【正文】 PLC 的地址分配如表 31 所示。 PLC 的選型設(shè)計 根據(jù) 橋式起重機的 控制原理分析，在 起重機 的一般工 作過程中，對 起重機 的控制只需要開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出（本次設(shè)計沒有考慮提升重量限制及顯示部分），所需程序存儲量不大，因此可以只按輸入輸出點數(shù)來選擇 PLC。 由以上分析可知，該橋式起重機的控制系統(tǒng)共需 44 個輸入點和 40 個輸出點。 小車 行走機構(gòu)的控制電路與大車行走機構(gòu)的控制電路類似，只是由一臺電動機拖動，切換轉(zhuǎn)子電阻 的 接觸器 數(shù)量有所減少，若 轉(zhuǎn)子回路的電阻仍按5段考慮，也需要 4 臺接觸器，加 上電動機的 正反轉(zhuǎn) 控制共 需要 6 臺 接觸器 ，這樣，也需要 7 個輸入點和 6 個 輸出點。 由圖 可知， 控制 大車行走機構(gòu)的主 令控制器也有向前、向后及零位7 個擋位，也 7 個輸入點。 因此， 起升機構(gòu) 需要 15 個輸入點和 15 個輸出點。副鉤中 31 沒有點動，其輸出有 7 個接觸器。 主鉤 控制電路中有 9個接觸器（ KM1～ KM9）和 1個零壓繼電器 （ KHV1） ，零壓繼 電器 可以用 PLC 內(nèi)部的輔助繼電器代替，用于點動 控制 的 接觸（ KM9）也可以用 PLC 內(nèi)部的輔助繼電器代替，所以主鉤 需要 8 個輸出點。 因此，保護箱部分需要 15 個輸入點和 13 個輸出點因此，保護箱部分需。 進線接觸器需要 1 個輸出點，過流報警需要 6 個輸出點，工作限位報警需要 4 個輸出點，倉門、橋架門狀態(tài)指示需要 2 個輸出點。起動按鈕需要 1 個輸入點。 對其工作限位（主鉤、副鉤、大車、小車）的行程開關(guān)做同樣處理，需要 4 個輸入點。 輸入、輸出點的確定 30 以 第二種方案的改造思路為出發(fā)點，對 PLC 的 I/O 點數(shù)進行以下考慮： 保護箱 如圖 ，保護箱中的控制變壓器回路主要是照明燈、電鈴 和插座，它可以脫離 PLC 工作，所以 PLC 的 I/O 點不需考慮；保護箱中的各進線開關(guān)均為手動操作，也可以不接入 PLC，但其中的 QS1 在控制電路中有一個串聯(lián)的輔助常開接點，該接點從原理上分析其作用不是很大，可以不考慮；用于過載保護、限位保護的各過流繼電器、行程開關(guān)和倉門、橋架門行程開關(guān)以及起動和急停按鈕需占用 PLC 的 I/O 點。 方案二：綜合考慮整個系統(tǒng)，將控制和保護均由 PLC 控制實現(xiàn) 采用 此方 案會使技術(shù)改造的工作量增大，程序也將變得比較復(fù)雜，但會使系統(tǒng)的接線明顯清晰簡單，雖然 PLC 的容量有所加大，但資金投入的增加不會太大，因為復(fù)雜 的控制過程是由 PLC 的控制程序?qū)崿F(xiàn)的，起重機的控制系統(tǒng)都是開關(guān)量控制，所以仍可考慮選擇一臺 PLC 的基本單元， I/O 數(shù)量的增加可以由增加 PLC 的擴展模塊來解決， PLC 的成本增加不多，當(dāng)然，把凸輪控制器去掉以后，把凸輪控制器去掉以后還需要增加 PLC 控制所必須的接觸器和中間繼電器。在本次設(shè)計中可以考慮以下方案： 方案一：只改主令控制為 PLC 控制 題選 20/5t 橋式起重機的起升機構(gòu)采用了主令控制器控制，而大 、 小車 、副鉤 運行機構(gòu)采用的仍是凸輪控制器控制，另外還專門設(shè)置了保護箱。 PLC 的選型設(shè)計 控制方案的選擇 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展改進，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。 (7)系統(tǒng)中某些相對獨立或比較簡單的部分，可以不進 PLC，直接用繼電器電路來控制。 (6)用數(shù)字顯示器代替指示燈，如果工作狀態(tài)指示燈或程序步比較多，可 29 用數(shù)字顯示代替指示燈。 (4)用一個輸出點控制指示燈常亮或閃爍，可以顯示兩種不同的信息。 (2)通過外部的或 PLC 控制的轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換，一個輸出點可以控制兩個或多個不同時工作的負載。 減少所需輸出點數(shù)的方法 (1)在 PLC 的輸出功率允許的條件下，通 /斷狀態(tài)完全相同的負載可以并聯(lián)連接，即共用一個輸出點。 將信號設(shè)置在 PLC 之外 系統(tǒng)的某些輸入信號，如手動操作按鈕、需手動復(fù)位的 熱繼電器 KR 的常閉觸點等提供的信號，可以設(shè)置在 PLC 外部的硬件電路中（如圖 34）。 16 鍵輸入指令 HKY（指令編號： FNC71），利用該指令，只需 4 個輸入和 4 個輸出點，就可輸入 10 個數(shù)字鍵和 6 個功能鍵的信號。利用該指令，可用連續(xù) 8 點輸入與 n 點（ n=2～ 8）輸出組成 n 行 8 列的輸入矩陣。 FX 系列可編程控制器提供了三種可選擇的矩陣輸入指令 。 圖 分時分組輸入 圖 輸入點 合并使用 圖 交替指令 28 用單個按鈕實現(xiàn)起動、停止控制 一般情況起動、停止控制需要兩個按鈕，使用交替輸出指令（ ALT 指令），只用一個按鈕 X0 就可以控制 Y0的接通和停止，以減少一個輸入點，如圖 33 所示。與每一個起動信號或停止信號分別占用一個輸入點的方法相比，既節(jié)約了輸入點，還簡化了梯形圖電路。 輸入觸點的合并 如果某些外部輸入信號總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，則可將它們對應(yīng)的觸點在 PLC 外部串、并聯(lián)后作為一個整體輸入 PLC，只占 PLC 的一個輸入點。假設(shè)圖中沒有二極管，且系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，當(dāng) K K K3 閉合， K4 斷開時，電流可通過 COM 端子，經(jīng)K K到 K2 形成的寄生電路，致使輸入繼電器 X1 錯誤地變?yōu)?ON。 X0 用來輸入自動，手動命令信號，供自動程序和手動程序切換之用。 27 節(jié)省 PLC 輸入輸出點數(shù)的方法 可編程控制器輸入、輸出的點數(shù)是有限的，而每一個輸入 /輸出（ I/O）點的平均價格高達幾十元甚至上 百元，減少所需的輸入 /輸出（ I/O）點數(shù)是降低系統(tǒng)投資的主要措施之一。 (13)輸出若為正 /反向控制的負載，不僅要從 PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并要在 PLC 外部采取措施，防止負載在兩方向動作。同時也能減少硬件投入，降低成本。 (10) 多重指令空閑等待一個任務(wù)時，可在 PLC 外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點。 (8) 充分合理利用軟、硬件資源。一臺計算機與多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器，網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜； PLC 之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接，通訊板卡或模塊 +數(shù)據(jù)線連接等方式。 (6)PLC 的聯(lián)網(wǎng)： PLC 的聯(lián)網(wǎng)方式分為 PLC 與計算機聯(lián)網(wǎng)和 PLC 之間互聯(lián)網(wǎng)兩種。擴展模塊有輸入單元、輸出單元，輸入 /輸出一體單元。若要長期或斷電保持應(yīng)選用 eeprom 儲存 (不需備用電源 )，也可選外用儲存卡盒。 (3)PLC 儲存容量 ：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進行大量數(shù)據(jù)處理時容量選擇大一些。 選型時的注意事項 (1)在 PLC 選型時主要是根據(jù)所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。用戶可根據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用的目的，存儲器的字數(shù)可按以下公式進行估算。這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，但需編完程序之后才能計算出結(jié)果。 (1)I/O 點數(shù)的估算 根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴充，一般應(yīng)加上 10％～ 15％ 的備用量。在 PLC 實際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對生產(chǎn)、工業(yè)過程的控制。若未能合理估計現(xiàn)在和將來的目標， PLC 控制系統(tǒng)將會很快變?yōu)椴缓线m或者過時。若考慮周到，則存儲器的擴充需求也許只要再安裝一個存儲器模塊即可滿足；如果具有可用的通信口，就能滿足增加一個外圍設(shè)備的需要。 在選擇 PLC 并用其控制一臺機器或一個過程時，不僅要考慮應(yīng)用系統(tǒng)目 25 前的需求，還應(yīng)考慮到未來發(fā)展的需要。近幾年， PLC產(chǎn)品的價格有較大的下降，其性價比越來越高， 其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有特點，適用場合也各有側(cè)重。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。程序設(shè)計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計梯形圖、編制語句表程序清 單。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達出來。 (5)設(shè)計控制程序。 PLC 的選擇，應(yīng)包括機型、容量、 I/O 模塊、電源模塊等的選擇。 (2)根據(jù)控制要求，基本確定開關(guān)、數(shù)字 I/O 點和模擬量通道數(shù)，進行 I/O點初步分配，繪制 I/O 使用資源圖。 當(dāng)然對于不同的用戶要求的側(cè)重點有所不同，設(shè)計的原則應(yīng)有所區(qū)別，如果要求系統(tǒng)改善信息管理則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計加以強化；如果是對原有控制系統(tǒng)進行改造，還要注意操作人員對原有設(shè)備的操作習(xí)慣 設(shè)計的主要內(nèi)容 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶的輸入、輸出設(shè)備連接而成的，用以完 成 24 預(yù)期的控制目的和相應(yīng)的控制要求。 4)適應(yīng)發(fā)展 的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。例如 ：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 2)保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計基本原則與主要內(nèi)容 設(shè)計的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和控制精度。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn) 的問題一般通過修改程序就可解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。 PLC 用軟件代替中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一甚至百分之一，因為觸點不良造成的故障大為減少。 ，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用大量的中間繼電器、時間繼電器。操作人員通過監(jiān)控命令，可以 監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以改變設(shè)定值等，片便了程序的調(diào)試。一臺計算機與多臺 PLC可構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。 (6)通信和聯(lián)網(wǎng)由于 PLC 采用了通信技術(shù)，可進行遠程的 I／ O 控制。如 FX2型 PLC 中擁有上千個狀態(tài)元件，為用戶編寫較復(fù)雜的步進順控程序提供了極大的方便。所有計數(shù)器的設(shè)定值可由用戶在編程時設(shè)定，且隨時可以修改。 (3)計數(shù)控制 為滿足對計數(shù)控制的需要， PLC 向用戶提供上百個功能較強的計數(shù)器，如 FX2 型 PLC 可向用戶提供 241 個計數(shù)器。 (2)定時控制 為滿足生產(chǎn)工藝對定時控制的要求，一般 PLC 都為用戶提供足夠的定時器．如三菱 FX2 型 PLC 共有 256 個定時器。它不僅充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)點，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的需要，同時又照顧到一般電氣操作人員的技術(shù)水平和習(xí)慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編 程方式，使 PLC 的使用始終保持大眾化的特點。這時，在轉(zhuǎn)子回路中串入全部電阻，電流不會超過容許值，當(dāng)轉(zhuǎn)速快接近零時，迅速將手柄扳回“ 0”位 圖中 SQ SQ4 為正反向限位開關(guān)。 主令控制器反向第一檔為反 接制動停車。電動機功率為 125kW 及以上時為五級，第一、二級系手動切除，其余各 20 級為自動切除，其延時整定值為 3s、 、 或 2s、或 2s、 1s、 。 PQY 型主令控制電路分類 PQY 系列運行機構(gòu)控制電路按控制電動機臺數(shù)和線路特征分為 4 種； PQY1 型：控制 1 臺電動機； PQY2 型：控制 2 臺電動機； POY3 型：控制 3 臺電動機，允許 1 臺電動機單獨運轉(zhuǎn)； POY4 型：控制 4 臺電動機，分成兩組，允許每組電動機單獨運轉(zhuǎn)。 大車運行機構(gòu)采用 KT1425J/2 型凸輪控制器 ，其 控制 箱有 PQY 系列主令 19 控制器 等， PQY 系列主令控制電路如圖 所示。另外，在凸輪控制器控制電路中，過流繼電器 KOC 實現(xiàn)過載與短路保護；緊急開關(guān) SEM 作事故情況下的緊急停電保護；在起重機端梁上欄桿門與司機室艙口門上裝有安全開關(guān) SQ3，防止人人在橋架上開車以確保人身安全；電磁抱閘 YB 實現(xiàn)電動機的機械制動。 圖 凸輪控制器控制電路 如圖 可知凸輪控制器左右各有 5 個工作位置，共有 9 對常開觸點、 3對常閉觸點，采用對稱接法。它安有制動器與限位行程開關(guān)，設(shè)有能吸收車體運動動能的緩沖器，其電氣控制有凸輪控制型控制電路與 PQY 系列主令控制電路。這時電動機運行在單相制動下降狀態(tài)。若重復(fù)上述操作，便可獲得重載下的點動下降重物的控制。電磁抱閘松開，轉(zhuǎn)子串 入 全部電阻，電動機運行在圖 中下 1 特性曲線上，對重載進行倒拉反接制動下降。點動時，踏下腳踏開關(guān) SF，操縱主令控制器手柄在 “0”下降 “1”“0”間方便地進行。 8)點動操作控制