【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LC 成功地解決了這兩方面的問(wèn)題，可以讓 PLC 和 外部設(shè)備直接進(jìn)行物理的連接。計(jì)算機(jī)的內(nèi)部提供了豐富的從位邏輯到雙字運(yùn)算的強(qiáng)大運(yùn)算功能，使其能夠完成復(fù)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(gè)方向上發(fā)展：一是朝體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的方向發(fā) 展，使 PLC 的使用范圍不斷擴(kuò)大，達(dá)到了遍地開花的 程度；二是朝大型化、網(wǎng)絡(luò)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(luò)相連接，組建大型的控制系統(tǒng)。具體技術(shù)方面， PLC 在以下幾個(gè)方面得到了發(fā)展： 在 PLC 編程語(yǔ)言方面。為了完成復(fù)雜的控制功能，發(fā)展了功能塊流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言、專用 PLC 語(yǔ)言等多種語(yǔ)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(jiǎn)潔、直觀的圖形符號(hào)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(dú)立工作，可與 PLC 主機(jī)并行操作，在可靠行、適應(yīng)性、掃描速度和控制精度等方面都對(duì) PLC 做了補(bǔ)充。 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。由于可用 PLC 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，因此，各種 PC、圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為 PLC 的監(jiān)控主機(jī)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(jī)電一體化。可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、重量輕，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，知識(shí) PLC發(fā)展的重要方向。 控制與管理功能一體化。隨著 VLSI 技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一臺(tái)控制器上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制功能和信息處理功能及網(wǎng)絡(luò)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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。 6 它具有功能強(qiáng)、可靠高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)等方面應(yīng)用越來(lái)越廣，成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 PLC 的最終目標(biāo)是用于實(shí)踐，提高生產(chǎn)力。如今，應(yīng)用 PLC 已經(jīng)成為世界潮流， PLC 將在我國(guó)得到更全面的推廣應(yīng)用。 PLC 的特點(diǎn) 1）控制能力強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 2) 編程方便易學(xué)。 3) 適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 4) 與外部設(shè)備 連接方便。 5) 體積小、重量輕、功耗低。 6) 性價(jià)比高。 7) 模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。 本課題研究的意義 近年來(lái)，民眾的文化生活日新月異，對(duì)文化設(shè)施的需求迅速增長(zhǎng)，舞臺(tái) 吊桿 的發(fā)展遇到了前所未有的機(jī)遇。同時(shí)，國(guó)外舞臺(tái) 吊桿 以其技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢(shì)充斥國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)舞臺(tái) 吊桿 極其企業(yè)雖然也有很大發(fā)展，但還是受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 人們的生活水平提高了，對(duì)娛樂(lè)場(chǎng)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(tái)的發(fā)展事業(yè)。研究本系統(tǒng)是為了我國(guó)的舞臺(tái)事業(yè)更上一層樓，豐富人們的文化生活水平。 以前的舞臺(tái)吊桿 系統(tǒng)都是便向于復(fù)雜、而且極易出錯(cuò)的。 大多數(shù)舞臺(tái)機(jī)械是定速 控制。項(xiàng)目控制過(guò)程中往往出現(xiàn)的位置誤差較大的問(wèn)題，進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)和誤差分析， 才 使吊桿位置控制的精度完全達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 隨著 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 從有機(jī)械能動(dòng)到對(duì) 舞 臺(tái) 機(jī) 械的起動(dòng)、制動(dòng)與運(yùn)行速度變化的要求促使舞臺(tái)機(jī)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(shù)發(fā)展，使得調(diào)速設(shè)備的使用越來(lái)越多，越來(lái)越頻繁。目前舞臺(tái)機(jī)械中已廣泛使用交流調(diào)速方式控制的有轉(zhuǎn)臺(tái)、車臺(tái)、升降臺(tái)、吊桿、大幕等 。 該系統(tǒng)采用 自動(dòng) 和 手動(dòng) 技術(shù) 設(shè)計(jì)了 舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)。 7 2 舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)組成該系統(tǒng)的舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備中，在大型的影劇院，一場(chǎng)演出往往需要調(diào)動(dòng)大量的舞臺(tái)背景，有時(shí)要控制多路的吊桿同時(shí)工作。操作人員要在現(xiàn)場(chǎng)不斷變換舞臺(tái)背景，控制室人員要不斷地和現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行協(xié)調(diào)，這給舞臺(tái)控制帶來(lái)了很大不便。所以需要設(shè)計(jì)一套比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能 是很有必要的 。根據(jù)用戶的需要利用自動(dòng)控制電路和手動(dòng)控制電 路來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。 自動(dòng)功能由控制器 PLC來(lái)控制變頻器實(shí)現(xiàn)， 這是 設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，自動(dòng)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(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。只需要改變?nèi)嘞嘈蛑械亩嗑涂梢愿淖冸姍C(jī)的正反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于舞臺(tái)吊桿的上升和下降。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大則舞臺(tái)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(guān)，空氣開關(guān)的作用可以接通和分?jǐn)嗾ｋ娏骱瓦^(guò)負(fù)荷電流還可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_關(guān)電器?？諝忾_關(guān)在電路起到了控制作用外，還具有一定的保護(hù)功能， 如電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷、過(guò)載、短路、欠壓等。 手動(dòng)功能通過(guò)接觸器邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)際電路中，可在主電路中用兩個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)實(shí)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(diǎn)閉合，電動(dòng) 機(jī)正轉(zhuǎn)，或者控制反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)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(gòu)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(dòng)按鈕 SB2，正向控制接觸器 KM1線圈得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；按下停止按鈕 SB1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；按下反向啟動(dòng) 按鈕 SB3，反向接觸器 KM2線圈得電動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，給電動(dòng)機(jī)送入反向相序電源，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。用手動(dòng)和自動(dòng)控制電路控制吊桿的上升和下降。用限位開關(guān)來(lái)控制吊桿運(yùn)動(dòng)范圍。舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)主要由舞臺(tái)吊桿控制器、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、 PLC、顯示器等組成。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 下面來(lái)具體說(shuō)明每部分的功能：工控機(jī)相當(dāng)于人機(jī)界面，各種信號(hào)的輸入經(jīng)過(guò)工控機(jī)以輸送信號(hào)。 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(lái)控制吊桿的，擴(kuò)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(dāng)于開關(guān)的作用來(lái)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(guò)輔助常開觸頭閉合通電來(lái)保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。位置檢測(cè)是用來(lái)檢測(cè)吊桿的。上限位開關(guān)用來(lái)控制吊桿運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)，下限位開關(guān)用來(lái)控制吊桿運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)。 下面來(lái)具體說(shuō)明每部分的功能：工控機(jī)相當(dāng)于人機(jī)界面，各種信號(hào)的輸入經(jīng)過(guò)工控機(jī)以輸送信號(hào)。 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(lái)控制吊桿的，擴(kuò)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(dāng)于開關(guān)的作用來(lái)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(guò)輔助常開觸頭閉合通電來(lái)保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。位置檢測(cè)是用來(lái)檢測(cè)吊桿的。上限位開關(guān)用來(lái)控制吊桿運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)，下限位開關(guān)用來(lái)控制吊桿運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)。 電動(dòng)機(jī)的選型 在變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)的選擇也是至關(guān)重要的一環(huán)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，此系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)舞臺(tái)吊桿（負(fù)載）的重量來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率、頻率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流、額定電壓、容量。每根舞臺(tái)吊桿的重量有 500Kg。電動(dòng)機(jī)的選擇包括電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)額定功率的選擇。 負(fù)載功率的計(jì)算，舞臺(tái)吊桿作為負(fù)載作垂直移動(dòng)的設(shè)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(gòu)框圖 310 ???? ? VWp （ 21） 式中， P為電動(dòng)機(jī)功率； W為額定負(fù)載的重量； V為提升速度； η為機(jī)械效率 其中 W=500Kg*， V=可以算得電動(dòng)機(jī)的容量為 : 3 ???? ?p （ 22） 根據(jù) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的容量可知電動(dòng)機(jī)有一定的裕量，但是額定的電動(dòng)機(jī)的功率只有 的，所以選用 。 電動(dòng)機(jī) 用來(lái)升降吊桿，達(dá)到換景片的作用。而且電機(jī)還單獨(dú)橫向移動(dòng)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(dòng)機(jī)類型選擇 的基本原則是 在滿足工作機(jī)械拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。因此，在選用電動(dòng)機(jī)種類時(shí)，若工作機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)過(guò)高要求，應(yīng)優(yōu)先考慮選用交流電動(dòng)機(jī)。 選擇電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)，應(yīng)注意：所選擇的電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)大于負(fù)載所需功率；電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于負(fù)載所需啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；電源電壓下降 10%時(shí)轉(zhuǎn)矩仍能滿足啟動(dòng)或運(yùn)行中的需要；考慮傳動(dòng)裝置的效率和負(fù)載波動(dòng)等因素時(shí)，必須要有一定的裕量；從電動(dòng)機(jī)溫升角度考慮，為不降低電動(dòng)機(jī)的壽命，溫升必須在絕緣所限制的范圍以內(nèi)；與負(fù)載性質(zhì)相配合，對(duì)電動(dòng)機(jī) 應(yīng)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(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。 電動(dòng)機(jī)利用變頻器進(jìn)行調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)合理選擇變頻器的容量及其外圍設(shè)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(gè)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(guò)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(jī) LG—PLC/G7E—RY08A（ 3） 1 變頻器 1接觸器 1電機(jī) 1上 限位 開關(guān) 1下 限位 開關(guān) 8上 限位 開關(guān) 8下 限位 開關(guān) 位置檢測(cè) RS485 8變頻器 8接觸器 8電機(jī) 9 型的選擇要滿足負(fù)載的要求。對(duì)于風(fēng)機(jī)、等平 方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通常可選擇普通功能型的變頻器。 對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的轉(zhuǎn)動(dòng)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