【文章內(nèi)容簡介】 接變頻器端2 ，變頻器的5端為公共端與PLC的公共端相連。變頻器2與PLC頻率控制的連接與變頻器1一樣。下面變頻器的正反轉(zhuǎn)控制接線圖，其中KM01與KM03控制變頻器的STF（正轉(zhuǎn)啟動），KM02與KM04控制變頻器的STR（反轉(zhuǎn)啟動）。 PLC控制變頻器的控制系統(tǒng)圖 PLC與觸摸屏的連接PLC與觸摸屏直接進行連接，但要把PLC通信設(shè)置為串行通信，采用RS232C電纜進行串行通信。 PLC與觸摸屏的連接第四章 軟件設(shè)計 地址分配 本設(shè)計采用CJ1M—CPU13，可管理的I/O位是640位。本設(shè)計中，有三個I/O輸入模塊，共192個I/O輸入，需要12個輸入通道，有4個I/O輸出通道，有64個I/O輸出，共需4個通道，還有一個D/A輸出。在本設(shè)計中，0到20通道為編碼器的輸入通道。詳細(xì)的分配在附件1的分配表中。 編碼器器的輸入及轉(zhuǎn)換由于絕對編碼器產(chǎn)生的是脈沖信號進入PLC的，必須進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，把格雷碼轉(zhuǎn)換成二進制碼和BCD碼，是相應(yīng)位所產(chǎn)生的BCD碼植與程序中設(shè)定的參數(shù)進行比較，以產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號。表5 格雷碼與二進制、十進制關(guān)系十進制 二進制 格雷碼十進制 二進制 格雷碼0 0000 00005 0101 01111 0001 00016 0110 01012 0010 00117 0111 01003 0011 00108 1000 11004 0100 0110 9 1001 1000在一組數(shù)的編碼中，若任意兩個相鄰數(shù)的代碼只有一位二進制數(shù)不同，則稱這種編碼為格雷碼。格雷碼屬于可靠性編碼, 是一種錯誤最小化的編碼, 它大大減少了由一個狀態(tài)到下一個狀態(tài)時電路中的混淆。由于這種編碼相鄰的2 個碼組之間只有一位不同, 因而在用于模2數(shù)轉(zhuǎn)換中, 當(dāng)模擬量發(fā)生微小變化而可能引起數(shù)字量發(fā)生變化時, 格雷碼僅改變1位。這樣與其它編碼同時改變2 位和多位的情況相比更為可靠。即可減少出錯的可能性, 這就允許代碼電路能以較少的錯誤在較高的速度下工作。表5 給出了十進制數(shù)0～9的一組可能的格雷碼，由表1可知，任意兩個相鄰的十進制數(shù)其格雷碼只有一位二進制數(shù)不同。例如，6 和7的格雷碼分別為0101 和01000， 二者只是最低位不同。不僅如此，而且這一組十進制數(shù)的首尾（0與9） 的格雷碼也只有一位不同，構(gòu)成一個“循環(huán)”， 故常把格雷碼稱為“循環(huán)碼”格雷碼的顯著特點之一是，當(dāng)它所表示的數(shù)遞增時不會發(fā)生較大的誤差。例如，當(dāng)十進制數(shù)由7變?yōu)? 時，若采用的是BCD碼， 則其編碼將由0111變?yōu)?000。此時，四位二進制狀態(tài)都發(fā)生變化，對于某一個具體實現(xiàn)BCD碼的具體設(shè)備而言，其四位設(shè)備狀態(tài)不可能同時發(fā)生改變，于是有可能出現(xiàn)下列情況：7 5 4 12 80111 0101 01000 1100 1000也就是說，盡管最終的結(jié)果是從7變到8，但出現(xiàn)了錯誤的中間轉(zhuǎn)換過程。若無其他措施禁止這些中間錯誤結(jié)果輸出，則將使設(shè)備產(chǎn)生較大的誤差。然而，若采用格雷碼，就不會產(chǎn)生這種較大的誤差。因為當(dāng)十進制數(shù)由7變?yōu)?時，其對應(yīng)的格雷碼將從1011 變?yōu)?001，只有一位二進制數(shù)發(fā)生改變，也就無中間錯誤結(jié)果出現(xiàn)。這也是編碼器采用格雷碼的原因。格雷碼是一種無權(quán)碼，因而很難從單個代碼中識別它所代表的數(shù)值。但是，若已知一組格雷碼，可方便地找出對應(yīng)的二進制碼，其方法如下：設(shè)格雷碼為 G=Gn1 …Gi+1Gi…G0且其對應(yīng)的二進制碼為 B=Bn1…Bi+1Bi…B0 Bn1=Gn1且 Bn2=Bn1 Gn2=Gn1Gn2 Bn3=Bn2Gn3=Gn1Gn2Gn3 … B0=Gn1G n2… G0由上面的方法可知，格雷碼與二進制之間存在著異或的關(guān)系，根據(jù)這個轉(zhuǎn)換方法可將格雷碼轉(zhuǎn)換成二進制碼，下面是將格雷碼轉(zhuǎn)換成二進制碼的PLC程序，是前三個編碼器的轉(zhuǎn)換程序，共有20個轉(zhuǎn)換程序，其他的轉(zhuǎn)換程序與前三個的程序一樣，就是I/O通道不一樣，其輸入I/O通道為0到9。圖 41 編碼器1的轉(zhuǎn)換程序，，此時3800通道里為此刻編碼器的輸入的經(jīng)過轉(zhuǎn)換的二進制。其它編碼器的轉(zhuǎn)換程序與編碼器1相同，輸入通道分別是 1111111119通道，輸出是380380380380380380380383813813813813813813813813819通道。 根據(jù)設(shè)計要求：兩臺變頻器控制六臺電機，由變頻器控制電機的正反轉(zhuǎn)，而變頻器的正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)是有PLC控制的，變頻器的頻率由PLC的D/A模塊來控制。其控制基本思想是：1 啟動系統(tǒng)，并進入調(diào)速吊桿控制鍵面，進行頻率設(shè)置 。2 正反轉(zhuǎn)判斷，若正轉(zhuǎn)，按上升，按下降則停止，若反轉(zhuǎn)，按下降，按上升則停止。 3無論是上升還是下降都必須把數(shù)據(jù)給保存起來，正轉(zhuǎn)是若給定小于實際值，PLC沒有輸出；同樣，反轉(zhuǎn)PLC大于實際值，PLC也沒有輸出。4無論是上升還是下降都必須滿足一定的條件，同可逆計數(shù)器開始計數(shù)并把結(jié)果給保存起來。PLC程序如下所示：首先對啟動變頻器的正反轉(zhuǎn)控制，，并把結(jié)果給保存起來。接下來是是PLC的算法，把編碼器的值送給PLC，PLC根據(jù)算法及邏輯判斷而控制其輸出，保證PLC安全有效的工作。的程序，由于其他五個吊桿的程序原理與1一樣，因此其他的沒有一一寫出。，，，，正轉(zhuǎn)啟動，以保證輸出的可靠性。PLC對變頻器1的反轉(zhuǎn)輸出以及變頻器2的輸出也是這樣。當(dāng)選擇了變頻器的輸出后，就可以對變頻器1或變頻器2的頻率進行設(shè)置了，設(shè)置數(shù)據(jù)放在2000或2001的通道里，直接傳給變頻器，同時PLC也把這次設(shè)置的頻率給保存下來了，即保存在保存寄存器的H0或H1通道里，為下一次做參考使用。系統(tǒng)啟動頻率設(shè)定正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)?按下降?按上升?給定=0?給定=0?將給定保存起來將原來的數(shù)給給定將給定保存起來給定小于實際值?給定大于實際值?⊿x0and⊿x100 or⊿x240正轉(zhuǎn)并記數(shù)計算結(jié)果反轉(zhuǎn)并記數(shù)停止將原來的數(shù)給給定返回的控制系統(tǒng)梯形圖（a）的控制系統(tǒng)梯形圖（b） 調(diào)速吊桿1的控制系統(tǒng)梯形圖（c）的控制系統(tǒng)梯形圖（d）的控制系統(tǒng)梯形圖（e） 調(diào)速吊桿1的控制系統(tǒng)梯形圖（f）（a）所示，讀入編碼器1的3800通道里面的數(shù)據(jù)，與上次編碼器的輸入相減后，放在D1里面，然后把可逆計數(shù)器的值乘以256后放在D2里面，然后把D1和D2相加，把結(jié)果放在D3里面。(b)所示，由于編碼器轉(zhuǎn)一圈是85毫米，把85除以256就可以得到編碼器改變以下所轉(zhuǎn)的長度，并把結(jié)果放在D4里面，然后把D4乘以D3就得到了此時吊桿上升或下降的相對位置，把它放在D5里面，D5就是吊桿的實際位置。（b）所示，把240取反，放在D8里面，電機正轉(zhuǎn)必須滿足一定的條件才行，這里滿足的條件是差值大于0且小于100，若小于240也可以。（c）所示，，這同時也為正轉(zhuǎn)計數(shù)提供了條件。，通電則閉合，可逆計數(shù)器只需把編碼器的最高位記下來就可以把編碼器的圈數(shù)記下來了，，則可逆計數(shù)器正轉(zhuǎn)計數(shù)，，當(dāng)電機停止，則把數(shù)據(jù)保存在H2里面。（d）所示，把上升設(shè)定值放在D9里面，把上升設(shè)定值與0相比較，若不等于零則把輸出保存在D6里面，若輸出值等于零，則把上次保存的值用于輸出，當(dāng)上升設(shè)定值大于實際值，電機正轉(zhuǎn)。，PLC則沒有輸出，電機不動。（e）所示，，，、為了保護變頻器，他們一次只能有一個電機正轉(zhuǎn)，設(shè)定值大于實際值，同時變頻器有正轉(zhuǎn)輸出，并啟動電機1，使其正轉(zhuǎn)。（e）所示，選D10為下降設(shè)定值，若D10不等于0，則把D10保存在D7里面，若下降值等于0，則把上次保存的值作為輸出，（f）所示，當(dāng)輸出值D7大于實際值，才有輸出，吊桿才下降。若D7小于實際值，PLC沒有輸出，吊桿不動。下降的啟動觸點，的停止觸點。，、。當(dāng)設(shè)定值大于實際值，變頻器的輸出反轉(zhuǎn)時，電機才反轉(zhuǎn)，吊桿才下降。 其它五臺電機的程序設(shè)計思路與吊桿1的一樣。 電動定位吊桿的程序設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求：有十四個吊桿，由PLC控制電機的正反轉(zhuǎn)而去控制吊桿的升降。其控制基本思想是：1 啟動系統(tǒng)，并進入吊桿控制鍵面 。2 正反轉(zhuǎn)判斷，若正轉(zhuǎn)，按上升，按下降則停止，若反轉(zhuǎn)，按下降，按上升則停止。3無論是上升還是下降都必須把數(shù)據(jù)給保存起來，正轉(zhuǎn)是若給定小于實際值，PLC沒有輸出；同樣，反轉(zhuǎn)PLC大于實際值，PLC也沒有輸出。4無論是上升還是下降都必須滿足一定的條件，同可逆計數(shù)器開始計數(shù)并把結(jié)果給保存起來。：系統(tǒng)啟動按下降?按上升?給定=0?給定=0?將給定保存起來將原來的數(shù)給給定將給定保存起來給定小于實際值?給定大于實際值?⊿x0and⊿x100 or⊿x240正轉(zhuǎn)并記數(shù)計算結(jié)果反轉(zhuǎn)并記數(shù)停止將原來的數(shù)給給定返回 電動吊桿的控制系統(tǒng)流程圖程序原理主要是通過把編碼器的值通過算法程序計算出來并根據(jù)一定的條件進行邏輯判斷，從而控制PLC的輸出，從而控制電機的正反轉(zhuǎn)。的控制程序，其他13個吊桿的控制程序原理與控制方法都一樣。（a）（b）（c）（a）所示，讀入編碼器1的3806通道里面的數(shù)據(jù)，與上次編碼器的輸入數(shù)據(jù)相減后，放在D61里面，然后把可逆計數(shù)器的值乘以256后放在D62里面，最后把D61和D62相加，把結(jié)果放在D63里面。由于編碼器轉(zhuǎn)一圈是85毫米，把85除以256，并把結(jié)果放在D64里面，然后把D64乘以D63就得到了此時吊桿上升或下降的相對位置，把它放在D65里面。把240取反，放在D68里面，正轉(zhuǎn)計數(shù)必須滿足一定的條件才行，這里滿足的條件是差值大于0且小于100，若小于240也可以。（b）所示，，這是正轉(zhuǎn)計數(shù)提供了條件。，則可逆計數(shù)器正轉(zhuǎn)計數(shù)，，當(dāng)電機停止，則把數(shù)據(jù)保存在H62里面。(b)所示，把上升設(shè)定值放在D69里面，把設(shè)定值與0相比較，若不等于零則把輸出保存在D66里面，若輸出值等于零，則把上次保存的值用于輸出，當(dāng)上升設(shè)定值大于實際值，電機正轉(zhuǎn)。，PLC則沒有輸出，電機不動。(c)所示，，，設(shè)定值大于實際值，并啟動電機7，使其正轉(zhuǎn)。(c)所示，選D70為下降設(shè)定值，若D70不等于0，則把D70保存在D67里面，若設(shè)定下降值等于0，則把上次保存的值作為輸出，當(dāng)輸出值D67大于實際值，才有輸出，吊桿才下降。若D67小于實際值，PLC沒有輸出，吊桿不動。，的停止觸點。，當(dāng)設(shè)定值大于實際值， ，電機才反轉(zhuǎn)，吊桿才下降。第五章 總結(jié)與展望本文闡敘了PLC的相關(guān)知識及舞臺的發(fā)展概況，主要講解了舞臺控制系統(tǒng)的設(shè)計及PLC的選型，并設(shè)計了一個舞臺吊桿控制系統(tǒng)，涉及到PLC選型、控制系統(tǒng)設(shè)計、PLC編程。在這次畢業(yè)設(shè)計中，由于我缺乏實踐經(jīng)驗，無論是查資料還是設(shè)計整個系統(tǒng)，都感覺很吃力，但在完成設(shè)計后是我感悟了很多：設(shè)計過程拓寬了我的視野，鞏固和深化了我四年所學(xué)，接觸到了新的知識和觀念，增強了我的動手能力，并學(xué)到了一點工程實踐經(jīng)驗。在此次畢業(yè)設(shè)計中，我更好地熟悉了PLC的選型、PLC的內(nèi)存分配及在工程設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，深化了對PLC的認(rèn)識及PLC的軟件設(shè)計。此設(shè)計期間，我隨蔡老師去現(xiàn)場進行了調(diào)試，接觸了一些調(diào)試的基本知識，也碰到了一點棘手的實際問題，熟悉了接線的相關(guān)知識，這些為以后的工程設(shè)計奠定了一點基礎(chǔ)，并強化了所學(xué)。 展望此設(shè)計完全滿足實際需要，但在實際操作中，還有很多的事情要做：電動吊桿控制系統(tǒng)設(shè)計只完成了一個，由于設(shè)計原理及方法都一樣，還有十三個吊桿控制系統(tǒng)沒有設(shè)計；觸摸屏的鍵面也沒有設(shè)計；還有程序與很多參數(shù)沒有具體調(diào)試；等等。這次設(shè)計對于我以后的工程實踐都有很重要的意義，是一次寶貴的經(jīng)驗。 此舞臺控制系統(tǒng)安全可靠性很好，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了半自動化與自動化，減少了很多麻煩，很容易操作，能實現(xiàn)多功能的舞臺演出；控制精度比較高，但是它使用的是PLC內(nèi)部的可逆計數(shù)器，不是高速計數(shù)器，若要進一步提高系統(tǒng)的控制精度，可采用PLC的高速記數(shù)模塊。系統(tǒng)使用了手動與自動兩控制，固然提高了系統(tǒng)的安全可靠性，接線還是有一定的復(fù)雜性，若要改變控制目的還是比較麻煩的，雖然在此控制系統(tǒng)中PLC的輸入有輸出留了很大的裕量，但是要增加或改動控制所需，還是比較麻煩的。若采用兩個PLC 聯(lián)網(wǎng)控制就會減少接線的復(fù)雜性，也減少了很多低壓設(shè)備，若要改變控制目的，在實際中需要改變的地方就少多了，不過那樣的話代價就高多 了，然而用此舞臺吊桿控制系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)?shù)南冗M了，它對促使舞臺的發(fā)展有一定的促進作用。致 謝至此論文完成之際，我衷心感謝給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)以及親人和朋友！在本課題的研究過程中，得到了蔡華鋒老師的細(xì)心的指導(dǎo)和熱情的關(guān)懷。是他在給我指引方向的同時也給了我鼓勵，我才能順利地完成設(shè)計。蔡老師