【正文】 NYYYNNNYYN超 速 ？安 全 回 路 動 作NYY 圖 42 控制程序流程圖 梯形圖的編程原則 梯形圖語言作為一種標(biāo)準(zhǔn) PLC 編程語言，在編制時必須遵循一定的規(guī)則，如圖 43 24 所示。具體規(guī) 則如下： 1. 梯形圖的每一行指令都在母線右邊開始畫起。 2. 輸出指令不能直接跟母線連接。 3. 觸點應(yīng)在水平線上，不能在垂直分支上，且應(yīng)遵循自左至右、自上而下的原則。 4. 不包含觸點的分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。 5. 在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面；而在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。 6. 不能將觸點畫在輸出線圈的右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點的最右邊。 I 0 . 0I 1 . 0I 0 . 2 I 2 . 02 3451Q 0 . 0 圖 43 梯形圖簡圖 系統(tǒng)梯形圖 由于控制工藝比較復(fù)雜，本程序采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進行編程，程序中的內(nèi)存地址可分成 :參數(shù)設(shè)定、上位機顯示、故障存儲、運行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調(diào)用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。 1)、起動，停車 多數(shù)變頻器不能適 應(yīng)上電運行功能，所以應(yīng)對控制系統(tǒng)加入保護功能。當(dāng)需要開機運行時，按下起動按鈕 (SB1)，其輸出繼電器 KM1 便吸合，置于電源與變頻器之間的常開觸點閉合，將三相 AC380V 動力電接入變頻調(diào)速回路中；當(dāng)減速停車，并實現(xiàn)機械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕 (SB2)，使繼電器 KM1失電，其常開觸點斷開，變頻器便與動力電源脫開。 2)、上升，下降 在控制回路中利用正轉(zhuǎn)繼電器 K1 的常閉觸頭控制反轉(zhuǎn)繼電器 K2 的線圈；利用反 25 轉(zhuǎn)繼電器 K2 的常閉觸頭控制正轉(zhuǎn)繼電器 K1 的線圈。從而達到互鎖作用 。 其動作過程如： 當(dāng)要下放礦車或送工人到井下時，按下下降按鈕 ，繼電器 K2 吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。此時變頻器 REV 與 CM 端相連，電機反轉(zhuǎn)下放重物。同時斷開繼電器 K1 回路，形成下降閉鎖； 當(dāng)按下上升按鈕 時， K2 吸合，斷開 K1 回路，形成上升閉鎖。此時 FWD 與CM 相連，電機正轉(zhuǎn)上提煤車。 當(dāng)按下停止按鈕 時，所有繼電器常閉觸頭閉合，為下一次提升做準(zhǔn)備。 3)、工頻與變頻轉(zhuǎn)換 工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使電機轉(zhuǎn)速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進行自由切換。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運行。此時繼電 器 KM2 得電， KM3 失電；置于變頻器與電機之間的 KM2 常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機與三相動力電源的 KM3 常開觸點斷開。變頻器接入調(diào)速回路，并接受操作臺控制信號及 PLC 反饋信號，進行調(diào)速控制。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機進行點動調(diào)節(jié)時，按下工頻按鈕 ，使 KM2 斷開， KM3閉合，電機進入工頻狀態(tài)。這樣便于檢修和故障排除。 控制系統(tǒng)的梯形圖如圖 44 所示： 26 27 28 29 圖 44 系統(tǒng)梯形圖 調(diào)試過程 1． 先將程序傳入 PLC 中，連接外部連線和按鍵以及各個狀態(tài)指示燈。 2．按下啟動按鈕，然后用萬 用表測模擬量 I/0 模塊的兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運行，如果運行正確則證明 PLC 部分調(diào)試成功。 3．在各個時刻切換各種狀態(tài)觀察狀態(tài)指示燈以及電壓輸出情況。 的抗干擾 PLC 的主要應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設(shè)備的正常運行存在著嚴重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮系統(tǒng)的抗干擾措施。 抗干擾的主要措施有： ① 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，這樣可擴大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。必要時可采用帶有屏蔽層的 輸入和輸出信號電纜。 ② 信號回路匯線接，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側(cè)。 ③ 所有機柜、操作臺等均需保護接地，臺柜內(nèi)需有獨立的 PLC 直流地、機殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結(jié)構(gòu)內(nèi)部未接地電路板在電氣上隔離。電源柜、動力柜、交頻柜進線方式均為：下進下出。 ④ 引至 PLC 柜的電纜要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。 30 ⑤ 同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。因此對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開電纜迸行傳輸。低電平信號線應(yīng)與其它信號線 分開。盡量縮短模擬量加信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。 ⑥ 保證 PLC 柜良好的通風(fēng)環(huán)境，在設(shè)備現(xiàn)場，要充分考慮周圍環(huán)境的影響，盡量不要將 PLC 安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方。 ⑦ 采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件程序可以提高運行的可靠性，故障診斷軟件定期的檢測外界環(huán)境，以便及時進行處理。 在變頻器的輸入和輸出電路中，除了較低次的諧波外，還有許多頻率很高的諧波電流，這些高次諧波電流除了增加輸入側(cè)的無功功率、降低功率因數(shù)外，頻率較高的諧波電流將以各種方式把自 己的能量傳播出去，形成對其他設(shè)備的干擾信號，嚴重的甚至使某些設(shè)備無法正常工作。 干擾信號的傳播方式主要有：電路傳導(dǎo)方式、感應(yīng)耦合方式和空中輻射方式。 根據(jù)干擾信號的產(chǎn)生原因和傳播方式，可以有針對性的采用不同的抗干擾措施。主要措施有：合理布線、削弱干擾源、對線路進行屏蔽、隔離干擾信號和準(zhǔn)確接地。 31 第五章 人機交互界面 觸摸屏概述 隨著計算機技術(shù)的普及，在 90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機交互技術(shù)－觸摸屏技術(shù)。利用這種技術(shù)，使用者只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字，就能實現(xiàn)對主機的操作或查詢， 這樣就擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，從而大大地提高了計算機的可操作性。 觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計算機便會執(zhí)行相應(yīng)的操作。人的行為和機器的行為變得簡單、直接、自然，達到完美的統(tǒng)一。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點。 PWS－ 3261 觸屏 簡介 DELTA 公司 生產(chǎn) 的 PWS3261 觸屏式彩色 HMI 是免維護型工業(yè)級可編程終端，適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。它可用于振動、潮濕和高粉塵的環(huán)境中作為監(jiān)控和人機操作介面，可以顯示狀態(tài)、故障和過程變量，顯示文字、曲線和圖 形。操作人員可在觸摸屏上實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的過程控制，操作簡便易學(xué)，方便直觀。 本系統(tǒng)以 S7200 系列 PLC 為控制核心，配以 DELTA 公司的 PWS3261 型 HMI，二者通過 RS－ 485 接口互連，傳輸速率為 9600 bps， 8 位偶校驗， 1 位停止位。 RS－ 485 的PLC站號為 2， PWS 端通信口為 COM2。 HMI的監(jiān)控及參數(shù)設(shè)置畫面在計算機上使用 ADP 編程軟件進行規(guī)劃、定義和編制，通過這些圖形介面完成系統(tǒng)的 現(xiàn)場監(jiān)控 和參數(shù)設(shè)置。 根據(jù)礦井提升機對控制系統(tǒng)的要求，本系統(tǒng)的控制界面設(shè)計如圖 51 所示。 控制面板主要包括啟動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、時間和日期顯示等?？刂泼姘逶O(shè)定了一些功能按鈕。通過時間 設(shè)置按鈕操作人員可以很方便地設(shè)置時間。操作面板上還有一個儀表可以顯示出電機的轉(zhuǎn)速。 32 圖 51（ a） 控制面板主屏幕 圖 51（ b） 系統(tǒng)控制面板 33 第六章 結(jié) 論 經(jīng)過近一個多月的設(shè)計研究工作，通過在圖書館、互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料，不僅加深了對礦井提升機運行過程及其調(diào)速控制系統(tǒng)的認識，而且熟悉了 PLC 和變頻器的運用。通過本次設(shè)計提高了自身的學(xué)習(xí)能力和動手的能力，而且使原來所學(xué)的知識有了系統(tǒng)化、理論化、實用化。對如何使用已有知識及獲取相關(guān)資料方面的能力也有了提高。本次設(shè)計基本達到了預(yù)定的設(shè)計目的 。 本文主要是為礦井提升機設(shè)計一套 PLC 控制的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，實現(xiàn)提升機速度的可調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源和適應(yīng)生產(chǎn)的需要。采用變頻器實現(xiàn)提升機的調(diào)速運行，使用 PLC的強大功能 ,實現(xiàn)在對提升機的運行控制和參數(shù)調(diào)節(jié)。 本文在對礦井提升機控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程序控制器相結(jié)合的方法，取得了一定的成果，通過對已改造的提升機設(shè)備進行調(diào)研以及相關(guān)文獻的閱讀可以看出PLC 控制的變頻調(diào)速提升機有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。 采用 PLC 后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提 高控制技術(shù)水平具有廣闊的應(yīng)用前景。變頻調(diào)速系統(tǒng)在提升機控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運行效率高、維護工作量小等諸多優(yōu)點，是礦井提升機傳動的發(fā)展方向。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠 。該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調(diào)速、換向、能量回制動等功能，適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。采用 PLC 來控制提升機的整個工作過程，實現(xiàn)電機的啟、停、制動閥的開關(guān)，數(shù)值的轉(zhuǎn)換、速度的檢測等。 總結(jié)本文的主要工作有以下幾點： ①根據(jù)提升機的運行特點，礦用提升機控制系統(tǒng)采用 PLC 控制的變頻調(diào)速 系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由 PLC 控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。 ②本文礦井提升機控制系統(tǒng)設(shè)計中，采用變頻器和可編程控制器相結(jié)合的方法，采用了 PLC 后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比高，且控制程序可根據(jù)需要進行修改，變頻調(diào)速系統(tǒng)在提升機中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運行效率高、維護工作量小等諸多優(yōu)點。 ③在使用過程中實現(xiàn)了軟起動，軟停車，減少機械沖突，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調(diào)速、換向、能量回饋制動等功能。 實際運行表明，采用該控制系統(tǒng)，使礦井提升機工作安全可靠，使用方便 ，同時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果好。 實現(xiàn)方案的同時還發(fā)現(xiàn)很多的不足： ①由于知識水平的限制，本設(shè)計方案還不太成熟，離實際的應(yīng)用還有一定的距離。在今后的研究中可以加入先進的控制算法，比如模糊控制，在軟件中為提升機的啟動和停止 34 設(shè)置特定的運行曲線，使設(shè)計更完善。 ②為提高系統(tǒng)的硬件設(shè)計水平，促進整機性能的提高，降低成本。需要不斷關(guān)注相關(guān)的電力電子、變頻器、 PLC 等領(lǐng)域的新技術(shù)、新發(fā)展，選擇更先進的、使用方便、工作可靠，并且性價比更高的元器件。