【文章內(nèi)容簡介】 LC 成功地解決了這兩方面的問題，可以讓 PLC 和 外部設備直接進行物理的連接。計算機的內(nèi)部提供了豐富的從位邏輯到雙字運算的強大運算功能，使其能夠完成復雜的控制功能，這也是PLC 能夠迅速發(fā)展的原因。 PLC 通常在兩個方向上發(fā)展：一是朝體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的方向發(fā) 展，使 PLC 的使用范圍不斷擴大，達到了遍地開花的 程度；二是朝大型化、網(wǎng)絡化、多功能方向發(fā)展，不斷提高其功能，以便與現(xiàn)代網(wǎng)絡相連接，組建大型的控制系統(tǒng)。具體技術方面， PLC 在以下幾個方面得到了發(fā)展： 在 PLC 編程語言方面。為了完成復雜的控制功能，發(fā)展了功能塊流程圖語言、與計算機兼容的高級語言、專用 PLC 語言等多種語言?，F(xiàn)在，大多數(shù) PLC 公司已開發(fā)了圖形化編程組態(tài)軟件。該軟件提供了簡潔、直觀的圖形符號及注釋信息，使得用戶控制邏輯的表示更加直觀明了，操作和使用也更加方便。 I/O 模塊智能化和專用化。各模塊本身具 有 CPU，能獨立工作，可與 PLC 主機并行操作，在可靠行、適應性、掃描速度和控制精度等方面都對 PLC 做了補充。 網(wǎng)絡通信功能標準化。由于可用 PLC 構成網(wǎng)絡，因此，各種 PC、圖形工作站、小型機等都可以作為 PLC 的監(jiān)控主機和工作站，能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持及信息打印功能。 機電一體化?？煽啃愿?、功能強、體積小、重量輕，容易實現(xiàn)機電一體化，知識 PLC發(fā)展的重要方向。 控制與管理功能一體化。隨著 VLSI 技術和計算機技術的發(fā)展，在一臺控制器上可同時實現(xiàn)控制功能和信息處理功能及網(wǎng)絡通信功能。采用分布式系統(tǒng)可現(xiàn) 廣泛意義上的控管一體化。 PLC 是綜合了計算機技術、自動控制技術和通信的一種新型的、通用的自動控制裝置。 6 它具有功能強、可靠高、使用靈活方便、易于編程及適應工業(yè)環(huán)境下應用等一系列優(yōu)點，近年來在工業(yè)自動化、機電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術等方面應用越來越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 PLC 的最終目標是用于實踐，提高生產(chǎn)力。如今，應用 PLC 已經(jīng)成為世界潮流， PLC 將在我國得到更全面的推廣應用。 PLC 的特點 1）控制能力強，可靠性高，抗干擾能力強。 2) 編程方便易學。 3) 適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 4) 與外部設備 連接方便。 5) 體積小、重量輕、功耗低。 6) 性價比高。 7) 模塊化結(jié)構，擴展能力強。 本課題研究的意義 近年來，民眾的文化生活日新月異，對文化設施的需求迅速增長，舞臺 吊桿 的發(fā)展遇到了前所未有的機遇。同時，國外舞臺 吊桿 以其技術先進、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢充斥國內(nèi)外市場，國產(chǎn)舞臺 吊桿 極其企業(yè)雖然也有很大發(fā)展，但還是受到了嚴重的挑戰(zhàn)。 人們的生活水平提高了，對娛樂場所的要求也高了，為了滿足人們的要求必須要不斷更新舞臺的發(fā)展事業(yè)。研究本系統(tǒng)是為了我國的舞臺事業(yè)更上一層樓，豐富人們的文化生活水平。 以前的舞臺吊桿 系統(tǒng)都是便向于復雜、而且極易出錯的。 大多數(shù)舞臺機械是定速 控制。項目控制過程中往往出現(xiàn)的位置誤差較大的問題，進行了反復試驗和誤差分析， 才 使吊桿位置控制的精度完全達到設計標準。 隨著 自動化技術的發(fā)展 從有機械能動到對 舞 臺 機 械的起動、制動與運行速度變化的要求促使舞臺機械行 業(yè) 有了較大的發(fā)展，特別是使用方便、耗資較少的交流變頻調(diào)速技術發(fā)展，使得調(diào)速設備的使用越來越多，越來越頻繁。目前舞臺機械中已廣泛使用交流調(diào)速方式控制的有轉(zhuǎn)臺、車臺、升降臺、吊桿、大幕等 。 該系統(tǒng)采用 自動 和 手動 技術 設計了 舞臺吊桿控制系統(tǒng)。 7 2 舞臺吊桿控制系統(tǒng)整體設計 系統(tǒng)功能及結(jié)構框圖 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)設計的是舞臺吊桿控制系統(tǒng)的體系結(jié)構，并對組成該系統(tǒng)的舞臺吊桿控制系統(tǒng)進行了研究。在舞臺機械設備中，在大型的影劇院，一場演出往往需要調(diào)動大量的舞臺背景，有時要控制多路的吊桿同時工作。操作人員要在現(xiàn)場不斷變換舞臺背景，控制室人員要不斷地和現(xiàn)場人員進行協(xié)調(diào)，這給舞臺控制帶來了很大不便。所以需要設計一套比較簡單的系統(tǒng)來實現(xiàn)這些功能 是很有必要的 。根據(jù)用戶的需要利用自動控制電路和手動控制電 路來實現(xiàn)這些功能。 自動功能由控制器 PLC來控制變頻器實現(xiàn)， 這是 設計的核心內(nèi)容，自動控制部分的原理是給變頻器通入三相 380V交流電，使變頻器工作。變頻器的作用是改變其輸出電壓的頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速。只需要改變?nèi)嘞嘈蛑械亩嗑涂梢愿淖冸姍C的正反轉(zhuǎn)，電動機的正反轉(zhuǎn)對應于舞臺吊桿的上升和下降。電動機的轉(zhuǎn)速大則舞臺吊桿上升和下降的幅度大。在三相交流電和變頻器中間加上空氣開關，空氣開關的作用可以接通和分斷正常電流和過負荷電流還可以接通和分斷短路電流的開關電器?？諝忾_關在電路起到了控制作用外，還具有一定的保護功能， 如電動機的過負荷、過載、短路、欠壓等。 手動功能通過接觸器邏輯電路來實現(xiàn)，實際電路中，可在主電路中用兩個接觸器的主觸點實現(xiàn)正轉(zhuǎn)相序和反轉(zhuǎn)相序接線，在控制電路中控制正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，其主觸點閉合，電動 機正轉(zhuǎn)，或者控制反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點閉合，電動機反轉(zhuǎn)。如 圖 36是按鈕控制正、反轉(zhuǎn)的控制電路，其主電路中的接觸器 KM1和 KM2構成正、反轉(zhuǎn)的相序接線。在 圖 36的控制電路中，按下正向啟動按鈕 SB2，正向控制接觸器 KM1線圈得電動作，其主觸點閉合，電動機正向轉(zhuǎn)動；按下停止按鈕 SB1，電動機停轉(zhuǎn)；按下反向啟動 按鈕 SB3，反向接觸器 KM2線圈得電動作，其主觸點閉合，給電動機送入反向相序電源，電動機反轉(zhuǎn)。用手動和自動控制電路控制吊桿的上升和下降。用限位開關來控制吊桿運動范圍。舞臺吊桿控制系統(tǒng)主要由舞臺吊桿控制器、現(xiàn)場設備、 PLC、顯示器等組成。 系統(tǒng)結(jié)構框圖 下面來具體說明每部分的功能：工控機相當于人機界面，各種信號的輸入經(jīng)過工控機以輸送信號。 RS232是支持 Mod bus 通訊協(xié)議， RS485支持用戶自定義協(xié)議。 LGPLC/G7ERY08A（ 3）是來控制吊桿的，擴展 PLC是為了系統(tǒng)的需要，增加了 PLC的 I/O 口，增加 PLC 的功能。 PLC 在此相當于開關的作用來控制變頻器， PLC 控制變頻器采用的是多段速度控制變頻器。接觸器 KM 的線圈通過輔助常開觸頭閉合通電來保證電動機的運行。位置檢測是用來檢測吊桿的。上限位開關用來控制吊桿運動的最高點，下限位開關用來控制吊桿運動的最低點。 下面來具體說明每部分的功能：工控機相當于人機界面，各種信號的輸入經(jīng)過工控機以輸送信號。 RS232是支持 Mod bus 通訊協(xié)議， RS485支持用戶自定義協(xié)議。 LGPLC/G7ERY08A（ 3）是來控制吊桿的，擴展 PLC是為了系 統(tǒng)的需要，增加了 PLC的 I/O 口，增加 PLC 的功能。 PLC 在此相當于開關的作用來控制變頻器， PLC 控制變頻器采用的是多段速度控制變頻器。接觸器 KM 的線圈通過輔助常開觸頭閉合通電來保證電動機的運行。位置檢測是用來檢測吊桿的。上限位開關用來控制吊桿運動的最高點，下限位開關用來控制吊桿運動的最低點。 電動機的選型 在變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計中，電動機的選擇也是至關重要的一環(huán)。對于電動機，此系統(tǒng)應根據(jù)舞臺吊桿（負載）的重量來選擇電動機的功率、頻率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流、額定電壓、容量。每根舞臺吊桿的重量有 500Kg。電動機的選擇包括電動機的類型、型式、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇，其中主要的是電動機額定功率的選擇。 負載功率的計算，舞臺吊桿作為負載作垂直移動的設備所需要的功率為： 8 1控制系統(tǒng) 8控制系統(tǒng) 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構框圖 310 ???? ? VWp （ 21） 式中， P為電動機功率； W為額定負載的重量； V為提升速度； η為機械效率 其中 W=500Kg*， V=可以算得電動機的容量為 : 3 ???? ?p （ 22） 根據(jù) 計算電動機的容量可知電動機有一定的裕量，但是額定的電動機的功率只有 的，所以選用 。 電動機 用來升降吊桿，達到換景片的作用。而且電機還單獨橫向移動位置，并可以去掉吊桿，單用鋼絲繩升降布景，起到特殊的用途。 電動機類型選擇 的基本原則是 在滿足工作機械拖動系統(tǒng)要求的前提下，所選電動機應盡可能結(jié)構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。因此，在選用電動機種類時，若工作機械對拖動系統(tǒng)無過高要求，應優(yōu)先考慮選用交流電動機。 選擇電動機的容量時，應注意：所選擇的電動機容量應大于負載所需功率；電動機的啟動轉(zhuǎn)矩必須大于負載所需啟動轉(zhuǎn)矩；電源電壓下降 10%時轉(zhuǎn)矩仍能滿足啟動或運行中的需要；考慮傳動裝置的效率和負載波動等因素時，必須要有一定的裕量；從電動機溫升角度考慮，為不降低電動機的壽命，溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)；與負載性質(zhì)相配合，對電動機 應選用合適的工制。 變頻器的選型 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。 電動機利用變頻器進行調(diào)速轉(zhuǎn)動時，應合理選擇變頻器的容量及其外圍設備。 通用變頻器的選擇包括變頻器的類型選擇和容量選擇兩個方面?？偟脑瓌t是，首先滿足工藝要求，其次是盡可能節(jié)省資金。根據(jù)控制功能，通過變頻器可分為三種類型：普通功能型 U/F控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/F控制變頻器和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類 RS232 工控機 LG—PLC/G7E—RY08A（ 3） 1 變頻器 1接觸器 1電機 1上 限位 開關 1下 限位 開關 8上 限位 開關 8下 限位 開關 位置檢測 RS485 8變頻器 8接觸器 8電機 9 型的選擇要滿足負載的要求。對于風機、等平 方轉(zhuǎn)矩，低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。 對于恒轉(zhuǎn)矩類負載或有較靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)，采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的。原因是這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜