【導(dǎo)讀】個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。車(chē)的自動(dòng)控制和故障診斷、檢測(cè)顯示等,達(dá)到了新的技術(shù)高度。機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),適合發(fā)展大起重量的起重機(jī)。出的可編程控制器與變頻器相結(jié)合的控制系統(tǒng)；②熟練掌握起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；所以提高橋式起重機(jī)的運(yùn)行效率，確保運(yùn)作過(guò)程中的安全保障和降低生產(chǎn)成本是非常。傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)一般都是采用起重用繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。機(jī)構(gòu)上的電機(jī)一般都是采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式。這種調(diào)速方式操作復(fù)雜，可靠性差，故。障率高，且電能浪費(fèi)大，效率低。并且闡述了PLC和變頻器控制的基本原理。PLC系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的S7-200，該設(shè)計(jì)主電路中改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)主要由變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在控制電路。中實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的各種功能主要由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后對(duì)可編程控制器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編。制出安全可靠高效的控制程序。

　　

【正文】 輸入到內(nèi) 部寄存器，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算處理后送到輸出端子，作為 PLC 的輸出變量，對(duì)設(shè)備進(jìn)行各種控制。 圖 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖 在現(xiàn)代工業(yè)控制中， PLC 由于具有以下特點(diǎn) : （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性一般是選擇控制裝置的首要考慮因素。在 PLC系統(tǒng)中，很多的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)中各種干擾，在硬件和軟件上都采取了抗干擾措施。 （ 2） 適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活 PLC 產(chǎn)品品種齊全，系列多元化 ，基本采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇，來(lái)達(dá)到不同的控制要求 （ 3） 編程方便，易于使用 PLC 的編程采用了直觀易懂的梯形圖語(yǔ)言，便于現(xiàn)場(chǎng)的使用和學(xué)習(xí) （ 4） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修方便，維修工作量少 PLC 的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，接口電路一般也是模塊式，便于維修更換。設(shè)計(jì)人員只要有 PLC 就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。 （ 5） PLC 體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC 基本采用箱體式結(jié)構(gòu)，體積較小，易于安裝在控制箱中，采 用 PLC 控制系統(tǒng) 功能強(qiáng)大，調(diào)速、定位的功能都可以由電器方式實(shí)現(xiàn)，減少機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 可編程控制器選型 目前，國(guó)內(nèi)外有多家公司生產(chǎn)各種系列的 PLC，它們都具有各自的特點(diǎn)。例如歐姆龍公司生產(chǎn)的 PLC 功能強(qiáng)大，系列齊全，但是環(huán)境適用能力不如其他的 PLC， 一般多用于電子行業(yè)；三菱公司生產(chǎn)的 PLC 環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，往往用于重工業(yè)領(lǐng)域等環(huán)境復(fù)雜的地方，典型應(yīng)用為機(jī)床；而西門(mén)子公司的 PLC 編程簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程，通信能力強(qiáng)，電 源 C P U 存儲(chǔ)器 輸 入模 塊 輸 出模 塊 通信模塊 編程或編程軟件 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 且比較適合初學(xué)者使用。 本設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子公司的 S7200 系列小型可編程序控制器。其可以單機(jī)運(yùn)行，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面 (HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)，同時(shí)具有可靠性高，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，繼承了和發(fā)揮了它在大、中型 PLC 領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，其性能價(jià)格比高，所以在規(guī)模不太大的領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。 S7200 系列 PLC 含有多種不同規(guī)格的基本單元 （ CPU）。考慮到橋式起重機(jī)的 I/O 口較多，選擇 CPU224 或 CPU226 外加 EM223 模塊的 PLC 均可滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)選用 CPU 型號(hào)為 CPU224 的 PLC，外加三個(gè) EM223（ 8 入 /8 出）數(shù)字量擴(kuò)展模塊，這樣 I/O 數(shù)量擴(kuò)展就為 38 入 /34 出，滿足系統(tǒng)要求。日后若要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，只需增加數(shù)字量擴(kuò)展模塊即可。 I/O 端口分配 表 35 I/O 端口分配表 I/0 點(diǎn) 用途 I/0 點(diǎn) 用途 I/0 點(diǎn) 用途 I/0 點(diǎn) 用途 主回路啟動(dòng) 小車(chē)啟動(dòng)按鈕 大車(chē)反轉(zhuǎn) 主鉤變頻器 X2 主回路停止 小車(chē)停止按鈕 大車(chē)變頻器 X1 主鉤變頻器 X3 主令控制器零位 小車(chē)故障保護(hù) 大車(chē)變頻器 X2 副鉤電源 前限位 主鉤過(guò)電流保護(hù) 大車(chē)變頻器 X3 副鉤正轉(zhuǎn) 后限位 主鉤啟動(dòng)按鈕 小車(chē)電源 副鉤反轉(zhuǎn) 主令控制器向前 主鉤停止按鈕 小車(chē)正轉(zhuǎn) 副鉤變頻器 X1 主 令控制器向后 主鉤故障保護(hù) 小車(chē)反轉(zhuǎn) 副鉤變頻器 X2 主回路過(guò)電流保護(hù) 副鉤啟動(dòng)按鈕 小車(chē)變頻器 X1 副鉤變頻器 X3 主令控制器加速 副鉤停止按鈕 小車(chē)變頻器 X2 電機(jī)正接 主令控制器減速 副鉤故障保護(hù) 小車(chē)變頻器 X3 電機(jī)反接 急停 主電源輸出 主鉤過(guò)電流保護(hù) 變頻器 X1 復(fù)位 急停 輸出 主鉤電源 變頻器 X2 大車(chē)啟動(dòng)按鈕 復(fù)位輸出 主鉤正轉(zhuǎn) 變頻器 X3 大車(chē)停止按鈕 大車(chē)電源 主鉤反轉(zhuǎn) 大車(chē)故障保護(hù) 大車(chē)正轉(zhuǎn) 主鉤變頻器 X1 本系統(tǒng)的輸入口包括主回路啟停、主令控制器各位置、各電動(dòng)機(jī)啟停、各電動(dòng)機(jī)限位、各電動(dòng)機(jī)故障輸入、過(guò)電流保護(hù)、急停、復(fù)位等；輸出口包括主電路電源、復(fù)位輸出、急停輸出、各電動(dòng)機(jī)電源、各電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、各電動(dòng)機(jī)變頻器輸出、過(guò)電流保護(hù) 輸出等。 輸入端口分配方式：主回路啟停輸入由按鈕開(kāi)關(guān)接入 PLC，用來(lái)控制總電路的通斷，當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將完全停止， PLC 中保存的檔位信息清零，各電動(dòng)機(jī)繼電接觸器斷開(kāi)，電磁抱閘機(jī)構(gòu)運(yùn)行，各電動(dòng)機(jī)抱閘，保證現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全。主令控制器各位置接入 PLC 的輸入端口，操作人員可通過(guò)控制屏控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，加減速等操作。各電動(dòng)機(jī)限位開(kāi)關(guān)保證電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的位置內(nèi)移動(dòng)，過(guò)電流保護(hù)輸入是防止由于過(guò)電流造全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都 有 成的電動(dòng)機(jī)過(guò)載。各電動(dòng)機(jī)啟停與故障輸入接在 PLC 的輸入端口上，用以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。急停與復(fù)位按鈕是出現(xiàn) 緊急情況時(shí)的控制按鈕。 [2] 輸出端口的分配方式：主電路電源以及各電動(dòng)機(jī)電源為整個(gè)電路提供電源，由于各電動(dòng)機(jī)均設(shè)有獨(dú)立的電源，所以各電動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)控制。當(dāng)電動(dòng)機(jī)緊急情況時(shí)使用急停輸出、復(fù)位輸出復(fù)位到初始狀態(tài)，它們接在 PLC 的輸出端口上，并通過(guò)繼電器接到變頻器上。各電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、各電動(dòng)機(jī)變頻器輸出、過(guò)電流保護(hù)輸出是控制和保護(hù)各電動(dòng)機(jī)工作的口線。 將控制橋式起重機(jī)的線路接在 PLC 的 I/O 口上，通過(guò)軟件編程就可以控制系統(tǒng)的工作了。 PLC 系統(tǒng)接線方式 可編程控制器完成系統(tǒng)邏輯控制部分，含接受主令控制器 送來(lái)的操作信號(hào)、對(duì)變頻器的控制及系統(tǒng)的安全保護(hù)。下面是以大車(chē)為例說(shuō)明 PLC 的接線及工作的過(guò)程。 圖 大車(chē) PLC 及變頻器接線示意圖 大車(chē) PLC 及變頻器的接線示意圖如上圖 所示。圖中，起重機(jī)的啟動(dòng)按鈕、緊急停車(chē)按鈕，主令控制器的 5 個(gè)觸點(diǎn)，以及系統(tǒng)安保用的各種限位設(shè)備都接在 PLC 的輸入口上。輸出口上接的是許多小型繼電器。它們是用來(lái)控制變頻器的輸出相序及頻率的，其中 K1控制變頻器的正向相序端， K2 控制變頻器的反向相序端，當(dāng) K1 及 K2 中其一接通時(shí)，變頻器輸出一定相序的電源，當(dāng)二者都接通或都不接通時(shí)，變 頻器終止電源的輸出。 K K7連接的是變頻器的急停及復(fù)位端子。 K K K5 所連接的 X00 X00 X003 為變頻器的多段頻率選擇端，利用這三個(gè)端子的組合，可實(shí)現(xiàn)七種速度的選擇，詳細(xì)的的速度值可以通過(guò)變頻器的功能碼設(shè)定，本例中只使用了其中的 5 檔速度， X X X3 的組合關(guān)系與速度檔位的關(guān)系如表 36 所 示： 表 36 變頻器多段頻率端子狀態(tài)表 速度檔位 0 1 2 3 4 5 6 7 X001 0 1 0 1 0 1 0 1 X002 0 0 1 1 0 0 1 1 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 X003 0 0 0 0 1 1 1 1 注： 0斷 ， 1通 安全 措施 橋式起重機(jī)的安全措施主要是圍繞大車(chē)小車(chē)起升機(jī)構(gòu)這三個(gè)運(yùn)行部件的工作安全而進(jìn)行的。 大車(chē)的安全措施主要有左右兩個(gè)限位的行程開(kāi)關(guān)以及操作室門(mén)欄保護(hù)，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，就會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，使電磁制動(dòng)器動(dòng)作，防止大車(chē)在軌道端點(diǎn)碰撞?？刂拼筌?chē)的變頻器具有過(guò)流保護(hù)、欠 壓 保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能，當(dāng)保護(hù)功能中的任何一個(gè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，變頻器就會(huì)停止輸出，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào) ,將該故障信號(hào)輸入到控制電路中，使大車(chē)的電磁制動(dòng)器，防止碰撞、自由下落等事故的發(fā)生。 小車(chē)的安全 措施主要有前后兩個(gè)限位的行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，就會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，使電磁制動(dòng)器動(dòng)作，防止小車(chē)在軌道端點(diǎn)碰撞?？刂菩≤?chē)的變頻器具有過(guò)流保護(hù)、欠 壓 保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能，當(dāng)保護(hù)功能中的任何一個(gè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，變頻器就會(huì)停止輸出，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào) ,將該故障信號(hào)輸入到控制電路中，使小車(chē)的電磁制動(dòng)器，防止碰撞、自由下落等事故的發(fā)生。 起升機(jī)構(gòu)的安全措施主要有一個(gè)防止撞頂?shù)南尬坏男谐涕_(kāi)關(guān)和一個(gè)過(guò)載保護(hù)的行程開(kāi)關(guān)。當(dāng)防止撞頂行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，就會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，使電磁制動(dòng)器動(dòng)作，這時(shí)起升機(jī)構(gòu)只能向下運(yùn)動(dòng)，防止起升機(jī)構(gòu)碰 撞橋架?？刂菩≤?chē)的變頻器具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等保護(hù)功能，當(dāng)保護(hù)功能中的任何一個(gè)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，變頻器就會(huì)停止輸出，同時(shí)發(fā)出故障信號(hào) ,將該故障信號(hào)輸入到控制電路中，使起升機(jī)構(gòu)的電磁 制動(dòng)器動(dòng)作，防止自由下落等事故的發(fā)生。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都 有 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC 程序的編制是為了實(shí)現(xiàn) PLC 在系統(tǒng)中的任務(wù)。橋式起重機(jī)的程序可分為主程序、公用程序、大車(chē)程序、小車(chē)程序、主鉤程序、副鉤程序六個(gè)部分。主程序接收相應(yīng)的按鈕輸入，分別調(diào)用其余五個(gè)子程序。公用程序則實(shí)現(xiàn) PLC 模擬的主令控制器的功能，并將信息存 入中間繼電器中。而大車(chē)程序、小車(chē)程序、主鉤程序、副鉤程序分別具體控制各電機(jī)的運(yùn)行?，F(xiàn)分別介紹各程序的功能： 主程序 主程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)調(diào)用各子程序。當(dāng) PLC 上電工作時(shí)， 接通，調(diào)用公用程序，完成初始化。另外，設(shè)有總電路開(kāi)關(guān)，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 接通，停止開(kāi)關(guān) 及過(guò)電流保護(hù)開(kāi)關(guān) 常閉觸頭 閉合時(shí)，接通總電源輸出開(kāi)關(guān) ， 并自保持。這時(shí)整個(gè)電路將通電，公用程序完成初始化，等待操作人員按下大車(chē)、小車(chē)、主鉤或副鉤的啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)相應(yīng)子程序。 [1]主程序梯形圖設(shè)計(jì)如下： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都有 圖 主程序梯形圖程序設(shè)計(jì) 公用程序 設(shè)置公用程序可以充分利用 PLC 的 I/O 點(diǎn)，減少外部接線，公用程序主要用來(lái)是實(shí)現(xiàn)電機(jī)的提減速，正反轉(zhuǎn)。用輔助繼電器輸出為后面的各子程序做準(zhǔn)備。 編程的基本思想是用比較傳送的方式，按下 或 時(shí)，使存儲(chǔ)器 VB100 中的數(shù)在 1～ 5 間順序變化，控制輸入到變頻器中的檔位變化實(shí)現(xiàn)調(diào)速。當(dāng)主令控制器處于零位，或輸入到 VB100 中的數(shù)大于 5 或者小于 0 時(shí)，將使 VB100 置零。另外，在上電的第一個(gè)周期， 得電， VB100 也將置零。 [4] 公用程序還將接收向前或 者向后的輸入，實(shí)現(xiàn)主令控制器的向前或者向后的功能。公用程序的 STL 語(yǔ)言如下： TITLE = 公用程序 Network 1 上電及主令開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)零位時(shí)清檔位存儲(chǔ)器 VB100 LD //主令控制器零位開(kāi)關(guān) ED //出現(xiàn)下降沿 LD //主令控制器處于向前位 ED OLD LD //主令控制器處于向后位 ED OLD O //上電的 第一個(gè)周期 AN //停止按鈕按下時(shí)，不完成初始化 MOVB 0, VB100 //清檔位存儲(chǔ)器 VB100 Network 2 VB100 為 0 時(shí) 置 1 LDB= VB100, 0 //比較 VB100 中的數(shù)與 0 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 3 VB100 為 5 時(shí) 置 1 LDB= VB100, 5 //比較 VB100 中的數(shù)與 5 的大小 = //將比較后的結(jié)果存入 Network 4 接一次， VB100 加 1（ VB100 小于 5） 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專(zhuān)業(yè)都 有 LD //加速開(kāi)關(guān) EU //出現(xiàn)上升沿 AN //中間繼電器 ， VB100 大于 5 時(shí)， 通電 INCB VB100 //VB100 自增 1, Network 5 接一次， VB100 減 1（ VB100 大于 0） LD //減速開(kāi)關(guān) EU AN //中間繼電器 ， VB100 小于 0 時(shí)， 通電 DECB VB100 //VB100 自減 1 Network 6 速度輸出程序 LDN //停止按鈕 常閉觸點(diǎn) AN //串聯(lián)正反轉(zhuǎn)中間繼電器， AN //防止按下正反轉(zhuǎn)時(shí) ,進(jìn)行加減速操作 A //主電源輸出點(diǎn) LPS LDB=