【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 4 PLC與橋式起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r PLC 的發(fā)展?fàn)顩r 可編程控制器（ Programmable Logic Controller， 簡(jiǎn)稱(chēng) PLC）是一種工作可靠，編程簡(jiǎn)單，使用方便，控制完備的控制設(shè)備。它能在惡劣的工作環(huán)境下工作，容易實(shí)現(xiàn)“機(jī)電一體化”。可編程控制器把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體，有利于實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的集散式控制。 自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， PLC 得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)， PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的 不斷發(fā)展和用戶(hù)需求的不斷提高， PLC 在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的 PLC 不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 因此，可編程控制器自誕生以來(lái)，得到了迅速發(fā)展，成為工業(yè)控制的主流。 1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司（ ）為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控 制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車(chē)公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。 早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制 ,通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 16 位和 32 位微處理器應(yīng)用于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。 PLC 不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具PLC 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 5 有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、 數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。 自從第一臺(tái) PLC 出現(xiàn)以后，日本、德國(guó)、法國(guó)等也相繼開(kāi)始研制 PLC，并得到了迅速的發(fā)展。目前，世界上有 200 多家 PLC 廠商， 400 多品種的 PLC 產(chǎn)品，按地域可分成美國(guó)、歐洲、和日本等三個(gè)流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型 PLC，其小型 PLC 性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜，在世界市場(chǎng)上占用重要地位。著名的 PLC生產(chǎn)廠家主要有美國(guó)的 AB（ AllenBradly）公司、 GE（ General Electric）公司，日本的三菱電機(jī)（ Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（ OMRON）公司，德國(guó)的 AEG 公司、西門(mén)子（ Siemens）公司，法國(guó)的 TE（ Telemecanique）公司等。 我國(guó)的 PLC 研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng)用方面更為突出。在 20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初，我國(guó)隨國(guó)外成套設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備引進(jìn)了不少?lài)?guó)外的 PLC。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中， PLC 的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，PLC 在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平起到了巨大的作用。目前，我國(guó)不少科研單位和工廠在研制和生 產(chǎn) PLC，如遼寧無(wú)線電二廠、無(wú)錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門(mén) AB 公司等。 從近年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi) PLC 產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷(xiāo)量、用量高居工業(yè)控制裝置榜首，而且市場(chǎng)需求量一直以每年 15%的比率上升。 PLC 已成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。 我國(guó)許多引進(jìn)的重大工程項(xiàng)目，列入寶鋼，中原制藥廠等都使用很多可編程控制器，取得了明顯效益。推廣利用可編程控制器是一項(xiàng)很有意義的工作。 起重機(jī)控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 橋式起重機(jī) (天車(chē) )是一種用來(lái)起吊、放下和搬運(yùn)重物、并使重物在一定距離 內(nèi)水平移動(dòng)的起重、搬運(yùn)設(shè)備，在生產(chǎn)過(guò)程中有著重要應(yīng)用。 5 噸橋式起重機(jī)，電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為起重機(jī)升降、小車(chē)、大車(chē)三部份。其中起重機(jī)升降由一臺(tái) 13kW 的繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，大車(chē)由兩臺(tái) 4 kW 繞線式異步電動(dòng)機(jī)、小車(chē)由一臺(tái) kW 繞線式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。在原傳動(dòng)控制中，采用轉(zhuǎn)子串接電阻的調(diào)速方式 .由于工作環(huán)境差 ,粉塵和有害氣體對(duì)電機(jī)的集電環(huán)、電刷和接觸器腐蝕性大，加上工作任務(wù)重 ,實(shí)際過(guò)載率高 ,由于沖擊電流偏大 ,容易造成電動(dòng)機(jī)觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)及 轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和斷裂等故障 , 影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和安全 ,工人維修量和產(chǎn)生的維修費(fèi)用也很高 .并且原調(diào)速方式機(jī)械特性較差 ,PLC 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 6 調(diào)速不夠平滑，所串電阻長(zhǎng)期發(fā)熱浪費(fèi)能量。綜上所述設(shè)備存在的主要缺點(diǎn)如下： （ 1） 拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量大，起動(dòng)時(shí)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊大，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。 （ 2） 起重機(jī)升降、小車(chē)、大車(chē)起動(dòng)、停止速度過(guò)快，而且都是慣性負(fù)載，機(jī)械沖擊也較大，機(jī)械設(shè)備使用壽命縮短，操作人員的安全系數(shù)較差，設(shè)備運(yùn)行可靠性較低。 （ 3） 由于電動(dòng)機(jī)一直在額定轉(zhuǎn)矩下工作，而每次升降的負(fù)載是變化的，因此容易造成比較大的電能 浪費(fèi)。 （ 4） 起重機(jī)每天需進(jìn)行大量的裝卸操作，由于繞線式電機(jī)調(diào)速是通過(guò)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的主要控制元件 交流接觸器來(lái)接入和斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上串接的電阻，切換十分頻繁，在電流比較大的狀態(tài)下，容易燒壞觸頭。同時(shí)因工作環(huán)境惡劣，轉(zhuǎn)子回路串接的銅電阻因灰塵、設(shè)備振動(dòng)等原因經(jīng)常燒壞、斷裂。因而設(shè)備故障率比較高，維修工作量比較大。同樣小車(chē)、大車(chē)的運(yùn)轉(zhuǎn)也存在上述問(wèn)題。 （ 5） 在起重機(jī)起升的瞬間，升降電動(dòng)機(jī)有時(shí)會(huì)受力不均勻，易過(guò)載，直接造成電機(jī)損壞或者鋼絲繩斷裂。 （ 6） 為適應(yīng)起重機(jī)的工況，起重機(jī)的操作人員 經(jīng)常性的反復(fù)操作，起重機(jī)的電器元件和電動(dòng)機(jī)始終處于大電流工作狀態(tài)，降低了電器元件和電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 （ 7） 起重機(jī)工作的協(xié)調(diào)性主要靠操作人員的熟練程度。由于升降、大車(chē)、小車(chē)三個(gè)凸輪控制器之間沒(méi)有固定的聯(lián)系，在起重機(jī)工作時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，容易疲勞，易產(chǎn)生誤操作。 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所以越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外廠商生產(chǎn)的起重機(jī)采用先進(jìn)的可編程控制技術(shù)（ PLC）和變頻器技術(shù)，以程序控制取代繼電器 接觸器控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)的半自動(dòng)化控制。 本課題主要任務(wù)、意義 任 務(wù) 本論文是研究利用松下 FP1 系列的可編程控制器及外圍電路繼電器、開(kāi)關(guān)的連接在橋式起重機(jī)質(zhì)量檢測(cè)控制中實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，以克服原設(shè)備的諸多缺點(diǎn)。 PLC 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 7 主要意義 本論文是利用松下 FP1 系列可編程控制器對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行編程、 調(diào)試 ，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了橋式起重機(jī)的半自動(dòng)化 。 解決 了以往所使用的起重機(jī) 容易造成電動(dòng)機(jī)觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和 斷裂等故障 ， 并且降低了 工人維修量和產(chǎn)生 的 維修費(fèi)用 .， 也 詳細(xì)介紹其系統(tǒng)配置，兼顧介紹其指令系統(tǒng)、編程方法和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。從而能更多了解松下 PLC 和更好的使用它。 。 PLC 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 8 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 如何選購(gòu) PLC 產(chǎn)品 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停，電磁閥的開(kāi)閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的這些自動(dòng)控制問(wèn)題，若采用可編程序控制器（ PLC）來(lái)解決自動(dòng)控制問(wèn)題已成為最有效的工具之一，本文敘述 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。 硬件選購(gòu)目前市場(chǎng)上的 PLC 產(chǎn)品眾多，除國(guó)產(chǎn)品牌外，國(guó)外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、 FUJJ、 anasonic,德國(guó)的 SIEMENS，韓國(guó)的 LG 等。近幾年， PLC 產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性?xún)r(jià)比越來(lái)越高，這是眾多技術(shù)人員選用 PLC 的重要原因。那么，如何選購(gòu) PLC 產(chǎn)品呢 ? 系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用 PLC 單機(jī)控制，還是用 PLC 形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算 PLC 輸入、輸出點(diǎn)。數(shù)，并且在選購(gòu) PLC 時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量（ 10%）。 確定負(fù)載類(lèi)型根據(jù) PLC 輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及 PLC 輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出， 或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不 同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。 存儲(chǔ)容量與速度盡管?chē)?guó)外各廠家的 PLC 產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個(gè)公司的開(kāi)發(fā)軟件都不相同，而用戶(hù)程序的存儲(chǔ)容量和指令的執(zhí)行速度是兩個(gè)重要指標(biāo)。一般存儲(chǔ)容量越大、速度越快的 PLC 價(jià)格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用 PLC 產(chǎn)品。 編程器的選購(gòu) PLC 編程可采用三種方式： 是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語(yǔ)句表中的語(yǔ)句編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 ，造價(jià)也較低。 是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高。 是用 IBM 個(gè)人計(jì)算機(jī)加 PLC 軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的 PLC 開(kāi)發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開(kāi)發(fā)周期的長(zhǎng)短以及資金的情況合理選購(gòu) PLC 產(chǎn)品。 盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，還有利PLC 在橋式起重機(jī)檢測(cè)控制中的應(yīng)用 9 于產(chǎn)品擴(kuò)展與軟件升級(jí)。 PLC的 選型 標(biāo)準(zhǔn) 世界上有很多廠商生產(chǎn) PLC,如德國(guó)的西 門(mén)子、日本的三菱、松下， 美國(guó) GE 公司 等 ，由于松下 FP 系列相比較有 體積小、功能較多、編程方便，穩(wěn)定性，此外還開(kāi)發(fā)了 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換單元，主控單元通過(guò) I/O 擴(kuò)展單元擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要， PLC系統(tǒng)是以 I/O 點(diǎn)數(shù)為核心的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括 PLC 和輸入輸出設(shè)備。完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是選型和程序設(shè)計(jì)。但是由于 PLC 應(yīng)用在不同場(chǎng)合，有不同的工藝流程，對(duì)控制功能 有