噸橋式起重機plc及變頻器設(shè)計

1、昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書20 屆 工科類設(shè)計題目：橋式起重機電氣控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 楊云英 層 次：本 科 技術(shù)職稱： 副教授 準(zhǔn)考證號： 學(xué)生專業(yè)：機械制造與自動化助學(xué)中心名稱：昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計時間： 2013年5月 15日2013年8月 30日 目錄第一部分 概述31.1橋式起重機簡介31.2 橋式起重機控制系統(tǒng)的功能要求4第二部分 系統(tǒng)總體設(shè)計52.1 橋式起重機的結(jié)構(gòu)52.2 橋式起重機的工作原理7第三部分 硬件系統(tǒng)配置8第四部分 軟件系統(tǒng)設(shè)計114.1 plc選型114.2 plc的i/o資源配置124.3 總體流程設(shè)計144.4 各個模塊梯形圖設(shè)計1

2、8第五部分 設(shè)計中存在的問題及解決方法33第六部分 小結(jié)33致謝34參考文獻34 第一部分 概述1.1 橋式起重機簡介橋式起重機是橋架式起重機的一種用途很廣的起重機械，橋式起重機安裝在廠房高處兩側(cè)的吊車梁上，它依靠升降機構(gòu)和水平運動機構(gòu)在兩個相互垂直的方向運動，能在矩形場地及上空完成操作，是各種生產(chǎn)企業(yè)廣泛使用的一種起重運輸設(shè)備。它具有承載能力大、可靠性高、結(jié)構(gòu)相對簡單等特點，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，用戶對起重機的性能要求越來越高，而早期的起重機已無法滿足要求，因此需要對起重機的控制方式進行改進，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。傳統(tǒng)起重機的控制系統(tǒng)一般采用六種調(diào)速方式：直接啟動電動機、改變電動機極對數(shù)調(diào)速、轉(zhuǎn)

3、自串電阻調(diào)速、渦流制動器調(diào)速、可控硅串級調(diào)速、直流調(diào)速。前四種為有極調(diào)速，調(diào)速范圍小，且只能在額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速。采用轉(zhuǎn)子回路串電阻等方式進行調(diào)速，啟動電流大，對電網(wǎng)沖擊很大，導(dǎo)致機械沖擊頻繁，振動劇烈，容易造成機械疲勞，導(dǎo)致意外事故發(fā)生。因此需要采用無級調(diào)速可以較好地解決以上問題，如可控硅串級調(diào)速，可實現(xiàn)無級調(diào)速，并減少啟動、制動沖擊，但其控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實現(xiàn)實際應(yīng)用。采用直流電動機也是一種較好的調(diào)速手段，但由于直流電動機制造工藝復(fù)雜、維護要求高、故障率高等缺點，故使用較少。早期的起重機采用接觸器、繼電器系統(tǒng)控制，由于頻繁的動作和高壓作用，經(jīng)常會出現(xiàn)觸點燒損的現(xiàn)象，電阻箱受工作環(huán)境

4、的影響容易出現(xiàn)腐蝕、老化，造成頻繁的事故。隨著電力、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，變壓變頻調(diào)速技術(shù)（vvvf）和可編程邏輯控制器（plc）已廣泛應(yīng)用于電氣傳動領(lǐng)域。目前有以下3種調(diào)速系統(tǒng)。直流驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)：該系統(tǒng)通過將給定模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過速度環(huán)、電流環(huán)到scr移相觸發(fā)的邏輯無環(huán)流調(diào)速，可用測速反饋或電壓反饋。交流調(diào)速系統(tǒng)：這是國內(nèi)普遍采用的一種調(diào)速方式，是利用繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，隨著晶閘管定子調(diào)壓、調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟，進入實際應(yīng)用階段。變頻調(diào)速“大功率的igbt模塊是變頻技術(shù)在升降設(shè)備中的控制成為可能，變頻調(diào)速法現(xiàn)在有恒壓頻比控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。

5、我們這次設(shè)計采用變頻調(diào)速。1.2 橋式起重機控制系統(tǒng)的功能要求 橋式起重機的功能主要是完成大型物品的運輸功能。其主要涉及兩方面的功能：檢測輸入信號、控制輸出。1.2.1檢測輸入信號 橋式起重機控制系統(tǒng)主要完成對操作按鈕輸入的檢測、限位開關(guān)的檢測、變頻器反饋值的檢測等。 （1）操作按鈕輸入的檢測。完成對人工操作臺的輸入按鈕檢測，主要的輸入按鈕有急停旋鈕和啟動按鈕、大車運行和停止和加速及減速按鈕、小車運行和停止和加速及減速按鈕、升降機運行與停止和加速及減速按鈕等。 （2）限位開關(guān)的檢測。限位開關(guān)一共包括三組：大車前進、后退限位開關(guān)；小車左移、右移限位開關(guān)；升降機上升、下降限位開關(guān)。 大車前進、后退

6、限位開關(guān)主要檢測大車的位置，防止大車運行超出允許范圍。 小車左移、右移限位開關(guān)主要檢測小車的位置，防止小車運行超出允許范圍。 升降機上升、下降限位開關(guān)主要檢測升降機的位置，防止升降機運行超出允許范圍。（3）變頻器反饋值的檢測。檢測變頻器的反饋值主要是為了防止溜鉤的發(fā)生，在電磁制動器抱住之前和松開之后，容易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。之所以會出現(xiàn)溜鉤是因為：電磁制動器在通電到斷電或者斷電到通電是需要時間的，大約0.6s（根據(jù)不同型號和大小改變），如果變頻器較早停止輸出，將很容易出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。 溜鉤現(xiàn)象的出現(xiàn)主要分兩種情況，其控制方法也分為以下兩種。 重物懸空停止過程。設(shè)定一個停止頻率

7、，當(dāng)變頻器的工作頻率下降至該頻率時，變頻器輸出一個頻率到達信號，發(fā)出啟動電磁制動器運行的指令，然后延遲一段時間，該時間應(yīng)略大于電磁制動器完全抱住重物所需時間，使得電磁制動器抱住重物，最后將變頻器工作頻率降低到0。 重物懸空啟動過程。設(shè)定一個上升啟動頻率，當(dāng)變頻器工作頻率上升至該頻率，時，暫停上升，變頻器輸出一個頻率到達的信號，發(fā)出停止電磁制動器運行的指令，然后延遲一段時間，該時間應(yīng)略大于電磁制動器完全松開重物所需時間，使得電磁制動器松開重物，變頻器工作頻率逐漸升高至所需頻率。1.2.2控制輸出 控制輸出主要有大車電動機的控制、小車電動機的控制、升降機電動機的控制和電磁制動器的控制等。 （1）大

8、車電動機的控制?？刂圃撾妱訖C的運行方向、停止，以及加減速，實現(xiàn)重物前后運輸?shù)男枰?（2）小車電動機的控制?？刂圃撾妱訖C的運行方向、停止，以及加減速，實現(xiàn)重物左右運輸?shù)男枰?（3）升降機的控制?？刂圃撾妱訖C的運行方向、停止，以及加減速，實現(xiàn)重物運輸?shù)男枰?（4）電磁制動器的控制?？刂齐姶胖苿悠鞯倪\行和停止，用于輔助控制重物的停止。第二部分 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 橋式起重機的結(jié)構(gòu)橋式起重機是工業(yè)生產(chǎn)過程中一個重要的運輸環(huán)節(jié)，一臺效率高、可靠性高的橋式起重機將會使工廠生產(chǎn)效率大大提高。 2.1.1組成 圖1 橋式起重機基本組成 橋式起重機一般由橋架金屬結(jié)構(gòu)、橋架運行機構(gòu)和電氣控制結(jié)構(gòu)等三部分組成

9、，運行機構(gòu)一般包括大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和升降機運行機構(gòu)，電氣控制系統(tǒng)包括一些電纜、電氣柜等設(shè)備，還有一些保護裝置。機械組成部分簡單示意圖如圖所示。 （1）大車運行機構(gòu)。大車運行機構(gòu)的大車采用兩臺電動機，使用一臺變頻器進行控制，由于大車運行機構(gòu)的工作頻率較小，因此采用一臺變頻器控制兩個電動機，以節(jié)約成本，變頻器的選擇以所選電動機的額定功率為根據(jù)，通常選額定功率大一級的變頻器，其控制電路示意圖如圖所示。 （2）小車運行機構(gòu)。小車運行機構(gòu)為一臺電動機單獨驅(qū)動，使用一臺變頻器，變頻器圖3圖2的選擇以所選電動機的額定功率為根據(jù)、通常選額定功率大一級的變頻器，采用v/f控制方式，其剎車方式與大車運行

10、機構(gòu)相同，可采用自由停車的方式，機構(gòu)開展示意圖如圖2所示類似。 （3）升降機運行機構(gòu)。升降機運行機構(gòu)采用一臺電動機單獨驅(qū)動，使用一臺變頻器，可采用專用變頻器進行重物提升控制，運行機構(gòu)的啟動要求迅速、平穩(wěn)，同時電氣制動方式可采用外接剎車方式，升降機運行機構(gòu)控制電路示意圖如圖2所示。 2電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板和電氣控制柜等單元。在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量，根據(jù)設(shè)定的程序進行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號，因此系統(tǒng)的操作面板與電氣控制柜各自獨立，其示意圖4所示。圖4 橋式起重機操作面板電氣控制柜操作面板電機運行機構(gòu)2.2 橋式起重機的工作原理2.2.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計橋式起重機

11、系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總體框圖如圖5所示，plc為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、各個限位開關(guān)的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運行、停止和調(diào)速控制。圖5 橋式起重機電氣控制系統(tǒng)plc操作面板限位開關(guān)輸入各類執(zhí)行機構(gòu)變頻器2.2.2工作過程在啟動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制應(yīng)根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，升降機在啟動和停止時，通過檢測變頻器輸出的頻率，控制電磁制動器的運行，其工作過程如下。（1）接通電源，啟動系統(tǒng)。（2）按下大車運行按鈕，大車啟動，通過加速、減速按鈕改變大車速度。（3）按下小車運行按鈕，小車啟動，通過加速、減速按鈕改變小車速度。（4）按下升降機運行按鈕，升降機啟動，通過加速、減速按鈕改變升

12、降機速度；當(dāng)需要重物懸停半空時，減小變頻器輸出頻率，直到設(shè)定值，頻率停止下降，啟動電磁制動器，將重物抱住，防止溜鉤現(xiàn)象；當(dāng)重物需從半空開始上升或下降時，增加變頻器的輸出頻率，到達某設(shè)定值時，頻率停止上升，停止電磁制動器工作，松開重物，變頻器輸出頻率持續(xù)增加到所需值。第三部分 硬件系統(tǒng)配置 根據(jù)橋式起重機控制系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)及其相關(guān)設(shè)備、工作原理和控制系統(tǒng)的功能要求，如何設(shè)計橋式起重機控制系統(tǒng)和所需的各種硬件設(shè)備的連接方式，因此設(shè)計出其電氣控制系統(tǒng)框圖如圖6所示，在此控制系統(tǒng)中核心處理器是plc,其輸入和輸出量都為數(shù)字量，變頻器的控制采用rs-485通信?？删幊踢壿嬁刂破鱬lc操作面板限位開關(guān)小車

13、運行大車運行變頻器升降機運行圖6 電氣控制系統(tǒng)框3.1接觸器 在起重機控制系統(tǒng)中，其中所有的設(shè)備的運行都不是連續(xù)的，而是根據(jù)控制面板上的按鈕情況進行動作的，因此需要plc根據(jù)當(dāng)前的工作情況，一級按鈕的情況來控制所有設(shè)備的啟停，共需要4個接觸器：大車電動機接觸器、小車電動機接觸器、升降機電動機接觸器、電磁制動器接觸器。 （1）大車電動機接觸器。大車電動機接觸器包括兩個部分：一個是控制正轉(zhuǎn)的接觸器；另一個是控制反轉(zhuǎn)的接觸器，通過plc輸出的指令控制電動機的正反轉(zhuǎn)和停止，從而控制大車的運行與停止。 （2）小車電動機接觸器。小車電動機接觸器包括兩個部分：一個是控制正轉(zhuǎn)的接觸器；另一個是控制反轉(zhuǎn)的接觸器

14、，通過plc輸出的指令控制電動機的正反轉(zhuǎn)和停止，從而控制小車的運行與停止。 （3）升降機電動機接觸器。升降機接觸器包括兩個部分：一個是控制正轉(zhuǎn)的接觸器；另一個是控制反轉(zhuǎn)的接觸器，通過plc輸出的指令控制電動機的正反轉(zhuǎn)和停止，從而控制升降機的運行與停止。 （4）電磁制動器接觸器。電磁制動器接觸器通過plc輸出的指令控制接觸器的斷開和閉合，從而控制電磁制動器的運行和停止。 3.2變頻器 在該系統(tǒng)中，采用西門子公司的mm4系列變頻器，該系列變頻器是最常用也是功能較強的一種變頻器，主要應(yīng)用于各種工業(yè)、冶金、建筑、水利、紡織、交通等領(lǐng)域，性能良好，借個實惠，是一種性價比較高的變頻器。 該系列中的mm44

15、0變頻器是一種通用變頻器，能適用于一切傳動系統(tǒng)，采用了現(xiàn)代先進的矢量控制系統(tǒng)，使得當(dāng)負載突然增加時仍能保持控制穩(wěn)定性。 如果對變頻器進行同性控制，需要先對變頻器的參數(shù)進行設(shè)置，主要對以下幾個參數(shù)進行調(diào)整，如表1所示。表1 變頻器參數(shù)設(shè)置表參數(shù)號參數(shù)值說明p000521顯示實際頻率p07005com鏈路的uss設(shè)置p201069600baudp20111uss地址p0300根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機類型p0304根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定電壓p0305根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定電流p0310根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定頻率p0311根據(jù)具體電動機設(shè)置電動機額定轉(zhuǎn)速p10005通過com鏈路的u

16、ss設(shè)定 對于在此系統(tǒng)中的三個變頻器，都采用通信控制，對于不同的變頻器的控制，只需要將這三個變頻器進行地址編號，在程序控制當(dāng)中，通過對不同地址變頻器發(fā)送控制命令，實現(xiàn)對不同變頻器的控制，即對于控制不同設(shè)備的變頻器，改變參數(shù)p2011中的值，在此系統(tǒng)中，控制大車變頻器的地址為1，控制小車變頻器的地址為2，控制升降機的變頻器地址為3。3.3 各類按鈕 在這個控制系統(tǒng)自動操作中，采用三個機械按鈕，控制煙支裝盤機系統(tǒng)的啟動和停止，手動/自動按鈕使用旋鈕，即旋到一邊接通，旋到另一邊就斷開；自動啟動按鈕采用觸點觸發(fā)式按鈕；急停按鈕使用旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕，按下后系統(tǒng)停止，旋轉(zhuǎn)后自動彈起復(fù)位。 在手動控制狀態(tài)時，對

17、于每個設(shè)備都對應(yīng)設(shè)置一個按鈕，采用觸點觸發(fā)式按鈕，即按下接通，松開復(fù)位。 3.4 限位開關(guān) 在此系統(tǒng)中，公用了6個限位開關(guān)：前進限位開關(guān)、后退限位開關(guān)、左移限位開關(guān)、右移限位開關(guān)、上升限位開關(guān)和下降限位開關(guān)。限位開關(guān)主要是用來控制設(shè)備在運動過程中的停止時刻和位置。 （1）大車前進限位開關(guān)。前進限位開關(guān)用于控制大車在向前運行時的位置，防止大車向前運動超出范圍。事先在縱向軌道一端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)大車向前運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到軌道前方的限位開關(guān)時，plc控制大車停止運行。 （2） 大車后退限位開關(guān)。后退限位開關(guān)用于控制大車在向后運行時的位置，防止大車向后運動超出范圍。事先

18、在縱向軌道另外一端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)大車向后運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到軌道后方的限位開關(guān)時，plc控制大車停止運行。 （3）小車左移限位開關(guān)。左移限位開關(guān)用于控制小車在向左運行時的位置，防止小車向左運動超出范圍。事先在橫向軌道一端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)小車向左運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到軌道左邊的限位開關(guān)時，plc控制小車停止運行。 （4）小車右移限位開關(guān)。右移限位開關(guān)用于控制小車在向右運行時的位置，防止小車向右運動超出范圍。事先在橫向軌道另外一端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)小車向右運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到軌道右邊的限位開關(guān)時，plc控制小車

19、停止運行。 （5）重物上升限位開關(guān)。上升限位開關(guān)用于控制升降機向上運行時的位置，防止升降機向上運動超出范圍。事先在工作臺上端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)升降機向上運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到工作臺上端的限位開關(guān)時，plc控制升降機停止運行。 （6）重物下降限位開關(guān)。下降限位開關(guān)用于控制升降機向下運行時的位置，防止升降機向下運動超出范圍。事先在工作臺下端的合適位置上安裝好限位開關(guān)，當(dāng)升降機向下運行時，如果未進行停車操作，當(dāng)接觸到工作臺下端的限位開關(guān)時，plc控制升降機停止運行。第四部分 軟件系統(tǒng)設(shè)計編程軟件依然采用西門子公司為s7200系列plc開發(fā)的step7-micro/win32

20、。4.1 plc選型根據(jù)橋式起重機電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子s7-200系列plc作為橋式起重機電氣控制系統(tǒng)的控制主機。由于橋式起重機電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入/輸出端口，其控制過程相對簡單，因此采用cpu224作為該控制系統(tǒng)的主機。在橋式起重機控制系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點比較多，因此除了plc主機自帶的i/o外，還需擴展一定數(shù)量的i/o擴展模塊。在此采用em223輸入/輸出混合擴展模塊，16點dc輸入/16點dc輸出型，可以滿足控制系統(tǒng)輸入點的要求，雖然輸出點有較多空閑，但能為后期擴展功能提供硬件條件。4.2 plc的i/o資源配置根據(jù)系

21、統(tǒng)的功能要求，對plc的i/o進行配置，具體分配將下面的介紹體現(xiàn)。4.2.1 數(shù)字量輸入部分在此控制系統(tǒng)中，所需要的輸入量基本上都屬于數(shù)字量，主要包括各種控制按鈕、旋鈕和各種限位開關(guān)，共有26個數(shù)字輸入量，如表2所示。表2 數(shù)字輸入量地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)備i0.0急停i1.5重物下降i0.1啟動i1.6重物加速i0.2大車前進i1.7重物減速i0.3大車后退i2.0重物停止i0.4大車加速i2.1大車前進限位i0.5大車減速i2.2大車后退限位i0.6大車停止i2.3小車左移限位i0.7小車左移i2.4小車右移限位i1.0小車右移i2.5重物上升限位i1.1小車加速i2.6重

22、物下降限位i1.2小車減速i2.7大車變頻器復(fù)位i1.3小車急止i3.0小車變頻器復(fù)位i1.4重物上升i3.1升降機變頻器復(fù)位 4.2.2 數(shù)字量輸出部分在這個控制系統(tǒng)中，主要輸出控制的設(shè)備有各種接觸器、電動機等，共有7個輸出點，其具體分配如表3所示表3 數(shù)字輸出量地址分配輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備q0.0大車正向運行接觸器q0.4升降機正向運行接觸器q0.1大車反向運行接觸器q0.5升降機反向運行接觸器q0.2小車正向運行接觸器q0.6電磁制動器q0.3小車反向運行接觸器根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求、如表2和表3所示的i/o分配情況，以及如圖所示的硬件結(jié)構(gòu)框圖，設(shè)計出橋式起重機控制系統(tǒng)的硬件

23、接線圖，如圖所示，此控制面板上的按鈕全部為手動控制方式。小小4.2.3 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要plc主機及擴展模塊之外，還需要各種限位開關(guān)、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。以上介紹了橋式起重機的結(jié)構(gòu)，以及plc外圍電路連接，這些是橋式起重機控制系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，該部分的設(shè)計與控制系統(tǒng)是否能實現(xiàn)其預(yù)想的功能有很大關(guān)系。在完成硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，就可以根據(jù)起重機的控制要求，進行軟件設(shè)計。軟件設(shè)計采用自上而下的設(shè)計方法，需要先設(shè)計出控制系統(tǒng)的功能流程圖，然后根據(jù)具體的控制要求，逐步細化控制框圖，最后完成每個功能模塊的設(shè)計，然后進行編譯、調(diào)試、修改過程。4.3 總體流程設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)的控制要求

24、，控制過程全部在人工控制下運行，每個設(shè)備可單獨運行，也可同時運行，以測試設(shè)備的性能，橋式起重機控制系統(tǒng)流程圖如圖8所示。圖8 控制系統(tǒng)流程圖運行啟動大車運行起重機運行小車運行可以通過按鈕對打車、小車和起重機進行啟?？刂疲⑶铱梢酝ㄟ^按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調(diào)速性能。4.3.1 大車控制系統(tǒng)人工操作大車的運行、停止、加速及減速，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始上電工作，其工作過程主要包括以下幾個方面。（1）通過按鈕控制大車的運行。（2）通過按鈕控制大車的停止。（3）通過按鈕控制大車的加速。（4）通過按鈕控制大車的減速。（5）前進限位開關(guān)防止大車向前運行超出范圍。（6）后退限位開關(guān)防

25、止大車向后運行超出范圍。以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照plc檢測到按鈕狀態(tài)進行啟動，大車控制系統(tǒng)流程圖如圖9所示。ynyynnnynyy停止運行增加變頻器的輸出頻率停止大車運行加速？前進？后退？停止？接通正向接觸器到達正向限位開關(guān)？接通反向接觸器到達反向限位開關(guān)？停止大車運行大車控制子程序減小變頻器的輸出頻率圖9大車控制系統(tǒng)流程圖n4.3.2 小車控制系統(tǒng)人工操作小車的運行、停止、加速及減速，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始上電工作，其工作過程主要包括以下幾個方面。（1）通過按鈕控制小車的運行。（2）通過按鈕控制小車的停止。（3）通過按鈕控制小車的加速。（4）通過按鈕控制小車的減速。（5）左

26、移限位開關(guān)防止小車向左運行超出范圍。（6）右移限位開關(guān)防止小車向右運行超出范圍。以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照plc檢測到按鈕狀態(tài)進行啟動，小車控制系統(tǒng)流程圖如圖所示。 ynyynnnynyy停止運行增加變頻器的輸出頻率停止小車運行加速？左移？右移？停止？接通正向接觸器到達左側(cè)限位開關(guān)？接通反向接觸器到達右側(cè)限位開關(guān)？停止小車運行小車控制子程序減小變頻器的輸出頻率圖10 小車控制系統(tǒng)流程圖n4.3.3 升降機控制系統(tǒng)人工操作升降機的運行、停止、加速及減速，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始上電工作，其工作過程主要包括以下幾個方面。（1）通過按鈕控制升降機的運行。（2）通過按鈕控制升降機的停止。

27、（3）通過按鈕控制升降機的加速。（4）通過按鈕控制升降機的減速。（5）上升限位開關(guān)防止升降機向上運行超出范圍。（6）下降限位開關(guān)防止升降機向下運行超出范圍。以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照plc檢測到按鈕狀態(tài)進行啟動，起重機控制流程圖如圖所11示。ynyynnnynyy停止升降機運行子程序增加變頻器的輸出頻率停止升降機運行子程序加速？下降？上升？停止？接通正向接觸器到達下位限位開關(guān)？接通反向接觸器到達上位限位開關(guān)？停止升降機運行子程序升降機控制子程序減小變頻器的輸出頻率圖11 起重機控制系統(tǒng)流程圖n4.3. 4 升降機懸?？刂葡到y(tǒng)人工操作升降機在空中停止，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始上電工

28、作，其工作過程主要包括以下幾個方面。（1）重物停止時，變頻器頻率逐漸降低，下降至某設(shè)定值后，停止下降，啟動定時器。（2）定時到，啟動電磁制動器。（3）電磁制動器啟動后，變頻器頻率降低至0hz。（4）重物啟動時，變頻器頻率逐漸升高，上升至某設(shè)定值后，停止上升，啟動定時器。（5）定時到，停止電磁制動器。（6）電磁制動器停止后，變頻器頻率逐漸上升，重物在空中啟動。以上工作過程根據(jù)重物所處的位置，并按照plc讀取的變頻器參數(shù)進行控制，升降機懸?？刂屏鞒虉D如圖12所示。yynynyynnnynyy重物停止電磁制動器停止電磁制動器啟動延時到？變頻器頻率逐漸下降變頻器頻率逐漸上升重物啟動到達設(shè)定值？頻率停止

29、下降1s啟動到達設(shè)定值？延時到？頻率停止上升1s啟動升降機控制子程序變頻器頻率降低到0，重物在空中停止圖12 升降機懸?？刂葡到y(tǒng)流程圖變頻器頻率上升到設(shè)定值，重物在空中啟動保持原有狀態(tài)4.4 各個模塊梯形圖設(shè)計在設(shè)計程序過程中，會使用到許多寄存器、中間繼電器、定時器等軟元件，為了便于編程及修改，在程序編寫前應(yīng)先列出可能用到的軟元件，如表4所示。表4 元件設(shè)置元件意 義內(nèi) 容備注m0.0起重機停止標(biāo)志on有效m0.1起重機啟動標(biāo)志on有效m0.2起重機電磁制動器啟動標(biāo)志on有效m0.3大車電動機正傳標(biāo)志on有效m0.4大車電動機反轉(zhuǎn)標(biāo)志on有效m0.5大車停止標(biāo)志on有效m0.6小車電動機正轉(zhuǎn)標(biāo)

30、志on有效m0.7小車電動機反轉(zhuǎn)標(biāo)志on有效m1.0小車停止標(biāo)志on有效m1.1升降機上升標(biāo)志on有效m1.2升降機下降標(biāo)志on有效m1.3升降機停止標(biāo)志on有效m2.0達到升降機下限額頻率標(biāo)志on有效m2.1電磁制動器啟動標(biāo)志on有效m2.2送0 hz到升降機變頻器標(biāo)志on有效m2.3到升降機上限頻率標(biāo)志on有效m2.4送上限頻率標(biāo)志on有效m2.5斷開電磁制動器標(biāo)志on有效m3.0電磁制動器運行標(biāo)志on有效m4.0uss_init指令完成標(biāo)志on有效m4.1確認大車變頻器的響應(yīng)標(biāo)志on有效m4.2指示大車變頻器的運行狀態(tài)標(biāo)志on為運行;off為停止m4.3指示大車變頻器的運行方向標(biāo)志on為

31、逆時針;off為順時針m4.4指示大車變頻器上的禁止位狀態(tài)標(biāo)志on為被禁止;off為不禁止m4.5指示大車變頻器故障位狀態(tài)標(biāo)志on為故障;off為無故障m5.0uss_init指令完成標(biāo)志on有效m5.1確認小車變頻器的響應(yīng)標(biāo)志on有效m5.2指示小車變頻器的運行狀態(tài)標(biāo)志on為運行;off為停止m5.3指示小車變頻器的運行方向標(biāo)志on為逆時針;off為順時針m5.4指示小車變頻器上的禁止位狀態(tài)標(biāo)志on為被禁止;off為不禁止m5.5指示小車變頻器故障位狀態(tài)標(biāo)志on為故障;off為無故障m6.0uss_init指令完成標(biāo)志on有效m6.1確認升降機變頻器的響應(yīng)標(biāo)志on有效m6.2指示升降機變頻器

32、的運行狀態(tài)標(biāo)志on為運行;off為停止m6.3指示升降機變頻器的運行方向標(biāo)志on為逆時針;off為順時針m6.4指示升降機變頻器上的禁止位狀態(tài)on為被禁止;off為不禁止m6.5指示升降變頻器故障位狀態(tài)標(biāo)志on為故障;off為無故障t37頻率降低定時器t38頻率升高定時器vd10下降頻率閾值寄存器vd20上升頻率閾值寄存器vd30大車頻率寄存器vd40小車頻率寄存器vd50升降機頻率寄存器vd60升降機頻率反饋值寄存器vb400uss_init指令執(zhí)行結(jié)果vb402uss_ctrl錯誤狀態(tài)字節(jié)vw404大車變頻器返回的狀態(tài)字原始值vd406大車全速度百分值的變頻速度-200%200%vb500

33、uss_init指令執(zhí)行結(jié)果vb502uss_ctrl錯誤狀態(tài)字節(jié)vw504小車變頻器返回的狀態(tài)字原始值vd506小車全速度百分值的變頻速度-200%200%vb600uss_init指令執(zhí)行結(jié)果vb602uss_ctrl錯誤狀態(tài)字節(jié)vw604升降機變頻器返回的狀態(tài)字原始值vd606升降機全速度百分值的變頻速度-200%200%4.4.1大車控制程序系統(tǒng)上電后,通過操作面板上的控制按鈕操作大車的運行,大車控制梯形圖程序如圖所示.與圖所示的梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下:ld m0.1 ;起重機啟動標(biāo)志a i0.2 ;大車前進按鈕o m0.3 an i0.3 ;大車后退按鈕 an m0.5 ;

34、大車停止標(biāo)志 an m0.0;起重機停止標(biāo)志ani2.1;大車前進限位開關(guān)=m0.3;大車電動機正轉(zhuǎn)標(biāo)志ldm0.1ai0.3;大車后退按鈕om0.4ani0.2;大車前進按鈕anm0.5anm0.0ani2.2;大車后退限位開關(guān)=m0.4;大車電動機反轉(zhuǎn)標(biāo)志ldm0.1ai0.6;大車停止按鈕oi2.1oi2.2=m0.5movr0.0,vd30;大車變頻器輸出頻率置0ldm0.1lpsai0.5;大車電動機加速按鈕asm0.5;周期為1s的時鐘脈沖eu+r5.0,vd30在每個上升沿速度增加5%lppai0.6大車電動機減速按鈕asm0.5eu-r5.0,vd30;在每個上升沿速度減少5%

35、圖13 大車控制梯形圖程序44.2 小車控制程序系統(tǒng)上電后,通過操作面板上的控制按鈕操作小車的運行,小車控制梯形圖程序如圖9-14所示.與圖所示的梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下:ldm0.1ai0.7;小車左移按鈕om0.6ani1.0;小車右移按鈕anm1.0;小車停止標(biāo)志anm0.0ani2.3;小車左移限位開關(guān)=m0.6;小車電動機正轉(zhuǎn)標(biāo)志ldm0.1ai1.0;小車右移按鈕om0.7ani0.7;小車左移按鈕anm1.0anm0.0ani2.4;小車右移限位開關(guān)=m0.7;小車右移標(biāo)志ldm0.1ai1.3;小車停止按鈕o 12.3o 12.4= m1.0 ；小車停止標(biāo)志movr 0

36、.0，vd40 ；小車變頻器輸出頻率置0ld m0.1lpsa i1.1 ；小車加速按鈕a sm0.5eu+r 5.0，vd40 ；小車速度增加5%lppa i1.2 ；小車減速按鈕a sm0.5eu-r 5.0，vd40 ；小車速度減少5%圖14 小車控制梯形圖程序4.4.3 升降機控制程序 系統(tǒng)上電后，通過操作面板上的控制按鈕操作升降機的運行，升降機控制梯形圖程序如圖梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下：ld m0.1a i1.4 ;重物上升按鈕o m1.1an i1.5 ；重物下降按鈕an m1.3 ；升降機停止標(biāo)志an m0.0an i2.5 ；重物上升限位開關(guān)= m1.1 ；重物上升標(biāo)志

37、ld m0.1a i1.5 ；重物下降按鈕o m1.2an i1.4an m1.3an m0.0an i2.6 ；重物上升限位開關(guān)= m1.2 ；重物下降標(biāo)志ld m0.1a i2.0 ；重物停止按鈕o i2.5o i2.6= m1.3 ；重物停止標(biāo)志movr 0.0，vd50 ；升降機變頻器輸出頻率置0ld m0.1lpsa i1.6 ；升降機加速按鈕a sm0.5an m2.3 ；到升降機上限頻率標(biāo)志eu+r 5.0，vd50 ；升降機速度增加5%lppa i1.7 ；升降機減速按鈕a sm0.5an m2.0 ；到升降機下限頻率標(biāo)志eu*r 5.0，vd50+r 5.0，vd50 ；升降

38、機速度減少5%圖15 升降機控制梯形圖程序4.4.4升降機懸停/啟動控制程序 系統(tǒng)上電后，升降機在半空進行停止和啟動的控制，升降機懸停/啟動控制梯形圖程序如圖 梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下：ld m0.1ar= vd60，vd10 ；升降機速度降至設(shè)定值= m2.0= m2.1 ；電磁制動器啟動標(biāo)志movr vd10，vd50 ；將下降頻率閥值送入變頻器ld m0.1a m2.0ton t37,10 ；升降機速度降至設(shè)定值后延時ld m1.0a t37= m2.2 ；升降機速度降至0標(biāo)志movr 0.0，vd50 ；升降機變頻器輸出頻率置0ld m0.1a m3.0ar= vd60，vd2

39、0 ；升降機速度升至設(shè)定值= m2.3 ；升降機速度升至設(shè)定值標(biāo)志= m2.4 ton t38,10 ；升降機速度升至設(shè)定值后延時ld m0.1a m2.4movr vd20，vd50 ；升降機變頻器輸出置設(shè)定值ld m0.1a t38= m2.5 ；時間到，松開電磁制動器圖16 升降機懸停/啟動控制梯形圖程序4.45設(shè)備變頻器控制程序大車變頻器控制通信梯形圖程序如圖16所示sm 0.0sm0.0sm0.0sm0.0i2.7sm0.0960016#13#uss-initenmode donebaud erroractivem4.0vb 400uss_ctrlenrunoff_2off_3f_a

40、ckdirdrive type resp_rspeed errorstatusspeedrun_end_dirinhibitfault11 vd30m4.1vb 402vb 404vd 406m4.2m4.3m4.4m4.5圖16大車變頻器控制通信梯形圖程序與圖所示的梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下：ld sm0.1call uss_init,1,9600,16#01,m4.0，vb400;mode=1使用uss協(xié)議，波特率為9600baud，變頻器地址為1ld sm0.0= l60ld sm0.0= l63.7ldn sm0.0= l63.6ldn sm0.0= l63.5ld i2.7=

41、l63.4ld sm0.0= l63.3ld l60.0call uss_ctrl,l63.7，l63.6，l63.5，l63.4，l63.3,1,1，vd30，m4.1，vb402，vw404，vd406，m4.2，m4.3，m4.4，m4.5；drive=1表示變頻器地址為1，type=1表示所使用的變頻器是mm4系列， ；speed=vd30是變頻器的速度百分比小車變頻器控制通信梯形圖程序如圖sm 0.0sm0.0sm0.0sm0.0i2.7sm0.0960016#013#uss-initenmode donebaud erroractivem5.0vb 500uss_ctrlenrun

42、off_2off_3f_ackdirdrive type resp_rspeed errorstatusspeedrun_end_dirinhibitfault21 vd40m5.1vb 502vb 504vd 506m5.2m5.3m5.4m5.5圖17小車變頻器控制通信梯形圖程序所示的梯形圖程序所對應(yīng)的語句表程序如下：ld sm0.1call uss_init,1,9600,16#02，m5.0,vb500；mode=1使用uss協(xié)議，波特率為；9600baud，變頻器地址為2ld sm0.0= l60.0ld sm0.0= l63.7ldn sm0.0= l63.6ldn sm0.0= l63.5ld i2.7= l63.4ld sm0.0=