【正文】 個信號模塊、功能模塊或通信處理器模塊。 PS 307 電源模塊還有一些端子可以為信號模塊提供 24V電源。 圖 24SIMATIC S7300 可編程序控制器 SIMATIC S7300 Programmable logical controller 圖 24 中 ,1 為負載電源， 2為后備電 池， 3為 24V DC 連接， 4為模式開關(guān)， 5 為狀態(tài)和故障指示燈， 6 為存儲器卡（ CPU313 以上）， 7 為 MIP 多點接口， 8為前連接器， 9為前門 。安裝時先將總線連接器插在 CPU 模塊上，并固定在導軌上，然后依次裝入各個模塊。 S7300 用背板總線將除電源 模塊之外的各個模塊連接起來。 電源模塊總是安裝在機架的最左邊， CPU 模塊緊靠電源模塊。導軌是一種專用的金屬機架，只需將模塊鉤在 DIN 標準的安裝導軌上，然后用螺栓鎖緊即可。S7300 按指定的刷新速度自動地將數(shù)據(jù)傳送給 SIMATIC 人機界面。 S7300 有看門狗中斷、過程報警、日期時間中斷和定時中斷功能。 STEP7 用軟件工具來為所有的模塊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參數(shù)。 通過系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能模塊 的調(diào)用，用戶可以使用集成在操作系統(tǒng)內(nèi)的程序，從而顯著的減少所需要的用戶存儲器容量，它們可以用于中斷處理、出錯處理、復(fù)制和處理數(shù)據(jù)等。 S7300 標準型的環(huán)境溫度為 0～60℃。 功能最強的 CPU的 RAM 存儲容量為 512KB，有 8192 個存儲位， 512 個定時器和 512 個計數(shù)器，數(shù)字量通道最大為 65536 點，模擬量通道最大為 4096 個。有的 CPU 還帶有集成的現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 接口或者 PtP（點對點）串行通信接口。品種繁多的 CPU模塊、信號模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動控制任務(wù)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊，維修時更換模塊也很方便。在設(shè)計 時需統(tǒng)計 I/O 的總量，包括開關(guān)量和模擬量，以確定選用 PLC的模塊數(shù)量以及型號。 控制系統(tǒng)的 I/O 統(tǒng)計 為提高系統(tǒng)可靠性， PLC 的輸入輸出信號均采用一定的信號隔離方式 :輸入信號，開關(guān)量信號通過繼電器隔離分配，電平信號通過信號分配板隔離分配 。 3)采用模塊式結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下修復(fù)。 2)采用冗余結(jié)構(gòu) 根據(jù)對元件和系統(tǒng)的事故率分析以及對 PLC 主機工作可靠性的分析，在影響由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)正常工作的原因中， PLC 本身輸入輸出接口處 的故障等，都是重要因素?？紤]到礦井提升機工作性質(zhì)和環(huán)境的特殊性，在具體應(yīng)用時應(yīng)注意以下問題 : 1)抗干擾性 由于礦井提升機系統(tǒng)工作在電磁干擾較嚴重的環(huán)境中，為保證設(shè)備工作正常，選型時應(yīng)特別注意 PLC的電磁兼容性指標。還可以選擇 在梯形圖下面自動加上該網(wǎng)絡(luò)中使用的符號的信息（ Symbol Imformation）。可以在符號表中對某些地址定義符號，是程序易于閱讀和理解。 使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到 PLC。線圈通常代表邏輯運算的結(jié)果，常用來控制外部的負載和內(nèi)遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計 （論文） 13 部的標志位等。 梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令框組成。梯形圖與繼電器電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電 氣 人員掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。 其中梯形圖語言形象 直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖，邏輯關(guān)系明顯；指令語句表編程語言雖然不如梯形圖編程語言直觀，但有鍵入方便的特點；功能圖編程語言和高級編程語言需要比較多的硬件設(shè)備，工程當中特殊場合下不是經(jīng)常用到。 執(zhí) 行 O B 1 0 0啟 動 循 環(huán) 時 間 控 制數(shù) 據(jù) 寫 入 輸 出 模 塊讀 取 輸 出 模 塊 狀 態(tài)執(zhí) 行 擁 護 程 序執(zhí) 行 其 它 任 務(wù) 圖 23 PLC的內(nèi)部掃描過程 The internal scanning process of PLC 可編程控制器的編程語言 PLC 是一種工業(yè)控制計算機，不僅有硬件，軟件也必不可少。 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 12 5)循環(huán)結(jié)束時 ，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務(wù)，例如下載和刪除塊，接收和發(fā)送全局數(shù)據(jù)等。 3)CPU讀入模塊的輸入狀態(tài)，并存入輸出過程映像區(qū)。下面是被循環(huán)處理的各個階段的任務(wù)（見圖 23） 1)操作系統(tǒng)啟動循環(huán)時間監(jiān)控。此外還要執(zhí)行一次用戶編寫的“系統(tǒng)啟動組織塊” OB100，完成用戶指定的初始化操作。 PLC 得電或由 STOP 模式切換到 RUN模式時， CPU 執(zhí)行啟動操作，清除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內(nèi)容。 9)地址寄存器（ AR） PLC 的工作原理 PLC 采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，這種運行方式也稱為掃描工作方式。 6)指針 在存儲器間接尋址指令中，給出一個作為地址指針的存儲器，該存儲器的內(nèi)容是操作數(shù)所在存儲單元的地址。時間值可以用二進制或 BCD 碼方式讀取。 西門子 S7300系列的編程器件 組成 1)輸入繼電器（ I） 2)輸出繼電器（ Q） 3)位存儲器（ M） 其常開觸點可以無限次的使用，但不能驅(qū)動外部負載電路 。 可編程控制器的工作原理 可編程控制器的編程器件概述 PLC 內(nèi)部具有很多不同功能的器件，實際上這些器件是有電子電路或者存儲器組成的。方便直觀的操作員界面，從一條完整的線路或操作員界面來選擇數(shù)據(jù)編輯和顯示 ?；?Window 的 Gx一 Devel。具有很強的數(shù)學指令集，使用 32 位處理、浮點數(shù)、方根和三角幾何指令滿足數(shù)學功能要求很高的情況 。 2)高速運算 基本指令 :? s/指令 應(yīng)用指令 : 至幾百 ? s 指令 3)突出的寄存器容量 S7 系列包括 8K步內(nèi)置 RAM 寄存器，用一個寄存器盒可擴充到 16K 步 RAM 或 EEPROM 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 10 4)豐富的元件資源 3072 點輔助繼電器、 256點計時器、 235 點計數(shù)器和 8000 點數(shù)據(jù)寄存器 表 21 S7系列功能 表 The function of S7 series 功能模塊 功能 內(nèi)置式 24V直流電源 24V、 400mA直流電源可應(yīng)與外部設(shè)備如傳感器或其它原件 快速斷開端字塊 因為采用了優(yōu)良的可維護性快速斷開對端子塊，即使接著電 纜也可以更換單元 時鐘功能和小時表功能 實時時鐘標準，時間設(shè)置和比較指令易于操作 持續(xù)掃描功能 可根據(jù)應(yīng)用要求的持續(xù)掃描時間來定義操作周期 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能 可以用輸入濾波器平整信號 注釋記錄功能 元件注釋可以記錄在程序寄存器中 運行期間改變程序的功能 在線改變程序不會損失工作時間或停止生產(chǎn)運轉(zhuǎn) 內(nèi)置式 RUN/STOP開關(guān) 容易操作的面板上運行、停止開關(guān) 密碼保護功能 使用一個八位數(shù)字密碼保護程序 表 21 列出了 S7 系列的部分功能。 S7 系列具有較高的擴展能力以及高水平的性能 : l)靈活的配置 除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個基本 FXZN 單元中的每一個單元可擴充到 2561/O。豐富的特殊擴展設(shè)備 :模擬輸入輸出設(shè)備、溫度傳感器輸入、熱電偶輸入設(shè)備、 1軸定位設(shè)備、雙軸 (內(nèi)插 )定位設(shè)備、脈沖輸出設(shè)備、高速計數(shù)器、并聯(lián)連接、 NELSCLNET/MIN S3 連接設(shè)備、 Rs485 通信設(shè)備、 Rs232 通信設(shè)備、 ID機器連接設(shè)備、模擬量模 塊等。為防止順控程序被寫入或盜用，可以對程序存儲器設(shè)定 3級保護。 PC 使用 A7PHP/A7HGP、A6GPP/A6PH 相對應(yīng)的編程軟件，可以在 RUN時改變程序。關(guān)于存儲器的類型，可以選用 RAM、 EEPROM 和 EPROM。基本單元采用易于維修的裝卸端子臺。 本系統(tǒng)中 PLC的選型及特點 S7 系列是由電源、 CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器 。當中央處理單元有輸出時，接通或者斷開輸出電路中繼電器的線圈，繼 電器的接點閉合或者斷開，通過該接點控制外部負載電路的通斷。 PLC 的輸出有三種：繼電器輸出，晶體管輸出，晶閘管輸出。當遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 輸入開關(guān)閉合時一次電路中流過電流。直流（ 1224） v 輸入，交流（ 100120） v 輸入，交直流（ 1224） v 輸出，外界輸入器件可以是無源觸點或者是有源傳感器的集電極開路的晶體管。而繼電器有交流型和直流型，高壓型和低壓型之分。 圖 22 PLC的基本結(jié)構(gòu) The basic structure of PLC 3)輸入輸出單元 實際生產(chǎn)過程中的信號是多種多樣的，外部執(zhí)行機構(gòu)所需的電平也是不同的，而 PLC的中央處理單元所處理的信號只能是標準電平，正是通過輸入輸出單元來實現(xiàn)這些信號的轉(zhuǎn)換，輸入輸出單元實際上是 PLC 與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件，輸入輸出口有良好的電隔離和濾波作用。它是非易失的，它的電源消失后，仍然能保存存儲的內(nèi)容， ROM 一般用來保存 PLC 的系統(tǒng)程序。它是易失性的存儲器，它的電源中斷后，存儲的信息將會丟失。 2)存儲器 PLC 使用以下幾種存儲器： 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 8 ① 隨機存取存儲器（ RAM） 可以讀取 RAM 中的數(shù)據(jù)，也可以將數(shù) 據(jù)寫入 RAM。 PLC 的基本組成 可編程控制器主要有中央處理單元（ CPU） , 存儲器（ RAMROM），輸入輸出單元 (I/O)，電源和編程器等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如下圖 22： l)中央處理單元 CPU 內(nèi)存的元件封裝在一個牢固而緊湊的塑料機殼內(nèi)，面板上有狀態(tài)和故障指示 LED、模式選擇開關(guān)和通信接口。 對于各種顯示、音響輸出更是以最方便的形式提供接口，大量的問題都在可編程控制器內(nèi)部解決了。 對于模擬量，只要模擬信號電平在一定的范圍內(nèi) (通常為士 10V或士 20mA)，就可以按要求自由設(shè)置轉(zhuǎn)換特性，而不需另加電平轉(zhuǎn)換。 對于開關(guān)量，輸入可以是無源出 點開關(guān)量或集電極開路晶體管輸出 。 3)環(huán)境要求低 可編程控制器適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 2)編程方便，易于使用 可編程控制器采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖。事實上，如果某種控制裝置可以連續(xù)運行 20 年以上不出問題，在當前技術(shù)更新瞬息萬變的世界上，則可以認為是永遠不會壞的裝置了。 圖 2l可編程控制器結(jié)構(gòu)框圖 Block diagram of PLC structure 可編程控制器作為“藍領(lǐng)計算機”有著其它工業(yè)控制設(shè)備很難具備的特性 : l)高可靠性 遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計 （論文） 7 到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達到可編程控制器的可靠性?？删幊炭刂破骷坝嘘P(guān)外部設(shè)備都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。現(xiàn)在可編程控制器繼續(xù)保留了原來邏輯控制器的所有優(yōu)點，同時它吸收了其它控制設(shè)備 (如過程儀表、計算機、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等 )的優(yōu)點，在許多場合只需可編程控制器即可構(gòu)成包括邏輯控制、工程控制、數(shù)據(jù)采集及控制、圖形工作站的經(jīng)濟合算、體積小巧、設(shè)計調(diào)試方便的綜合控制系統(tǒng)。 自 1969 年第一臺可編程控制器問世以來，經(jīng)歷近 40年的發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器，可以說只有可編程控制器才是真正的工業(yè)控制計算機。 適用、經(jīng)濟、高效、可靠是本文提升機系統(tǒng)設(shè)計的追求目標。在廣泛考察現(xiàn)行的變頻調(diào)速方案后，本文提升機系統(tǒng)控制單元采用目前工控適用的可編程控制器來控制，具有編程簡單和控制可靠性高的優(yōu)點 。該方案耗能大，占地面積大，已不能適應(yīng)現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展的需要。 提升機系統(tǒng)控制傳動控制轉(zhuǎn)矩控制提升系統(tǒng) 圖 12礦用提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng) Shaft hoist frequency conversion system 而在 PLC 電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配合變頻調(diào)速裝置，運用現(xiàn)在先進的矢量控制技術(shù)，不但適合提升機運行工藝的要求，還將解決整套提升機系統(tǒng)的電力拖動方面的一系列 問題 如圖12 所示，變頻裝置取代復(fù)雜的串聯(lián)電阻切換裝置，對提升機運行速度曲線轉(zhuǎn)矩大小的要求都由變頻器來完成，簡化了控制操作流程，提高了控制精度。操作、監(jiān)控和安全保護系統(tǒng)選用可編程控制器。 就計算機技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用情況而言，可編程控制器 (PLC)是目前作為工業(yè)控制最理想的機型，它是采用計算機技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機內(nèi)部一段程序完成設(shè)備遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計 （論文） 5 的操作控制。因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機運行的可靠性和安全性得到提高。 6)提升容器通過給定的減速點時，由于負載的不同，而將得到不同的減速度，不能達到穩(wěn)定的低速爬行，最后導致停車位置不準，不能正常裝卸載。 4)交流繞線異步電動機的滑環(huán)存在接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故。 2)電阻分級切換，為有級調(diào)速，設(shè)備運行不平穩(wěn)，容易引起電氣及機械沖擊。 本文內(nèi)容及研究意義 研究內(nèi)容 當前國內(nèi)提升機電控絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電