【正文】 模 塊 輸 出 模 塊 CPU 控 制 信 號(hào) 存儲(chǔ)器 電源 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 高的可靠性。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。此外 ， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能 ， 出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。這樣 ， 整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn) ，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。 易學(xué)易用 ， 深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ， 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表 達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近 ， 只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小 ， 維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯 ， 大大減少了控制設(shè)備外部的接線 ， 使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短 ， 同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部 ， 是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè) 備。它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程；而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。在 PLC 的控制程序中，需要進(jìn)行處理的邏輯信號(hào)首先是安全回路檢測信號(hào)，該信號(hào)用來判斷扶梯安全回路是否存在故障，以及故障存在的位置，它是自動(dòng)扶梯安全運(yùn)行的重要保證。然后通過對(duì)這些輸入信號(hào)的處理，給出相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)顯示和報(bào)警等信號(hào)，所有這些控制信號(hào)的給出，都是 PLC 根據(jù)各種輸入信號(hào)通過控制程序處理實(shí)現(xiàn)的。 圖 控制系統(tǒng)接線圖 三菱 FX2N 系列的 PLC 簡介： 目前市場上的 PLC 種類繁多 ,三菱的 FX2N 系列 PLC 適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。由于它緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的 價(jià)格、豐富的功能模塊以及強(qiáng)大的指令系統(tǒng) ,使得 FX2N PLC 可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。它的輸入列型有 DC 輸入型 (DC24 7mA/5mA 無電壓觸電或者NPN 開集電極晶體管輸入 )、 AC輸入型 (AC100~120V AC 電壓輸入 )、內(nèi)置 24V、400mA 直流電源可用于外圍設(shè)備 ,如傳感器或其它元件。因?yàn)椴捎昧藘?yōu)良的可維護(hù) 變 頻 器 出入口乘客檢測電路 參數(shù)設(shè)定電路 接觸器狀態(tài)檢測電路 運(yùn)行模式 運(yùn)行方向 設(shè)定電路 安全開關(guān)反饋檢測信號(hào)檢測電路 其他輔助電路 主電路 接觸器 制動(dòng)器 控制 接觸器 運(yùn)行 指示器 狀態(tài)顯示 故障顯示 其他 輔助電路 PLC 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 斷開端子塊 ,即使接著電纜也可以更換單元。持續(xù)掃描功能為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。原建筑界可以記 錄在程序儲(chǔ)存器中。面板上 RUN/STOP（ 運(yùn)行 /停止 ） 開關(guān)易于操作 ，可指定輸入點(diǎn)控制 CPU 的運(yùn)行 /停止。 主要特點(diǎn) ： 較高的可靠性 ， 豐富的指令集 ， 豐富的內(nèi)置集成功能 ； 實(shí)時(shí)特性強(qiáng)和強(qiáng)大的通信能力。本機(jī)集成 24 輸入 /24 輸出 ， I/O 共計(jì) 48 點(diǎn) ，它程序存儲(chǔ)容量較大 ， 通信能力大大增強(qiáng)。 FX2N 性能規(guī)格如表 32 所示 表 32 FX2N 性能規(guī)格 項(xiàng)目 規(guī)格 備注 運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式 通過存儲(chǔ)的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn) I/O 控制方式 批次處理方法 （當(dāng)執(zhí)行 END 指令時(shí)） I/O 指令可以刷新 運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間 基本指令 ： 應(yīng)用指令 ： 至幾百 μS/指令 編輯語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成 SFC 類型程序 程序容量 8000 步內(nèi)置 使用附加寄存盒可擴(kuò)展到 16000步 指令數(shù)目 基本指令： 27 步進(jìn)指令： 2 應(yīng)用指令 ： 128 最大可用 298 條應(yīng)用指令 I/O 配置 最大硬 體 I/O 配置點(diǎn) 256， 依賴于用戶的選擇（最大軟件可設(shè)定地址輸入 25輸出 256） 輔助繼電器 一般 500 點(diǎn) M0 到 M0499 (M 線圈 ) 鎖定 2572 點(diǎn) M500 到 M3071 特殊 256 點(diǎn) M8000 到 M8255 一般 490 點(diǎn) S10 到 S499 第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇 16 狀態(tài)繼電器 （ S 線圈） 鎖定 400 點(diǎn) S500 到 S899 初始 10 點(diǎn) S0 到 S9 信號(hào)報(bào)警 100 點(diǎn) S900 到 S999 定時(shí)器（ T） 100 毫秒 范圍： 0 到 秒 200 點(diǎn) T0 到 T199 10 毫秒 范圍 ： 0 到 秒 46 點(diǎn) T0 到 T245 1 毫秒 范圍： 0 到 秒 4 點(diǎn) T246 到 T249 100 毫秒 范圍： 0 到 秒 6 點(diǎn) T250 到 T255 計(jì)時(shí)器（ C） 一般 16 位 范圍： 0 到 秒 200 點(diǎn) C0 到 C199 類型： 16 位上 /下計(jì)時(shí)器 鎖定 16 位 100 點(diǎn)（子系統(tǒng)） C100 到 C199 類型： 16 位上 /下計(jì)時(shí)器 一般 32 位 20 點(diǎn) C200 到 C219 類型： 16 位上 /下計(jì)時(shí)器 鎖定 32 位 15 點(diǎn) C220 到 C234 類型： 16 位上 /下 計(jì)時(shí)器 高速計(jì)數(shù)器（ C） 單項(xiàng) 范圍 ： 2147483648至 +2147483647 一般規(guī)則 ： 選擇組合計(jì)數(shù)頻率不大于 20KHz的計(jì)數(shù)組合注意所有的計(jì)數(shù)器鎖定 C235 到 C240 6 點(diǎn) 單項(xiàng) C/W 起始停止輸入 C241 至 C245 5 點(diǎn) 雙相 C200 到 C219 A/B 相 C200 到 C219 一般 200 點(diǎn) D0 至 D199 類型 ： 32 位元件的 16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 數(shù)據(jù)寄存器（ D） 鎖定 7800 點(diǎn) D200 至 D7999 類型 ： 32 位元件的 16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄 存器 文件寄存器 7000 點(diǎn) D1000 至 D7999 通過 14塊 500 程式步的參數(shù)設(shè)置 類型： 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 特殊 256 點(diǎn) 從 D8000 至 D8255 類型： 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 變址 16 點(diǎn) V0 至 V7 以及 Z0 至Z7 類型 ： 16 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器 指標(biāo) （ P） 用于 CALL 128 點(diǎn) P0 到 P127 用于中斷 6 點(diǎn)輸入、 3 定時(shí)器、 6 計(jì)數(shù)器 100*至 150*和 16*至18* 上升觸發(fā) 1， 下降觸發(fā) 0， 時(shí)間單位（ 毫秒 ） 嵌套層次 用于 MC 和 MRC 8 點(diǎn) N0 到 N7 常熟 十進(jìn)位 K 16 位： 32768 至 +32768 32 位 ： 2147483648 至 +2147483647 十六進(jìn)位 H 16 位 ： 0000 至 FFFF 32 位 ： 00000000 至 FFFFFFFF 浮點(diǎn) 32 位 ： 177。*10^38 （ 不能直接輸入 ） 雖然變頻器可以單獨(dú)使用 ， 但大多數(shù)情況還是作為一個(gè)組成部分在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中使用。在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域 ， 速度調(diào)節(jié)和控制是經(jīng)常 用到的環(huán)節(jié)。在這些場合 ，第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇 18 變頻器所發(fā)揮的作用是其他任何控制設(shè)備和裝置都不能取代的。 PLC 可以控制變頻器的頻率給定信號(hào) ， 以使變頻器輸出相應(yīng)的速度控制曲線 ， 控制工藝指標(biāo) ； 變頻器上的檢測信號(hào)和其他智能控制信號(hào)也可以接入 PLC， 完成系統(tǒng)的報(bào)警和速度控制 ， 比如通過變頻器控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止及正、反轉(zhuǎn) ， 也可以使 用一個(gè)變頻器去控制若干臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。該類變頻器成本較低 ,使用較為廣泛。該類變頻器使得自適應(yīng)功能更加完善 ,用于對(duì)調(diào)速性能較高的場合。用戶應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況進(jìn)行選擇。 電機(jī) MT 3~ 中間電路 逆 變 電 路 電源 整 流 電 路 控制電路及指令 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 生產(chǎn)變頻器的公司很多 ,變頻器種類也很多。 變頻器容量的選擇歸根到底是選擇其額定電流 ， 總的原則是變頻器的額定電流一定要大于拖動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的 最大電流。 （ 2）電動(dòng)機(jī)是直接在額定電壓、額定頻率下直接啟動(dòng) ,還是軟啟動(dòng)。大多數(shù)情況下是使用變頻器驅(qū)動(dòng)單一的電動(dòng)機(jī) ， 并且是軟啟動(dòng) ， 這時(shí)候變頻器額定電流選擇為電動(dòng)機(jī)的額定電流的 ~ 倍即可。這時(shí)候變頻器額定電流的選擇為多個(gè)電動(dòng)機(jī)中最大電動(dòng)機(jī)額定電流 ~ 倍即可。因電機(jī)的計(jì)算功率小于所選用功率 ，根據(jù)變頻器的容量的選擇方法進(jìn)行計(jì)算。本產(chǎn)品具有轉(zhuǎn)矩控制功能，優(yōu)化節(jié)能運(yùn)行模式，適應(yīng)惡劣的環(huán)境，提高了產(chǎn)品的可靠性。 FRB70A 變頻器的種類 如表 33 所示： 表 33 FRB70A 變頻器種類 第三章控制系統(tǒng)的組成和硬件的選擇 20 本系統(tǒng)我們采用 FRB70A37A14，額定電流 30A。 所謂 PG 即 脈 沖編 碼 器 。 佛朗克公司 的電 流 矢量 控 制 ， 是 同時(shí) 控 制電 機(jī) 的 一 次 電流 及 其相 位 。 因此 實(shí) 現(xiàn)了 在 極低 速 時(shí)的 平 滑運(yùn) 行 和高 力 矩高 精 度的 速 度、 力 矩控 制。 各控制模式。 ?無 PG 矢量控制：全部可變速驅(qū)動(dòng) ?帶 PG 矢量控制：簡易伺服驅(qū)動(dòng)高精度速度控制力矩控制 ?無 PGV/f 控制：傳統(tǒng)的變頻器控制模式使用于多路驅(qū)動(dòng) (1 臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電機(jī) )表 34 表 34 各控制方式特性 各控制方式的控制特性如上表 34 所示。 各部分的名稱 本節(jié)集中介紹 FRB70A 各部的名稱和數(shù)字式操作器的各部名稱?功能。 矢量控制 V/f 控制 無 PG 帶 PG 無 PG 速度控制范圍 1:50 1:100 1:30 速度控制精度 177。 % 177。 EMG/RST（ 急停 /復(fù)位鍵） 操作器運(yùn)行時(shí)按下，變頻將立即停止運(yùn)行，發(fā)生故障時(shí)按下復(fù)位 REV（ 反向運(yùn)轉(zhuǎn)鍵） 操作器運(yùn)行時(shí)按下 REV 鍵，變頻將反向運(yùn)行。 使用數(shù)字操作器時(shí)，僅連接上主回路就能運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。如圖 所示。如表 38 所示： 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 表 38 FRB70A 變頻器的安裝環(huán)境 使用周圍溫度 使用周圍濕度 壁掛形 10 ～ +40 ℃ 90%RH 以下 ( 不結(jié)露 ) 柜內(nèi)安裝形 10 ～ +45 ℃ 90%RH 以下 ( 不結(jié)露 ) 否則會(huì)有火災(zāi)的危險(xiǎn)。 在同一控制柜內(nèi)安裝多臺(tái)變頻器，請(qǐng)務(wù)必設(shè)置冷卻風(fēng)扇并進(jìn)風(fēng)口空氣控制在 45 ℃ 以下。 安裝尺寸如圖 所示 圖 安裝尺寸 其中安裝尺寸 L*W*H/L1*W1（ 385*195*220/375*155）。另外應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有高次諧波 ， 會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都會(huì)變壞。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí) ， 應(yīng)考慮到這中情況 ， 適當(dāng)留有裕量 ， 以防止溫升過高 ， 影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 所以變頻器應(yīng)放大一檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。因此 ， 選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí) ， 應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。另外 ， 在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí) ， 應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作 ， 否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn) ， 惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。 （ 3）不要超過最高轉(zhuǎn)速容許值。在扶梯入口處安裝紅外傳感器 ， 當(dāng)有乘客時(shí)紅外傳感器發(fā)出信號(hào) ， 扶梯經(jīng)變頻調(diào)速至額定速度 ， 當(dāng)全部乘客離開扶梯后 ， 扶梯又自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)行狀態(tài)待客。 傳感器的選擇 人肉眼看得見的光線叫可見光?？梢姽獾牟ㄩL從短到長依次排序是紫 光、藍(lán)光、綠光、黃光、橙光、紅光。紅外線是無法用眼睛看得見的光線 ， 它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接