【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 通過收購(gòu)或聯(lián)合軟件企業(yè)或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC 品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提 高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本．使更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前． PLC+網(wǎng)絡(luò) +IPC+CRT 的模式被廣泛應(yīng)用。 (2) 網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強(qiáng) PLC 廠家在原來 CPU 模板上提供物理層 RS232/422/485 接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口。而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對(duì)開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場(chǎng) 的 總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。例如：羅克韋爾 AB 公司主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即 EtherNet， ControlNet， DeviceNet，西門子公司在 Profibus— DP及 Profibus— FMS 網(wǎng)絡(luò)等。 (3) 開放性和互操作性有很大發(fā)展 PLC 在發(fā)展過程中，各 個(gè) PLC 制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場(chǎng)，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)。兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護(hù)成本。開放是發(fā)展的趨勢(shì)，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)，形成了長(zhǎng)時(shí)期妥協(xié)與競(jìng)爭(zhēng)的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。雖然 PLC開發(fā)上各種工具仍不兼容，但基于這些標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適應(yīng)不同品牌的產(chǎn)品。 OPC 基金會(huì)推出了 OPC(OLE for Process Contro1)標(biāo)準(zhǔn)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了軟硬件的互操作性，通過 OPC 一致性測(cè)試的產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。目前，多數(shù) PLC 軟件產(chǎn)品和相當(dāng)一部分儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其它設(shè)備具有了 OPC 功能。 OPC 是未來控制系統(tǒng)向 FCS 技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。為了使 PLC 更具開放性和執(zhí)行多任務(wù)，可以在一個(gè) PLC系統(tǒng)中同時(shí)裝幾個(gè) CPU 模塊，每個(gè) CPU 模塊都執(zhí)行某一種任務(wù)。例如：三菱電機(jī)公司的小 Q系列 PLC 可以在一個(gè)機(jī)架上插 4 個(gè) CPU 模塊。 (4) 功能的進(jìn)一步增強(qiáng) 可編程控制器在現(xiàn)代工業(yè)中 應(yīng)用 的 范圍越來越廣泛。 PLC 的網(wǎng)絡(luò)能力 ， 模擬量處理能力 ，運(yùn)算速度，內(nèi)存，復(fù)雜運(yùn)算能力均大大增強(qiáng)，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越多地應(yīng)用于過程控制方面，有人統(tǒng)計(jì)，除石化過程等個(gè)別領(lǐng)域， PLC 均有成功地應(yīng)用， PLC 5 在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC(順序控制 )+DCS(過程控制 )的模式變成 PLC+IPC 模式。 (5) 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對(duì) PLC 的影響 與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比．以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛其成本非常低，因此，人們致力于將以太網(wǎng)引進(jìn)控制領(lǐng)域。目前的難題在于： 現(xiàn)代 工業(yè)惡劣環(huán)境； 提高其可靠性。以太網(wǎng)能否順利進(jìn)入工控領(lǐng)域， 還存在爭(zhēng)論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各 PLC 廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品 [6]。 縱觀當(dāng)今社會(huì)發(fā)展 的 前沿， PLC 在 現(xiàn)代 工業(yè)工程方面的作用舉足輕重，不僅如此，在生活上通過利用傳輸電流的電力線作為通信載體，使得 PLC 具有極大的便捷 性 。例如：只要在房間任何有電源插座的地方不用撥號(hào)，就立即可享受 4345Mbps 的高速網(wǎng)絡(luò)接入，并且支持多機(jī)同時(shí)接人，可以瀏覽網(wǎng)頁(yè)，撥打電話和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的 “ 四網(wǎng)合一 ” 。另外，可將房屋內(nèi)的電話 、 電視 、 冰箱等 家電利用 PLC 連接起來，進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn) “ 智能家庭 ” 的夢(mèng)想。目前， PLC 主要是作為一種接人技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)的解決 方案，適用于居民小區(qū)，學(xué)校，酒店，寫字樓等領(lǐng)域，真正的做到快捷、 便利 [7]。 本課題研究的主要內(nèi)容是 在 PLC 控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)吊籃升降系統(tǒng)的 具體方案 ： （ 1）根據(jù)題目的具體要求，首先 繪制 出吊籃升降系統(tǒng) 相關(guān)的控制流程圖 ； （ 2）根據(jù)控制流程圖，編寫 PLC 程序 的 控制電路圖 ； （ 3）根據(jù)編寫的 PLC 程序 ， 畫出升降控制系統(tǒng)的 梯形圖 ， 使控制裝置有啟停功能，升降裝置能 夠點(diǎn)動(dòng)上升 、 點(diǎn)動(dòng)下降、自動(dòng)上升至最高位置、自動(dòng)下降至最低位置、任意位置停止等功能； （ 4） 根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選用合適的動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和拖動(dòng)裝置，并根據(jù)控制功能要求確定相應(yīng)的控制裝置，最后形成升降 控制系統(tǒng) 的整體設(shè)計(jì)。 6 2 吊籃升降控制系統(tǒng)總體方案 設(shè)計(jì) 現(xiàn)代吊籃的整體結(jié)構(gòu) 比較 簡(jiǎn)單，主要由 ： 懸掛機(jī)構(gòu) 限位板 安全鋼絲繩 工作鋼絲繩 安全鎖 提升機(jī) 單層平臺(tái)（ ZLD800） 電控箱 連接架 重錘 1護(hù)墻輪（選用） （ 1）平 臺(tái) 平臺(tái)主要由圍欄、底板、提升架、擋板等組成。平臺(tái)長(zhǎng)度為 5m，基本節(jié)長(zhǎng)度為 ，用螺栓將基本節(jié)邊接可組成 5m 的單層平臺(tái)。提升機(jī)、安裝在提升架上，電控箱固定在平臺(tái)的圍欄上。 （ 2）懸掛機(jī)構(gòu) 吊籃有兩套相同的懸掛機(jī)構(gòu)，懸掛機(jī)構(gòu)架設(shè)于建筑物或構(gòu)物上，通過鋼絲繩懸掛平臺(tái)。 懸掛機(jī)構(gòu)伸出量（ A）通常為 通過前、中、后梁調(diào)節(jié)確定所要求的伸出量（ A）前、后支座間距（ B）標(biāo)準(zhǔn)為 時(shí)，吊籃的懸掛機(jī)構(gòu)應(yīng)配置足夠質(zhì)量的配套重，配重力臂應(yīng)是前傾力臂的兩倍以上，按下式計(jì)算所需配重： TNG ?? （ 21） TB KFAN ???? （ 22） F—— 額定載荷 (包括人、平臺(tái)、鋼絲繩等自重 )； T—— 每塊配重鐵重量； K—— 安全系數(shù)（ K=2） ； N—— 配生鐵數(shù)量； A—— 伸出量； B—— 前、后支座間距； G—— 配生鐵總重。 安裝時(shí)首先，將前梁 1裝入前支座 4 的套管中，后梁 6 裝入后支座 7 的套管中，中間用中梁 5進(jìn)行連接，根據(jù)屋面情況選定前梁 1 的伸出量及中梁 后梁 6 的長(zhǎng)度 .裝上支柱3和連板 9，然后用螺栓將所有連接點(diǎn)聯(lián)接牢固，最后用緊線器 8鎖緊加強(qiáng)鋼絲繩 2，不得有松弛現(xiàn)象。鋼絲繩有一定的預(yù)緊力，當(dāng)伸出 時(shí)其端點(diǎn)向上撓度約 30mm， 在前梁上掛機(jī)構(gòu)定位 [8]。 （ 3）提升機(jī) 提升機(jī)由電磁制動(dòng)電機(jī)，離心限速裝置，一套兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)及鋼絲繩輸送機(jī)構(gòu)等組成，整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、性能先進(jìn)。 7 3帶槽小齒輪 5大壓輪 6連接板 圖 21 S型穿繩提升機(jī) （ 4）安全鎖 安全鎖固定在平臺(tái)兩端的提升架上，當(dāng)平臺(tái)傾斜角度達(dá)到鎖繩角度時(shí)，能自動(dòng)鎖住安全鋼絲繩，使平臺(tái)立即停止下行。 (5）鋼絲繩 將工作鋼絲繩先穿過安全鎖滾輪有提升架導(dǎo)繩輪，再插入提升機(jī)入繩口內(nèi)，啟動(dòng)提升機(jī)，工作鋼絲繩自動(dòng)卷繞，從另一出口處伸出 [9]。 PLC型號(hào)的選擇 為了能夠更好的選型，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng) 該 詳細(xì)分析 設(shè)計(jì) 工藝過程的特點(diǎn) 以及 控制 的 要求，明確 PLC的 控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià) 格比的 PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng) [10]。 如圖 22所示 。 8 圖 22 PLC硬件的基本結(jié)構(gòu) 輸入輸出 (I/O)點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù) 制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整 [11]。 本次設(shè)計(jì)所需要的輸入點(diǎn)數(shù)為 七 個(gè)點(diǎn)數(shù)，輸出為四個(gè)，根據(jù)上述原則，我們選擇的 PLC 的 I/O的要求為： 輸入點(diǎn)為 8， 6點(diǎn)繼電器輸出的 PLC。 I/O 分配如下 表 所示： 表 21 輸入點(diǎn)數(shù)分配 序 號(hào) 輸入信號(hào)名稱 電氣符號(hào) 1 停止按鈕 SB0 2 長(zhǎng)動(dòng)上升按鈕 SB1 3 長(zhǎng)動(dòng)下降按鈕 SB2 4 點(diǎn)動(dòng)上升按鈕 SB3 5 點(diǎn)動(dòng)下降按鈕 SB4 6 最高點(diǎn)停止按鈕 SQ1 7 最低點(diǎn)停止按鈕 SQ2 編輯器 中央處理單元 CPU 輸 入 電 路 電源 輸 出 電 路 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū) 9 表 22 輸出點(diǎn)數(shù)分配 序 號(hào) 輸 出 信號(hào)名稱 電氣符號(hào) 1 輔助繼電器 K1 2 輔助繼電器 K2 3 控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 KM1 4 控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 KM2 存儲(chǔ)器容量的估 算 存儲(chǔ)器 的 容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中 用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。 為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代 [12]。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同