機(jī)電3092楊慶飛-畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE39南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）班級(jí)機(jī)電3092班專業(yè)機(jī)電一體化題目港口起重機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)生姓名楊慶飛指導(dǎo)教師杜虹2012年2港口起重機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的是為了減輕在生產(chǎn)重工上所需要的勞動(dòng)力，以簡(jiǎn)單的起重設(shè)備代替人力，同時(shí)節(jié)約了大量的時(shí)間，提高了生產(chǎn)的效率。方法是利用變頻器與PLC的連接組合來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)減少了出錯(cuò)的概率了，不會(huì)存在像以前的繼電器吸合接觸不良好等現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。在將此設(shè)計(jì)做出后，我很開(kāi)心，因?yàn)樵O(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，程序的設(shè)計(jì)可以滿足市場(chǎng)的需要，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的測(cè)試得出系統(tǒng)的穩(wěn)定型是極強(qiáng)，同時(shí)在測(cè)試的階段沒(méi)有出現(xiàn)一次問(wèn)題。得出的結(jié)論是該設(shè)計(jì)可以運(yùn)用到生產(chǎn)中去，幫助重工企業(yè)提高生產(chǎn)效率和節(jié)省大量的人力資源。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是利用變頻器和PLC的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)有兩種速度，一種是在低速的時(shí)候也就是10HZ時(shí)候，電機(jī)慢速運(yùn)行。當(dāng)過(guò)5秒以后，電機(jī)會(huì)自動(dòng)切換成高速也就是25HZ時(shí)，電機(jī)快速運(yùn)行起升或行走。當(dāng)起升電機(jī)在向上運(yùn)行的時(shí)候，先是慢速（10HZ）的速度前進(jìn)，經(jīng)過(guò)5秒后開(kāi)始快速（25HZ）的速度前進(jìn)，到達(dá)上升限位時(shí)候，起升電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)起升電機(jī)在向下運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，先是慢速（10HZ）的速度前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)5秒后開(kāi)始快速（25HZ）的速度前進(jìn)，到達(dá)下限位的時(shí)候，起升電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)行走電機(jī)在向左行走的時(shí)候，先是慢速（10HZ）的速度前進(jìn)，經(jīng)過(guò)5秒后開(kāi)始快速（25HZ）的速度前進(jìn)，到達(dá)左限位時(shí)候，行走電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)行走電機(jī)在向右運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，先是慢速（10HZ）的速度前進(jìn)時(shí)，經(jīng)過(guò)5秒后開(kāi)始快速（25HZ）的速度前進(jìn)，到達(dá)右限位的時(shí)候，行走電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此設(shè)計(jì)需感謝各位提供支持的人士的人，感謝我的輔導(dǎo)老師-杜紅老師，你們的支持是我源源不斷的動(dòng)力，相信在以后的日子里，我會(huì)因你們的支持而更加的成功。謝謝！關(guān)鍵詞：行走電機(jī)；起升電機(jī)；快速前進(jìn)；慢速前進(jìn)目錄摘要 21、前言 31．1、我國(guó)當(dāng)前港口發(fā)展?fàn)顩r： 31.2、港口起重機(jī)背景： 42、任務(wù)書 53、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程 73.1、PLC的選型 73.1.1PLC的原理： 73.1.2、PLC的功能： 83.1.3、PLC的作用： 83.1.4、PLC的選型： 93.2變頻器的選型 113.2.1、變頻器的功能： 113.2.2、變頻器的作用： 123.2.3、變頻器的選型： 133.4按鈕的選型 173.5傳感器的選型 183.6交流接觸器的選型 193.9元器件列表 223.10i/O分配 233.11電器原理圖 243.12軟件設(shè)計(jì)程序 253.13調(diào)試 344、評(píng)價(jià) 355、結(jié)束語(yǔ) 361、前言1．1、我國(guó)當(dāng)前港口發(fā)展?fàn)顩r：我國(guó)擁有1.8萬(wàn)千米的海岸線，11萬(wàn)千米的內(nèi)河航道，承擔(dān)著9%的國(guó)內(nèi)貿(mào)易運(yùn)輸和85%以上的外貿(mào)貨物運(yùn)輸，沿海沿江有1460多個(gè)商港，上海、大連、天津、秦皇島、寧波、青島、廣州、深圳等八大港口貨物吞吐量均超過(guò)億噸，加上香港、高雄，我國(guó)億噸大港已占世界億噸大港的半壁江山，其中上海港超過(guò)3億噸，成為世界第三大港。與此同時(shí)，集裝箱吞吐量成為我國(guó)港口經(jīng)濟(jì)的最大亮點(diǎn)，目前，港口已成為我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的門戶和窗口，我國(guó)對(duì)外開(kāi)放的港口已有140多個(gè)，已與50多個(gè)國(guó)家簽訂了海運(yùn)協(xié)定，已有30多個(gè)國(guó)家近百家境外航運(yùn)公司獲準(zhǔn)在中國(guó)港口開(kāi)辟集裝箱班輪航線。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)已成為世界集裝箱吞吐量快速增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力量，中國(guó)與美國(guó)、歐洲、亞洲之間出現(xiàn)了前所未有的貿(mào)易流量。目前，在世界港口集裝箱運(yùn)量排名榜中，香港、上海、深圳三地穩(wěn)居二至四位。中國(guó)已占到世界集裝箱吞吐量的近1/4。2006年，中國(guó)沿海港口吞吐量超過(guò)1億噸的港口達(dá)到12個(gè)，其中上海超過(guò)5億噸，港口貨物吞吐量穩(wěn)居世界第一位。且隨著中國(guó)進(jìn)入重工化階段后對(duì)大宗貨物的需求飆升，中國(guó)內(nèi)地港口運(yùn)輸量急劇增長(zhǎng)。我國(guó)已形成環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶、長(zhǎng)江三角洲、東南沿海、珠江三角洲及西南沿海等地區(qū)的五大港口群；億噸級(jí)大港均在積極籌劃其跳躍式發(fā)展的藍(lán)圖，中小港口也望在中國(guó)港口發(fā)展的大潮中把握機(jī)遇。但是，目前還沒(méi)有形成有效的競(jìng)爭(zhēng)與合作局面，各港口群間相互爭(zhēng)奪貨源，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。這不僅造成資源浪費(fèi)，而且將進(jìn)一步加劇港口間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，甚至出現(xiàn)兩敗俱傷的局面。區(qū)域范圍內(nèi)缺乏合理分工，重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，遠(yuǎn)未形成干線港、支線港、喂給港相互協(xié)調(diào)發(fā)展的局面。我國(guó)最近幾年港口發(fā)展的特點(diǎn)（1）目前我國(guó)主要港口處于向第三代港口轉(zhuǎn)型的起步階段?，F(xiàn)在，世界主要港口中第二代港口仍是發(fā)展的主流，但朝向第三代港口的轉(zhuǎn)型已經(jīng)開(kāi)始，我國(guó)的主要港口也向著這方面努力。（2）很多港口正朝著港城一體化方向發(fā)展。（3）我國(guó)一些港口順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)向著深水港方向發(fā)展。（4）各級(jí)政府部門采取措施積極推動(dòng)港口物流的發(fā)展，不少省市已經(jīng)把發(fā)展港口物流列入了日程。1.2、港口起重機(jī)背景：港口機(jī)械是港口碼頭運(yùn)輸、裝卸機(jī)械設(shè)備的統(tǒng)稱，主要產(chǎn)品為集裝箱機(jī)械（岸橋、場(chǎng)橋）和散貨機(jī)械。廣義上的港口機(jī)械包括橋吊、重(輕)箱叉車、輪胎吊、鏟車、門機(jī)、輪胎式起重機(jī)、皮帶機(jī)、卸船機(jī)、碼垛機(jī)等等。我國(guó)的港口機(jī)械裝備工業(yè)經(jīng)歷了從引進(jìn)、消化吸收到國(guó)產(chǎn)化的艱辛歷程，目前已進(jìn)入擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和掌握核心技術(shù)的新階段。以上海振華港機(jī)（集團(tuán)）公司（ZPMC）產(chǎn)品為代表的中國(guó)港口機(jī)械裝備技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，是世界上最大的港口機(jī)械及大型鋼結(jié)構(gòu)制造商，產(chǎn)品已進(jìn)入世界50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，占有世界集裝箱岸橋和場(chǎng)橋市場(chǎng)七成以上的份額，中國(guó)品牌已獲得世界港口界的普遍認(rèn)可。集裝箱起重機(jī)械行業(yè)是一個(gè)資本密集的跨國(guó)型產(chǎn)業(yè)，具有單個(gè)產(chǎn)品價(jià)值高、使用對(duì)象相對(duì)集中的特點(diǎn)。正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)，其用戶采購(gòu)普遍采用了全球招標(biāo)的形式，因此市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為有序，是一個(gè)較為典型的壟斷競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。從整個(gè)集裝箱起重機(jī)械行業(yè)來(lái)看，行業(yè)整合在不停地進(jìn)行，訂單越來(lái)越多地集中在一些實(shí)力強(qiáng)大的企業(yè)手中。港口機(jī)械行業(yè)尚需在艱難中行進(jìn)。伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，世界船舶行業(yè)開(kāi)始強(qiáng)勁復(fù)蘇，航運(yùn)能力迅速提高，集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)，造成世界范圍內(nèi)集裝箱吞吐能力吃緊，全球?qū)b箱起重機(jī)的需求持續(xù)快速增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)港口建設(shè)正處于高峰期，對(duì)港口機(jī)械的需求日益增長(zhǎng)。由于國(guó)際運(yùn)輸貿(mào)易的增長(zhǎng)，全球?qū)b箱起重機(jī)的需求量也在逐步增加。運(yùn)輸量的增加，導(dǎo)致船舶日趨大型化，從而帶動(dòng)集裝箱起重機(jī)需求的增長(zhǎng)，這是因?yàn)橐恍└劭跒榱藵M足大型船舶的裝卸要求，需要更新起重機(jī)。另外，由于集裝箱起重機(jī)的使用壽命只有20年左右，因此每年也有相當(dāng)大數(shù)量的陳舊設(shè)備需要更新改造。并且隨著現(xiàn)有設(shè)備的增加，這一數(shù)字也在逐步增加。2010年全球集裝箱海運(yùn)貿(mào)易量同比增長(zhǎng)12.6%，回升勢(shì)頭良好，預(yù)計(jì)2011年全球集裝箱海運(yùn)貿(mào)易量將繼續(xù)保持增長(zhǎng)。集裝箱海運(yùn)貿(mào)易的增長(zhǎng)將帶動(dòng)港口機(jī)械的銷售及毛利率的回升。在經(jīng)歷了2010年的谷底之后，2011年港機(jī)業(yè)務(wù)逐漸恢復(fù)。國(guó)際市場(chǎng)方面:以馬士基、和黃為代表的幾大航運(yùn)公司在2010年末2011年初開(kāi)始采購(gòu)新船，預(yù)示著下游行業(yè)開(kāi)始復(fù)蘇。另外，巴西、印度、越南、斯里蘭卡等地區(qū)港口機(jī)械發(fā)展迅猛，部分訂單要求提前交貨，并且后續(xù)有持續(xù)訂單的可能。國(guó)內(nèi)市場(chǎng):過(guò)去幾年發(fā)展過(guò)快，預(yù)計(jì)未來(lái)將保持理性增長(zhǎng)?？傮w來(lái)看，預(yù)計(jì)2011年港口機(jī)械業(yè)務(wù)將有明顯好轉(zhuǎn)，中長(zhǎng)期增速會(huì)保持平穩(wěn)。2、任務(wù)書1有三種控制方式：手動(dòng)、復(fù)位、自動(dòng)2運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)3有手動(dòng)、復(fù)位、自動(dòng)狀態(tài)指示燈4電動(dòng)機(jī)Pn=25KWNn=1500轉(zhuǎn)，P=2，允許的最高轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)，最低轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)。畫出示意圖。港口起重機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程3.1、PLC的選型3.1.1PLC的原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。（一）、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（二）、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（三）、輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。3.1.2、PLC的功能：PLC按功能大致可分三種：1、低檔機(jī)，具有邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，移位，自診斷，監(jiān)控等功能，還具有少量的模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送與比較，遠(yuǎn)程I/O，通信等功能。2、中檔機(jī)，除具備低檔機(jī)的功能，還具有較強(qiáng)的模擬量出入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送與比較，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，還可以增設(shè)中斷控制，PID控制等功能。3、大型機(jī)，除具有中檔機(jī)功能外，還有符號(hào)運(yùn)算（32位雙精度加，減，乘，除及比較），矩陣運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算（置位，清除，右移，左移）平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算，表格傳送及表格處理功能等。3.1.3、PLC的作用：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(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(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

3.1.4、PLC的選型：一、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展

余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。二、存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。

存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。三、控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。(一)運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。(二)控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。(三)通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。

PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。

PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。(四)編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。

五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。(五)診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。

PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。

(六)處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。根據(jù)PLC的選型方法，我選擇：SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，原因：它的運(yùn)算速度首先比較快，其次PLC的處理處理速度比較快，再者西門子的編程相對(duì)于其他的編程比較方便，最后最關(guān)鍵的是西門子自帶的診斷功能比較好，當(dāng)你編譯的軟件邏輯有問(wèn)題，它會(huì)自動(dòng)提示你程序有錯(cuò)誤。同時(shí)S7-200PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。其S7-200PLC可提供14個(gè)不同的輸入點(diǎn)與10個(gè)不同的輸出點(diǎn)可供選擇使用。也就是CPU22414入10出而我設(shè)計(jì)的港口起重機(jī)只需要13個(gè)輸入點(diǎn)和9個(gè)輸出點(diǎn)。所以選擇這款PLC是絕對(duì)夠用的。所以我選擇了S7-200PLC。3.2變頻器的選型3.2.1、變頻器的功能：變頻器的功能概述：是指變頻器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。變頻器的功能參數(shù)設(shè)置十分重要，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻調(diào)速系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致變頻器損壞。變頻器需要設(shè)置的參數(shù)均有一定的選擇范圍，設(shè)置當(dāng)，變頻器不能正常工作。因此，了解和掌握所使變頻器的技術(shù)性能和其參數(shù)功能是正確進(jìn)行功能參數(shù)設(shè)置的要前提。圖1-1不同品牌的變頻器起參數(shù)設(shè)置方法是不同的。即是同一種品牌的變頻器，其參數(shù)設(shè)置方法也不盡相同。表1-1功能參數(shù)格式參數(shù)號(hào)功能名稱設(shè)定范圍單位出廠值7加速時(shí)間0-360S0.1S5S參數(shù)號(hào)：又叫功能碼，代碼，名稱…等。功能名稱：該參數(shù)所代表功能的名稱。設(shè)定范圍：對(duì)功能的內(nèi)容進(jìn)行選擇或進(jìn)行量的設(shè)定。單位：功能量的設(shè)定的加減單位。出廠值：參數(shù)功能在出廠時(shí)的設(shè)定，又叫默認(rèn)值，缺省值。功能相關(guān)參數(shù)與基本運(yùn)行功能參數(shù)：變頻器在完成某些功能時(shí)，需要設(shè)置多個(gè)功能參數(shù)又叫關(guān)聯(lián)參數(shù)。變頻器的基本運(yùn)行功能參數(shù)是指變頻器在完成調(diào)速運(yùn)行功能時(shí)最少需要的功能參數(shù)群。3.2.2、變頻器的作用：變頻器的作用：通過(guò)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）來(lái)帶動(dòng)其它設(shè)備做各種各樣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。1.調(diào)速：普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，加裝變頻后可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。即任意地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，本公司變頻器的頻率范圍是：0-650HZ2.節(jié)能：變頻器調(diào)速比傳統(tǒng)的電磁調(diào)速可以節(jié)電25%-80%，具體節(jié)電的多少就要在看客戶的設(shè)備的不同而不同；變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)。泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板。閥門開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率，且大量的能源消耗在擋板。閥門的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻器調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。3.軟啟動(dòng)：變頻器啟動(dòng)對(duì)機(jī)械設(shè)備沒(méi)有危害，而硬啟動(dòng)則反之。電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開(kāi)始，最大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。4.功率因素補(bǔ)償節(jié)能：無(wú)功率不但加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要是功率因素的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線路上，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。3.2.3、變頻器的選型：選用欣靈變頻器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到所應(yīng)用場(chǎng)合使用工況條件的最惡劣情況，留有足夠的設(shè)計(jì)裕度和必要的保護(hù)措施。在選型時(shí)應(yīng)對(duì)技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行綜合考慮，以選擇相應(yīng)的變頻器規(guī)格容量。如果選型不當(dāng)造成變頻器容量偏小，對(duì)變頻器的效率和正常運(yùn)行影響極大。變頻器選型的容量應(yīng)作如下考慮：對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所需變頻器容量Po(kVA)必須滿足如下幾點(diǎn)：(1)變頻器容量必須大于負(fù)載所要求的輸出，即(2)變頻器容量不能低于電機(jī)容量，即：（3）變頻器電流I0應(yīng)大于電機(jī)電流，即I0≥kIM(4)起動(dòng)時(shí)變頻器容量應(yīng)滿足下式：以上各式中：Io為變頻器電流；GD2為電機(jī)軸端換算；tA為加速時(shí)間，根據(jù)負(fù)載要求確定：k為電流波形補(bǔ)償系數(shù)(PWM控制方式時(shí)取1.05～1.10)；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；η為電動(dòng)機(jī)效率(通常取0.85)；COSφ為電機(jī)功率因數(shù)(通常取0.75)；PM為負(fù)載所要求的電機(jī)軸輸出；IM為電機(jī)額定電流；UM為電機(jī)額定電壓；nM為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。對(duì)于容量明顯偏小變頻器的解決措施，可采取增加變頻器容量，減小電機(jī)容量或負(fù)載等改造措施來(lái)適應(yīng)變頻器的輸出功率。另外，用戶在提供實(shí)際工況原始參數(shù)時(shí)，要保證其準(zhǔn)確性，未使用過(guò)變頻器的用戶可請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的單位或變頻器設(shè)計(jì)制造廠家做方案設(shè)計(jì)，提出具有建設(shè)性或指導(dǎo)性的意見(jiàn)，以保證變頻器設(shè)計(jì)選型正確。3變頻器與電動(dòng)機(jī)配套問(wèn)題變頻器在實(shí)際應(yīng)用中，要考慮與電動(dòng)機(jī)相匹配的問(wèn)題，如低速時(shí)的冷卻問(wèn)題，電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和頻繁起動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于調(diào)速范圍比較寬，特別是具有恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速兩個(gè)運(yùn)行范圍的電動(dòng)機(jī)，由于在低速時(shí)的電流和磁通基本保持不變的恒轉(zhuǎn)矩特性，使它散熱困難，因此不能采用自帶風(fēng)扇冷卻。這種方式對(duì)高速和低速運(yùn)行的工況不利，低速時(shí)冷卻效果差，高速時(shí)電動(dòng)機(jī)效率嚴(yán)重下降。通常情況下，如果采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻或管道通風(fēng)時(shí)，冷卻風(fēng)量的選擇原則是每20kW的電動(dòng)機(jī)損耗需要1m2／s的風(fēng)量。除了盡可能減少各種損耗外，還要對(duì)空氣的流場(chǎng)和溫度進(jìn)行認(rèn)真地分析，減少溫度分布的不均勻系數(shù)，提高電動(dòng)機(jī)線圈端部的傳熱性能，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)機(jī)座本身的散熱能力。由于電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與系統(tǒng)的狀態(tài)有關(guān)，它在電源容量大的工頻電源系統(tǒng)中可以穩(wěn)定運(yùn)行，在采用變頻器供電時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行則可能發(fā)生不穩(wěn)定性。在用戶實(shí)際使用中，當(dāng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)專用一個(gè)變頻電源時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定。而多臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)變頻電源組合傳動(dòng)時(shí)，就變得不穩(wěn)定了。通過(guò)對(duì)這些現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)有以下兩個(gè)原因：即電動(dòng)機(jī)固有的低頻不穩(wěn)定性和電動(dòng)機(jī)與變頻器相互影響造成的不穩(wěn)定性。在低頻時(shí)的這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)為持續(xù)地振蕩，也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近的擺動(dòng)，另一方面，也可能超出變頻器的換向能力而使其保護(hù)動(dòng)作，導(dǎo)致不能正常工作。電動(dòng)機(jī)和變頻器之間相互影響造成的不穩(wěn)定性，主要是由于電動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的慣性或變頻器直流環(huán)節(jié)中濾波電感及電容之間發(fā)生能量交換造成的。由于變頻器電源可以在很低的頻率下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，對(duì)于一些大容量的調(diào)速系統(tǒng)，不僅可以頻繁起動(dòng)，還可以頻繁正反轉(zhuǎn)，使交流電動(dòng)機(jī)在四象限內(nèi)運(yùn)行。為了達(dá)到節(jié)能的效果，風(fēng)機(jī)可以每天起動(dòng)幾十次，泵類可以起動(dòng)幾百次，對(duì)于可逆軋機(jī)的主傳動(dòng)和輔助傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，則起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的次數(shù)會(huì)更多。因此使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于循環(huán)交變應(yīng)力的作用下，對(duì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分和絕緣會(huì)帶來(lái)疲勞和加速老化等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠商均有與變頻器配套的各種變頻電動(dòng)機(jī)，用戶可采用配套的電動(dòng)機(jī)，從而使調(diào)速系統(tǒng)性能更加完善，上述問(wèn)題均是變頻器在實(shí)際應(yīng)用中值得認(rèn)真考慮的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。根據(jù)變頻器的選型方法，我選擇：西門子變頻器、200V-240V±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW；380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW；最小轉(zhuǎn)速時(shí)的頻率是10HZ,最大轉(zhuǎn)速時(shí)的頻率是25HZ；工作方式：手動(dòng)/自動(dòng)控制變頻器的頻率設(shè)定方法：連接方法：模擬量輸入：２＋，３－，４－２０ｍＡ模擬量輸出：１２＋，１３－，４－２０ｍＡ開(kāi)關(guān)量輸入：９＋，５－，單繼電器觸點(diǎn)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)量輸出：１９，２０為運(yùn)行指示２１，２２為停止指示２３，２５為故障指示表1-2變頻器參數(shù)設(shè)定表參數(shù)名稱設(shè)定值1頻率上限50HZ2頻率下限0HZ3基準(zhǔn)頻率50HZ4模擬量輸入選擇1(0-5V)5電機(jī)容量25KW6頻率設(shè)定1值25HZ7頻率設(shè)定2值10HZ8速度設(shè)定轉(zhuǎn)換電機(jī)的極對(duì)數(shù)2設(shè)置過(guò)程：端子旁邊模擬量開(kāi)關(guān)全撥到上端，為電流輸入。安裝上基本操作面板，ｂｏｐ－２。按下Ｐ鍵，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，顯示ｒ００００。按上升鍵，直到Ｐ０００３，按下Ｐ鍵，進(jìn)入設(shè)置，參數(shù)設(shè)置為３，專家級(jí)。按上升鍵，直到Ｐ００１０，進(jìn)入設(shè)置，參數(shù)為１，進(jìn)入快速設(shè)置。按上升鍵，直到Ｐ０１００，設(shè)置為０，功率為ＫＷ。進(jìn)入Ｐ０３０４，設(shè)置電壓級(jí)別為３８０伏。進(jìn)入Ｐ０３０５，設(shè)置電流參數(shù)為電機(jī)銘牌參數(shù)，７．５ＫＷ電機(jī)為１５．１Ａ。進(jìn)入Ｐ０３０７，設(shè)置電機(jī)功率。進(jìn)入Ｐ０３０８，設(shè)置功率因數(shù)，根據(jù)銘牌設(shè)定。進(jìn)入Ｐ０３１０，設(shè)置電動(dòng)機(jī)額定頻率５０Ｈｚ。進(jìn)入Ｐ０３１１，設(shè)置電機(jī)額定速度，根據(jù)電機(jī)銘牌設(shè)定。進(jìn)入Ｐ０６４０，設(shè)定電動(dòng)機(jī)過(guò)載系數(shù)，設(shè)置為２００％，如果設(shè)置過(guò)小，可能電機(jī)升速比較慢，過(guò)載電流還要受斷路器電流限制，不能過(guò)大，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。進(jìn)入Ｐ０７００，設(shè)置為２，端子輸入。進(jìn)入Ｐ１０００，設(shè)定為２，模擬給定１為頻率選定。進(jìn)入Ｐ１０８０，設(shè)置電機(jī)最小頻率，可以設(shè)置為５。進(jìn)入Ｐ１０８２，設(shè)置最大頻率，５０Ｈｚ。進(jìn)入Ｐ１１２０，設(shè)置斜坡上升時(shí)間，過(guò)載電流在２００％，可以設(shè)置為１２秒左右。進(jìn)入Ｐ１３００，選擇２，拋物線ｖ／ｆ控制。進(jìn)入Ｐ３９００，選擇０，結(jié)束快速調(diào)試。進(jìn)入Ｐ００１０，選擇為０，退出快速設(shè)置。進(jìn)入Ｐ０７０１，選擇數(shù)字輸入１功能為１，接通正轉(zhuǎn)。進(jìn)入Ｐ０７３１，選擇數(shù)字輸出１功能為５２：２，運(yùn)行指示。設(shè)置Ｐ０７３２，數(shù)字輸出２功能為５２：０。設(shè)置Ｐ０７３３，數(shù)字輸出３功能為５２：３。進(jìn)入Ｐ０７５６，設(shè)置ＡＤＣ類型為２。進(jìn)入Ｐ０７５７，設(shè)置為４。進(jìn)入Ｐ０７５８，設(shè)置為０。進(jìn)入Ｐ０７５９，設(shè)置為２０。進(jìn)入Ｐ０７６０，設(shè)置為１００。２７－３０步驟為設(shè)置模擬量０－１００％對(duì)應(yīng)輸入為４－２０ｍＡ，設(shè)置參數(shù)時(shí)，顯示0n0000，直接按P進(jìn)入設(shè)置，此時(shí)是對(duì)第一路參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如果用的是第二路模擬量，需要對(duì)P1000參數(shù)和27-30步內(nèi)的第二參數(shù)0n0001進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)入P0778，設(shè)置為4，對(duì)應(yīng)模擬量輸出最小值為4。此設(shè)置是針對(duì)第一路模擬量輸出，如果用第二路模擬量，需要對(duì)第二參數(shù)0n0001進(jìn)行設(shè)置。退回r0000，按Ｐ，退出設(shè)置。設(shè)置完成。設(shè)置完成后，可以按下ｈａｎｄ，手動(dòng)在面板上按Ｉ啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，上升和下降箭頭提高和降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。按Ｏ停止風(fēng)機(jī)。在手動(dòng)狀態(tài)下，有可能發(fā)風(fēng)機(jī)故障信號(hào)。按ａｕｔｏ，可以用繼電器對(duì)變頻器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，用模擬量控制轉(zhuǎn)速，模擬量輸出指示輸出頻率。3.3斷路器的選型斷路器又稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)，俗稱"空氣開(kāi)關(guān)"也是指低壓斷路器。它是一種既有手動(dòng)開(kāi)關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過(guò)載、和短路保護(hù)的電器。功能：它可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考勋@得了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇施耐德（Schneider）C65N50A/3P,C65N50A/1P計(jì)算公式：P=√3·380·IN·COSα(COSα≈0.8;√3≈1.732;P=25KW)所求的IN=47.5A所以我擇擇斷路器的電流為50A,電壓為400V圖1-23.4按鈕的選型按鈕一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，有的產(chǎn)品可通過(guò)多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。還有一種自持式按鈕，按下后即可自動(dòng)保持閉合位置，斷電后才能打開(kāi)。按鈕開(kāi)關(guān)可以完成啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)、變速以及互鎖等基本控制。通常每一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)有兩對(duì)觸點(diǎn)。每對(duì)觸點(diǎn)由一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和一個(gè)常閉觸點(diǎn)組成。當(dāng)按下按鈕，兩對(duì)觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合?？刂普麄€(gè)電路的動(dòng)作的啟動(dòng)和斷開(kāi)的。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇施耐德（Schneider）額定電流為5A的按鈕開(kāi)關(guān)。圖1-33.5傳感器的選型傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官，人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁場(chǎng)等等。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱的新水平。功能：常將傳感器的功能與人類5大感覺(jué)器官相比擬：光敏傳感器——視覺(jué)聲敏傳感器——聽(tīng)覺(jué)氣敏傳感器——嗅覺(jué)化學(xué)傳感器——味覺(jué)壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺(jué)敏感元件的分類：①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)。②化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理。③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇西門子三線接近式傳感器SIEMENS3UL3802-2A和兩線式接近開(kāi)關(guān)SIEMENS2UL3802-2A圖1-43.6交流接觸器的選型交流接觸器原理：當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失,動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開(kāi),切斷電源。作用：當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時(shí)，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_(kāi)位置。當(dāng)電磁線圈通過(guò)控制回路接通控制電壓(一般為額定電壓)時(shí)，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合，接通電路，輔助接點(diǎn)隨之動(dòng)作。功能：實(shí)現(xiàn)電路的通斷的橋接作用，一旦接觸器失去電則電機(jī)則不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我的選擇施耐德（Schneider）根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇施耐德（Schneider）LC1-D50E7C計(jì)算公式：P=√3·380·IN·COSα(COSα≈0.8;√3≈1.732;P=25KW)所求的IN=47.5A所以我擇擇交流接觸器的電流為50A,電壓為400V圖1-53.7交流電動(dòng)機(jī)選型通電線圈在磁場(chǎng)里轉(zhuǎn)動(dòng)。你知道直流電動(dòng)機(jī)的原理了吧？直流電動(dòng)機(jī)是利用換向器來(lái)自動(dòng)改變線圈中的電流方向，從而使線圈受力方向一致而連續(xù)旋轉(zhuǎn)的。因此只要保證線圈受力方向一致，電動(dòng)機(jī)就會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。交流電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用這點(diǎn)的。交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，你所說(shuō)的模型中，定子就是電磁鐵，轉(zhuǎn)子就是線圈。而定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源的，所以，定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。關(guān)于二個(gè)銅環(huán)的作用：二個(gè)銅環(huán)配上相應(yīng)的二個(gè)電刷，電流就能源源不斷的被送入線圈。這個(gè)設(shè)計(jì)的好處是：避免了二根電源線的緾繞問(wèn)題，因?yàn)榫€圈是不停的轉(zhuǎn)的，用二條導(dǎo)線向線圈供電的話，二根電源線便會(huì)緾繞關(guān)于線圈中的電流由于是交流電，是有電流等于零的時(shí)刻，不過(guò)這個(gè)時(shí)刻同有電流的時(shí)間比起來(lái)實(shí)在是太短了，更何況線圈有質(zhì)量，具有慣性，由于慣性線圈就不會(huì)停下來(lái)。交流電動(dòng)機(jī)是根據(jù)交流電的特性，在定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，然后使轉(zhuǎn)子線圈做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)和定子的磁場(chǎng)方向相反，才使轉(zhuǎn)子有了，旋轉(zhuǎn)力矩。作用：通過(guò)線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而是起重機(jī)上升和行走。功能：是將交流電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇電機(jī)的型號(hào)為ABB電機(jī)電機(jī)的額定功率為25KW，額定Nn1500轉(zhuǎn)，額定電流為50A。根據(jù)公式P=√3·380·IN·COSα(COSα≈0.8;√3≈1.732;P=25KW)和Nn=60f/P(1-S)因?yàn)檗D(zhuǎn)差率近似于0所以忽略不記。圖1-63.8熱繼電器的選型利用輸入電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠做出相應(yīng)動(dòng)作的一種繼電器。使用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)時(shí)，將熱元件與電動(dòng)機(jī)的定子繞組串聯(lián)，將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調(diào)節(jié)整定電流調(diào)節(jié)旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距一適當(dāng)距離。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱元件的電流即為電動(dòng)機(jī)的額定電流，熱元件發(fā)熱，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動(dòng)人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態(tài)，交流接觸器保持吸合，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。作用：熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生變形，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。功能：熱繼電器的斷相保護(hù)功能是由內(nèi)、外推桿組成的差動(dòng)放大機(jī)構(gòu)提供的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)熱繼電器熱元件的電流正常，內(nèi)外兩推桿均向前移至適當(dāng)位置。當(dāng)出現(xiàn)電源一相斷線而造成缺相時(shí)，該相電流為零，該相的雙金屬片冷卻復(fù)位，使內(nèi)推桿向右移動(dòng)，另兩相的雙金屬片因電流增大而彎曲程度增大，使外推桿更向左移動(dòng)，由于差動(dòng)放大作用，在出現(xiàn)斷相故障后很短的時(shí)間內(nèi)就推動(dòng)常閉觸頭使其斷開(kāi)，使交流接觸器釋放，電動(dòng)機(jī)斷電停車而得到保護(hù)。根據(jù)項(xiàng)目的需要，我選擇施耐德（Schneider）熱繼電器的額定電壓為400V額定電流為50A(熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。)根據(jù)公式P=√3·380·IN·COSα(COSα≈0.8;√3≈1.732;P=25KW)IN=47.5A所以去額定電流為50A圖1-73.9元器件列表表1-3元器件列表名稱規(guī)格型號(hào)文字符號(hào)數(shù)量變頻器SIEMENSMICROMASTERMM420GF1PLCSIEMENSPLC200PLC1斷路器SchneiderC65D503PQ12三線式傳感器SIEMENS3UL3802-2AB2交流接觸器SchneiderLC1-D50E7CKM12交流電動(dòng)機(jī)ABBM2QAM12熱繼電器SchneiderLRDTOCR12按鈕SchneiderLAY3SB19斷路器SchneiderC65D501PQ22兩線式傳感器SIEMENS2UL3802-2AB23.10i/O分配表1-4i/O分配輸入i/O名稱輸出i/O名稱I0.0啟動(dòng)Q0.1正轉(zhuǎn)I0.1停止Q0.2反轉(zhuǎn)I0.2左限位Q0.3高速I0.3右限位Q0.4低速I0.4上限位Q0.5行走電機(jī)I0.5下限位Q0.6起升電機(jī)I0.6向左邊移動(dòng)Q1.5復(fù)位指示燈I0.7向右邊移動(dòng)Q1.6手動(dòng)指示燈I1.0上升Q1.7自動(dòng)指示燈I1.1下降I1.2手動(dòng)/自動(dòng)選擇I1.3復(fù)位I1.4急停

3.11電器原理圖圖1-83.12軟件設(shè)計(jì)程序3.13調(diào)試首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，思考下所設(shè)計(jì)的程序與變頻器是否有語(yǔ)法上的錯(cuò)誤等，然后開(kāi)始對(duì)PLC的輸入和輸出點(diǎn)（也是就i/O分配）就行梳理?？从袥](méi)有重復(fù)或多余的輸入和輸出，在確定好i/O分配沒(méi)有錯(cuò)誤的前提下，開(kāi)始對(duì)程序進(jìn)行檢查。先將程序保存接著全部編譯，這樣我就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了三處語(yǔ)法上的錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)查看發(fā)現(xiàn)原來(lái)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里出現(xiàn)了兩個(gè)輸出。我在修改完這三處錯(cuò)誤后，確認(rèn)自己的程序在語(yǔ)法上已經(jīng)沒(méi)有任何問(wèn)題了，接著我便開(kāi)始檢查邏輯上的錯(cuò)誤，在檢查后確認(rèn)邏輯沒(méi)有任何問(wèn)題后開(kāi)始檢查軟件和硬件連接部分（也就是接線部分）。保證了接線的地方?jīng)]有任何問(wèn)題后，準(zhǔn)備仿真程序的運(yùn)行調(diào)試（也就是試車運(yùn)行）。1、（手動(dòng)運(yùn)行）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕I0.0后，將開(kāi)關(guān)撥到手動(dòng)開(kāi)關(guān)I1.2后，繼續(xù)按下左移按鈕I0.6，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)行走電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行且在5秒后快速向左行走，當(dāng)?shù)竭_(dá)左限位I0.2時(shí)候，電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停下來(lái)。接著我便按下右移按鈕I0.7，行走電機(jī)又開(kāi)始運(yùn)行，且向右移動(dòng)，過(guò)了5秒后開(kāi)始快速向右移動(dòng)。在到達(dá)右限位I0.3時(shí)，行走電機(jī)停止運(yùn)行。在確認(rèn)行走沒(méi)有任何問(wèn)題后進(jìn)行起升運(yùn)行調(diào)試，按下上升按鈕I1.0后,起升電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)且在5秒后快速上升，在到達(dá)上升限位I0.4后，起升電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。接著我按下下降按鈕I1.1后,起升電機(jī)又開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（也就是Q0.2接通反轉(zhuǎn)），吊鉤開(kāi)始下降且在5秒后快速下降，在到達(dá)下降限位I0.5時(shí)候，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)所有的手動(dòng)運(yùn)行步驟結(jié)束。再進(jìn)行第二次測(cè)試時(shí)，則是為了測(cè)試急停和停止按鈕的作用是否有效果。2、（自動(dòng)運(yùn)行）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕I0.0后，將開(kāi)關(guān)撥到自動(dòng)檔I1.2后，則行走電機(jī)自動(dòng)向左移動(dòng)，且在5秒后變高速向左移動(dòng)，在到達(dá)左限位后停止向左移動(dòng)，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)向右