【導(dǎo)讀】隨著絞車制造技術(shù)的不斷提高、加工材料的不斷改進(jìn)以及電子控制技術(shù)的不斷。發(fā)展，絞車在動(dòng)力、節(jié)能和安全性等方面取得了很大的進(jìn)步。本設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)絞車工作原理、工作的環(huán)境和工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際，本絞車由電動(dòng)機(jī)、排繩機(jī)構(gòu)、卷筒、支承軸和機(jī)架等部件組成。大、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等特點(diǎn)，在提升和下放工作中運(yùn)轉(zhuǎn)相當(dāng)平穩(wěn)。

　　

【正文】 正確，當(dāng)接線正確時(shí)再檢查程序，修改控制程序中的不當(dāng)之處。直到每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量單獨(dú)作用時(shí)均滿足系統(tǒng)控制要求為止。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量的不同組合來(lái)測(cè)試系統(tǒng)，也就是人為的使兩個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng) 信號(hào)和控制量同時(shí)滿足要求，然后觀察 PLC 輸出端及外圍設(shè)備是否滿足系統(tǒng)的控制要求。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，仔細(xì)檢查程序并加以修改，到滿足系統(tǒng)要求為止。 整個(gè)系統(tǒng)的綜合測(cè)試是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量按要求進(jìn)行模擬運(yùn)行，以觀察整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和性能能否符合系統(tǒng)的控制要求。若控制規(guī)律不符合要求，絕大多數(shù)是因?yàn)榭刂瞥绦蛴袉?wèn)題，應(yīng)仔細(xì)檢查程序并修改程序；若性能指標(biāo)不滿足控制要求，應(yīng)該從硬件和軟件方面加以分析，找出解決辦法。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括 PLC 及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施 設(shè)計(jì)等。 19 PLC 及外圍電路設(shè)計(jì) 根據(jù)礦用提升絞車的控制要求，按 PIC 機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)化機(jī)型，本次設(shè)計(jì)選有 45個(gè)輸入， 33 個(gè)輸出，選用一個(gè) FX2N64MR 和一個(gè) FX2N16EX 組合 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦用提升絞車的控制，設(shè)計(jì) PLC 的外圍電路圖，如圖 43 所示。 圖 43 PLC 接線圖 電氣線路的設(shè)計(jì) ：采用屏蔽有 2 個(gè)目的：一是限制內(nèi)部的輻射電磁能躍出某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。對(duì)電源變壓器、 中央處理器、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁性良好的材料進(jìn)行屏蔽處理，以防止外界干擾信號(hào)的影響。選擇機(jī)柜時(shí)因 20 盡量選擇框架結(jié)構(gòu)的控制柜，同時(shí)要保證機(jī)柜的密封性良好。 ：對(duì)供電系統(tǒng)輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除和抑制高頻干擾信號(hào)，也削弱兩個(gè)模塊之間的相互影響。 ：電源波動(dòng)造成電壓畸變，將對(duì) PLC 及 I/O 模塊產(chǎn)生不良影響。對(duì) CPU核心部件所需要的電源采用多級(jí)濾波處理，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。盡量使電源線平行走線，使電源線對(duì)地呈低阻抗，以減少 電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對(duì)干擾抑制效果不一樣，一般次級(jí)線圈不能接地。輸入、輸出線應(yīng)用雙絞線且屏蔽層應(yīng)可靠接地，以抑制工模干擾。 ：在微處理器與 I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效的把它們隔離開(kāi)來(lái)，以防止外部的干擾信號(hào)及地線環(huán)路中產(chǎn)生的噪聲電信號(hào)通過(guò)公共地線進(jìn)入 PLC本機(jī)，從而影響其正常工作。 ：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障發(fā)生時(shí)進(jìn)行短時(shí)期修復(fù)，一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，可迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，同時(shí)也由助于加速查找系統(tǒng)故障原因。 抗干擾措施的設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但是在 PLC 控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過(guò)于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。 PLC 使用環(huán)境溫度通常在 0℃ ～ 55℃ 范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽(yáng)光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于 85%，以保證 PLC 有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將 PLC 封閉安裝。此外，如果 PLC 安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相 應(yīng)的減振措施。 2 、 PLC 的電源與接地 PLC 本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)。通常，只能將 PLC 的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開(kāi)配線，對(duì)于電源線來(lái)的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制，也就是說(shuō)，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。良好的接地是保證 PLC安全可靠運(yùn)行的重要條件。 3 、 PLC 的輸入、輸出設(shè)備 輸入電路是 PLC 接 受開(kāi)關(guān)量、模擬量等輸入信號(hào)的端口，其元器件質(zhì)量的優(yōu)劣、接線方式及是否牢靠也是影響控制系統(tǒng)可靠性的重要因素。以開(kāi)關(guān)量輸入為例，按鈕、行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸要保持在良好狀態(tài)，接線要牢固可靠。機(jī)械限位開(kāi)關(guān)是容易產(chǎn)生故障的元件，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)。此外，按鈕觸點(diǎn)的選擇也影響到系統(tǒng)的可靠性。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的元器件，對(duì)于模擬量輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)，常用的有 4～ 20mA、 0～ 20mA 直流電流信號(hào)； 0～ 5V、 0～ 10V直流電壓信號(hào)，電源為直流 24V。 對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸出來(lái)說(shuō)， PLC 的輸出有繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出三種形式，具體選擇哪種形式的輸出應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)決定，選擇不當(dāng)會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。此外， PLC 的輸出端子帶負(fù)載能力是有限的，如果超過(guò)了規(guī)定的最大限值，必須外接繼電器或接觸器，才能正常工作。外接繼電器、接觸器、 21 電磁閥等執(zhí)行元件的質(zhì) 量 ，是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。常見(jiàn)的故障有線圈短路、機(jī)械故障造成觸點(diǎn)不動(dòng)或接觸不良。這一方面可以通過(guò)選用高質(zhì)量的元器件來(lái)提高可靠性，另一方面，在對(duì)系統(tǒng)可靠性及智能化要求較高的場(chǎng)合，可以根據(jù)電路中電流異常的情況對(duì) 輸出單元的一些重點(diǎn)部位進(jìn)行診斷，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)按程序自動(dòng)轉(zhuǎn)入故障處理，從而提高系統(tǒng)工作的可靠性。若 PLC 輸出端子接有感性元件，則應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，以保護(hù) PLC 的輸出觸點(diǎn)。 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 針對(duì)本次礦用絞車提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其主控制流程圖如圖 44 所示，加入調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)速編碼器對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)減速的控制。 圖 44 主程序控制流程圖 PLC 控制主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷 、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等工作。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)運(yùn)行， PLC 首先進(jìn)行初始化，接著完成自檢及提升絞車初始位置顯示，開(kāi)始 安全回路 制動(dòng)油過(guò)壓指示 油泵及指示回路 正反轉(zhuǎn)回路 調(diào)繩控制回路 離合電磁閥 LDF 控制 電磁閥 SDF 控制 電磁閥 HDF 控制 電磁閥 FDF 控制 轉(zhuǎn)子回路 提升信號(hào) 減速光聲信號(hào) 離合器復(fù)位指示 故障信號(hào) 自動(dòng)減速回路 延時(shí)控制回路 松繩指示 閘瓦磨損指示 結(jié)束 22 當(dāng)收到開(kāi)車指令時(shí)， PLC 接收來(lái)至傳感器、接近開(kāi)關(guān)或變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)，PLC 控制系統(tǒng)程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序處，完成過(guò)速保護(hù)、過(guò)卷、過(guò)載、松繩等 保護(hù)及提升絞車位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)可轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊進(jìn)行故障處理，并通過(guò)報(bào)警回路報(bào)警或安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是指編制 PLC 控制程序。選定 PLC 和分配 I/O 地址后硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是電氣控制原理圖 的設(shè)計(jì)，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。 電氣控制原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪?PLC 和 I/O 接線和自動(dòng)部分、手動(dòng)部分的詳細(xì)連接的安裝。電氣元器件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈和電磁閥等?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的難易程度因控制任務(wù)而異，也因人而異。 PLC 控制的 I/O 分配列表（如下表 41） 表 41 I/O 輸入輸出分配 輸入（ I） 輸出 (O） 測(cè)速編碼器 A X0 電笛 SDD Y0 測(cè)速編碼器 B X1 1JC Y1 測(cè)速編碼器 C X2 2JC Y2 主令控制器 LK1 X3 3JC Y3 主令控制器 LK2 X4 4JC Y4 主令控制器 LK3 X5 5JC Y5 主令控制器 LK4 X6 正轉(zhuǎn)接觸器 ZC Y6 主令控制器 LK5 X7 反轉(zhuǎn)接觸器 FC Y7 主令控制器 LK6 X10 油泵接觸器 UC Y10 主令控制器 LK7 X11 油泵接觸器 YUC Y11 主令控制器 LK9 X12 LDF 離合器電磁閥 Y12 主令控制器 LK11 X13 SDFⅠ 號(hào)電磁閥 Y13 過(guò)卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) FW 正常 X14 HDFⅡ 號(hào) 電磁閥 Y14 過(guò)卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) FW 上升 X15 FDF 專備用轉(zhuǎn)換電磁閥 Y15 過(guò)卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) FW 下降 X16 UZD 油泵工作指示燈 Y16 調(diào)繩開(kāi)關(guān) 1HK 正常 X17 TSD 離合器脫開(kāi)到位 Y17 調(diào)繩開(kāi)關(guān) 1HK 調(diào) Ⅰ X20 LHD 離合器復(fù)位信號(hào) Y20 調(diào)繩開(kāi)關(guān) 1HK 調(diào) Ⅱ X21 ZFD 減速信號(hào)燈 Y21 調(diào)繩開(kāi)關(guān) 1HK 復(fù)位 X22 DL減速聲音信號(hào) Y22 調(diào)繩開(kāi)關(guān) 1HK 調(diào)繩 X23 減速投入 Y23 油泵轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 2HK 正常 X24 測(cè)速斷線指示 Y24 油泵轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 2HK 備用 X25 過(guò)速指示 Y25 23 正向過(guò)卷開(kāi)關(guān) ZGK X26 過(guò)卷指示 Y26 反向過(guò)卷開(kāi)關(guān) FGK X27 松繩指示 Y27 正向減速點(diǎn) ZJK X30 1J安全回路 Y30 反向減速點(diǎn) FJK X31 制動(dòng)油過(guò)壓指示 Y31 油壓繼電器 UYK X32 自動(dòng)跳閘開(kāi)關(guān) Y32 離合器脫開(kāi)到位開(kāi)關(guān) TSK X33 閘瓦磨損指示 Y33 離合器復(fù)位開(kāi)關(guān) LHK X34 油泵控制按鈕 UQA X35 油泵控制按鈕 UTA X36 失壓脫扣反饋 KZK X37 提升信號(hào) XH X40 三相電流繼電 器 JLJ X41 閘瓦磨損開(kāi)關(guān) X42 松繩開(kāi)關(guān) X43 故障復(fù)位按鈕 FWA X44 深度清零按鈕 K1 X45 程序設(shè)計(jì)過(guò)程中， PLC、定時(shí)器、輔助繼電器、計(jì)數(shù)器按下面所示表選用 表 42FX2N 系列 PLC 的輸入 /輸出繼電器原件號(hào) 型號(hào) FX2N 16M FX2N 32M FX2N 48M FX2N 64M FX2N 80M FX2N 128M 擴(kuò)展時(shí) 輸入 X0X7 8 點(diǎn) X0X17 16 點(diǎn) X0X27 24 點(diǎn) X0X37 32 點(diǎn) X0X47 40 點(diǎn) X0X77 64 點(diǎn) X0X267 184 點(diǎn) 輸出 Y0Y7 8 點(diǎn) Y0Y17 16 點(diǎn) Y0Y27 24 點(diǎn) Y0Y37 32 點(diǎn) Y0Y47 40 點(diǎn) Y0Y77 64 點(diǎn) Y0Y267 184 點(diǎn) 表 43 定時(shí)器 PLC FX1S FX1N,FX2N/FX2NC 100ms 定時(shí)器 63 點(diǎn)， T0T2 200 點(diǎn)， T0199 10ms 定時(shí)器 31 點(diǎn)， T32C62 46 點(diǎn)， T200C245 1ms 定時(shí)器 1 點(diǎn)， T63 1ms 積算定時(shí)器 4 點(diǎn)， T246C249 100ms 積算定時(shí)器 6 點(diǎn)， T250C255 24 表 44 輔助繼電器 PLC FX1S FX2N/FX2NC 通用輔助繼電器 384 點(diǎn)， M0383 500 點(diǎn)， M0499 電池后備 /鎖存繼電器 128 點(diǎn)， M384511 2572 點(diǎn)， M5003071 總計(jì) 512 點(diǎn) 3072 點(diǎn) 表 45 計(jì)數(shù)器 PLC FX1S FX2N/FX2NC 16 位通用計(jì)數(shù)器 16 點(diǎn)， C0C15 100 點(diǎn)， C0C99 16 位電池后備 /鎖存計(jì)數(shù) 16 點(diǎn)， C16C31 100 點(diǎn)， C100C199 32 位通用雙向計(jì)數(shù)器 20 點(diǎn)， C200C219 32 位電池后備 /鎖存計(jì)數(shù) 15 點(diǎn)， C220C234 PLC 主要程序（見(jiàn)附錄 I） 安全回路 保護(hù)回路中接觸器 1J 為安全保護(hù)繼電器，控制著提升電動(dòng)機(jī)的換向回路。在保護(hù)回路中串有多個(gè)保護(hù)觸頭，當(dāng)提升機(jī)工作不正常時(shí)，其中有一個(gè)觸頭斷開(kāi)（當(dāng) UD或 YUD斷電、過(guò)載、制動(dòng)油過(guò)壓、空氣開(kāi)關(guān) KZK 脫扣以及發(fā)生過(guò)卷時(shí)），使 1J斷電，則電動(dòng)機(jī)斷電，同時(shí)提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)。事故電笛 SDD 得電發(fā)出事故音響信號(hào)。保護(hù)回路中串有以下觸頭 : LK1 為主令控制器觸頭。當(dāng)主令控制器手柄在中間位置時(shí) LK1 閉合，使提升電動(dòng)機(jī)必須在斷電情況下才可解除安全制動(dòng)，防止安全制動(dòng)一解除，提升機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。 UYK 為油壓繼電器常閉觸頭，當(dāng)制動(dòng)油過(guò)壓時(shí)，油壓繼電器線圈有電，其常閉觸頭斷開(kāi)，進(jìn)行安全制動(dòng)。 ZGK FGK1 為裝于深度指示回路上的過(guò)卷開(kāi)關(guān)， ZGK FGK2 為裝于井架上的過(guò)卷。當(dāng)提升機(jī)過(guò)卷時(shí)，其中之一打開(kāi)，提升機(jī)安全制動(dòng)，使提升機(jī)停在允許的過(guò)卷范圍以內(nèi)。FE3 FW56為過(guò)卷復(fù)位開(kāi)關(guān)觸頭。（如圖 45） 圖 45 安全回路 制動(dòng)油泵回路 需要制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 2HK34（或 2HK12）接通，按下按鈕 UQA,繼電器 UC（ YUC）得電并自鎖，則制動(dòng)油泵電機(jī) UD(YUD)