【正文】 3） 數(shù)據(jù)傳送 功能要求：存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)表的相互傳遞等。 2） 數(shù)學(xué)運(yùn)算 功能要求：四則數(shù)學(xué)運(yùn)算 、開(kāi)放、對(duì)數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算。 1） 替代繼電器 功能要求：繼電器觸點(diǎn)輸入輸出、邏輯線(xiàn)圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。 （ 2）功能相當(dāng) 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無(wú)需考慮，一般的低檔機(jī)就能滿(mǎn)足要求。 1 機(jī)型的選擇 機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿(mǎn)足要求的前提下，保證可 靠、維護(hù)使用方便以及最佳的功能價(jià)格比。若考慮周到，則存儲(chǔ)器的擴(kuò)充需要也許只要再安裝一個(gè)存儲(chǔ)器模塊即可滿(mǎn)足；如果具有可用的通信接口，就能滿(mǎn)足增加一臺(tái)外部設(shè)備的需要。 選擇恰當(dāng)?shù)?PLC 區(qū)控制一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)過(guò)程時(shí)，不僅應(yīng)考慮應(yīng)用系統(tǒng)目前的需要，還要考慮到那些包含于工廠(chǎng)未來(lái)目標(biāo)的需要。 PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，適用場(chǎng) 合也各有側(cè)重。 8）交付使用。如不滿(mǎn)足要求，再回去修改程序或檢查接線(xiàn)，直到滿(mǎn)足要求為止。 5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿(mǎn)足要求為止。 3）根據(jù)梯形圖編制程序清單（語(yǔ)句表）。 2）涉及梯形圖。 2 PLC 程序設(shè)計(jì)的步驟 1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。 在設(shè)計(jì)繼電接觸器控制系統(tǒng)時(shí)，必須在控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)完后，才能進(jìn)行控制臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。設(shè)計(jì) I/O 連接圖。如果需要網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，還需選擇網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的類(lèi)型。據(jù)此確定 I/O 點(diǎn)數(shù)。如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等）、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)，連續(xù)、單周期、單步等）。 6）編制控制系統(tǒng)得技術(shù)文件，包括說(shuō)明書(shū)、電器圖及電器元件明細(xì)表等。包括控制梯形圖、語(yǔ)句表（即程序清單）或控制系統(tǒng)流程圖。 3）分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)得技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其它有關(guān)書(shū)籍中已有介紹。 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶(hù)輸入、輸出、設(shè)備連接而成的。 3） 保證控制系統(tǒng)得安全、可靠。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循 以下基本原則： 1） 最大限度地滿(mǎn)足被控制對(duì)象的控制要求。一個(gè)控制系統(tǒng)需設(shè)置多少個(gè)遠(yuǎn)程 I/O 通道（站），要視控制對(duì)象的分散程度和距離而定，同時(shí)亦受所選 PLC 能驅(qū)動(dòng) I/O 通道數(shù)的限制。 圖 35 所示是遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)的構(gòu)成，其中使用 3 個(gè)遠(yuǎn)程 I/O 通道 （ A、B、 C）和一個(gè)本地 I/O 通道（ M）。由于不同廠(chǎng)家的不同型號(hào)的 PLC 所能驅(qū)動(dòng)的同軸電纜長(zhǎng)路是不同的，選擇時(shí)必須按控制系統(tǒng)的需要選用。 4 遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng) 遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)就是 I/O 模塊不是與 PLC 放在一起，而是遠(yuǎn)距離放在被控設(shè)備附近。由于各控制對(duì)象都由自己的 PLC 控制，當(dāng)某一臺(tái) PLC 停運(yùn)時(shí)，不需要停運(yùn)其它的 PLC。每一個(gè)控制對(duì)象設(shè)置一臺(tái) PLC，各臺(tái) PLC 之間可通過(guò)信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或由上位機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)通信總線(xiàn)進(jìn)行通信。 CBA輸入輸出控制對(duì)象 控制對(duì)象 控制對(duì)象PLC 圖 33 集中控制系統(tǒng) 采用集中控制系統(tǒng)時(shí)，必須注意將 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量選擇裕量大些，以 便增設(shè)控制對(duì)象。因此，該控制系統(tǒng)用于由多臺(tái)設(shè)備組成的流水線(xiàn)上比較合適。 然而某一個(gè)控制對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)。如果各控制對(duì)象地理位置比較遠(yuǎn)，而且大多數(shù)的輸入輸出線(xiàn)都要引入控制器，這時(shí)需要大量的電纜線(xiàn)，施工量也大，系統(tǒng)成本增大，在 這種場(chǎng)合下，推薦 16 使用遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)。 輸入/輸出控制對(duì)象 圖 32 單機(jī)控制系統(tǒng) 2 集中控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)是用一臺(tái) PLC 控制多臺(tái)被控制設(shè)備。 可編程控制器控制系統(tǒng)的構(gòu)成 使用 PLC 可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，下面就可能的系統(tǒng)構(gòu)成介紹如下： 1 單機(jī)控制系統(tǒng) 用一臺(tái) PLC 控制一臺(tái)控制設(shè)備的系統(tǒng)是最一般的控制系統(tǒng)，輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量比 較小，控制系統(tǒng)的構(gòu)成簡(jiǎn)單明了。此方式中，動(dòng)作結(jié)束信號(hào)要反送給步進(jìn)檢出電路，以便切換到下一步，輸出必要的命令。這些場(chǎng)合設(shè)備的起停一般都具備復(fù)雜的控制條件，同時(shí)還需要設(shè)備故障時(shí)的連鎖控制；設(shè)計(jì)控 制系統(tǒng)時(shí)，必須考慮連鎖邏輯條件。 1 程序控制方式 根據(jù) PLC 的功能和輸入輸出模塊的組合，它有以下幾種： 1） 代替普通繼電器的順序控制； 2） 按位移寄存器方式進(jìn)行步進(jìn)控制、順序控制； 3） 進(jìn) 行按定時(shí)器的時(shí)序控制； 4） 進(jìn)行計(jì)數(shù)器的技術(shù)控制； 5） 按高速計(jì)數(shù)器值進(jìn)行計(jì)數(shù)、測(cè)量和位置控制； 6） 根據(jù)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量控制； 7） 根據(jù)模擬輸入輸出信號(hào)進(jìn)行 PID 控制； 8） 根據(jù)模擬輸出信號(hào)進(jìn)行溫度、流量和速度的控制； 9） 用位置控制模塊進(jìn)行高速、高精度的位置控制； 10） 用數(shù)據(jù)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、參數(shù)控制等 2 連鎖控制方式 它是采用繼電器連鎖控制電路的控制方式。緊急停運(yùn)時(shí)，所有設(shè)備必須停運(yùn)，且程序控制被解除，控制內(nèi)容復(fù)位到原始狀態(tài)。 緊急停運(yùn)方式是：當(dāng)控制系統(tǒng)中某 些設(shè)備出現(xiàn)異常情況或故障而不立即停運(yùn)，系統(tǒng)將導(dǎo)致重大事故或可能所懷設(shè)備時(shí)，必須使用緊急停運(yùn)按鈕時(shí)所有設(shè)備立即停運(yùn)。 還有一種暫停運(yùn)行方式是把 CPU 的 RUM 切換成 STOP。 暫時(shí)停運(yùn)方式用于程序控制方式暫時(shí)執(zhí)行當(dāng)前程序，使所有輸出都置成OFF 狀態(tài)，待暫停接觸時(shí)將繼續(xù)運(yùn)行杯暫停的程序。 PLC 的停運(yùn)方式 有正常停運(yùn)、暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。從這個(gè)意義上講，手動(dòng)方式又是自動(dòng) 14 方式的后備運(yùn)行方式，所以手動(dòng)運(yùn)行方式的程序不能進(jìn)入 PLC。 3）手動(dòng)控制方式不是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式，而是用于設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和緊急情況下的控制方式，因此它是自動(dòng)運(yùn)行方式的輔助方式。 2）半自動(dòng)運(yùn)行方式，即系統(tǒng)的啟動(dòng)或運(yùn)行過(guò)程忠的某些步驟需要人工干預(yù)，方可進(jìn)行下去。 可編程控制器控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)由自動(dòng)、半自動(dòng)、和手動(dòng)三種運(yùn)行方式。另一種是選用低速網(wǎng)，速度要求不高的信息交換低速網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；對(duì)速度要求高的那部分信息交換，則采用硬件輸入輸出的辦法。一是選用高速網(wǎng)，可靠的高速網(wǎng)能滿(mǎn)足信息快速交換這一要求，但網(wǎng)絡(luò)都是為大量的信息交換而設(shè)計(jì)的。這時(shí)，多臺(tái) PLC 間的信息交換和系統(tǒng)快速響應(yīng)就成了一對(duì)尖銳的矛盾。 3 實(shí)時(shí)控制的快速系統(tǒng) 隨著 PLC 在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中， PLC 不僅完成邏輯控制和主令控制，而且逐步進(jìn)入了設(shè)備的控制級(jí)，如高速線(xiàn)材、中低速熱軋等速度控制系統(tǒng)逐漸由 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的系統(tǒng)應(yīng)選用低速網(wǎng)和中小型機(jī)。但在功能分隔時(shí)，選擇信息交換少的界面，然后用輸入輸出點(diǎn)來(lái)完成 PLC 間的信息交換，實(shí)際上這時(shí)一種方便可靠的方案。 4）有時(shí)，雖然手冊(cè)給出的輸入輸出容量很大，比如 16KB，但 PLC 還要受到其他 方面的限制，如內(nèi)存的大小等。這時(shí)應(yīng)選用離散式結(jié)構(gòu)，且選用高電壓、低密度輸入輸出模塊。這時(shí)需要選用局部式結(jié)構(gòu)，且選用低電壓、高密度輸入輸出模塊。因此，也要從幾個(gè)方面加以考慮。 1 單體控制的小系統(tǒng) 此系統(tǒng)一般使用一臺(tái) PLC 就能完成控制功能，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備，或幾臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)功能。 可編程控制器控制系統(tǒng)的類(lèi)型 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)按其應(yīng)用特點(diǎn)可分為三種類(lèi)型：?jiǎn)误w控制的小系統(tǒng)、慢過(guò)程控制的大系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制的快速系統(tǒng)。 7）其他輔助程序的設(shè)計(jì)。 5）主程序的編制及調(diào)試。 3）系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)。它與開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存利用率和程序編寫(xiě)者的編程水平有關(guān)。程序必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。 12 3 編制程序 編程時(shí) ，首先要合理劃分模塊，其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信息名稱(chēng)定義。 在選擇機(jī)型前，用戶(hù)首先要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行下列估計(jì)： 1）由多 少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2）由多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，輸出功率為多少； 3）有多少模擬量輸入輸出點(diǎn)； 4）是否有特殊控制要求，如高速計(jì)算器等； 5）機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多少； 6）現(xiàn)場(chǎng)對(duì) PLC 的相應(yīng)速度有何要求； 7）內(nèi)存估計(jì)： 用戶(hù)程序所需要的內(nèi)存量受下述四個(gè)因素的影響： ○ 1 內(nèi)存利用率 ○ 2 開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 3 模擬量輸入輸出的點(diǎn)數(shù) ○ 4 程序編寫(xiě)者的編程水平。 在選型是一般要考慮一下幾點(diǎn)： 1 確定控制對(duì)象和控制范圍 在應(yīng)用 PLC 時(shí)，首先要詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過(guò)程與要求，了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的多有功能和指標(biāo)要求，與繼電接觸其控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后加以選擇。一般小型低檔的 PLC 僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制，中檔和高檔、中型和大型的PLC 才能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制，并且具有聯(lián)網(wǎng) 通訊，各種運(yùn)算，高級(jí)語(yǔ)言等多種功能。這些都是其它控制所不能比的。例如前面提到的異常事故的禁止輸出繼電器，在緊急狀態(tài)下，使 PLC 全部輸出禁止，實(shí)現(xiàn)了故障保護(hù) 。例如，可利用超聲波或霍爾組件傳感器把提升機(jī)中把鋼絲繩的斷裂檢測(cè)出來(lái)，把這些信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送給 A/D 輸入模塊，經(jīng)過(guò) PLC 的軟件處理，在給 PLC 的 D/A 輸出模塊，通過(guò)一定的電路顯示出來(lái)，并對(duì)提升機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。其 進(jìn)出線(xiàn) 方式保持不 變 （與半自 動(dòng) 化相同），只需用自 動(dòng) 控制和半自 動(dòng) 控制 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SB，并通 過(guò) PLC 內(nèi) 部程序的改 變 ，使 其控制功能改 變。 這 種控制方式，適合于下方特 別負(fù) 荷的重物，或在空 載時(shí) 采用手 動(dòng) 與自 動(dòng)相結(jié)合 的方式，即半自 動(dòng) 化控制的方式。即保留原 來(lái)繼電 接觸器控制的手 動(dòng) 指令控制部分，以原 來(lái) 的 電 器控制 線(xiàn) 路 圖為基礎(chǔ) ，改 進(jìn) 成 為 PLC 的梯形 圖 二 設(shè) 置的控制。 采用 PLC 控制 控制方式 上述的提升機(jī)控制系 統(tǒng) ，若采用 PLC 控制，可以采用 兩 種控制方式。經(jīng)過(guò) 40S 的運(yùn)行后，控制系統(tǒng)切斷電動(dòng)機(jī)的三項(xiàng)電源，使提升機(jī)進(jìn)入減速階段運(yùn)行。起動(dòng)時(shí)采用三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接四段附加電阻，用時(shí)間繼電器 KT 和電流繼電器 3KA 共同完成延時(shí)，逐漸切除轉(zhuǎn)子附加電阻的加速啟動(dòng)過(guò)程。設(shè)計(jì)算所得加速時(shí)間越為 5S，等速約 40S，減速和爬行共約 5S?，F(xiàn)以小型提升機(jī)為例說(shuō)明。 提 升機(jī)的控制過(guò)程 無(wú)論 是自 動(dòng) 或是手 動(dòng) 控制的提升機(jī)，其 運(yùn) 行的速 度圖 ，一般都具有以下幾 個(gè)階 段：加速、等速、 減 速和爬行 四個(gè)階 段，其速度 時(shí) 序 圖 如 圖 1 所示。其五， PLC 可以 實(shí)現(xiàn)對(duì) 模 擬 量的控制， 對(duì) 于機(jī)械 設(shè)備 的故障可以用傳 感器取出信 號(hào) ，通 過(guò) PLC 的 A/D 或 D/A 模 塊，實(shí)現(xiàn)對(duì) 提升機(jī)故障的 監(jiān)測(cè)和報(bào) 警， 從 而使控制系 統(tǒng)采 取相 應(yīng) 的措施，避免事故 的發(fā) 生。 還 有停 電記憶的輔 助 繼電 器只要 在編寫(xiě)程 序 時(shí)應(yīng) 用 這 個(gè)繼電 器，它就 會(huì) 有 記憶 功能， 記 住提升機(jī)在停 電 瞬 間 的 運(yùn) 行位置， 當(dāng)電 源恢復(fù) 時(shí)只 要 滿(mǎn)足運(yùn) 行田 間 ，它就 會(huì)從 停 電時(shí) 的 運(yùn) 行位置 開(kāi)始運(yùn) 行。其三，由于 PLC 具 有許 多 內(nèi) 部的 軟繼電 器，在這 些 軟繼電 器中 ，還 有具有特殊功能 的輔 助 繼電 器， 這 些 輔 助 繼電 器的特殊功能，使提升機(jī)控制系 統(tǒng) 的保 護(hù) 更加完善和可靠。其二， PLC 采用的是 掃 描工作方式，串行工作。 這就簡(jiǎn) 化了控制系 統(tǒng) 的硬件接 線(xiàn) ， 減 少了控制屏體 積 。 把 PLC 控制 應(yīng) 用 礦 井提升機(jī)的控制系 統(tǒng) 中，是解 決 提升機(jī)的控制中所存在 問(wèn)題的行 之有效的措施。它可以 實(shí)現(xiàn) 多 機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊 ，可以 與強(qiáng)電 一起工作，而且抗干擾，可 擴(kuò) 展，比一般微機(jī)控制 編 程 簡(jiǎn)單 。它采用可 編 程的 內(nèi) 存，用存 儲(chǔ)邏輯運(yùn) 算、 順 序控制、 定時(shí) 、計(jì) 算和算 術(shù)運(yùn) 算等操作指令。 這 些安全 百戶(hù) 中存在的 問(wèn)題， 都不同程度的影 響著生產(chǎn) ，需要 盡 快加以解 決。 這 些 問(wèn)題如果不及早 發(fā)現(xiàn) ，均 會(huì) 造成很大的事故。 提升機(jī)在 運(yùn) 行中，另一 個(gè)難解決 的 問(wèn)題 是， 對(duì) 提升機(jī)械 設(shè)備 故障的及早監(jiān)測(cè)和 警 報(bào) 。 在接觸器控制系 統(tǒng) 中， 電阻 的切除 由 時(shí)間繼電 器控制，而 時(shí)間繼電 器的計(jì)時(shí) ，往往不能做到十分準(zhǔn)確，即有一定 誤 差范 圍 。 電動(dòng) 機(jī)在起 動(dòng)時(shí) 要串入 電阻 ， 隨著電動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速的提高，串入 電阻 要逐步切除，正常 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 要全部切除。 礦 井提升機(jī)起 動(dòng)頻 繁， 負(fù) 荷變 化大， 運(yùn) 行速度要求 嚴(yán)格，這就要 求配 備 具有良好性能的控制 設(shè)備 和保 護(hù)裝 置。目前正在使用的液壓螺旋調(diào)繩器，就是基于這樣的原則設(shè)計(jì)的。 7 提升機(jī)鋼絲繩張力均衡問(wèn)題 由于各種原因，多生摩擦提升機(jī)的各繩受理時(shí)不均勻的，如果相差過(guò)大時(shí)，可能導(dǎo)致各繩槽磨損程 度過(guò)分不均，受力大的鋼絲繩安全系數(shù)降低等。 根據(jù)歐拉公式，鋼絲繩兩端張力之比應(yīng)符合： ??epp ?2