ 2） 程序文本處理 （ 3） 程序儲(chǔ)存方式 （ 4） 通信軟件包 7 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè) 控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠的工作。 ② 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配 器模塊或擴(kuò)展本地 I/O 適配器模塊時(shí)，加上其最大電流。 通過 I/O 接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的信息。 應(yīng)用場(chǎng)合：數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、信息管理、 BATCH 控制、診斷和材料處理等。 20 否是否否是工藝過程交付使用編制技術(shù)文件滿足要求聯(lián)機(jī)調(diào)試修改現(xiàn)場(chǎng)連線設(shè)計(jì)控制臺(tái)滿足要求調(diào)試輸入程序并檢查編制程序清單設(shè)計(jì)梯形圖設(shè)計(jì)流程圖控制臺(tái)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工PLC程 序設(shè)計(jì) 分 配I/O點(diǎn)設(shè)計(jì)I/O連 接圖選擇PLC確定用戶I/O設(shè) 備分析控制要求 圖 36 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 21 可編程控制器的選擇 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。 4）給所需要的 PLC I/O 點(diǎn)各分配一個(gè)確定的、在允許范圍內(nèi)的地址編號(hào)。因此， PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括： 1）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(hào)燈等元件）以及由于輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥 等）。 PLC A控制對(duì)象 A 控制對(duì)象 B 控制對(duì)象 CPLC APLC A上位機(jī) 圖 34 分散控制系統(tǒng) 17 分散控制系統(tǒng)多用于多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線的控制，各生產(chǎn)線間有數(shù)據(jù)連接。 3 步進(jìn)控制方式 一般他使用轉(zhuǎn)換開關(guān)或步進(jìn)器，僅適時(shí)輸出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令，其它指令全部被抑制。所謂緊急情況時(shí)指 PLC 在故障情況下運(yùn)行。 2 慢過程控制的大系統(tǒng) 慢過程控制的大系統(tǒng)的特點(diǎn)是，設(shè)備對(duì)運(yùn)行速度要求不高或系統(tǒng)中某一部分對(duì)運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，所有設(shè)備都要統(tǒng)一管理。 6）故障應(yīng)急措施。 11 PLC 類型的選擇 原則 目前， PLC 的種類很多，按其輸入輸出方式有直流和交流兩種輸入方式；有繼電器（ R），晶體管輸出 (T)，雙向可控硅輸出（ S）三種輸出方式；按其功能又分為低檔、中檔、高檔三種；按接點(diǎn)數(shù)又分為小型、中型、大型三種。當(dāng)轉(zhuǎn)子附加電阻全部切除完成，提升機(jī)進(jìn)入等速階段。 當(dāng) 需 9 要提升功能 時(shí) ，只要改 變 程序， 而不用改 變 I/O 硬件接 線 ，增 強(qiáng) 了控制系 統(tǒng)的 靈 活性、通用性，并提高了可靠性和安全性。要求每一段 電阻 的切除要合理、準(zhǔn)確，否 則將 不能正常 運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán) 重 時(shí)將 停機(jī)或因 電 流 過 大而 燒 壞 電 機(jī)。 還應(yīng)該指出的是：不論用什么方法測(cè)定襯墊的摩擦系數(shù)，由于摩擦輪對(duì)鋼絲繩的比壓，在包角范圍內(nèi)各不相同，而摩擦系數(shù)又與比壓有關(guān)，因此， 6 無論是設(shè)計(jì)用的，或是測(cè)定的摩擦系數(shù)，都只能看成一個(gè)當(dāng)量的值。它又可以分為單繩和多繩兩種。 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。有的國(guó)家把最大提升速度大于 4m/s的提升設(shè)備稱為提升機(jī)械；小于 4m/s 的稱為絞車。它有單圓柱卷筒和雙圓柱卷筒兩種。 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。 2）由于多生摩擦輪提升機(jī)不能調(diào)節(jié)相對(duì)繩長(zhǎng)，因此，如果用雙容器提升，就不在兩個(gè)水平同時(shí)工作，為避免此缺點(diǎn)，往往采用平衡錘的單端提升方式，即鋼絲繩的一端為提升容器，另一端為平衡錘。 7 提升機(jī)鋼絲繩張力均衡問題 由于各種原因，多生摩擦提升機(jī)的各繩受理時(shí)不均勻的，如果相差過大時(shí)，可能導(dǎo)致各繩槽磨損程 度過分不均，受力大的鋼絲繩安全系數(shù)降低等。它采用可 編 程的 內(nèi) 存，用存 儲(chǔ)邏輯運(yùn) 算、 順 序控制、 定時(shí) 、計(jì) 算和算 術(shù)運(yùn) 算等操作指令。 提 升機(jī)的控制過程 無論 是自 動(dòng) 或是手 動(dòng) 控制的提升機(jī)，其 運(yùn) 行的速 度圖 ，一般都具有以下幾 個(gè)階 段：加速、等速、 減 速和爬行 四個(gè)階 段，其速度 時(shí) 序 圖 如 圖 1 所示。其 進(jìn)出線 方式保持不 變 （與半自 動(dòng) 化相同），只需用自 動(dòng) 控制和半自 動(dòng) 控制 轉(zhuǎn)換開關(guān) SB，并通 過 PLC 內(nèi) 部程序的改 變 ，使 其控制功能改 變。程序必須經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。這時(shí)需要選用局部式結(jié)構(gòu)，且選用低電壓、高密度輸入輸出模塊。另一種是選用低速網(wǎng)，速度要求不高的信息交換低速網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)；對(duì)速度要求高的那部分信息交換，則采用硬件輸入輸出的辦法。 緊急停運(yùn)方式是：當(dāng)控制系統(tǒng)中某 些設(shè)備出現(xiàn)異常情況或故障而不立即停運(yùn)，系統(tǒng)將導(dǎo)致重大事故或可能所懷設(shè)備時(shí)，必須使用緊急停運(yùn)按鈕時(shí)所有設(shè)備立即停運(yùn)。 然而某一個(gè)控制對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)。一個(gè)控制系統(tǒng)需設(shè)置多少個(gè)遠(yuǎn)程 I/O 通道（站），要視控制對(duì)象的分散程度和距離而定，同時(shí)亦受所選 PLC 能驅(qū)動(dòng) I/O 通道數(shù)的限制。 6）編制控制系統(tǒng)得技術(shù)文件，包括說明書、電器圖及電器元件明細(xì)表等。 3）根據(jù)梯形圖編制程序清單（語(yǔ)句表）。 （ 2）功能相當(dāng) 對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無需考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。 （ 3）機(jī)型統(tǒng)一 一個(gè)大型企業(yè)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng) 一。 （ 4） 特殊功能輸入 /輸出 在選擇一臺(tái) PLC 時(shí)，用戶可能需要一些特殊類型的切不能用便準(zhǔn) I/O 實(shí)現(xiàn) I/O 限制的情況。 5 軟件選擇 在系 統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，用戶常面臨 PLC 的編程問題，因?yàn)檫@是非常重要的。 實(shí)際 PLC I/O 硬件接口電路中，輸入輸出接點(diǎn)的地址號(hào)分配情況： 輸入： — 3QA，常開接點(diǎn)，控制在安全保護(hù)回路 KMB 的斷開和接通； — SA0 ，安全保護(hù)回路中主令控制器的開關(guān)； — SA1， — SA2， — SA3， — SA4， — SA5， — SA6，均為主令控制器的手把開關(guān)在控制回路中的觸點(diǎn)開關(guān)； — 2SL， — 3SL 為過卷行程開關(guān)； — SF，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕； — SR，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕； — SB，自動(dòng) /半自動(dòng) 控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)（自動(dòng)閉合，自動(dòng)斷開）； — 3KA，過流接觸器的常開接點(diǎn)； — ST，緊急停車按鈕； 輸出： — KMB，安全制動(dòng)交流接觸器線圈； — KMF， 正轉(zhuǎn)交流接觸器線圈； — KMR，反轉(zhuǎn)交流接觸器線圈； — 1KMA， — 2KMA， — 3KMA， — 4KMA，均為加速叫流接觸器線圈。盡管我自己付出了很大的努力完成了我的設(shè)計(jì)。綜合考慮系統(tǒng)工藝要求、各品牌 PLC 的 I/O口配置、性能價(jià)格比等因素，選擇西門子 S7200 CPU224 作為主控單 元。該顯示器最多可顯示 80 條信息，每條信息最多可包括 4 個(gè)變量。熟練的編程者也可不使用 Wizard，直接在“數(shù)據(jù)塊編輯器”中按指定格式對(duì) TD200 編程。選擇一個(gè) EM231 模擬量輸入單元接收壓力傳感器的檢測(cè)信號(hào)（ 4～ 20mA 電流信號(hào)）。最后我再一次感謝各位老師在大學(xué) 幾 年 里的精心培育 ,我們會(huì)在以后的工作中加倍努力 ,來報(bào)答老師的栽培 ,不辜負(fù)老師的期望?，F(xiàn)僅介紹全自動(dòng)控制系統(tǒng)得梯形圖和其控制過程框圖。一般一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。 （ 5） 智能式輸入 /輸出 3 電源選擇 電源模塊的選擇一般只需要考慮輸出電流。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。 1） 替代繼電器 功能要求：繼電器觸點(diǎn)輸入輸出、邏輯線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等）、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)，連續(xù)、單周期、單步等）。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： 1） 最大限度地滿足被控制對(duì)象的控制要求。因此，該控制系統(tǒng)用于由多臺(tái)設(shè)備組成的流水線上比較合適。緊急停運(yùn)時(shí)，所有設(shè)備必須停運(yùn)，且程序控制被解除，控制內(nèi)容復(fù)位到原始狀態(tài)。 可編程控制器控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)由自動(dòng)、半自動(dòng)、和手動(dòng)三種運(yùn)行方式。這時(shí)應(yīng)選用離散式結(jié)構(gòu)，且選用高電壓、低密度輸入輸出模塊。它與開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存利用率和程序編寫者的編程水平有關(guān)。例如，可利用超聲波或霍爾組件傳感器把提升機(jī)中把鋼絲繩的斷裂檢測(cè)出來，把這些信號(hào)經(jīng)過處理送給 A/D 輸入模塊，經(jīng)過 PLC 的軟件處理，在給 PLC 的 D/A 輸出模塊，通過一定的電路顯示出來，并對(duì)提升機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。現(xiàn)以小型提升機(jī)為例說明。它可以 實(shí)現(xiàn) 多 機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊 ，可以 與強(qiáng)電 一起工作，而且抗干擾，可 擴(kuò) 展，比一般微機(jī)控制 編 程 簡(jiǎn)單 。目前正在使用的液壓螺旋調(diào)繩器，就是基于這樣的原則設(shè)計(jì)的。傳動(dòng)的性能在很大程度 5 上依賴于襯墊的性能。 其中礦井提升機(jī)的主要組成部分為：纏繩機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)），控制、保護(hù)監(jiān)視及信號(hào)裝置等。 2） 摩擦輪提升機(jī)：其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動(dòng)。 我國(guó)把纏繞直徑在 2米以上的提升設(shè)備成為提升機(jī)械 。 多年來，大量采用多繩摩擦式以及先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，還出現(xiàn)了全液壓型等。圓柱圓錐形提升機(jī)也是纏繞提升機(jī)的一種，這種提升機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，在我國(guó)除一些老礦還在使用外，新設(shè)計(jì)的礦井一般不再采用。但也不是摩擦系數(shù)越大越好，因?yàn)樵谀承┣闆r下，鋼絲繩的滑動(dòng)，有利于保護(hù)機(jī)械設(shè)備，使其免予過載。 交流提升機(jī)在 運(yùn) 行中， 較難解決 的 問題 是 電動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 電阻 的串入和切除的控制。 這 是因 為： 其一， PLC 就有 計(jì)數(shù) 功能，使提升機(jī)原控制回路中的 時(shí)間繼電 器，控制回路中的大部分的觸 點(diǎn) 均被 PLC 的 內(nèi) 部存儲(chǔ)邏輯 所 代替。這種類型的提升機(jī)是帶有附加延時(shí)的電流控制系統(tǒng)。另外還利用停電記憶功能的輔助繼電器，保證在電源恢復(fù)時(shí)按著原來的程序往下運(yùn)行，這樣就使提升機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，安全系數(shù)也相應(yīng)提高。 4）各功能塊子程序的編制。在點(diǎn)數(shù)特別多的情況下，配置網(wǎng)絡(luò) 13 會(huì)增加費(fèi)用，可以考慮使用多臺(tái) PLC 控制。半自動(dòng)方式多用于檢測(cè)手段不完善、需要人工判斷或某些設(shè)備不具備自動(dòng)控制條件而靠人工干預(yù)的場(chǎng)合。該方式一般應(yīng)用于復(fù)雜的條 15 件控制場(chǎng)合，如流水生產(chǎn)線、港口待時(shí)輸送機(jī)等。 3 分散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)，它的構(gòu)成如圖 34 所示。 4） 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 19 3）選擇 PLC 機(jī)型。 7）編制技術(shù)文件。 應(yīng)用場(chǎng)合：設(shè)定值控制、流量計(jì)算、 PID 調(diào)解、定位控制和工程量單位換算。 2 輸入 /輸出的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工藝生產(chǎn)過程，他的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 2） 確定框架中每塊 I/O 模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出 I/O 模塊所需總背板電流值。可用的指令集將直接影響實(shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序執(zhí)行時(shí)間。 從經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面考慮，本設(shè)計(jì)的控制方法主要適用于大、中型礦井，略加改動(dòng)的情況下同樣適用于小型礦井，由于經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)關(guān)系，本設(shè)計(jì)仍然存在著許多不足，希望老師能給與知道及改正。由于該設(shè)備工作于環(huán)境惡劣的施工現(xiàn)場(chǎng)且動(dòng)作需平穩(wěn)、準(zhǔn)確，因此要求該設(shè)備的控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾性、靈活性和友好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單 方便。 表 1 PLC 輸入輸出端口配置表 類別 輸入信號(hào) 輸入端口 輸出端口 輸出信號(hào) C P U 2 手 /自動(dòng)選擇 提升指示 重物提升 回落指示 重物回落 報(bào)警信號(hào) 上卡夾緊 上卡夾緊 上卡放松 下卡放松 油缸上行 油缸上行 油缸下行 油缸下行