【導(dǎo)讀】而橋式起重機作為物料搬運系統(tǒng)中一種典型設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)活。成本是十分重要。傳統(tǒng)的橋式起重控制系統(tǒng)主要采用繼電器接觸器進行控制，采。高，電能浪費大，效率低等缺點。因此根據(jù)橋式起重機的運行特點，將可編程序。查找、處理故障；并且節(jié)約了能源。體的升降和轉(zhuǎn)運,橋式起重機工作環(huán)境惡劣,工作任務(wù)重。它能否正常工作直接影。響到生產(chǎn)效率提高和工作任務(wù)的完成,甚至關(guān)系到人身、設(shè)備的安全。管理方面，不斷積累經(jīng)驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術(shù)進步。使用中，結(jié)構(gòu)開裂仍時有發(fā)生。究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機械振動。因此，除了機械上改進設(shè)計外，改善交流電氣傳動，減。少起制動沖擊，也是一個很重要的方面。前四種方案均屬有級調(diào)速，調(diào)速范圍小，無法高速運行，只能在額定速度。的機構(gòu)沖擊大，制動閘瓦磨損嚴(yán)重;功率因數(shù)低，在空載或輕載時低于，即使?jié)M載也低于，線路損耗大。目前串級調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模

　　

【正文】 鉤 四 檔主 鉤 五 檔主 鉤 上 升 限 位主 鉤 下 降 限 位副 鉤 起 升 一 檔副 鉤 下 降 一 檔副 鉤 二 檔副 鉤 三 檔副 鉤 四 檔副 鉤 五 檔副 鉤 上 升 限 位副 鉤 下 降 限 位大 車 左 行 一 檔大 車 右 行 一 檔大 車 二 檔大 車 三 檔大 車 四 檔大 車 五 檔大 車 左 行 限 位大 車 右 行 限 位小 車 前 行 一 檔小 車 后 行 一 檔小 車 二 檔小 車 三 檔小 車 四 檔小 車 五 檔小 車 前 行 限 位小 車 后 行 限 位總 空 開 合 閘I 1 . 5I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6I 2 . 7I 3 . 0I 3 . 1I 3 . 2I 3 . 3I 3 . 4I 3 . 5I 3 . 6I 3 . 7I 4 . 0I 4 . 1I 4 . 2I 4 . 3I 4 . 4I 4 . 5I 4 . 6I 4 . 7I 5 . 0I 5 . 1I 5 . 2I 5 . 3I 5 . 4I 5 . 5I 5 . 6I 5 . 7I 6 . 0小 車 O F F小 車 自 由 停 車小 車 后 行小 車 前 行大 車 自 由 停 車大 車 右 行大 車 左 行大 車 O F F主 鉤 自 由 停 車主 鉤 下 降主 鉤 上 升Q 3 . 6Q 3 . 5Q 3 . 4Q 3 . 2Q 3 . 1Q 3 . 0Q 2 . 6Q 2 . 5Q 2 . 4Q 2 . 2Q 2 . 1綜 合 故 障 指 示 燈機 構(gòu) 限 位 指 示 燈允 許 起 動 指 示 燈Q 2 . 0Q 1 . 0Q 0 . 6Q 0 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 0小 車 風(fēng) 機 繼 電 器大 車 風(fēng) 車 繼 電 器副 鉤 風(fēng) 機 繼 電 器主 鉤 風(fēng) 機 繼 電 器主 繼 電 器S 7 2 0 02 2 0 v 30 第四 章 橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計 S7200PLC 網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 S7200PLC 網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 的種類 S7200CPU 支持多種通信協(xié)議。根據(jù)所使用的 S7200CPU，網(wǎng)絡(luò)可以支持一個或多個協(xié)議，包括通用協(xié)議和公司專用協(xié)議。專用協(xié) 議包括點到點(pointtopoint) 接口協(xié)議 (PPI) 、多點 (MultiPoint) 接 口 協(xié) 議 (MPI), Profibus 協(xié)議、自由通信協(xié)議和 USS 協(xié)議。 協(xié)議 PPI 通信協(xié)議是西門子專門為 S7200 系列 PLC 開發(fā)的一個通信協(xié)議。主要應(yīng)用于對 S7200 的編程、 S7200 之間的通信以及 S7200 與 HMI 產(chǎn)品的通信?？梢酝ㄟ^ PC/PPI電纜或兩芯屏蔽雙絞線進行聯(lián)網(wǎng)。支持的波特率分別為 , 。 PPI 是一個主 /從協(xié)議，在這個 協(xié)議中， S7200 一般作為從站，自己不能發(fā)送信息，只有當(dāng)主站，如西門子編程器、 TD200 等 HMI，給從站才進行響應(yīng)。 協(xié)議 S7200可以通過接口連接到 MPI網(wǎng)上，主要應(yīng)用于 S7300/400CPU與 S7200通信的網(wǎng)絡(luò)中。應(yīng)用 MPI 協(xié)議組成的網(wǎng)絡(luò)，通信支持的波特率為 。通過此協(xié)議，實現(xiàn)作為主站的 S7300/400CPU 與 S7200的通信。在MPI 網(wǎng)中， S7200 作為從站，從站之間不能通信， S7300/400 作為主站，當(dāng)然主站也可以 是編程器或 HMI 產(chǎn)品。在這里是 HMI 產(chǎn)品。 協(xié)議 Profibus 協(xié)議通常用于實現(xiàn)分布式 I/0 設(shè)備 (遠(yuǎn)程式 I/0)的高速通信。許多廠家生產(chǎn)類型眾多的 Profibus 設(shè)備。這些設(shè)備包括從簡單的輸入或輸出模塊到電機控制器和可編程控制器。 S7200CPU 可以通過 EM277 ProfibusDP 擴展的方法連接到 Profi busDP 協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)中。協(xié)議支持的波特率為 9600KB/s 到12MB/s。 31 本系統(tǒng)通信協(xié)議 的選擇 本系統(tǒng)采用工業(yè)觸摸屏監(jiān)控起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由上 位機、下位機，經(jīng)MPI 多點接口卡與 PLC 連接，組成一個小型的 MPI網(wǎng)。 S7200 向人機界面產(chǎn)品提供全局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸速率位 。 人機界面產(chǎn) 品 (HMI)選用 Siemens 公司 TP170B 型觸摸屏，使用組態(tài)軟件Protool/pro 進行圖形編程，提供菜單方式操作和全中文顯示，用以對變頻器的狀態(tài)、各機構(gòu)運行情況及故障報警等信息進行實時監(jiān)控。 上位機和 PLC 之間的通信 如下： 硬件 :上位計算機 (PC)通過 CP5611 卡與可編程控制器 (PLC)的串行通信接口連接，對 PLC 進行集中 監(jiān)視和管理。 軟件 :PLC 和 PC 是通過變量來實現(xiàn)的，變量是上位機與 PC 之間用于數(shù)據(jù)交換的最重要的通訊方式。變量有兩種類型 :全局變量和局部變量。全局變量是帶有 PLC 鏈接的變量，它在 PLC 上占據(jù)一個定義的存儲器地址，從上位機與 PLC都可以對之進行讀與寫訪問。它是通信的關(guān)鍵。局部變量不連到 PLC上，他們僅在上位機上可用，系統(tǒng)變量表如表 。 表 系統(tǒng)變量表 Symbol control Address Datatype Initialvalue ment DCPI PLC_1 VW14 WORD 0 驅(qū)動大車頻率設(shè)置 DCYOU PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動大車右行輸出點 DCZHUO PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動大車左行輸出點 DCBPBJ PLC_1 BOOL 0 大車變頻器故障信號 DCGZBJ PLC_1 BOOL 0 大車故障信號 DCTI PLC_1 BOOL 0 閉合大車電機的繼電器 DCSX PLC_1 VW12 WORD 0 大車電機速度輸出值 FGPI PLC_1 VWO WORD 0 驅(qū) 動副鉤電機頻率設(shè)置 FGSS PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動副鉤上升輸出點 FGSX PLC_1 VW2 WORD 0 副鉤電機速度輸出值 FGTI PLC_1 BOOL 0 閉合副鉤電機的繼電器 32 FGXJ PLC_1 Q205 BOOL 0 驅(qū)動副鉤電機下降輸出點 FGBPBJ PLC_1 BOOL 0 副鉤變頻器故障信號 FGCZBJ PLC_1 BOOL 0 副鉤超重報警信號 FGGZBJ PLC_1 BOOL 0 副鉤故障 信號 XCHOU PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動小車后行輸出點 XCPI PLC_1 VW4 WORD 0 驅(qū)動小車頻率設(shè)置 XCQI PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動小車電機前行輸出點 XCSX PLC_1 VW6 WORD 0 驅(qū)動小車電機速度輸出值 XCTI PLC_1 BOOL 0 閉合小車電機的繼電器 XCBPBJ PLC_1 BOOL 0 小車變頻器故障信號 XCGZBJ PLC_1 BOOL 0 小車故障信號 ZGPI PLC_1 VW8 WORD 0 驅(qū)動主鉤電機頻率設(shè)置 ZGSS PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動主鉤電機上升輸出點 ZGSX PLC_1 VW10 WORD 0 驅(qū)動主鉤電機速度輸出值 ZGTI PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動主鉤電機繼電器閉合 ZGXJ PLC_1 BOOL 0 驅(qū)動主鉤電機下降輸出點 ZGBPBJ PLC_1 BOOL 0 主鉤變頻器故障信號 ZGCZBJ PLC_1 BOOL 0 主鉤超重報警信號 ZGGZBJ PLC_1 BOOL 0 主鉤故障報警信號 PLC 程序設(shè)計 PLC 編程軟件概述 S7200 的編程語言是 STEP 7micro/win32，它是用于 S7200 系列 PLC 進行編程、調(diào)試的全新軟件，它是在國際標(biāo)準(zhǔn)工 EC11313 的基礎(chǔ)上建立的，可以用LAD, FBD 和 STL 來編程。 STEP 7micro/win32 軟件的一個特點是調(diào)試功能很強大，不僅能在線讀取數(shù)據(jù)，而且能在線修改過程數(shù)據(jù)，對于調(diào)試大型復(fù)雜控制程序非常有效。 STEP 7micro/win32 軟件還附帶一些控制程序模塊，如 PID調(diào)節(jié)模塊，這些模塊可以33 從主控制程序中直接調(diào)用，以便實現(xiàn)不同的功能。 STEP 7micro/win32 軟件工具包采用模塊化的程序設(shè)計方法，它采用文件塊的形式管理用戶編寫的程序及程序運行所需的數(shù)據(jù)。該工具軟件包為 S7200CPU 與其它系統(tǒng)部件 (如觸摸屏、變頻器 )的使用提供了便利。 程序設(shè)計 在本系統(tǒng)中， PLC 程序設(shè)計的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號 (按鈕、繼電器 )的輸入，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器等器件，以完成相應(yīng)的控 制任務(wù)。除此之外，另一個任務(wù)就是接受上位機的控制命令，以進行自動采樣。 PLC 的軟件設(shè)計部分我們采用模塊化的方法， PLC 程序設(shè)計共有四個模塊 :按鈕處理模塊 、 通信模塊 、 PID 控制模塊 、 故障報警模塊 。 其中按鈕模塊主要處理各電機和電磁閥的啟?？刂?。 （一） 按鈕處理模塊的梯形圖 34 35 （二） 通信模塊 由于我們用 MicroMaster 變頻器對起重機電機進行調(diào)速，所以本系統(tǒng)中對起重機的調(diào)速，實際上就是對其 MicroMaster 變頻器的控制。 STEP 7Micro/Win32軟件工具包 提供了 LISS 通信協(xié)議，從減少軟件的工作量和提高可靠性出發(fā)，我們采用 LISS 協(xié)議來完成 PLC 與變頻器的通信。與變頻器的通信，對 PLC 的 CPL!掃描是異步的，完成一個變頻其通信事務(wù)通常需要幾次 CPU 掃描。這取決于連續(xù)的變頻器數(shù)目，波特率，以及 CPU 的掃描時間。 使用 USS 協(xié)議的編程順序如下 : 通過調(diào)用 USS_ IN IT 指令以改變 USS 通信參數(shù)，如啟用或禁止 USS 協(xié)議、設(shè)定波特率，指示哪 些 地址的變頻器是激活的 (即可與之通信 )。標(biāo)志為激活的任何變頻器都自動地在后臺進行輪詢控制，匯集狀態(tài)，并防止變頻器的串 行鏈路超時。 (2)把 V存儲器地址分配給 USS協(xié)議。 36 (3)通過調(diào)用 DRV_ CTRL 指令來控制指定的變頻器，如啟停，控制方向，設(shè)定速度，查詢變頻器返回的狀態(tài)字等。 37 (4)同時調(diào)用 READ_ PM 或 WRITE_ PM 指令來讀取或?qū)懽冾l器參數(shù)，以便于設(shè)置變頻器參數(shù)，程序中所用的波特率和地址相匹配。 采用上述方法，我們可以很好地控制網(wǎng)帶的速度并查詢變頻器的狀態(tài)，把診斷信息反饋給 PLC. （三） PID 控制模塊 橋式起重機主副起升機構(gòu)速度的控制，是一現(xiàn)很重要的技術(shù)指標(biāo) ，本系統(tǒng)由通過旋轉(zhuǎn)編碼器測得電機速度，由數(shù)模轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳遞給變頻器，與設(shè)定速度進行比較，采用常規(guī)的 PID 算法在控制效果上就能夠達到較為理想的結(jié)果，所以，本系統(tǒng)起升機構(gòu)控制方案為常規(guī)的數(shù)字 PID 算法并結(jié)合 PLC 中的PID 控制模塊來控制。 38 39 （四）故障報警模塊 為了實時通知操作員故障消息，以便盡快地排除故障，確保整個系統(tǒng)正常運行，本控制系統(tǒng)具有良好的故障報警措施。所以在 PLC程序中始終對相應(yīng)的傳感器輸入信號進行掃描，一旦有諸于變頻器故障，超重等故障，應(yīng)馬上切斷該設(shè)備，并啟動蜂鳴器 ，進行報警?？紤]到工業(yè)現(xiàn)場可能的干擾， (1)我們在程序中采用延遲報警 .即只有當(dāng)報警信號持續(xù)一定的時間 (一般為幾十毫秒到幾百毫秒 ).才認(rèn)為有故障。 (2)在啟動設(shè)備時，逐步開啟報警 。而在停止設(shè)備時 .逐步阻塞報警。上述兩個措施可有效的防止誤報警。報警處理由畫面元素和 PLC 變量直接對應(yīng)，無需編程。 系統(tǒng)抗干擾措施 可編程控制器的主要應(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(yán)重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮 PLC 的抗干擾措施。 抗干擾的主要措施有 。 (1)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。 40 (2)必要時需選用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜，并注意一端接地。 (3)多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，一則擴大屏蔽作用，二則抑制芯線間的信號串?dāng)_及外部干擾。 (4)為避免干擾，同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。所以，對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開電纜進行傳輸。低電平信號線應(yīng)與其它信號線分開。盡量縮短模擬量 I/0 信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。 (5) PLC 電柜應(yīng)有獨 立的接地線，接地電阻小于 10 歐姆。 (6