畢業(yè)設(shè)計(jì)41礦井提升機(jī)主體選擇與提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 第 1 章 緒 論 不少人把提升機(jī)械定義為聯(lián)系 井上與井下的一種機(jī)械設(shè)備 ， 有人更具體的說，提升機(jī)械是用作沿井筒提升或下放礦物人員和設(shè)備的一種機(jī)械。 我國把纏繞直徑在 2米以上的提升設(shè)備成為提升機(jī)械 ;纏繞直徑在 2米以下的稱為絞車（盡管兩者結(jié)構(gòu)基本相同）。有的國家把最大提升速度大于 4m/s的提升設(shè)備稱為提升機(jī)械；小于 4m/s 的稱為絞車。 這些說法都從一個側(cè)面或一定程度上說明了提升機(jī)械的功能和特性。但這些說法并沒有給出提升機(jī)械以嚴(yán)格的定義。因?yàn)樘嵘龣C(jī)械的功能不僅可以聯(lián)系井上與井下，還可以聯(lián)系井下之間。另外，聯(lián)系井上井 下見的也不局限于體上機(jī)械， 交帶 輸送機(jī)也可以 作為聯(lián)系井上與井下之間的搬運(yùn)工具。 礦井提升設(shè)備是礦井運(yùn)輸 提升綜合體的一個重要組成部分。它包括：提升機(jī)、井架（或井塔）天輪、鋼絲繩、提升容器以及裝卸載裝置等。 其中礦井提升機(jī)的主要組成部分為：纏繩機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)，拖動機(jī)構(gòu)（電動機(jī)），控制、保護(hù)監(jiān)視及信號裝置等。根據(jù)提升機(jī)卷筒（又稱絞筒、滾筒或繩筒）的構(gòu)造特點(diǎn)可分為兩大類： 1） 纏繞式提升機(jī)：起提點(diǎn)是在提升過程中，鋼絲繩纏繞在卷筒表面。它有單圓柱卷筒和雙圓柱卷筒兩種。圓柱圓錐形提升機(jī)也是纏繞提升機(jī)的一種，這種提升機(jī)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、笨重，在我國除一些老礦還在使用外，新設(shè)計(jì)的礦井一般不再采用。 2） 摩擦輪提升機(jī)：其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦輪提升機(jī)。 多年來，大量采用多繩摩擦式以及先進(jìn)的拖動、控制系統(tǒng)，還出現(xiàn)了全液壓型等。目前礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動化方向發(fā)展，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求。 熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，才能確保提升機(jī)高效率和安全可靠的工作。 本說明書主要介紹了 JKM3.25 4 型多繩摩擦式礦井提升機(jī) 的結(jié)構(gòu)以及控制裝置的選擇與設(shè)計(jì) 。 圖 1-1 為摩擦式提升機(jī)工作原理圖 2 圖 1-1 塔式多生摩擦提升機(jī)工作原理圖 （ 有導(dǎo)向輪系統(tǒng) ） 1- 提升容器， 2-鋼絲繩 3-主導(dǎo)輪 4-導(dǎo)向輪 5-尾繩 它靠提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪的摩擦傳動 動力 ， 以 實(shí)現(xiàn) 提升機(jī)的正常工作要求。 3 第 2 章 提升機(jī)的選型與設(shè)計(jì) 2.1 提升機(jī)的選擇與設(shè)計(jì) 礦井提升設(shè)備是供提升礦物（煤礦、礦石）、升降人員、設(shè)備，下放材料等使用的 。他的工作安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)具有極為重要的作用?，F(xiàn)在提升設(shè)備的容器在井道內(nèi)的速度，可達(dá)鐵路列車的速度（ 2030 米 /秒）；一次有益提升量 3050 噸；電機(jī)容量一萬 一萬五千千瓦。因此如果忽視它的運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠性，會造成礦井生產(chǎn)停頓，甚至不堪設(shè)想的后果。 礦井提升設(shè)備耗電量大，在金屬礦，耗電有時能達(dá)到全礦的 40%50%。因此，對它的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高效率以節(jié)約能源也必須給予充分的注意。 礦井提升設(shè)備是礦井運(yùn)輸 提升綜合體的一個重要組成部分。它包括：提升機(jī)、井架（或井塔）天輪、鋼絲繩、提升容器以及裝卸載裝置等。 其中礦井提升機(jī)的主要組成部分為：纏繩機(jī)構(gòu)，減速機(jī)構(gòu)，拖動機(jī)構(gòu)（電動機(jī)），控制、保護(hù)監(jiān)視及信號裝置等。根據(jù)提升機(jī)卷筒（又稱絞筒、滾筒或繩筒）的構(gòu)造特點(diǎn)可分為兩大類： 3） 纏繞式提升機(jī)：起提點(diǎn)是在提升過程中，鋼絲繩纏繞在卷筒表面。它有單圓柱卷筒和雙圓柱卷筒兩種。圓柱圓錐形提升機(jī)也是纏繞提升機(jī)的一種，這種提升機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重，在我國除一些老礦還在使用外，新設(shè)計(jì)的礦井一般不再采用。 4） 摩擦輪提升機(jī)：其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦輪提升機(jī)。 多年來，大量采用多繩 摩擦式以及先進(jìn)的拖動、控制系統(tǒng)，還出現(xiàn)了全液壓型等。目前礦井提升機(jī)正向體積小、重量輕和自動化方向發(fā)展，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求。 熟悉礦井提升機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)和動作原理，提高安裝質(zhì)量，合理使用設(shè)備，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，才能確保提升機(jī)高效率和安全可靠的工作。 本說明書介紹了 JKM3.25 4（）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 下為 JKM3.25 4（）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)表： 4 型 號 導(dǎo)向輪直徑 鋼 絲 繩 最大靜拉力 最大靜拉力差 有導(dǎo)向輪時最大直徑 無導(dǎo)向輪時最 大直徑 間距 m KN mm JKM3.25x4 3 450 140 32 300 最大提升速度 減速 器 旋轉(zhuǎn)部分變位重量 導(dǎo)向輪變位重量 外形尺寸 長 x寬 x高 m/s 型號 速比 t t m 14 XP1120 7.35 10.5 11.5 13.36 2.72 8.9x8.9x2.98 JKM3.25 4（）型多繩摩擦式礦井提升機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表 由于多生摩擦輪提升的特點(diǎn)，所以它的運(yùn)算參數(shù)九與纏繞式有所不同，主要有： 1）速度圖可能有所不同。盡管在正常傳動時，鋼 絲繩并不沿繩槽滑動，但彈性蠕動時不可避免的。為了使停車時對罐準(zhǔn)確，往往在提升終了時，需要使容器有一個低速運(yùn)行階段（爬行階段），以便較容易的使容器停留在預(yù)定的水平面上而不致誤差過大。 2）由于多生摩擦輪提升機(jī)不能調(diào)節(jié)相對繩長，因此，如果用雙容器提升，就不在兩個水平同時工作，為避免此缺點(diǎn)，往往采用平衡錘的單端提升方式，即鋼絲繩的一端為提升容器，另一端為平衡錘。 2.1.1 摩擦襯墊 多生摩擦輪的傳動 是 一種典型的柔性傳動方式。傳動的性能在很大程度 5 上依賴于襯墊的性能。在選用襯墊材料時，要考慮到以下幾個特性： 1) 較大的 摩擦系數(shù) 2) 較好的耐壓和耐磨損性 3) 經(jīng)濟(jì)性 下為幾種材料的參考性能列表 襯墊材料 設(shè)計(jì)用摩擦系數(shù) 許用比壓 MPa K25 0.25 2.0 Kautex PVC 0.25 2.0 木材 0.2 2.0 皮革 0.22 鋁合金 0.23 帆布 0.25 6KB-10 0.25 2.0-2.5 榆木 0.20-0.25 提入 1.9 提貨 2.2 2.2 Modar 0.2 PVC 0.2 1.9-2.0 普通橡膠帶 0.2 1.5 聚氨酯 0.25 2.0 選用襯墊材料時 ，逼近要注意到它們的許用值和測試值，還要注意到摩擦系數(shù)可能出現(xiàn)的變化，如： 1） 摩擦系數(shù)對有油、水、煤粉時的變化及敏感程度； 2） 摩擦系數(shù)因壓強(qiáng)和相對滑動速度以及溫度的不同產(chǎn)生的變化； 3） 摩擦系數(shù)值因測試方法不同而產(chǎn)生的誤差。 高摩擦系數(shù)的襯墊，不僅能保證較好的正常傳動，而且也可以提高設(shè)備能力。但也不是摩擦系數(shù)越大越好，因?yàn)樵谀承┣闆r下，鋼絲繩的滑動，有利于保護(hù)機(jī)械設(shè)備，使其免予過載。 有人認(rèn)為，襯墊的消耗主要是車槽是車掉的二不是由于滑動（蠕動）磨掉的，但一般來說，選用耐磨性較好的 襯墊材料還是合適的。 還應(yīng)該指出的是：不論用什么方法測定襯墊的摩擦系數(shù)，由于摩擦輪對鋼絲繩的比壓，在包角范圍內(nèi)各不相同，而摩擦系數(shù)又與比壓有關(guān)，因此， 6 無論是設(shè)計(jì)用的，或是測定的摩擦系數(shù)，都只能看成一個當(dāng)量的值。 2.1.2 防滑問題 盡管國內(nèi)對于防滑問題的敘述各不相同，但歸根結(jié)底出發(fā)點(diǎn)只有一個，即鋼絲繩兩端張力應(yīng)符合一定的關(guān)系，并且計(jì)算時，都是以歐拉公式為基礎(chǔ)的。 我國及對于防滑問題規(guī)定，靜防滑系數(shù) 1.75，動防滑系數(shù) 1.25。其他一些國家對防滑問題，往往僅規(guī)定鋼絲繩兩端的靜張力之比。 由于鋼絲繩兩端的張 力與提升機(jī)提升類型有關(guān)，一般來說，帶平衡錘的單容器提升比雙容器提升更不易打滑。而且，摩擦輪提升系統(tǒng)多為帶尾繩系統(tǒng) ，故以下按待容器的雙容器系統(tǒng)分析。 根據(jù)分析，提升機(jī)提升重物開始階段，是容易產(chǎn)生滑動的情況，除非在放下重物或提升重物的減速大于提升重物開始時的加速度，才需要進(jìn)行校核外，只需要校核提升重物開始階段就可以了。 根據(jù)歐拉公式，鋼絲繩兩端張力之比應(yīng)符合： epp 21或 1221 ep pp式中2,1 pp分別為鋼絲繩松邊和緊邊的張力。 為保證不滑動，必須有 212 )1( ppep 或 fppep 212 /)1( （ 或 d ） 式中f及d分別為靜防滑系數(shù)和動防滑系數(shù)。 7 2.1.3 提升機(jī)鋼絲繩張力均衡問題 由于各種原因，多生摩擦提升機(jī)的各繩受理時不均勻的，如果相差過大時，可能導(dǎo)致各繩槽磨損程 度過分不均，受力大的鋼絲繩安全系數(shù)降低等。 引起鋼絲繩受理不平衡的原因主要有： 1） 鋼絲繩主導(dǎo)輪繩槽直徑偏差 2） 鋼絲繩本身的長度偏差 3） 鋼絲繩本身剛度偏差 對于鋼絲繩張力不均的問題，經(jīng)過實(shí)踐證明，只需每隔一定時間調(diào)整一下可以滿足使用要求了。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。 8 第 3 章 PLC 控制的提出與設(shè)計(jì) 3.1 問題提出 礦 井提 升機(jī)是聯(lián) 系井下與地面的重要工具。 礦 井提升機(jī)起 動頻 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。 交流提升機(jī)在 運(yùn) 行中， 較難解決 的 問題 是 電動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 電阻 的串入和切除的控制。 電動 機(jī)在起 動時 要串入 電阻 ， 隨著電動 機(jī) 轉(zhuǎn) 速的提高，串入 電阻 要逐步切除，正常 運(yùn)轉(zhuǎn)時 要全部切除。要求每一段 電阻 的切除要合理、準(zhǔn)確，否 則將 不能正常 運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán) 重 時將 停機(jī)或因 電 流 過 大而 燒 壞 電 機(jī)。 在接觸器控制系 統(tǒng) 中， 電阻 的切除 由 時間繼電 器控制，而 時間繼電 器的計(jì)時 ，往往不能做到十分準(zhǔn)確，即有一定 誤 差范 圍 。 這 種控制方法受外界干擾大 ，繼電 器、接觸器磨 損 快，易 產(chǎn) 生火花， 給 提升機(jī)的正常 運(yùn) 行 帶來了許多困 難 。 提升機(jī)在 運(yùn) 行中，另一 個難解決 的 問題 是， 對 提升機(jī)械 設(shè)備 故障的及早監(jiān)測和 警 報(bào) 。例如 ，鋼絲繩 的 斷 裂以及 兩條鋼絲繩 的 長 度不一等。 這 些 問題如果不及早 發(fā)現(xiàn) ，均 會 造成很大的事故。 對 于 過 卷、蹲罐等故障的防止和 處理，墨前有很多種方法，但 這 些方 法總 的 講 不是十分完美。 這 些安全 百戶 中存在的 問題， 都不同程度的影 響著生產(chǎn) ，需要 盡 快加以解 決。 3.2 采用 PLC (可編程控制器 )控制的優(yōu)越性 PLC 可 編 程控制器是一種采用微 電腦 技 術(shù) 的控制 裝 置， 專為工業(yè)環(huán) 境中應(yīng) 用而 設(shè)計(jì) 的。它采用可 編 程的 內(nèi) 存，用存 儲邏輯運(yùn) 算、 順 序控制、 定時 、計(jì) 算和算 術(shù)運(yùn) 算等操作指令。并通 過數(shù) 字式、模 擬 式的 輸 入和 輸 出，控制各種類 型的機(jī)械或生 產(chǎn)過 程。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 簡單 。因此， 許多舊 的 傳統(tǒng) 的 邏輯控 制器、 繼電 器控制 邏輯 、二極管矩 陣邏輯 、接 線 的 數(shù) 字 邏輯 等，正在被具有存 儲邏輯 的 PLC 所代替。 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 問題的行 之有效的措施。 這 是因 為： 其一， PLC 就有 計(jì)數(shù) 功能，使提升機(jī)原控制回路中的 時間繼電 器，控制回路中的大部分的觸 點(diǎn) 均被 PLC 的 內(nèi) 部存儲邏輯 所 代替。 這就簡 化了控制系 統(tǒng) 的硬件接 線 ， 減 少了控制屏體 積 。 當(dāng) 需 9 要提升功能 時 ，只要改 變 程序， 而不用改 變 I/O 硬件接 線 ，增 強(qiáng) 了控制系 統(tǒng)的 靈 活性、通用性，并提高了可靠性和安全性。其二， PLC 采用的是 掃 描工作方式，串行工作。其工作速度 比繼電 接觸器快，也避免了 繼電 接觸器控制的觸 點(diǎn)競爭 和 時 序失 控問題 。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。如有禁止 輸 出的特殊 繼電器，可以利 用編 程 時 其在提升機(jī) 發(fā) 生異常事故 時動 作，迫使提升機(jī)停止 運(yùn) 行，起到安全保 護(hù) 作用。 還 有停 電記憶的輔 助 繼電 器只要 在編寫程 序 時應(yīng) 用 這 個繼電 器，它就 會 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) 時只 要 滿足運(yùn) 行田 間 ，它就 會從 停 電時 的 運(yùn) 行位置 開始運(yùn) 行。其四， PLC 抗干擾能力 強(qiáng) ，使提升機(jī)在 運(yùn)轉(zhuǎn)時 不怕震 動 ，不怕火花，能 適應(yīng) 各種 惡 劣的 工業(yè)環(huán) 境。其五， PLC 可以 實(shí)現(xiàn)對 模 擬 量的控制， 對 于機(jī)械 設(shè)備 的故障可以用傳 感器取出信 號 ，通 過 PLC 的 A/D 或 D/A 模 塊，實(shí)現(xiàn)對 提升機(jī)故障的 監(jiān)測和報(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。 因此，采用 PLC 控制提升機(jī) 不僅 方便、安全、可靠，而且大大提高了提升機(jī)的工作效率和使用 壽命 。 3.3 提 升機(jī)的控制過程 無論 是自 動 或是手 動 控制的提升機(jī)，其 運(yùn) 行的速 度圖 ，一般都具有以下幾 個階 段：加速、等速、 減 速和爬行 四個階 段，其速度 時 序 圖 如 圖 1 所示。 減速減速等速加速圖 3-1 提升機(jī)運(yùn)行速度時序圖 10 該速度控制的實(shí)現(xiàn)，以往大多采用繼電器電接觸器控制來完成?，F(xiàn)以小型提升機(jī)為例說明。首先應(yīng)通過計(jì)算求出對應(yīng)于以上四個階段的時間值。設(shè)計(jì)算所得加速時間越為 5S，等速約 40S，減速和爬行共約 5S。這種類型的提升機(jī)是帶有附加延時的電流控制系統(tǒng)。起動時采用三項(xiàng)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串接四段附加電阻，用時間繼電器 KT 和電流繼電器 3KA 共同完成延時，逐漸切除轉(zhuǎn)子附加電阻的加速啟動過程。當(dāng)轉(zhuǎn)子附加電阻全部切除完成，提升機(jī)進(jìn)入等速階段。經(jīng)過 40S 的運(yùn)行后，控制系統(tǒng)切斷電動機(jī)的三項(xiàng)電源，使提升機(jī)進(jìn)入減速階段運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行 4S 之后，再接通電動機(jī)電源，使電動機(jī)進(jìn)入低速爬行階段，此時間大約為 1S ，然后馬上切斷主回路和控制回路電源，安全制動交流接觸器 KMB 線圈斷電， KMB 進(jìn)行安全制動抱閘，提升機(jī)停車。 3.4 采用 PLC 控制 3.4.1 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。一是半自 動 化的控制系 統(tǒng) 。即保留原 來繼電 接觸器控制的手 動 指令控制部分，以原 來 的 電 器控制 線 路 圖為基礎(chǔ) ，改 進(jìn) 成 為 PLC 的梯形 圖 二 設(shè) 置的控制。保留原 來 的 電 流延 時 控制功能，其 電 流延 時 功能 為自動 控制。 這 種控制方式，適合于下方特 別負(fù) 荷的重物，或在空 載時 采用手 動 與自 動相結(jié)合 的方式，即半自 動 化控制的方式。二是全自 動 化控制系 統(tǒng) ， 該 系 統(tǒng) 去掉了手 動 指令控制器，采用全自 動 控制方式，其特 點(diǎn) 是自 動 化程度高，使用方便。其 進(jìn)出線 方式保持不 變 （與半自 動 化相同），只需用自 動 控制和半自 動 控制 轉(zhuǎn)換開關(guān) SB，并通 過 PLC 內(nèi) 部程序的改 變 ，使 其控制功能改 變。 在提升機(jī)控制系統(tǒng)中，事關(guān)重要的是保護(hù)系統(tǒng)，采用 PLC 控制，將會更加安全可靠。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出來，把這些信號經(jīng)過處理送給 A/D 輸入模塊，經(jīng)過 PLC 的軟件處理，在給 PLC 的 D/A 輸出模塊，通過一定的電路顯示出來，并對提升機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。該系統(tǒng)處理保留原來的繼電器接觸控制系統(tǒng)的控制保護(hù)功能外，還利用了 PLC 得天獨(dú)厚的特點(diǎn) 具有輔助特殊功能的內(nèi)部繼電器。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) 。另外還利用停電記憶功能的輔助繼電器，保證在電源恢復(fù)時按著原來的程序往下運(yùn)行，這樣就使提升機(jī)的運(yùn)行效率大大提高，安全系數(shù)也相應(yīng)提高。這些都是其它控制所不能比的。 11 3.4.2 PLC 類型的選擇 原則 目前， PLC 的種類很多，按其輸入輸出方式有直流和交流兩種輸入方式；有繼電器（ R），晶體管輸出 (T)，雙向可控硅輸出（ S）三種輸出方式；按其功能又分為低檔、中檔、高檔三種；按接點(diǎn)數(shù)又分為小型、中型、大型三種。一般小型低檔的 PLC 僅能實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量的控制，中檔和高檔、中型和大型的PLC 才能實(shí)現(xiàn)對模擬量的控制，并且具有聯(lián)網(wǎng) 通訊，各種運(yùn)算，高級語言等多種功能。 具體在提升機(jī)中選用哪種型號的 PLC，要視控制系統(tǒng)的情況及經(jīng)濟(jì)實(shí)力而定。 在選型是一般要考慮一下幾點(diǎn)： 1 確定控制對象和控制范圍 在應(yīng)用 PLC 時，首先要詳細(xì)分析被控對象、控制過程與要求，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。 2 選擇機(jī)型 一般來說，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品在可靠性上都是過關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己要求，而不浪費(fèi)機(jī)型容量。 在選擇機(jī)型前，用戶首先要對控制對象進(jìn)行下列估計(jì)： 1）由多 少個開關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2）由多少個開關(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)場的最遠(yuǎn)距離為多少； 6）現(xiàn)場對 PLC 的相應(yīng)速度有何要求； 7）內(nèi)存估計(jì)： 用戶程序所需要的內(nèi)存量受下述四個因素的影響： 1 內(nèi)存利用率 2 開關(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 程序編寫者的編程水平。 8） I/O 模 塊配置及系統(tǒng)電源容量校驗(yàn)：模塊確定后，要根據(jù)每個模塊各支路同時工作，即系統(tǒng)最大可能工作需要的電流數(shù)來校核電源容量，當(dāng)各機(jī)架負(fù)載不均時，亦可將模塊的配置予以適當(dāng)調(diào)整。 12 3 編制程序 編程時 ，首先要合理劃分模塊，其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信息名稱定義。最后經(jīng)過單塊調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)。程序必須經(jīng)過一定時間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場工作。 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1）存儲器（包括 RAM 和 ROM）空間的分配。它與開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存利用率和程序編寫者的編程水平有關(guān)。 2）專用存儲器的確定。 3）系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)。 4）各功能塊子程序的編制。 5）主程序的編制及調(diào)試。 6）故障應(yīng)急措施。 7）其他輔助程序的設(shè)計(jì)。 8）如果有通信網(wǎng)絡(luò)，還需要通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)程序的設(shè)計(jì)。 3.4.3 可編程控制器控制系統(tǒng)的類型 用 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)按其應(yīng)用特點(diǎn)可分為三種類型：單體控制的小系統(tǒng)、慢過程控制的大系統(tǒng)和實(shí)時控制的快速系統(tǒng)。下面分別討論這三種應(yīng)用系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時所應(yīng)遵循的基本原則。 1 單體控制的小系統(tǒng) 此系統(tǒng)一般使用一臺 PLC 就能完成控制功能，控制對象常常是一臺設(shè)備，或幾臺設(shè)備中的一個功能。 單體控 制的小系統(tǒng)，沒有 PLC 鍵的通信問題，但有時要求功能齊全，容量變化大，有些還要求與原系統(tǒng)的其它機(jī)型向連接。因此，也要從幾個方面加以考慮。 1）設(shè)備集中，待驅(qū)動設(shè)備的功率小，如機(jī)床或鑄造車間等。這時需要選用局部式結(jié)構(gòu)，且選用低電壓、高密度輸入輸出模塊。 2）設(shè)備分散，待驅(qū)動設(shè)備的功率大。這時應(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。 3）設(shè)備有專門要求，輸入輸出不是關(guān)鍵參數(shù)，重要的是選擇功能強(qiáng)、滿足控制速度要求的高速計(jì)數(shù)器。 4）有時，雖然手冊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。在點(diǎn)數(shù)特別多的情況下，配置網(wǎng)絡(luò) 13 會增加費(fèi)用，可以考慮使用多臺 PLC 控制。但在功能分隔時，選擇信息交換少的界面，然后用輸入輸出點(diǎn)來完成 PLC 間的信息交換，實(shí)際上這時一種方便可靠的方案。 2 慢過程控制的大系統(tǒng) 慢過程控制的大系統(tǒng)的特點(diǎn)是，設(shè)備對運(yùn)行速度要求不高或系統(tǒng)中某一部分對運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，所有設(shè)備都要統(tǒng)一管理。這樣的系統(tǒng)應(yīng)選用低速網(wǎng)和中小型機(jī)。每一臺 PLC 控制一臺單體設(shè)備，功能簡化，編程與調(diào)試容易，發(fā)生故障時影響面小，容易查找。 3 實(shí)時控制的快速系統(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，如高速線材、中低速熱軋等速度控制系統(tǒng)逐漸由 PLC 來實(shí)現(xiàn)。 構(gòu)成該類系統(tǒng)就要考慮選用輸入容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的大型機(jī)，但在上述控制系統(tǒng)中，即使選用了大型機(jī)，一臺 PLC 也難以滿足控制要求。這時，多臺 PLC 間的信息交換和系統(tǒng)快速響應(yīng)就成了一對尖銳的矛盾。 解決這種矛盾的辦法有兩種。一是選用高速網(wǎng)，可靠的高速網(wǎng)能滿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。在構(gòu)成中小系統(tǒng)時， 昂貴的高速網(wǎng)不能被充分利用這一點(diǎn)也令人不滿意。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)來實(shí)現(xiàn)；對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。缺點(diǎn)是 PLC 間的交換信息不能太多，否則將占用太多的輸入輸出點(diǎn)，給 PLC 容量的選擇造成困難。 3.4.4 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、半自動、和手動三種運(yùn)行方式。 1）自動運(yùn)行方式是 PLC 控制系統(tǒng)得主要運(yùn)行方式，只要運(yùn)行條件具備，PLC 本身的啟動系統(tǒng)，也可由 PLC 發(fā)出啟動預(yù)告，有操作人員確認(rèn)并按下啟動按鈕后， PLC 自動 啟動系統(tǒng)。 2）半自動運(yùn)行方式，即系統(tǒng)的啟動或運(yùn)行過程忠的某些步驟需要人工干預(yù)，方可進(jìn)行下去。半自動方式多用于檢測手段不完善、需要人工判斷或某些設(shè)備不具備自動控制條件而靠人工干預(yù)的場合。 3）手動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，因此它是自動運(yùn)行方式的輔助方式。所謂緊急情況時指 PLC 在故障情況下運(yùn)行。從這個意義上講，手動方式又是自動 14 方式的后備運(yùn)行方式，所以手動運(yùn)行方式的程序不能進(jìn)入 PLC。 在運(yùn)行方式設(shè)計(jì)的同時，還必須考慮到停運(yùn)方式的設(shè)計(jì)。 PLC 的停運(yùn)方式 有正常停運(yùn)、暫時停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。 正常停運(yùn)油控制器的程序執(zhí)行，當(dāng)那個運(yùn)行步驟執(zhí)行完畢且不需重新啟動執(zhí)行程序時，或控制器收到操作人員停運(yùn)命令后，控制器將按照規(guī)定的停運(yùn)步驟停運(yùn)系統(tǒng)。 暫時停運(yùn)方式用于程序控制方式暫時執(zhí)行當(dāng)前程序，使所有輸出都置成OFF 狀態(tài)，待暫停接觸時將繼續(xù)運(yùn)行杯暫停的程序。另一個暫停運(yùn)行方法是用暫停開關(guān)直接切斷負(fù)載電源，同時送給控制器輸入信號，以停止執(zhí)行程序。 還有一種暫停運(yùn)行方式是把 CPU 的 RUM 切換成 STOP。這種方法最簡單，而且程序保留暫停前的狀態(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，必須使用緊急停運(yùn)按鈕時所有設(shè)備立即停運(yùn)。它是即沒有連鎖條件有沒有延遲時間的停運(yùn)方式。緊急停運(yùn)時，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)。 3.4.5 可編程控制器控制系統(tǒng)得控制方式 PLC 的控制方式可分為程序控制方式、連鎖控制方式和 步進(jìn) 控制方式三種。 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) 行按定時器的時序控制； 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)、測量和位置控制； 6） 根據(jù)輸入的模擬信號進(jìn)行測量控制； 7） 根據(jù)模擬輸入輸出信號進(jìn)行 PID 控制； 8） 根據(jù)模擬輸出信號進(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。該方式一般應(yīng)用于復(fù)雜的條 15 件控制場合，如流水生產(chǎn)線、港口待時輸送機(jī)等。這些場合設(shè)備的起停一般都具備復(fù)雜的控制條件，同時還需要設(shè)備故障時的連鎖控制；設(shè)計(jì)控 制系統(tǒng)時，必須考慮連鎖邏輯條件。 3 步進(jìn)控制方式 一般他使用轉(zhuǎn)換開關(guān)或步進(jìn)器，僅適時輸出對應(yīng)的動作指令，其它指令全部被抑制。此方式中，動作結(jié)束信號要反送給步進(jìn)檢出電路，以便切換到下一步，輸出必要的命令。 在實(shí)際應(yīng)用中，連鎖控制和步進(jìn)控制是并用的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時必須列出邏輯連鎖條件和步進(jìn)控制條件。 3.4.6 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 PLC 控制一臺控制設(shè)備的系統(tǒng)是最一般的控制系統(tǒng)，輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)和存儲器容量比 較小，控制系統(tǒng)的構(gòu)成簡單明了。 如下圖 3-2 所示是典型的單機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，任何類型的 PLC 都可選用，但不宜將功能和 I/O 點(diǎn)數(shù)、存儲器容量等裕量留得過大。 輸 入 / 輸 出控制對象圖 3-2 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 PLC 控制多臺被控制設(shè)備。該控制系統(tǒng)多用于各控制對象所處的地理位置比較近， 且相互之間的動作有一定聯(lián)系的場合。如果各控制對象地理位置比較遠(yuǎn)，而且大多數(shù)的輸入輸出線都要引入控制器，這時需要大量的電纜線，施工量也大，系統(tǒng)成本增大，在 這種場合下，推薦 16 使用遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)。 圖 3-3 所示是集中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它比圖 3-2 所示的單機(jī)控制系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)得多。 然而某一個控制對象的控制程序需要改變時。必須停運(yùn) PLC，其它的控制對象也必須停止運(yùn)行，這是集中控制系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)。因此，該控制系統(tǒng)用于由多臺設(shè)備組成的流水線上比較合適。當(dāng)一臺設(shè)備停運(yùn)時，整個生產(chǎn)線都必須停運(yùn)，從經(jīng)濟(jì)方面考慮是有利的。 CBA輸入輸出控制對象 控制對象 控制對象P L C圖 3-3 集中控制系統(tǒng) 采用集中控制系統(tǒng)時，必須注意將 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲器容量選擇裕量大些，以 便增設(shè)控制對象。 3 分散控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)，它的構(gòu)成如圖 3-4 所示。每一個控制對象設(shè)置一臺 PLC，各臺 PLC 之間可通過信號傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通信。 P L C A控 制 對 象 A 控 制 對 象 B 控 制 對 象 CP L C AP L C A上位機(jī)圖 3-4 分散控制系統(tǒng) 17 分散控制系統(tǒng)多用于多臺機(jī)械生產(chǎn)線的控制，各生產(chǎn)線間有數(shù)據(jù)連接。由于各控制對象都由自己的 PLC 控制，當(dāng)某一臺 PLC 停運(yùn)時，不需要停運(yùn)其它的 PLC。 與集中控制系統(tǒng)具有相同 I/O 點(diǎn)數(shù)時，雖然分散控制系統(tǒng)多用了一臺或幾臺 PLC， 導(dǎo)致價(jià)格偏高，但從維護(hù)、試運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)控制對象等方面看，其靈活性要大得多。 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。遠(yuǎn)程 I/O 通道與 PLC 之間通過同軸電纜連接傳遞信息。由于不同廠家的不同型號的 PLC 所能驅(qū)動的同軸電纜長路是不同的，選擇時必須按控制系統(tǒng)的需要選用。有時會發(fā)現(xiàn)，某種型號的 PLC 雖然滿足所需的功能和要求，但僅由于能驅(qū)動同軸電纜的長度的限制而不得不改用其它型號的PLC。 圖 3-5 所示是遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng)的構(gòu)成，其中使用 3 個遠(yuǎn)程 I/O 通道 （ A、B、 C）和一個本地 I/O 通道（ M）。 遠(yuǎn) 程 I / O通 道本 地 I / O通 道控 制 對 象C控 制 對 象A控 制 對 象B控 制 對 象CPLC圖 3-5 遠(yuǎn)程 I/O 控制系統(tǒng) 如前所示，遠(yuǎn)程 I/O 通道是用于控制對象原理集中控制室的場合。一個控制系統(tǒng)需設(shè)置多少個遠(yuǎn)程 I/O 通道（站），要視控制對象的分散程度和距離而定，同時亦受所選 PLC 能驅(qū)動 I/O 通道數(shù)的限制。 3.4.7 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過 18 程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循 以下基本原則： 1） 最大限度地滿足被控制對象的控制要求。 2） 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。 3） 保證控制系統(tǒng)得安全、可靠。 4） 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。 3.4.8 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 與用戶輸入、輸出、設(shè)備連接而成的。因此， PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括： 1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等元件）以及由于輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機(jī)、電磁閥 等）。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)書籍中已有介紹。 2） PLC 的選擇。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)得技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 選擇 PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 3）分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。 4）設(shè)計(jì)控制程序。包括控制梯形圖、語句表（即程序清單）或控制系統(tǒng)流程圖。 5）必要時還需要設(shè)計(jì)控制臺（柜）。 6）編制控制系統(tǒng)得技術(shù)文件，包括說明書、電器圖及電器元件明細(xì)表等。 3.4.9 可編程控 制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 1 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)得一般設(shè)計(jì)步驟 （見圖 3-6） 1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作（動作順序、動作條件、必須的保護(hù)和連鎖等）、操作方式（手動、自動，連續(xù)、單周期、單步等）。 2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入輸出設(shè)備。據(jù)此確定 I/O 點(diǎn)數(shù)。 19 3）選擇 PLC 機(jī)型。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)的類型。 4）給所需要的 PLC I/O 點(diǎn)各分配一個確定的、在允許范圍內(nèi)的地址編號。設(shè)計(jì) I/O 連接圖。 5）進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工 。 在設(shè)計(jì)繼電接觸器控制系統(tǒng)時，必須在控制線路設(shè)計(jì)完后，才能進(jìn)行控制臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工?？梢?，采用 PLC 控制，可以使整個工程設(shè)計(jì)的周期縮短 。 2 PLC 程序設(shè)計(jì)的步驟 1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。 2）涉及梯形圖。根據(jù)流程圖，將整個控制系統(tǒng)分成若干個基本功能塊，然后逐個設(shè)計(jì)基本功能塊的梯形圖，最后，把各個梯形圖按順序組合起來。 3）根據(jù)梯形圖編制程序清單（語句表）。 4）用編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶存儲器中，并 檢查鍵入的程序是否正確。 5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。 6）待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行連接調(diào)試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 7）編制技術(shù)文件。 8）交付使用。 20 否是否否是工藝過程交付使用編制技術(shù)文件滿足要求聯(lián)機(jī)調(diào)試修改現(xiàn)場連線設(shè)計(jì)控制臺滿足要求調(diào)試輸入程序并檢查編制程序清單設(shè)計(jì)梯形圖設(shè)計(jì)流程圖控制臺設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工P L C 程 序 設(shè) 計(jì)分 配 I / O 點(diǎn)設(shè) 計(jì) I / O 連 接 圖選 擇 P L C確 定 用 戶 I / O 設(shè) 備分析控制要求圖 3-6 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 21 3.4.10 可編程控制器的選擇 隨著 PLC 的推廣普及， PLC 產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。 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 合也各有側(cè)重。因此，合理選擇 PLC，對于提高 PLC控制系統(tǒng)得技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。 選擇恰當(dāng)?shù)?PLC 區(qū)控制一臺機(jī)器或一個過程時，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未來目標(biāo)的需要。這樣，才會使你用最小的代價(jià)對系統(tǒng)進(jìn)行改變或增加新功能。若考慮周到，則存儲器的擴(kuò)充需要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接口，就能滿足增加一臺外部設(shè)備的需要。對局域網(wǎng)的考慮可允許在將來將單個控制器集成為一個廠級通訊網(wǎng)絡(luò)。 1 機(jī)型的選擇 機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可 靠、維護(hù)使用方便以及最佳的功能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮一下幾方面： （ 1）結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較好）的場合，選用整體式結(jié)構(gòu) PLC；其它情況則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。 （ 2）功能相當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對其控制速度無需考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。 根據(jù)不同的應(yīng)用對象， PLC 的功能選擇有下面積中情況。 1） 替代繼電器 功能要求：繼電器觸點(diǎn)輸入輸出、邏輯線圈、定時器、計(jì)數(shù)器。 應(yīng)用場合：替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時序控制要求。 2） 數(shù)學(xué)運(yùn)算 功能要求：四則數(shù)學(xué)運(yùn)算 、開放、對數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算。 應(yīng)用場合：設(shè)定值控制、流量計(jì)算、 PID 調(diào)解、定位控制和工程量單位換算。 3） 數(shù)據(jù)傳送 功能要求：存儲器與數(shù)據(jù)表的相互傳遞等。 應(yīng)用場合：數(shù)據(jù)庫的生成、信息管理、 BATCH 控制、診斷和材料處理等。 4） 矩陣功能 功能要求：邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位、位移和變反等。 22 應(yīng)用場合：這些功能是按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)控制、分類和報(bào)警處理等。 5） 高級功能 高級指令：如表與塊間的傳送、檢驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對數(shù)和反對數(shù)、平方根、 PLD 調(diào)解等。 通 信功能：通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等。 可選模塊：如為實(shí)時多任務(wù)處理的協(xié)處理器、遠(yuǎn)程輸入 /輸出擴(kuò)展能力、內(nèi)存擴(kuò)充模塊、冗余控制模塊等。 6）診斷功能： PLC 的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是 PLC內(nèi)部各部件性能和功能診斷，外診斷是中央處理機(jī)與 I/O 模塊信息交換診斷。 7）串行接口（ RS-232 C）：一般中型以上的 PLC 都提供一個或一個以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（ RS-232C），以便連接打印機(jī)、 CRT、上位計(jì)算機(jī)或另一臺 PLC。 （ 3）機(jī)型統(tǒng)一 一個大型企業(yè)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng) 一。 （ 4）是否在線編程 PLC 的特點(diǎn)之一是適用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。 PLC 的編程分成離線編程和在線編程兩種。離線編程的 PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個 CPU，在編程器上有一個“編程 /運(yùn)行”選擇開關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時， CPU 將失去對現(xiàn)場的控制，只為編程器服務(wù)，這就是所謂的“離線”編程。 2 輸入 /輸出的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工藝生產(chǎn)過程，他的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。他與工 業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 I/O 接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。 通過 I/O 接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對控制對象進(jìn)行控制的信息。同時控制器又是通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊，開關(guān)量輸出模塊，模擬兩輸入模塊，模擬量輸出模塊，可以根據(jù)他們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇使用。 （ 1）確定 I/O 點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制系統(tǒng)要求，確定所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù)，再增加 10% 20%的設(shè)備用量，以便隨時 增加控制功能。 （ 2） 開關(guān)量輸入輸出 標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出接口可用于從傳感器和開關(guān)及 23 控制設(shè)備接收信號。典型的輸入輸出信號為 24 240V，滯留輸入輸出信號為 5240V。 （ 3） 模擬量輸入 /輸出 模擬量輸入輸出接口是用來感知傳感器產(chǎn)生的信號的。這些接口測量流量、溫度、和壓力等數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。典型接口兩成為 -10+10V、 0+10V、 420mA 或 1050mA。 （ 4） 特殊功能輸入 /輸出 在選擇一臺 PLC 時，用戶可能需要一些特殊類型的切不能用便準(zhǔn) I/O 實(shí)現(xiàn) I/O 限制的情況。 用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供一些特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊，靈便模塊和特殊接口模塊，都應(yīng)考慮使用。 （ 5） 智能式輸入 /輸出 3 電源選擇 電源模塊的選擇一般只需要考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總合。一下屬步驟作為選型的一般規(guī)則： 1） 確定電源的輸入電壓。 2） 確定框架中每塊 I/O 模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出 I/O 模塊所需總背板電流值。 3） I/O 模塊所需的總背板電流值在加上： 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流。 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配 器模塊或擴(kuò)展本地 I/O 適配器模塊時，加上其最大電流。 4） 如果框架中留有空槽用作將來擴(kuò)展時： 列出將來要擴(kuò)展的 I/O模塊所需的背板電流。 將所需擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟 3)中的計(jì)算值相加。 5） 確定框架中是否有用于電源的空槽，或者將電源撞到框架外面。 6） 根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源。 4 存儲器類型及容量的選擇 存儲器容量的選擇一般有兩種選擇方法： （ 1）根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算 這種方法可精確的計(jì)算出存儲器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序 才能進(jìn)行計(jì)算。 （ 2）估計(jì)法 用戶可以根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行計(jì)算。 24 控制目的 公式 代替繼電器 DODIKMm 510模擬量控制 AIDODIKMm 100510多路采樣 25.01100510 采樣點(diǎn)AIDODIKMm式中， DI 為數(shù)字量輸入信號 ;DO 為數(shù)字量輸出信號；mK為每個接點(diǎn)所占存儲器字節(jié)數(shù)， M 為存儲器容量。 5 軟件選擇 在系 統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，用戶常面臨 PLC 的編程問題，因?yàn)檫@是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對選擇的產(chǎn)品軟件功能有一定了解。一般一個系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，也有應(yīng)用系統(tǒng)需要控制硬件不見以外的軟件功能。 指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時間和程序執(zhí)行時間。 6 支撐技術(shù)條件的考慮 選擇 PLC 時，又無支撐技術(shù)同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容： （ 1） 編程手段 （ 2） 程序文本處理 （ 3） 程序儲存方式 （ 4） 通信軟件包 7 PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè) 控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠的工作。盡管如此，美中 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，在選擇時特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要給與充分考慮。 3.5 PLC 控制 設(shè)計(jì)選型與設(shè)計(jì) 根據(jù)以上介紹的選擇原則，我選用的是蘇州電子計(jì)算機(jī)廠 YZ PC 10 型模塊可編程控制器，交流輸入方式 ，輸入電壓 110 220V，繼電器輸出方式輸出，電壓為 220V 交流，選用 5 塊模塊，共 40 接點(diǎn)。 25 這種 PLC 與國外同類 PLC 性能相同，它可以完成開館兩的邏輯運(yùn)算和控制，又計(jì)時、計(jì)數(shù)、位移寄存器、主控制器、步 控制器、鎖存器及在線監(jiān)視等功能。采用繼電器梯形圖和符號表語句編程，而且其性 /價(jià)比高，即經(jīng)濟(jì)有實(shí)用，因此這種選擇方案非?？尚?。 由于實(shí)際控制系統(tǒng)的輸入接點(diǎn) I/O 有 15 個，輸出接點(diǎn)有 7 個，共 23 個接點(diǎn)。先選用 YZ PC 10 型 PLC， 5 個模塊，其接點(diǎn)為 40 個。其中輸入 16個點(diǎn)，輸出 24 個點(diǎn)。 內(nèi)部輔助繼電器：一般輔助繼電器 M11.0M47.7 公 296 個點(diǎn)；停電保護(hù)輔助繼電器 M48.0M78.7 公 248 個點(diǎn)；特殊功能繼電器 M79.0M79.7 共 8個點(diǎn)，其中 79.2 位全部禁止輸出的輔助繼電器 1 個點(diǎn)。 實(shí)際 PLC I/O 硬件接口電路中，輸入輸出接點(diǎn)的地址號分配情況： 輸入： X2.0 3QA，常開接點(diǎn)，控制在安全保護(hù)回路 KMB 的斷開和接通； X2.1 SA0 ，安全保護(hù)回路中主令控制器的開關(guān)； X2.2 SA1， X2.3 SA2， X2.4 SA3， X2.5 SA4， X2.6 SA5， X2.7 SA6，均為主令控制器的手把開關(guān)在控制回路中的觸點(diǎn)開關(guān)； X3.0 2SL， X3.1 3SL 為過卷行程開關(guān)； X3.2 SF，電動機(jī)正轉(zhuǎn)啟動按鈕； X3.3 SR，電動機(jī)反轉(zhuǎn)啟動按鈕； X3.4 SB，自動 /半自動 控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)（自動閉合，自動斷開）； X3.5 3KA，過流接觸器的常開接點(diǎn)； X3.6 ST，緊急停車按鈕； 輸出： Y4.0 KMB，安全制動交流接觸器線圈； Y4.1 KMF， 正轉(zhuǎn)交流接觸器線圈； Y4.2 KMR，反轉(zhuǎn)交流接觸器線圈； Y4.3 1KMA， Y4.4 2KMA， Y4.5 3KMA， Y4.6 4KMA，均為加速叫流接觸器線圈。 如圖 3-7 所示為 I/O 接口接線圖 26 YZ - PC 10型圖 3-7 I/O 接口線路 該 提升機(jī)的 PLC 控制是按由兩 部分控制方案設(shè)計(jì)的，即由半自動控制系統(tǒng)和全自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)僅介紹全自動控制系統(tǒng)得梯形圖和其控制過程框圖。（如下 圖 3-8 PLC 控制過程框圖及 圖 3-9 PLC 全自動控制梯形圖所示） 27 N正 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行啟 動起 動 準(zhǔn) 備 就 緒全 自 動 運(yùn) 行全自動聯(lián)鎖閉 合 全自動起動松開制動閘閉合正轉(zhuǎn) 閉合反轉(zhuǎn)反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行電機(jī)起動加速運(yùn) 行 5運(yùn)行中出現(xiàn)故 障電機(jī)等速運(yùn)行40電機(jī)減速運(yùn)行5運(yùn) 行 結(jié) 束安全制動抱