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基于plc的部分设计案例
日期:2015-11-11 15:51:36人气:  标签:常州西门子PLC培训 常州PLC培训 常州三菱plc培训 常州plc编程 常州plc编程培训
应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法

传统机床配套的电控系统以继电器、接触器的硬接线为基础,技术上比较落后,特别是其触点的可靠性问题,直接影响了产品质量和生产效率。介绍应用PLC对Z3050摇臂钻床电控系统进行技术改造的方法。    一、引言  传统机床控制系统基本上采用交流继电接触器控制方式,可靠性较差。存在触点寿命低、故障率高、线路维护困难等缺点。可编程序控制器(PLC)是以微处理器为基础,综合计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种工业自动控制装置,应用灵活、可靠性高、维护方便。应用PLC对传统机床控制系统进行改造可取得良好效果。本文试探讨应用三菱公司的FX2N-32MR型PLC对Z3050型摇臂钻床的继电-接触器控制线路进行改造的方法。  二、问题的提出  Z3050型摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱、工作台等组成。为简化传动装置,摇臂钻床的运动部件使用多电机拖动,共有四台电动机:主轴电动机M1,摇臂升降电动机M2,液压泵电动机M3,冷却泵电动机M4。  主轴箱上装有4个按钮:SB1、SB2、SB3与SB4,它们分别是主轴电动机停止、起动按钮,摇臂上升、下降按钮。主轴箱移动手轮上装有2个按钮SB5、SB6,分别为主轴箱、立柱松开按钮和夹紧按钮。
  (一)Z3050摇臂钻床的电气控制线路分析(如图1)  1.主轴电动机M1的控制  按起动按钮SB2→接触器KM1吸合并自锁→主轴电动机M1启动运行,同时指示灯HL3显亮。按停止按钮SB1→KM1释放→M1停止,同时指示灯HL3熄灭。  2.摇臂升降控制  按下上升点动按钮SB3→时间继电器KT线圈得电→摇臂上升到位后,松开按钮SB3→KM2和KT同时断电释放→M2停止,摇臂停止上升→由于KT线圈失电,经1~3秒延时,其延时闭合的常闭触点复位→KM5吸合→液压泵电机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。同时,活塞杆通过弹簧片使SQ3的动断触点断开→KM5断电释放→液压泵电机停止,最终完成摇臂的“松开-上升-夹紧”的整套动作。  摇臂的下降由SB4控制KM3,启动M2反转来实现,与摇臂上升过程类似。  其中,摇臂的松开及夹紧到位分别由行程开关SQ2及SQ3的动作发出信号。摇臂升降的上下限位保护分别由SQ1及SQ5实现。KT为断电延时型时间继电器,其作用是在摇臂升降到位后,延时1~3S再起动M3将摇臂夹紧。  3.立柱和主轴箱的夹紧与松开控制  SB5和SB6分别为松开与夹紧控制按钮,由它们点动KM4、KM5,去控制M3的正、反转,由于SB5、SB6的动断触点(5-21-22)串联在YA线圈支路中。所以在操作SB5、SB6点动M3的过程中,电磁阀YA断电,液压泵供出的压力油进入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔,而不进人摇臂松开夹紧油腔,进而推动松、紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧,同时“松开/夹紧指示灯”HL1或HL2亮。  (二)控制线路的常见问题  Z3050型摇臂钻床的工作过程是由电气、机械、液压系统配合实现的。由于采用交流继电接触器控制方式,继电器、接触器控制线路部分故障率较高,这是造成经常待机维修的主要因素。例如:若时间继电器KT线圈断线,或其动合触点闭合时接触不良,则可导致摇臂松开的专用电路故障;若接触器KM4主触点接触不良,或KM5的动合互锁触点接触不良等则会使主轴箱和立柱的松开不正常等等。  此种常见故障可由器件本身故障造成,也可由触点老化、连接点接触不良等线路故障造成。若采用可编程序控制器用程序来实现控制功能,即用“存储逻辑”取代继电器-接触器系统的“接线逻辑”,则在控制电路中,不存在触点老化,触点接触不良,接点虚焊等现象,具有很高的可靠性。下面就试述用PLC对其进行控制线路的改造的方法。  三、用PLC进行控制线路的改造  (一)分析控制对象  前面已分析了机床控制系统的动作过程。在用PLC控制系统时,为节省I/O点,主轴电机的过载保护热继电器FR1及液压泵电机的过载保护热继电器FR2的动断触点串联接入PLC,共用一个输入点。冷却泵由组合开关QS2直接启动,不接入PLC。各指示灯与相应的接触器并联输出或直接由相应开关控制,不单独占用输出点。  (二)PLC选型及分配I/O点  根据控制系统的I/O点数量的情况,选用三菱公司的FX2N-32MR型PLC。I/O设备及I/O点分配如表1所示。

  (三)外部接线图  为了提高信号的准确性,避免由于机器机械振动等原因使常闭触点脱开而给出错误指令,PLC输入端的信号元件SB1,SQ1,SQ5,SQ2,SQ3等在传统控制线路中使用常闭触头的,都改用常开触头,而在PLC的程序中做相应调整。  (四)程序设计  由于摇臂上升和下降都需要先松开摇臂,同时也都受“升降限位→开关”的限位保护,所以可以用这些条件去控制PLC内的一个虚拟辅助继电器M,使其成为有人按下摇臂上升或下降按钮(发出摇臂升降命令)的标志,从而简化后续程序的设计。  另外,前文已经分析:在摇臂上升的控制中,按下SB3使摇臂上升到所需位置后,松开SB3则摇臂停止上升。同时时间继电器KT断电释放,经1S-3S时间的延时后,其延时闭合的触点动作闭合使液压泵电机反向旋转,最终使摇臂夹紧(下降过程类似)。因而程序中需要一个“断电延时型”的时间继电器,而PLC里的时间继电器都是属于“通电延时型”,所以需要通过一个程序段构造一个“断电延时型”的时间继电器。  如图3所示,M0得电闭合后,M1得电并自锁,而T0受M0的封锁不能得电;M0断电后,其常闭触点复位闭合,T0得电开始定时,定时时间到了之后,T0的常闭触点才动作断开,这时M1才失电;即T0成了一个“断电延时型”的时间继电器,M1也有了“失电延时断开”的功能。  根据上述的分析及原来的继电器系统控制线路图,结合“翻译法”可以很方便的设计出PLC的梯形图。  (五)调试运行  写好程序后,先利用计算机软件模拟运行,修改、完善程序,确定能实现原线路的各种功能后,再与机床联机调试运行。  四、结束语  改造后的机床PLC控制系统比原来的继电接触器控制系统有如下优点:用程序实现器件的“软连接”,节省了电气元件、导线等材料,减少了硬件接线的工作量,缩短设计周期;PLC控制系统便于运行监控,检查和排除故障,减少平时维护的工作量;提高了控制系统的可靠性和抗干扰能力,降低了故障率。  可编程序控制器应用灵活、编程容易,应用PLC对传统控制方式的机床进行改造可取得良好的效果。目前已广泛应用于传统工业技术改造和工业新产品的设计中

基于PLC的步进电机主机调速控制

 在船舶航行中,对主机转速的控制是船舶驾驶的一个主要操作方面。不同的船舶上有不同的调速控制方式,在小型船舶上,一般都是通过推拉软轴实现调速,这种控制方式最简单,但是控制距离有限,所以在稍大一些的船上必须采用遥控调速,早期的遥控方式一般是气控调速,后来随着科学技术的不断进步,电气自动化控制在工业控制和生产中被越来越广泛地应用,一种新型的主机调速装置即电控调速正逐渐被越来越广泛地应用。为适应科技发展的潮流,缩短与国外同行的差距,本文开发了全新的电控调速装置。
  主机电控调速装置是专门应用于对主机油门进行遥控操作的各种船舶上,特别是需要频繁操作的各种拖轮上,尤其运用于无气源供给的小型船舶上。主机油门调速装置是全回转舵桨配套的产品,从最初至今,油门控制一直采用气控调速,对比于气控调速,电控调速具有设备安装简单、调速精度高、控制更加可靠等优点。
  电控调速装置是集机械、电气、软件为一体的机电一体化系统,在该系统中采用电位器传感、PLC控制、步进电机执行的开环控制方式。由于主机能否正常调速是船舶安全航行的一个必要条件,为了提高整个系统的可靠性,考虑到机舱工作环境恶劣,利用步进电机接收数字脉冲的特性,去掉了反馈装置,实行开环控制,比传统的闭环控制方式更加简洁、可靠。

2 系统原理及硬件组成
系统原理框图
图1系统原理框图
  1)控制方式为开环,整个系统由控制手柄、控制及驱动器件、步进电机、机械执行机构组成。主机转速控制指令由控制手柄下安装的电位器给定,电位器的输出电压经处理后送入S7—200PLC,发出控制指令给步进电机驱动器,驱动器驱动步进电机旋转,并由机械执行机构将步进电机的角位移转换成直线位移,通过软轴推拉主机油门,实现主机调速。
  2)步进电机及其驱动,步进电机是数字控制系统中的执行电动机,由于它可以直接接收计算机来的数字脉冲信号,而不需要进行数/模转换,所以用起来非常方便,改变电脉冲的频率大小和通电相序,就可控制步进电机的转速和转向。步进电机角位移与控制脉冲精确同步,在无需反馈控制而要求有准确位置的应用场合,是一种重要的机电执行装置。正因为步进电机的以上特点,在该系统中为了使控制更加简单、可靠,采用2相4拍混合式步进电机进行开环控制,其步距角1.8°,在实际使用中可进行细分驱动,使运转更加平稳,定位精度更高。步进电机驱动器选用成熟产品北京森创20403,只需接收来自步进驱动器的脉冲、转向、使能控制信号,通过手柄电位器的旋转控制发送的脉冲个数,可实现步进电机精确定位。
  3)机械执行机构该执行机构中,通过丝杆螺母机构将步进电机的角位移转换为螺母的直线位移,由滑动螺母带动推拉软轴直线运动,软轴的另一端连接在主机油门上,由此实现主机调速。基准定位开关用于调节主机的怠速,最大限位开关用于限制最大转速。上限开关和最大极限开关都是电子式接近开关,当检测板移动到距离基准定位开关的端部2mm时,该开关就会动作,发出控制信号,步进电机会停止转动,此时主机油门处于怠速位置。上限开关与下限开关相同,功能为防止主机超过限定的转速,当移动板前移至上限开关动作时,立即停止向前(加速方向)移动,此时继续向下旋转操作手柄,检测板不会动作,只有将旋转操作手柄抬起时,检测板会向后(减速方向)移动。
  下限开关作为起始定位开关,在整个系统中尤为重要,因此增加下限开关2作为下限开关1的备用,当下限开关l出现故障时,下限开关2会自动代替下限开关1工作,同时发出下限开关1的故障报警,此时整个系统仍然可以正常工作,但是为保证系统的可靠性,应及时更换下限开关1。下限开关1和下限开关2的相对位置出厂前已经固定好,不得随意改动,下限开关2的工作位置应比下限开关1稍后0.5mm左右,当下限开关1正常时,下限开关2不工作。
3 控制系统设计
  1)控制原理设计:由于主机油门控制在船舶操纵上极为重要,执行机构必须及时反映控制电位器的位置,并且要求定位准确,无论驾驶人员如何操纵,执行机构不允许出现任何误动作,不许出现丢步、失步,出现大的累积误差。在本系统中采用开环控制,没有位置反馈传感器,步进电机的位置完全由程序发出的控制指令来确定,更要求控制程序运行可靠,位置计算准确。考虑到开环控制必须有一准确初始位置,为此增加基准定位开关,在每次上电或者控制电位器回到零位时,执行机构必须回到此开关处,重新定位,这样也可以消除多次操作的累积误差。
执行机构原理
图2执行机构原理
PLC与步进电机控制器连接
图3 PLC与步进电机控制器连接
 PLC与步进电机控制器连接
图4 PLC与步进电机控制器连接
  2)PLC选用和硬件配置:西门子S7—200PLC以集程度高、功能强、抗干扰性能好、工作稳定等优点获得了非常广泛的应用,在现代化的技术改造中,发挥了越来越重要的作用。本系统选用S7—200系列的CPU222作为主控单元。I/O是14个点,8输入/6输出,体积小,功能强,具有高速脉冲输出功能,EM235模拟量输入模块是价格适中、高速12位模拟量输入模块口41。这些模块可在149μs之内将模拟信号输入转换为其相应的数字值,可以实现信号转换,可以驱动步进电极实现精确控制。EM235模块通过扁平电缆接到PLC,构成数据通道,同时模拟量模块还必须外接+24V
  直流电源接到M、L+的接线端,本例中接到PLC的+24V直流电源的输出端M、L+,由PLC向模拟量模块提供+24V工作电源。步进电机型号56RYG250B,数字步进驱动选用SD20403。各个开关量控制锁等常规控制这里不再叙述。下面描述模拟量的处理问题。作为一个主要控制条件,通过对模拟量模块连接端子的选择,控制电机的模拟量是通过电位计(R2)送出0—10V模拟信号进到控制系统中(EM235配置开关表,SWl一SW6分别设置为:0FF、0N、OFF、OFF、0FF、ON),CPU通过模拟量扩展模块EM235读取该值,并分析、处理该值b1。和该模拟量有关的几个基本数据:对于EM235和CPU222的规定,输入0~20mA对应数据为O~32000,每1mA增量,数据为1600。驱动机构的丝杠行程为25mm,即1mm距离电流变化量为0.8mA。
  3)应用程序:在S7—200系列中,CPU-222的输出端Q0.O能够输出方波信号,而且方波信号的周期和脉宽均能独立调节,其中脉宽指的是在一个周期内,输出信号处于高电平的时间长度。Q0.0的输出脉冲触发步进电机驱动器,由电位计AIW0.0控制输出脉冲数,功率驱动器将控制脉冲按照某种模式转换成步进电机线圈的电流,产生旋转磁场,使得转子只能按固定的步数来改变它的位置。当输入端10.0发出”START”信号后,控制器将输出固定数目的方波脉冲,使步进电机按对应的步数转动,初始化复位,用接在输入端10.1的开关来选择转动方向,将输出Q0.1置成高电位那么电机逆时针转动。如果10.1=O,将输出Q0.1置成低电位,那么电机顺时针转动。为保护电机避免漏步,电机转动方向的改变只能在电机处于停止状态(M0.1=0)时进行。当输入端10.1发出信号后,输出端Q0.1的方向开关位置决定电机正转或反转。图四为部分控制梯形图。
4 结束语
  本文介绍了采用步进电机进行开环控制的主机电控调速系统,目前已成功应用于某全回转拖轮上,在实际使用过程中运行良好,该系统运行可靠,控制精度高,有着广阔的应用前景。

基于PLC的四层电梯毕业论文毕业设计

该文章讲述了基于PLC的四层电梯毕业论文毕业设计.
目录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景及意义 1
1.2 电梯的国内外发展状况 2
1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景 3
1.4课题研究的内容 5
第二章 电梯的综述 6
2.1电梯的定义与简介 6
2.2电梯的历史发展 6
2.3电梯的种类 7
2.4电梯的主要参数及性能指标 9
2.5电梯的结构及组成部件 11
第三章总体方案设计 14
3.1 总体方案的确定 14
3.2 设计思想 14
第四章 硬件的选型 16
4.1 PLC的选择 16
4.1.1 PLC的定义和特点 16
4.1.2 PLC的主要功能和应用 18
4.1.3 PLC与其他工业控制系统的比较 19
4.2 变频器的选择 21
4.2.1 通用变频器概况 21
4.2.2通用变频器的功率输出驱动技术动向 22
4.2.3 VS一616G5型变频器简介 23
第五章 硬件设计及计算 26
5.1 四层电梯曳引电机及门电机电路图 26
5.2 PLC的系统硬件设计 26
5.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 26
5.2.2可编程控制器机型的选择 27
5.2.3输入/输出点分配: 28
5.2.4 PLC外部接线图 29
5.3 变频器参数设置及计算 30
5.3.1变频器参数设置 30
5.2.2变频器自学习功能的应用方法 30
5.2.3 VS一616G5变频器的连接图 31
5.2.4变频器容量计算 31
5.2.5变频器制动电阻参数的计算 32
第六章 软件设计 33
6.1 PLC的编程语言 33
6.2 STEP 7概述 33
6.3 程序设计常用方法 34
6.4系统结构框图 36
6.4.1 电梯开关门流程图 36
6.4.2 电梯上升下降流程图 37
6.5 梯形图 38
6.5.1外召唤信号登记及消除 38
6.5.2内指令信号登记及消除 39
6.5.3电梯的平层信号处理 40
6.5.4选层定向及反向截梯 40
6.5.5内指令外召唤信号的保持 43
6.5.6各楼层停车信号 45
6.5.7自动开关门 45
6.6 语句表 47
6.7 程序仿真 51
总结 53
参考文献 54
附录 55
外文资料 55
中文翻译 63
致谢 68
第一章 绪论
1.1课题的研究背景及意义
电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层厂房和仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通工具。随着社会的发展,建筑物规模越来越大,楼层越来越多,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性提出了更高的要求。
电梯是集机电一体的复杂系统,不仅涉及机械传动、电气控制和土建等工程领域,还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言,应具有高度的安全性。事实上,在" title="下一页">> >> >>| 电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候,对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而,只有电梯的制造,安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量,才能全面保证电梯的最终高质量。在国外,已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化,实行由各制造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位,承担安装调试、定期维修和检查试验,从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此,可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真地调查和科学计算,其结论是:乘电梯比走楼梯安全5倍。掘资料统计,在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次,而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。目前,由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短,这种电梯运行更加可靠,并具有很大的灵活性,可以完成更为复杂的控制任务,己成为电梯控制的发展方向。
可编程序控制器,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台PLC问世以来,迄今己30多年,它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变,但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学,调试和查错都很容易。用户买到所需PLC后,只需按说明书或提示,做少量的安装接线和用户程序的编制工作,就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了“电脑”的神秘感,推动了计算机技术的普遍应用。可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。PLC现已成为现代工业控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能,易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能,同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统,在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。
总之,电梯的控制是比较复杂的,可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间。PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备,随着PLC应用技术的不断发展,将使得它的体积大大减小,功能不断完善,过程的控制更平稳、可靠,抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。因此,它已经成为电梯运行中的关键技术。
1.2 电梯的国内外发展状况
在经济不断发展,科学技术日新月异的今天,楼的高度已和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经,电梯起着不可或缺的作用,电梯作为建筑物内的主要运输工具,像其他的交通工具一样,已经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一个国家的电梯需求总量,主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。在全球经济持续低迷的情况下,我国国民经济仍然以较高的速度持续增长,城市化水平不断提高。这从客观上导致了我国电梯行业的空前繁荣景象,我国已经成|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 为全球最大的电梯市场。上世纪80年代以来,随着经济建设的持续高速发展,我国电梯需求量越来越大。总趋势是上升的,目自口进入了“第三次浪潮”,2004年总产量超过了8万台,而且目前还没有减速的迹象。从1949年建国以来全国共生产安装了6l万多台电梯。尽管如此,我国的电梯远未达到饱和的程度。全世界平均1000人有l台电梯,我国如果要达到这个水准,还需要增加70万台。到那时候,全国在用电梯将达到130万台,每年仅报废更新就需要6万台。到2005年,中国电梯的年产量达到13.5万台,与1980年相比,25年增长了59倍,产量每年平均增长17.8%。2005年安装验收电梯124465台,截至05年底,我国的在用电梯总数已达651794台。如此庞大的市场需求为我国电梯行业的发展创造了广阔的舞台!
我国电梯行业已经具备了很强的生产能力。兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司,美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同本三菱、日立、东芝、富士达等13家大型外商投资公司在国内的市场份额达到了74%”。先进技术和先进管理的引进对国内电梯企业产生了强大的推动作用。苏州江南、山东百斯特、浙江巨人、上海华立、昌华、东莞飞鹏、宁波宏大、苏州申龙和东南液压电梯等一批优秀的电梯品牌看清了自己的定位与出路。目前国内市场需要的电梯产品,我国电梯行业几乎全部可以生产,不但大量替代了进口,而且有一定的出口。国产电梯的技术水平和产品质量正在稳步提高。自1985年我国参加了国际标准化组织ISO/TCl78以来,先后等同或等效采用了一批国际标准和先进国家的标准。标准的高起点使我国电梯行业在技术上居于有利地位。许多新技术和新产品,如无机房电梯、无齿轮曳引机、永磁同步拖动技术、远程监控技术等,国际上也是刚刚出现,我国就有许多企业可以生产了。国产电梯以其高质量,低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户,为逐步进入国际市场创造了有利条件。
中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置,每年销售量己达l万台左右,约占亚洲市场的1/50,一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界,电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家,电梯的使用相当普遍。
世界上有名的几家电梯公司,诸如:美国奥的斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等,其电梯的产量已占世界市场的51%。其中,奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前,国外除了以交流电梯取代直流电梯以外,在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外,家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。
1.3 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景
目前,在电梯的控制方式上,主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机,它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务,而且依靠程序运行,这就保证只有正确的程序才能运行,否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元,即无线圈又无触点,使用次数不受限制,属无触点运行,因此,它比继电器控制有着明显的优越性,运行寿命更长,工作更加可靠安全,自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式,它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代,是电梯控制系统中理想的控制新技术。
随着科技的进步,电梯也更加安全、舒适。然而,人们的追求并没有就此停止下来,仍在不断地进行研究改进。绿色是和平,绿色是天然,绿色是和谐。电梯是载人的机电设备,要实现“绿色”,也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务,强调电梯与环境的协调与和谐。
目前意义上的“绿色”,一般是强调“天然”的一面|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| ,强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品,其天然性应表现为对环境影响的尽可能小,与环境的协调与平衡,以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。
(1)智能化。我们这罩所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排,说到底是一种程序控制,是一种周期性的系统自动控制,实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点,不仅具有传统的人工智能的所有优点,而且还有传统的人工智能无法比拟的东西,具有动念和随机处理各种问题的能力,诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息,自动地制定每次最优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等,让乘客有更多的主动性,使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能,让电梯自己能够检测到电梯的故障所在,并及时报警予以排除。
(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说,电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的,使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射,使用安全材料和运行稳定,而且要有一种良好的视觉效果,让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时,电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时,不但要使乘客容易与外界沟通联系,而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐,彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时,电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾,不但让老人和孩子感到方便和舒适,而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能,使电梯在保证运行效率最高的同时,使电梯能最大限度地得到休眠。
(3)与环境的协调和平衡,包括以下几个方面:
①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展:视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人,格调高雅,制作精良的电梯,乘客自然会有一种安全的感觉,有一种视觉上的舒适。用料低廉,款式陈旧,色彩沉闷,甚至破破烂烂的电梯,乘客视觉协调无从谈起,乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的,甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。
②消除电磁辐射。如前所述,由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶,所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小,而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康,而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化(0A)、楼宇自动化(BA)、通讯自动化(CA)的正常运转。
③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器,可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式,按人体生理适应要求,利用计算机优化设计而成的理想运行曲线,实现更稳定、更舒适的运行。
对现代化电梯性能的衡量,主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外,对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展,对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内,心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此,提倡对电梯进行豪华性装修,比如:轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象:进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调,在扶梯的周围种植花草;在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案,并且在色彩调配上要令人赏心悦目;在轿厢内播放优美的音乐,用以减少烦躁;在轿厢内播放电视节目,乘客可收看天气预报、新闻等。
1.4课题研究的内容
课题所研究的内容主要是用可编程控制器(PLC)改造在用电梯自动控制系统。由于大部分老式电梯的电控系统可靠性欠佳,用户寻求对电梯|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 的电控系统进行改造,以节约资金。因此,对电梯控制技术进行研究,找出一条适合国产老式电梯的改造之路,并进而提高国产电梯的技术水平和质量,具有十分重要的意义。
针对老式电梯采用的继电器逻辑控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作寿命短等缺陷,提出采用功能强、故障率低、可靠性高的可编程控制器(PLC)来控制电梯。
论文的主要内容如下:
首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点,电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构,由 PLC 来实现电梯信号控制,有双速电机实现调速,完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发,完成了 PLC 的选型、I/O 点数分配与 PLC 的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上,设计出了软件流程图,提出了模块化编程思想,介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。
第二章电梯的综述
2.1电梯的定义与简介
一种以电动机为动力的垂直升降机,装有箱状吊舱,用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式,踏步板装在履带上连续运行,俗称自动电梯。
服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢,运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。
习惯上不论其驱动方式如何,将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。
近几年来,随着国际社会对环保认识的关注,各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂,这是一种新型环保无溶剂的涂料,并且各种性能皆优于油漆。
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2.2电梯的历史发展
1854年,在纽约水晶宫举行的世界博览会上,美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明。他站在装满货物的升降梯平台上,命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度,然后发出信号,令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是,升降梯并没有坠毁,而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生发明的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全,先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到,这就是人类历史上第一部安全升降梯。
人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统,这套系统的基本原理至今仍无变化:即一个平衡物下降的同时,负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203年,在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机,这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后,起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后,威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯,液压的介质是水。在这些升降梯的基础上,一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而,一个关键的安全问题始终没有得到解决,那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时,负载平台就一定会发生坠毁事故。
奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后,搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了,升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889年12月,美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯,它采用直流电动机为动力,通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索,悬挂并升降轿厢。1892年,美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置,取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式,为操纵方式现代化开了先河。
生活在继续,科技在发展,电梯也在进步。150年来,电梯的材质由黑白到彩色,样式由直式到斜式,在操纵控制方面更是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控;双层轿厢电|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势;变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间;不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今,以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿,仍在继续进行电梯新品的研发,并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保——一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世,冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉,人们的生活因此变得更加美好。
2.3电梯的种类
 根据建筑的高度、用途及客流量(或物流量)的不同,而设置不同类型的电梯。目前电梯的基本分类方法大致如下:
1、按用途分类
乘客电梯:为运送乘客设计的电梯,要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。
载货电梯:主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。
医用电梯:为运送病床、担架、医用车而设计的电梯,轿厢具有长而窄的特点。
杂物电梯:供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。
观光电梯:轿厢壁透明,供乘客观光用的电梯。
车辆电梯:用作装运车辆的电梯。
船舶电梯:船舶上使用的电梯。
建筑施工电梯:建筑施工与维修用的电梯。
其它类型的电梯,除上述常用电梯外,还有些特殊用途的电梯,如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。
2、按驱动方式分类
交流电梯:用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
直流电梯:用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。
液压电梯:一般利用电动泵驱动液体流动,由柱塞使轿厢升降的电梯。
齿轮齿条电梯:将导轨加工成齿条,轿厢装上与齿条啮合的齿轮,电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。
螺杆式电梯:将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹,再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶,然后通过电机经减速机(或皮带)带动螺母旋转,从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。
直线电机驱动的电梯:其动力源是直线电机。
电梯问世初期,曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯,现已基本绝迹。
3、按速度分类
电梯无严格的速度分类,我国习惯上按下述方法分类。
低速梯:常指低于1.00m/s速度的电梯。
中速梯:常指速度在1.00~2.00m/s的电梯。
高速梯:常指速度大于2.00m/s的电梯。
超高速梯:速度超过5.00m/s的电梯。
随着电梯技术的不断发展,电梯速度越来越高,区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。
4、按电梯有无司机分类
有司机电梯:电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。
无司机电梯:乘客进入电梯轿厢,按下操纵盘上所需要去的层楼按钮,电梯自动运行到达目的层楼,这类电梯一般具有集选功能。
有/无司机电梯:这类电梯可变换控制电路,平时由乘客操纵,如遇客流量大或必要时改由司机操纵。
5、按操纵控制方式分类
手柄开关操纵:电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关,实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。
按钮控制电梯:是一种简单的自动控制电梯,具有自动平层功能,常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。
信号控制电梯:这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层,自动开门功能外,尚具有轿厢命令登记,层站召唤登记,自动停层,顺向截停和自动换向等功能。
集选控制电梯:是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯,与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。
并联控制电梯:2~3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制,共用层站外召唤按钮,电梯本身都具有集选|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 功能。
群控电梯:是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。
6、其它分类方式
按机房位置分类,则有机房在井道顶部的(上机房)电梯、机房在井道底部旁侧的(下机房)电梯,以及有机房在井道内部的(无机房)电梯。
按轿厢尺寸分类,则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。
此外,还有双层轿厢电梯等。
7、特殊电梯
斜行电梯,轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行,是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后,斜行电梯发展迅速。
立体停车场用电梯,根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。
建筑施工电梯,是一种采用齿轮齿条啮合方式(包括销齿传动与链传动,或采用钢丝绳提升),使吊笼作垂直或倾斜运动的机械,用以输送人员或物料,主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。
2.4电梯的主要参数及性能指标
1.性能指标:
(1)安全性
电梯时运送乘客的,即使载货电梯通常也有人相伴随,因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系,任何一个环节出了问题,都可能造成不安全的隐患,以致造成事故。
(2)可靠性
电梯的可靠性很重要,如果一部电梯工作起来经常出故障,就会影响人们正常的生产与生活,给人们造成很大的不便,不可靠也是事故的隐患,常常是不安全的起因。要想提高可靠性,首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性,只有每个零部件都是可靠的,整个电梯才能使可靠的。
(3)停站的准确性
停站准确性又称平层准确度,平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下:
电梯类型
额定速度(m/s)
平层准确度(m/s)
交流双速电梯
0.25或0.5
≤±15
0.75或1.0
≤±30
交直流快速电梯
1.5—2.0
≤±15
交直流高速电梯
≥2.0
≤±5
电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度,电梯的负载情况有密切关系。负载重,则惯性大,提速高惯性也大。因此检查平层准确度时,分别以空载,满载,上下运行,到达同一层站停测量平衡误差,取其最大值做平层站的平层准确度。
(4)振动、噪声及电磁干扰
现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳,安静,无电磁干扰。
(5)舒适感和快速感
电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求是必不可少的,快速可以节省时间,这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。
(6)节能
现代电梯应该合理的选择拖动方式,以达到节能的目的
2.主要参数:
1)额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量。
2)轿厢尺寸(mm):宽×深×高。
3)轿厢形式:有单或双面开门及其它特殊要求等,以及对轿顶、轿底、轿壁的处理,颜色的选择,对电风扇、电话的要求等。
4)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。
5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度。
6)开门方向:人在厅外面对厅门,门向左方向的为左开门,门向右方向开启的为右开门,两扇门分别向左右两边开启者为中开门,也称为中分门。
7)曳引方式:常用的有半绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1:1吊索法,轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。
8)额定速度(m/s):制造和设计所规定的电梯运行速度。
9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 等。如交流电机拖动或直流电机拖动,轿内按钮控制或集选控制等。
10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。
11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。
12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快,顶层高度一般越高。
13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快,底坑一般越深。
14)井道深度(mm):由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。
15)井道尺寸(mm):宽×深。
2.5电梯的结构及组成部件
电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度,密切协同,使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多,但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构,其机械部分由拽引系统,轿厢和门系统,平衡系统,导向系统以及机械安全保护装置组成;而电气控制部分由电力拖动系统,运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2-1所示。
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1—控制柜(屏)
2一拽引机
3—拽引钢丝绳
4—限速器
5—限速器钢绳
6—限速器张紧装置
7—轿厢
8—安全钳
9—轿厢门安全触板
10—导轨
11—对重
12—厅门
13—缓冲器
图2-1 电梯的基本结构
一、拽引系统
电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力,驱动电梯运行。主要由拽引机,拽引钢丝绳,导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力,由电动机,拽引轮,连轴器,减速箱,和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重,依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距,采用复绕型还可以增加拽引力。
二、导向系统
导向系统由导轨,导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度,使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。
三、门系统
门系统有轿厢门,层门,开门,连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口,由门扇,门导轨架,等组成,层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上,是轿厢和层门的动力源。
四、轿厢
轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构,由横梁,立柱,底梁,和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底,轿厢壁,轿厢顶以及照明通风装置,轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定
五、重量平衡系统
重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。
六、电力拖动系统
电力拖动系统由拽引电机,供电系统,速度反馈装置,调速装置等组成,它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源,根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。
七、电气控制系统
电梯的电气控制系统由控制装置,操纵装置,平层装置,和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求,控制电梯的运行,设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号,使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层,是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时,欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 厅门的指示灯,厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。
八、安全保护系统
安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统,可保护电梯安全的使用。机械方面的有:限速器和安全钳起超速保护作用,缓冲器起冲顶和撞底保护作用,还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。
第三章 总体方案设计
3.1 总体方案的确定
电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图,主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。
系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC,存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号,向拖动和门机控制系统发出控制信号。点击浏览下一页
图3-1 电梯PLC控制系统的基本结构图
3.2 设计思想
1.信号控制系统
电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示,输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。
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图3-2 电梯PLC信号控制系统框图
2.电梯控制系统实现的功能
电梯的控制系统实现如下功能:
1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行;
2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车;
3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。
4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示
5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;
6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;
7)无内选时延时5s自动关门,但不能自动行车;
8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。
第四章硬件的选型
4.1 PLC的选择
4.1.1 PLC的定义和特点
1.PLC的定义
由于PLC在不断发展,因此,对它下一个确切的定义是困难的。1980年PLC问世后,由美国电气制造商协会(National Electric ManufacturerAssociation NEMA)对PLC下过如下的定义:
PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。
1982年,国际电工委员会(International Electrical Committee IEC)颁布了PLC标准草案,1985年提交了第2版,1987年的第3版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输人和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
上述的定义表明,PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,它与其他顺序控制装置不同的特点。
2.PLC的特点
PLC能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些下列特点:
一、可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高,表现在下列几方面:
(1)与继电器逻辑控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因:
1)PLC不需要大量的活动部件和电子元器件,它的接线也大大减少。与此同时,系统的维修简单、维修时间缩短,因此可靠性得到提高。
2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计,例如,冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等,使可靠性得到提高。
3)PLC有较强的易操作性,它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点,因对操作|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 和维修人员的技能要求降低,容易学习和掌握,不容易发生操作的失误,可靠性高。
(2)与通用的计算机控制系统比较,PLC可靠性提高的主要原因:
1)PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言,编程的出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。因此,PLC的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高.
2)在PLC的硬件设计方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线生产;对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等,设有对电源的掉电保护、存储器内容的保护并采用看门狗和其他自诊断措施、便于维修的设计等等。
3)在PLC的软件设计方面,也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如,采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等等。一份用户选用PLC原因的调查报告指出,在各种选用PLC的原因中,第一位的原因是由于PLC可靠性高的用户达93%。其次,才是性能和维修方便等原因。可见,可靠性高是PLC的主要特点。
二、易操作性。PLC的易操作性表现在下列三个方面:
(1)操作方便对PLC的操作包括程序输人的操作和程序更改的操作。大多数
PLC采用编程器进行程序输人和更改的操作。编程器至少提供了输人信息的显示,对大中型的PLC,编程器采用CRT屏幕显示,因此,程序的输人直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号、继电器编号或触点号进行搜索或顺序寻找,然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上显示。所以PLC具有操作方便的特点。
(2)编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说,梯形图由于与电气原理图较为接近,容易掌握和理解,所以有利于程序的编写和学习。采用布尔助记符编程语言时,由于符号是功能的简单缩写,十分有利于编程人员的编程。虽然功能表图、功能模块图和高级描述语句的编程方法应用尚未普及,但是,由于它们具有功能清晰、易于理解等优点,正为广大技术人员所接纳和采用,并发挥出更有效的功能特点。
(3)维修方便,PLC所具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低了。当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可根据有关故障信号灯的提示和故障代码的显示,或通过编程器和CRT屏幕的显示,很快地找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间。为便于维修工作的开展,有些PLC的制造企业提供了维修用的专用仪表或设备,提供了故障树等维修用的资料。有些厂商还提供维修用的智能卡件或插件板,使维修工作变得十分方便。
PLC的面板和结构的设计也考虑了维修的方便性,例如,对需维修的部件设置在便于维修的位置,信号灯设置在易于观察的部位,接线端子采用便于接线与更换的类型等,这些设计使维修工作能方便地进行,从而大大节省维修时间。采用标准化元件和标准化工艺生产流水线作业,使维修用的备品备件简化,也使维修变得方便。
三、灵活性。PLC的灵活性表现在下列三方面:
(1)编程的灵活性。PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图和语句描述编程语言,只要掌握其中一种语言就可以进行编程。编程方法的多样性使编程方便,应用面拓展。由于采用软连接的方法,在生产工艺流程更改或者生产设备更换时,可以不必改变PLC的硬设备,通过程序的编制与更改就能适应生产的需要。这种编程的灵活性是继电器顺序控制系统所不能比拟的。正是由于编程的柔性特点,使PLC能大量地替代继电器顺序控制系统,成为当今工业控制领域的重要控制设备。在柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)和计算机集成过程控制系统
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