【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點(diǎn)說(shuō)法 ，如在20萬(wàn)噸礦石系統(tǒng)中，就可以通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)中央控制室對(duì)卸船機(jī)、裝車(chē)機(jī)、堆取料機(jī)、皮帶機(jī)等設(shè)備的控制以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等功能。PLC控制原理A、PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個(gè)工作過(guò)程一般包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、與編程器等的通信處理、輸入掃描、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出處理，其工作過(guò)程如下圖所示。圖表 5 PLC工作原理圖中當(dāng)PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN（運(yùn)行）時(shí)，執(zhí)行所有階段；當(dāng)方式開(kāi)關(guān)置于STOP（停止）時(shí)，不執(zhí)行后3個(gè)階段，此時(shí)可進(jìn)行通信處理，如對(duì)PLC聯(lián)機(jī)或離線(xiàn)編程。 B、PLC的控制原理首先，按鈕、開(kāi)關(guān)、限位、風(fēng)速儀、角度儀等外部設(shè)備將各種各樣命令、信號(hào)通過(guò)輸入電路（DI模塊、AI模塊）存入到可編程序控制器的輸入映像寄存器中，（輸入映像寄存器是可編程序控制器的一個(gè)寄存區(qū)，CPU所處理的信息全都取自于該寄存器，而不直接從外部設(shè)備去?。珻PU利用循掃描的方式對(duì)各種信息進(jìn)行各種各樣的邏輯處理，處理后的結(jié)果存儲(chǔ)在輸出映像寄存器中，同樣，輸出的被控對(duì)象的控制信息也不采用形成一個(gè)就輸出一個(gè)的辦法，而是將它們存儲(chǔ)到輸出映像寄存器中，當(dāng)用戶(hù)程序掃描結(jié)束后，將所有存在輸出映像區(qū)的被控對(duì)象的控制信息全部通過(guò)輸出電路（DO模塊、AO模塊）集中輸出，輸出電路通過(guò)控制接觸器、電磁閥等控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制。圖表 6 PLC控制原理 圖表 7 系統(tǒng)整體框架示意圖C、卸船機(jī)PLC內(nèi)部通訊系統(tǒng)簡(jiǎn)介卸船機(jī)PLC通訊系統(tǒng)可以分為兩部分，一部分為PLC與外部設(shè)備的通訊，另一部分為PLC內(nèi)部系統(tǒng)之間的通訊PLC與外部設(shè)備的通訊：卸船機(jī)PLC系統(tǒng)（AC410系統(tǒng)）與操作員站（司機(jī)室監(jiān)視屏）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站以及中央控制站通過(guò)光纜，用網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議——TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，AC410系統(tǒng)向這3個(gè)站點(diǎn)實(shí)時(shí)傳送卸船機(jī)各部位的運(yùn)行情況和故障信息。此外，AC410系統(tǒng)還用MODEBUS協(xié)議與中央控制室進(jìn)行通訊，中央控制室通過(guò)此協(xié)議來(lái)控制卸船機(jī)的啟動(dòng)、停止、放料等各個(gè)動(dòng)作以及傳輸流量、生產(chǎn)率、皮帶機(jī)信號(hào)等信息。PLC內(nèi)部系統(tǒng)通訊：在PLC內(nèi)部系統(tǒng)中，CPU與各模塊站、編程器以及驅(qū)動(dòng)器控制模塊AC80（2卸船機(jī)采用APC700控制）之間采用AF100通訊協(xié)議，由于AC410系統(tǒng)的CPU與各S800模塊站之間距離較遠(yuǎn)，為保證傳輸信號(hào)的可靠性，通訊的介質(zhì)全部采用光纖。PLC通過(guò)此協(xié)議接收各模塊站傳送過(guò)來(lái)的信息并將這些信息經(jīng)過(guò)邏輯處理在傳送到各模塊站，CPU和AC80模塊的通訊距離較近，介質(zhì)采用的是屏蔽雙絞線(xiàn)。模塊AC80與各機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器采用DRIVEBUS協(xié)議進(jìn)行通訊，通過(guò)此協(xié)議，AC80向各驅(qū)動(dòng)器發(fā)出啟動(dòng)、停止、加減速、以及速度等命令，并接收各驅(qū)動(dòng)器發(fā)回的各種狀態(tài)信息，如電流、電壓、力矩等信號(hào)卸船機(jī)PLC控制程序解讀在工業(yè)領(lǐng)域中，可編程序控制中的控制程序可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是梯形圖模式，一類(lèi)為邏輯圖模式。梯形圖模式因?yàn)榕c傳統(tǒng)的電路圖非常接近，容易掌握，也是最先被開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種圖形模式，所以，世界上絕大多數(shù)可編程序控制器都采用此模式，比較有代表性的有美國(guó)的GE公司、AB公司、德國(guó)的西門(mén)子公司、日本三菱、安川等；而采用邏輯圖模式的可編程序控制器比較少見(jiàn)，具有代表性的有瑞典ABB公司。青島港20萬(wàn)噸級(jí)礦石碼頭2500噸/H卸船機(jī)就是使用瑞典ABB公司的可編程序控制器，為便于讀者能夠讀懂ABB公司的PLC程序，本章將對(duì)邏輯圖模式程序作重點(diǎn)介紹：首先，要想看懂邏輯圖模式的PLC程序，除需要具有一定的數(shù)字電路基礎(chǔ)，還要掌握一些基本的PC element單元?；镜腜C element單元包括與門(mén)、或門(mén)、比較單元、加、減、乘、除單元、延時(shí)單元以及SR觸發(fā)電路等幾十個(gè)單元。與門(mén)與門(mén)單元(AND)模塊介紹：1，2..C1（C1的范圍從2..19）為模塊的輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型為布爾邏輯數(shù)，20為模塊輸出點(diǎn)，此模塊將實(shí)現(xiàn)以下功能或門(mén)（OR）或門(mén)單元(OR)模塊介紹：1，2..C1（C1的范圍從2..19）為模塊的輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型為布爾邏輯數(shù)，20為模塊輸出點(diǎn)，此模塊將實(shí)現(xiàn)以下功能比較單元（COMP）比較單元介紹：左側(cè)1，2為模塊輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型為實(shí)數(shù)、整數(shù)、實(shí)整數(shù)、布爾邏輯數(shù)和時(shí)間等。右側(cè)5，6，7為輸出點(diǎn)，輸出數(shù)據(jù)類(lèi)型為布爾邏輯數(shù)。此模塊將實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)I1＞I2時(shí)，輸出點(diǎn)5置1；當(dāng)I1=I2時(shí)，輸出點(diǎn)6置1；當(dāng)I1＜I2時(shí)，輸出點(diǎn)7置1。延時(shí)閉合單元：延時(shí)閉合單元介紹功能描述：當(dāng)輸入點(diǎn)1由0變成1時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)閉合，在輸入點(diǎn)2設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，輸出點(diǎn)5為0，當(dāng)時(shí)間超出輸入點(diǎn)2所設(shè)定的范圍后，輸出點(diǎn)5為1。延時(shí)斷開(kāi)單元：延時(shí)斷開(kāi)單元介紹：（同延時(shí)閉合一樣）功能描述：當(dāng)輸入點(diǎn)1由1變成0時(shí)，啟動(dòng)延時(shí)斷開(kāi)，在輸入點(diǎn)2設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，輸出點(diǎn)5為1，當(dāng)時(shí)間超出輸入點(diǎn)2所設(shè)定的范圍后，輸出點(diǎn)5為0。SR觸發(fā)單元SR觸發(fā)單元介紹： SR觸發(fā)器功能描述：當(dāng)S=1,R=0時(shí)，輸出點(diǎn)5置1，且當(dāng)S由1變成0，R=0的狀態(tài)時(shí)，輸出點(diǎn)5仍然置1，所以，此觸發(fā)單元具有記憶功能或自保持功能；當(dāng)R=0時(shí)，無(wú)論S是否置1，輸出點(diǎn)5都為0。復(fù)制單元復(fù)制單元介紹：2..C2為輸出端點(diǎn)，C2的最大值為1為19，輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型為布爾邏輯數(shù)，整數(shù)，實(shí)數(shù)、實(shí)整數(shù)、時(shí)間常數(shù)等；21，22..22+C2為輸出端點(diǎn)，數(shù)出的數(shù)據(jù)類(lèi)型與輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型相同。復(fù)制單元功能描述：此單元模塊具有復(fù)制功能，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)復(fù)制到自己所需要的任何位置，在PLC程序中應(yīng)用很廣。 典型程序介紹圖表 8 AC410程序圖例 此圖為起升驅(qū)動(dòng)器跳閘聯(lián)鎖程序圖，圖表41中，模塊1，2，3都為與門(mén)，4為與或門(mén)（輸入點(diǎn)11，12相當(dāng)于或門(mén)的一個(gè)輸入點(diǎn)，輸入點(diǎn)21，22和輸入點(diǎn)31，32與此相同），模塊1，2中任何一個(gè)輸出點(diǎn)為1，都能引起模塊4的輸出點(diǎn)（端點(diǎn)60 ）置1，使驅(qū)動(dòng)器跳閘，在司機(jī)室送電的情況下，開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障也能引起起升驅(qū)動(dòng)器跳閘，同時(shí)，引起起升驅(qū)動(dòng)器跳閘的原因還有很多，如：起升制動(dòng)器故障，起升通訊故障、起升電機(jī)超速故障、急停故障等。五、主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備及保護(hù)卸船機(jī)主要驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)全部采用瑞典ABB公司驅(qū)動(dòng)器，按功能分為起升機(jī)構(gòu)、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、小車(chē)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和大車(chē)機(jī)構(gòu)。其中大車(chē)機(jī)構(gòu)采用ACS交流變頻器，其余四機(jī)構(gòu)采用DCV700驅(qū)動(dòng)器直流驅(qū)動(dòng)。起升、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)各用一套直流變流驅(qū)動(dòng)器控制，小車(chē)和俯仰機(jī)構(gòu)共用一套DCV700直流變流器進(jìn)行控制，但它們不能同時(shí)動(dòng)作，兩機(jī)構(gòu)帶有互鎖機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際需要而實(shí)行單獨(dú)動(dòng)作。下面分別介紹各機(jī)構(gòu)裝置。起升/開(kāi)閉系統(tǒng)起升和開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的機(jī)構(gòu)，由于抓斗的動(dòng)作必須兩個(gè)機(jī)構(gòu)配合，所以這兩個(gè)機(jī)構(gòu)應(yīng)和在一起介紹。主起升傳動(dòng)部分（起升和開(kāi)閉部分各一組）由兩組兩個(gè)并激勵(lì)直流電機(jī)構(gòu)成，每組各連一個(gè)齒輪箱，每組機(jī)構(gòu)有四個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器，安裝在主軸上并由電液推桿釋放，同時(shí)2個(gè)低速軸制動(dòng)器由一個(gè)液壓元件控制，主起升﹑小車(chē)和俯仰的低速軸制動(dòng)器都裝在纜繩卷筒上。直流電機(jī)需強(qiáng)制冷卻，每臺(tái)電機(jī)各有一臺(tái)恒速?gòu)较蝻L(fēng)機(jī)把冷風(fēng)經(jīng)濾網(wǎng)從非驅(qū)動(dòng)軸端吹入電機(jī)，熱風(fēng)從另一端的出風(fēng)口經(jīng)過(guò)機(jī)房底板排出室外，驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)參數(shù)為：交流380V，50HZ，15KW，1450RPM，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)為直流700V，480KW，1000RPM。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方式上，2卸船機(jī)和3卸船機(jī)稍有不同，前兩臺(tái)卸船機(jī)每個(gè)機(jī)構(gòu)共用一套變流系統(tǒng)，兩臺(tái)電機(jī)串在一起使用，其控制由ABB公司生產(chǎn)的APC應(yīng)用控制器給出。3卸船機(jī)每個(gè)機(jī)構(gòu)各用兩套變流系統(tǒng)，每套系統(tǒng)各自驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其控制由ABB公司當(dāng)時(shí)更為先進(jìn)的AC80應(yīng)用控制器給出。變流器的基本結(jié)構(gòu)是相同的，每組直流電機(jī)由一個(gè)晶閘管變流器控制。變流器是六脈沖﹑四象限﹑全反饋和全數(shù)字控制型。應(yīng)用控制器協(xié)調(diào)兩個(gè)變流器的控制。兩個(gè)變流器之間的通信由光纜完成，是串行的。電機(jī)的外輔助元件是基本相同的，每機(jī)構(gòu)都是在其中一臺(tái)主電機(jī)的非驅(qū)動(dòng)軸端裝有一套法蘭裝的脈沖編碼器和超速開(kāi)關(guān)組合件。起升和開(kāi)閉機(jī)構(gòu)各有一套凸輪開(kāi)關(guān)，凸輪開(kāi)關(guān)裝在減速箱上，進(jìn)行減速控制和位置限制。普通驅(qū)動(dòng)模式為主從控制，當(dāng)兩個(gè)變流器同時(shí)工作時(shí)，從驅(qū)動(dòng)器將從主驅(qū)動(dòng)器得到指令。主從控制有三種模式：選擇的順序由APC或AC80控制。主從力矩控制：主驅(qū)動(dòng)器(起升)為力矩控制，從驅(qū)動(dòng)器(開(kāi)閉)為速度控制。應(yīng)用于抓斗在取料時(shí)，控制物料的重量。順序：在抓斗以力矩控制方式下，開(kāi)閉電機(jī)以速度控制抓斗閉合。負(fù)載平衡：從驅(qū)動(dòng)器將從主驅(qū)動(dòng)器得到指令。應(yīng)用在起升/開(kāi)閉抓斗時(shí)，保持抓斗的閉合并控制驅(qū)動(dòng)器間的電流。順序：當(dāng)抓斗在物料中閉合時(shí)，閉合電機(jī)為速度控制，起升電機(jī)為力矩控制。物料中的抓斗在未完全閉合時(shí)上升，并轉(zhuǎn)為平衡負(fù)載。然后閉合抓斗。主從轉(zhuǎn)差控制：從驅(qū)動(dòng)器將從主驅(qū)動(dòng)器得到基準(zhǔn)值，修正兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間的位置偏差。應(yīng)用于打開(kāi)的抓斗在空中升降時(shí)，保持驅(qū)動(dòng)器間的恒差。是多點(diǎn)式的通訊，由上位控制器AC410經(jīng)AF100高速串行鏈路通訊。卸船機(jī)抓斗在閉斗上升時(shí)，開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器為主驅(qū)動(dòng)器，起升驅(qū)動(dòng)器為從驅(qū)動(dòng)器，控制方式為力矩控制，起升驅(qū)動(dòng)器所受力矩稍小于開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器，比例約為49：51。 卸船機(jī)抓斗在開(kāi)斗下降時(shí)，起升驅(qū)動(dòng)器為主驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器為從驅(qū)動(dòng)器，控制方式為速度控制，速度由起升驅(qū)動(dòng)器給出，開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器保持跟隨狀態(tài)，基本不受力。抓斗