【正文】 控制器來控制系統(tǒng)。采用交流 380V 電源供電，主模塊有 36 點(diǎn)數(shù)字量輸入， 24點(diǎn)數(shù)字量輸出。 PLC 控制系統(tǒng)有 8 組變頻器與電機(jī)，每組由一臺變頻器控制一臺電機(jī)組成。 輸出問題主要是接點(diǎn)的驅(qū)動能力問題，或者說是帶負(fù)載能力和輸出方式的問題。輸出動作次數(shù)的限制，是保證 PLC 的輸出接點(diǎn)能否驅(qū)動接觸器、電磁閥這樣的控 制執(zhí)行器件的問題。雖然這個問題說起來比較簡單，但是集成電路的發(fā)熱問題是影響其集成度的重要因素。所幸的是，現(xiàn)在的 PLC 產(chǎn)品已經(jīng)完全有能力 驅(qū)動這些元器件，并提供可多種輸出方式且動作次數(shù)可保證上萬次無故 障的產(chǎn)品。 PLC 控制變頻器 如圖 34 中 當(dāng)利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)時，往往需要與 PLC 等上位機(jī)配合使用，如電機(jī)控制、電梯控制、包裝機(jī)控制等。變頻器的外圍設(shè)備用來構(gòu)成更好的調(diào)速系統(tǒng)或節(jié)能系統(tǒng)，選用外圍設(shè)備常常是為了提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，提高變頻器的某種性能；增加對變頻器和電動機(jī)的保護(hù)，減小變頻器對其他設(shè)備的影響。本系變頻器的外圍設(shè)備主要有：電源斷路器、交流接觸器等等。 變頻器的輸出信號中包括對運(yùn)行 /停止、正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)、微動等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行操作的運(yùn)行信號（數(shù)字輸入信號）。變頻器通常利用與 PLC 連接，得到這些運(yùn)行信號。常用的 PLC 輸出有兩種類型：接觸器接點(diǎn)輸出和晶體管輸出。本系統(tǒng)采用的是輸出用的是接觸器接點(diǎn)輸出。在使用接觸器接點(diǎn)輸出的場合，為防止出現(xiàn)因接觸不良而帶來的誤動作，要考慮接點(diǎn)容量及接觸器的可靠性。 自動功能由核心控制器 PLC來控制變頻器。 PLC控制變頻器采用多段速控制。變頻器的主機(jī)PLC 模塊 1 G7ERY08A 模塊 2 G7ERY08A 模塊 3 G7ERY08A PC LG—PLC/G7E—RY08A（ 3） 位 置 檢測 RS485 輸入 輸出 L N RS232 14 端子定義 OP2， OP3， OP4為多段速端子 1，多段速端子 2，多段速端子 3分別與 PLC輸出信號端子相接。若輸入信號端子與 CM短接表示 “1”，輸入信號端子與 CM斷開表示 “0”。 變頻器控制的舞臺吊桿系統(tǒng)中，變頻器只完 成調(diào)速功能，而邏輯控制部分是由 PLC 來完成的。 PLC 負(fù)責(zé)處理各種信號的邏輯關(guān)系，從而向變頻器發(fā)出啟停等信號，同時變頻器也將本身的工作狀態(tài)信號送給 PLC，形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系 圖 34 PLC 控制變頻器部分圖 變頻器控制電動機(jī) 各種系列的變頻器都有其標(biāo)準(zhǔn)接線端子，這些接線端子與其自身功能的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān)。變頻器接線主要包括主電路和控制電路接線。交流電源通過斷路器或漏電保護(hù)的斷路器連接至主電路電源端子（ R、 S、 T），電源的連接不需要考慮相序。交流電源最好通過一個電磁接觸器連接至變頻器。不 要用主電源開關(guān)的接通和斷開來啟動和停止變頻器運(yùn)行，而應(yīng)使用控制端子 FWD/REV 或控制面板上的 RUN/STOP 鍵。不要將三相變頻器連接至單相電源。變頻器輸出端子（ U、 V、 W）按正確相序連接三相電動機(jī)。當(dāng)運(yùn)行命令和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不一致時，可在 U、 V、 W 三相中任意更改兩相接線，或?qū)⒖刂齐娐范俗?FWD/REV 更換一下。從負(fù)載端看進(jìn)去。電動機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)向?yàn)檎D(zhuǎn)。不要將功率因數(shù)校正電容器或浪涌吸收連接至變頻器的輸出端。更不要將交流電源連接至變頻器的輸出端。 PE 是變頻器接地端子或接地點(diǎn)，為了安全和減小噪聲，接地端 子必須接地。接地導(dǎo)線應(yīng)盡量粗，距離應(yīng)盡量短并應(yīng)采用變頻器系統(tǒng)的專用接地方式。 CM 為公共端，是所有開關(guān)量輸入信號的參考點(diǎn)。FWD、 REV 為輸入正反轉(zhuǎn)操作命令， FWDCM 閉合時為正轉(zhuǎn)命令， REVCM 閉合時為反轉(zhuǎn)命令，如果 FWDCM 和 REVCM 同時閉合，則減速停止。在此設(shè)計(jì)中 OP6 對應(yīng)于 FWD，OP7 對應(yīng)于 RVE。變頻器實(shí)際系統(tǒng)中往往不是獨(dú)立運(yùn)行而是相互連鎖的，共同完成系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制。 1． 多段速調(diào)速 ： “多段速”是變頻器內(nèi)部設(shè)置好七種速度（其頻率值、加速度時間等可通過對數(shù)修改），由定義的“多段速端子 1”、 “ 多段速端子 2 ” 、“多段速端子 3 ”調(diào) 15 用。這三個端子與“ CM”短接或斷開的狀態(tài)組合分別調(diào)用“多段速”中的任一段速度。 2. 自動循環(huán)運(yùn)行 ： “自動循環(huán)運(yùn)行”是指“多段速“自動循環(huán)運(yùn)行 ”，所給出“運(yùn)行”指令后，變頻器按用戶設(shè)定好的“各段速”的加減速時間、運(yùn)行時間、運(yùn)行頻率、運(yùn)行方向自動運(yùn)行；如果運(yùn)行達(dá)到設(shè)定值，變頻器自動進(jìn)行段速之間的轉(zhuǎn)換，在變頻器自動運(yùn) 行過程中，如果不給出“停機(jī)”指令或沒有到達(dá)設(shè)定值，變頻器就會按照所設(shè)定的功能碼參數(shù)一直循環(huán)運(yùn)行。 3． V/F 控制：本控制有三種 V/F 曲線控制模式，用于提 高低頻時的輸出轉(zhuǎn)矩。 V/F 曲線適用于風(fēng)機(jī)泵類場合。 4．通訊參數(shù)：該功能用于選擇變頻器的通訊類型。 0：上位機(jī)通過 485 接口進(jìn)行通訊，控制變頻器。 1： 485 通訊控制盒通過 485 進(jìn)行通訊，遠(yuǎn)程操作變頻器。該種控制方式下， 485 通訊控制盒默認(rèn)的通訊波特率為 9600bit，不可更改。 電動機(jī)在的動作時由于系統(tǒng)的需要，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要改變所以采用多段速調(diào)速。 電動機(jī)調(diào)速傳動時，變頻器可以根據(jù)電動機(jī)的特性對供電電壓、電流、頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，不同的控制方式所得到的調(diào)速性能、特性以及用途是不同的。 圖 35 變 頻器控制電機(jī) 圖 16 手動控制電路的設(shè)計(jì) 生產(chǎn)實(shí)踐中，很多設(shè)備需要兩個相反的運(yùn)行方向，例如主軸的正向和反向轉(zhuǎn)動，機(jī)床工作臺的前進(jìn)后退，起重機(jī)吊鉤的上升和下降等，這些兩個相反方向的運(yùn)動均可通過電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。從電工學(xué)課可知，只要將電動機(jī) 定子繞組相序改變，電動機(jī)就可以改變轉(zhuǎn)動方向。實(shí)際電路中，可在主電路中用兩個接觸器的主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)相序和反轉(zhuǎn)相序接線，在控制電路中控制正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，電動 機(jī)正轉(zhuǎn)，或者控制反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。如 圖 36是按鈕控制正、反轉(zhuǎn)的 控制電路，其主電路中的接觸器 KM1和 KM2構(gòu)成正、反轉(zhuǎn)的相序接線。在 37圖的控制電路中，按下正向啟動按鈕 SB2，正向控制接觸器 KM1線圈得電動作，其主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)正向轉(zhuǎn)動；按下停止按鈕 SB1，電動機(jī)停轉(zhuǎn)；按下反向啟動按鈕 SB3，反向接觸器 KM2線圈得電動作，其主觸點(diǎn)閉合，給電動機(jī)送入反向相序電源，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 由 36主電路可知，若 KM1與 KM2的主觸點(diǎn)同時閉合，將會造成電源短路，因此任何時候，只能允許一個接觸器通電工作。要實(shí)現(xiàn)這樣的控制要求，通常是在控制電路中將兩接觸器的動斷觸點(diǎn)分別串接在對方的工作 線圈電路里，如圖 37中 KM1與 KM2觸點(diǎn)那樣，這樣可以構(gòu)成互相制約關(guān)系，以保證電路安全正常的工作。這種互相制約的關(guān)系稱為互鎖。電動機(jī)正轉(zhuǎn)時吊桿上升，電動機(jī)反轉(zhuǎn)時吊桿下降。 圖 圖 36 手動控制電路圖 配電 系統(tǒng) 電路設(shè)計(jì) 整個配電系統(tǒng)如 圖 37 所示，圖 中 U、 V、 W 接 380V 交流電壓， N 為零線。其中 KK K K4 是空氣開關(guān)，空氣開關(guān)它是既有開關(guān)用又能進(jìn)行自動保護(hù)的電器。在電路發(fā)生短路、過載、失電壓情況下能自動切斷電路。 U V W1 接至變頻器， L、 N1 接至控制電路。 U V W2 接至備用電源。 圖 37 配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 4 結(jié)論 隨著戲劇改革的不斷演進(jìn)，對舞臺機(jī)械的功能要求也越發(fā)的增多。原先的機(jī)械以越來越不能滿足現(xiàn)在和將來的要求，面對現(xiàn)狀，窮則變變則通，通則久。只有更新才是適應(yīng)未來發(fā)展的需要 。 我設(shè)計(jì)的 是手動和自動運(yùn)行為一體的 吊桿控制系統(tǒng)。手動功能通過接觸器邏輯電路來實(shí)現(xiàn)的，所謂的手動電路是用手動的按鈕來達(dá)到要實(shí)現(xiàn)的目的即用手動按鈕來控制舞臺吊桿的上升和下降。 實(shí)際電路中，可在主電路中用兩個接觸器 的主觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)相序和反轉(zhuǎn)相序接線，在控制電路中控制正轉(zhuǎn)接觸器線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，或者控制反轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。 還有一部分為自動部分，自動相對手動部分要顯得復(fù)雜一些。自動主要利用 PLC，變頻器來控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。 自動功能由控制器 PLC來控制變頻器實(shí)現(xiàn)， 這是此設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，自動控制部分的原理是給變頻器通入三相 380V 交流電，使變頻器工作。變頻器的作用是改變其輸出電壓的頻率來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。只需要改變?nèi)嘞嘈蛑械亩嗑涂梢愿淖冸姍C(jī)的正反轉(zhuǎn)，電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)對應(yīng)于舞臺吊 桿的上升和下降。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速大則舞臺吊桿上升和下降的幅度大。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對大學(xué)四年所學(xué)的知識有 一個全新的掌握，把所學(xué)的知識系統(tǒng)的聯(lián)系起來。尤其是對 PLC的應(yīng)用加深了理解， PLC是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信的一種新型的、通用的自動控制裝置。還有接觸器，變頻器，電動機(jī)的應(yīng)用，使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中應(yīng)用這些知識更加輕松，熟練。此次設(shè)計(jì)還促使我自學(xué)了軟件 Protel99，使我的自學(xué)能力又提高了一步。 此系統(tǒng)還存在大量的問題有很多設(shè)計(jì)的地方考慮得不夠周全，就象 PLC的控制方面顯得煩瑣。 在老師的幫 助下完成了這個系統(tǒng)，由于自己的水平所限，系統(tǒng)中還存在著錯誤和不妥。 18 參考文獻(xiàn) [1] 魏發(fā)孔 .舞臺升降臺技術(shù)診斷分析及整改措施 [J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報， [2] 李暢 .清代以來的北京劇院 [M].燕山出版社 ， 1998 [3] 高文元 .我國舞臺機(jī)械工程發(fā)展動向 [J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報 , [4] 陳若珠 等 .舞臺吊桿微機(jī)群控系統(tǒng)的研制 [J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報 ， [5] 郭華 .舞臺機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動測控與 控制 [M]， 2021 [6] 張子毅 .基于 PLC的舞臺吊桿控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J], 電子工業(yè)出版社 ,2021 [7] 朱善君等 .可編程序控制系統(tǒng) [M],清華大學(xué)出版社 ， 2021 [8] 崔亞軍 .可編程控制器原理及程序設(shè)計(jì) [M],電子工業(yè)出版社 ,2021 [9] 周萬珍 , 高鴻斌 . PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用 [M],電子工業(yè)出版社 2021 [10] 余雷聲 . 電氣控制與 PLC應(yīng)用 [M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1998 [11] 李建興 .可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [12] 宋 建成 .可編程序控制器原理與應(yīng)用 [M].北京 :科學(xué)出版社 ,2021