PLC在橋式起重機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、 PLC在橋式起重機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用呂 勇（上海提邁克電氣傳動科技有限公司 上海 200336）摘要橋式起重機作為物料搬運系統(tǒng)中一種典型設(shè)備，在企業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用廣泛。本文把可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于橋式起重機控制系統(tǒng)上，并進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。1.根據(jù)橋式起重機的運行特點，橋式起重機控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由主令控制器、PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。2.PLC系統(tǒng)采用德國西門子公司產(chǎn)品，能控制起重機大車、小車的運行方向和速度換檔;吊鉤的升、降方向及速度換檔，同時能檢測各個電機故障現(xiàn)象并顯示，減小了傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)。減少了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性

2、，可靠性。關(guān)鍵詞：PLC；可編程序控制器；橋式起重機；變頻調(diào)速AbstractThe bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of producing enterprise. In this paper, the programmable logic controller and the inverter control system are used on bridge type hoist cra

3、ne,more details are analyzed.1.According to the operation characteristic of bridge crane, bridge crane control system adopt bridge crane frequency conversion, this system mainly by the master controller, the PLC control system and frequency conversion system. 2. .PLC system adopts the SIEMENS Compan

4、y products, can control the crane cart，car operation direction and change speed; To rise，lower cliver direction and change speed，can measure each motor trouble phenomenon to show at the same time, have reduced traditional electricity Contact-type control system of intermediate link. it reduce the ha

5、rdware and control line, has improved systematic stability, dependability greatly.Key Words：PLC；programmable controller；bridge type hoist crane；frequency conversion1、引言橋式起重機作為物料搬運機械在整個國民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機制造廠和使用部門在設(shè)計、制造工藝、設(shè)備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗，不斷改造，推動了橋式起重機的技術(shù)進(jìn)步。但在實際使用中，結(jié)構(gòu)開裂仍時有發(fā)生。究其原因是頻繁的超負(fù)荷作

6、業(yè)及過大的機械振動沖擊所引起的機械疲勞。因此，除了機械上改進(jìn)設(shè)計外，改善交流電氣傳動，減少起制動沖擊，也是一個很重要的方面。由于傳統(tǒng)橋式起重機的電控系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子回路串接電阻進(jìn)行有級調(diào)速，致使機械沖擊頻繁，振動劇烈，因此電氣控制上應(yīng)采用平滑的無級調(diào)速是解決問題的有效手段。傳統(tǒng)的起重機驅(qū)動方案一般采用:(1)直接起動電動機;(2)改變電動機極對數(shù)調(diào)速;(3 )轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速;(4)渦流制動器調(diào)速;(5)可控硅串級調(diào)速:(6) 直流調(diào)速。前四種方案均屬有級調(diào)速，調(diào)速范圍小，無法高速運行，只能在額定速度以下調(diào)速。起動電流大，對電網(wǎng)沖擊大;常在額定速度下進(jìn)行機械制動，對起重機的機構(gòu)沖擊大，制動閘瓦磨損嚴(yán)

7、重;功率因數(shù)低，在空載或輕載時低于0.2-0.4，即使?jié)M載也低于0.75，線路損耗大?？煽毓璐壵{(diào)速雖克服了上述缺點，實現(xiàn)了額定速度以下的無級調(diào)速，提高了功率因數(shù)，減少了起制動沖擊，價格較低，但目前串級調(diào)速產(chǎn)品的控制技術(shù)仍停留在模擬階段，尚未實現(xiàn)控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能和起制動性能，很好的保護(hù)功能及系統(tǒng)監(jiān)控功能，所以有時采用直流電動機，而直流電動機制造工藝復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，故障率高。1.1 橋式起重機的簡介起重機是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)、交通運輸，基本建設(shè)部門不可缺少的起重設(shè)備，主要用以提升(或下降)和搬移長大笨重貨物，還用于工廠車間裝配大型機器和生產(chǎn)工藝的必要裝備。因此，起重機是減輕工人的繁重體

8、力勞動，提高勞動生產(chǎn)率必不可少的起重設(shè)備。橋式起重機由一根或兩根主梁和兩根端梁構(gòu)成一個橋架。在橋架上裝有起重小車，小車沿橋架運行。橋架運行在廠房內(nèi)架設(shè)的軌道上，也可以運行在露天的棧橋上。橋式起重機也稱為“天車”或“行車”或“橋吊”。有些鐵路貨場都露天安裝橋式起重機，用以裝卸長大笨重貨物，它就是橫架于兩排鋼筋混凝土棧橋上。起重機沿棧橋上的軌道作縱向運移。起重機的起重小車在橋架上的小車軌道上作橫向移動，這樣，吊鉤或抓斗就可在一個長方體 (起升高度、跨度、走行線長)的空間內(nèi)任意位置上作升降、搬運物件的運動。安裝于露天的橋式起重機如圖l所示。橋式起重機的形式繁多，根據(jù)它的結(jié)構(gòu)和用途的不同主要有以下幾種

9、形式：根據(jù)橋架結(jié)構(gòu)的不同，可分為雙梁箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)、三角形桁架結(jié)構(gòu)和單主梁箱形結(jié)構(gòu)等幾種形式的橋式起重機。其它形式基本上在它們基礎(chǔ)上演變而來的。而且根據(jù)用途的不同，還可分為管通吊鉤，抓斗橋式起重機和其它專用橋式起重機。以普通吊鉤橋式起重機應(yīng)用最為廣泛。早期的橋式起重機采用在電動機轉(zhuǎn)子中串聯(lián)電阻，利用電阻的切換來實現(xiàn)各檔位的切換，低速擋只起到過渡的作用，不允許在低速擋長時間運行，否則控制回路中電流過大會引起電阻過熱而燒毀，當(dāng)利用起重機來進(jìn)行設(shè)備檢修、裝配等工作需要低速運行時只能點動，速度控制精確度不高，且對電機和機械零部件沖擊大，可靠性差。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速作為一種調(diào)速方法自

10、本世紀(jì)初提出以來發(fā)展十分迅速，它在節(jié)能，維護(hù)量小， 自動控制性能好等方面有明顯的優(yōu)點，變頻技術(shù)正普遍應(yīng)用于電力拖動領(lǐng)域，特別是對一些耗能較大的設(shè)備實行變頻調(diào)速，取得了明顯的節(jié)能效果，而起重機械設(shè)備的拖動調(diào)速系統(tǒng)在低于額定轉(zhuǎn)速時，仍然主要是通過轉(zhuǎn)子的外接電阻消耗能量來實現(xiàn)。近年來，各大有色企業(yè)都在進(jìn)行技術(shù)改造，工程項目很多，在每一個工程項目中，都少不了橋式起重機。比如江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠備料車間，梅山熱軋技改和2號連鑄機工程，中鋁廣西分公司，中國鋁業(yè)青海分公司第三電解廠等都采用了變頻調(diào)速技術(shù)，并采用了PLC進(jìn)行控制。在9O 的起重機上成功地運用了變頻調(diào)速技術(shù)。使起重機在全速范圍內(nèi)實現(xiàn)了高精

11、度控制，不論輕載或重載均有穩(wěn)定的運行速度，起、制動平穩(wěn)，減小了機械傳動機構(gòu)的沖擊，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1：10以上；變頻調(diào)速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，零速能夠輸出額定轉(zhuǎn)矩，為防止松閘、抱閘時的溜鉤現(xiàn)象提供了可靠的保證；主令控制信號與變頻器給出的低速抱閘信號相結(jié)合控制制動器動作，達(dá)到低速抱閘及準(zhǔn)確定位功能，并可減輕制動器的磨損?，F(xiàn)在一般起重機使用的變頻器有日本安川VS616G7 系列, 三菱的FR- A240E, FR- A241E 系列, 德國西門子的SIMOVERT-6ES70 系列, ABB 公司的ACS600 系列, 英國CT 公司的Unidrive系列等變頻器。起重機采用先進(jìn)的可編程控制技術(shù)（PLC）和

12、變頻器技術(shù)，以程序控制取代繼電器-接觸器控制，交流電動機調(diào)速方式采用變頻調(diào)速。1.2 工藝要求1.2.1橋式起重機的主要技術(shù)參數(shù)（1）起重機 15/3 t（2）工作速度 起升速度 820m/min 小車速度 3050m/min 大車速度 80120m/min1.2.2提升機構(gòu)與移動機構(gòu)對電氣控制的要求 為了提高起重機的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對起重機提升機構(gòu)電力拖動自動控制提出如下要求：（1）、具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載的提升速度。（2）、具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機調(diào)速范圍為3：1，對要求較高的起重機，調(diào)速范圍可達(dá)（510）：1。（3）、適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，提升重物

13、開始或下降重物到預(yù)定位置附近，都需要低速。為此，在30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過渡應(yīng)逐級減速，保持穩(wěn)定運行。（4）、提升的第一檔為預(yù)備檔，用以消除傳動間隙，將鋼絲張緊，避免過大的機械沖擊。但預(yù)備級的起動轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。（5）、負(fù)載放下時，依據(jù)負(fù)載大小，拖動電動機可以是電機狀態(tài)、倒拉反接制動狀態(tài)與再生發(fā)電制動狀態(tài)。（6）、為了安全，不但具有機械抱閘的機械制動，以減輕機械抱閘的負(fù)擔(dān)。不允許只有電氣制動而無機械制動，不然發(fā)生電源事故停電時，在無制動力矩作用下，重物將自由下落，造成設(shè)備或人身事故。大車運行機構(gòu)與小車運行機構(gòu)對電力拖動自動控制的要求比較簡

14、單，只要有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進(jìn)行控制即可。為實現(xiàn)準(zhǔn)確停車，應(yīng)采取制動停車。1.2.3起重機數(shù)字化控制系統(tǒng)的簡述該系統(tǒng)通過主令控制器給定PLC的速度信號來對整個系統(tǒng)的調(diào)速，橋式起重機大車、小車、主鉤、副鉤電動機都需獨立運行, 大車為兩臺電動機同時拖動, 所以整個系統(tǒng)有5 臺電動機,4臺變頻器, 并由1臺PLC 分別加以控制。可編程序控制器: 完成系統(tǒng)邏輯控制部分控制電動機的正、反轉(zhuǎn)調(diào)速等控制信號進(jìn)入PLC, PLC 經(jīng)處理后, 向變頻器發(fā)出起停、調(diào)速等信號, 使電動機工作, 是系統(tǒng)的核心。變頻器: 為電動機提供可變頻率的電源, 實現(xiàn)電動機的調(diào)速。制動電阻: 起重機放下重物時, 由于重力加速度

15、的原因電動機將處于再生制動狀態(tài), 拖動系統(tǒng)的動能要反饋到變頻器直流電路中, 使直流電壓不斷上升, 甚至達(dá)到危險的地步。因此, 必須將再生到直流電路里的能量消耗掉, 使直流電壓保持在允許范圍內(nèi)。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。2、系統(tǒng)設(shè)備的選用12.1電機的選擇起重機提升和運行機構(gòu)的調(diào)速比一般不大于1：20，且為斷續(xù)工作制，通常接電持續(xù)在60%以上，負(fù)載多為大慣量系統(tǒng)。嚴(yán)格意義上的變頻電機，轉(zhuǎn)動慣量較小，響應(yīng)速度較快，可工作在比額定轉(zhuǎn)速高出很多的工況條件下，這些特性均非起重機的特定要求。普通電機與變頻電機在不連續(xù)工作狀態(tài)下特性基本一致；在連續(xù)工作時考慮到冷卻效果限制了普通電機轉(zhuǎn)矩應(yīng)用值，普通電

16、機僅在連續(xù)工作時的變頻驅(qū)動特性比變頻電機稍差。普通變頻器在調(diào)度比為1：20的范圍內(nèi)確保起重機上普通電機有150的過載力矩值。此外起重機電機多用于大慣量短時工作制，通常不工作時間大于或略小于工作時間。電機在起動過程中可承受2.5倍額定電流值，因此高頻引起的1.1倍電流值可不予考慮。但若電機要求在整個工作周期內(nèi)在大于1：4的速比下持續(xù)運行則必須采用他冷式電機。 提升機鉤電機選用適合頻繁起動，轉(zhuǎn)動慣量小，起動轉(zhuǎn)矩大的變頻用電機。目前，國外以4極電機作變頻電機首選極數(shù)。電機功率為 式中P功率，KW W額定起重量（最小幅度時）吊釣重量鋼絲繩重量，N; V提開速度，m/s； 機械效率。用變頻器驅(qū)動異步電動

17、機時，由于變頻器的換向沖擊電壓及開關(guān)元件瞬間的開閉而產(chǎn)生沖擊電壓（浪涌電壓）引起電機絕緣惡化，對電壓型PWM變頻器應(yīng)盡量縮短變頻器與電機間接線距離或者考慮加入阻尼回路（濾波器）。電動機功率的選擇，必須根據(jù)生產(chǎn)的需求來決定。一般來說，起重機用電動機比一般工業(yè)生產(chǎn)機械所用的電動機的功率大10%左右；這是由于起電機的工作特點所決定功率不能選擇的太大，否則電動機不能充分發(fā)揮作用這不僅造成資金與材料的浪費，而且輕載時電動機的效率及功率因數(shù)也較低增加了電力的非生產(chǎn)性消耗，提高了運轉(zhuǎn)費用。反之，如果電動機的功率選擇過小，長期的過載運行將使電動機發(fā)熱而燒毀，甚至于造成嚴(yán)重的事故。電動機的選擇取決于下面兩個主要

18、條件：1、發(fā)熱 電動機正工作時，一方面將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能而作功，另一方面由于電動機繞組本身的阻抗要消耗一部分電能面轉(zhuǎn)變成熱能，使電動機的溫度升高。電動機由于受體積結(jié)構(gòu)等的限制，內(nèi)部絕緣材料的耐熱能力很差，極易造成老化。當(dāng)溫度超過電動機所允許的限度時，絕緣能力被破壞，電動機將燒毀，所以發(fā)熱是選擇電動機功率的一個極為重要的因素。電動機銘牌上都規(guī)定有電動機的溫升，它指的是電動機在額定負(fù)載下運行時，定子發(fā)熱后的允許溫升與周圍環(huán)境溫度之差。2、過載能力 各種電動機都有一定的過載能力。交流電動的過載能力TM是最大轉(zhuǎn)矩M與額定轉(zhuǎn)矩MC的比值即一般起重機用的交流異步電動機的過載能力為2.53.3。交流電動機的

19、過載能力 式中 Imax 電動機允許的最大電流值 Ic 電動機的額定電流值各種電動機的過載能力可從設(shè)計手冊中查得。電動機因過載而發(fā)生溫升需要有一段時間，從發(fā)熱方面來說，容許有短時的過載。但就過載能力而言，即使在很短時間內(nèi)也是允許的。所以發(fā)熱和過載能力必須同時考慮。橋式起重機的電氣傳動系統(tǒng)有大車電動機兩臺、小車動機一臺、15噸大鉤、3噸小鉤提升電動機各一臺，這次設(shè)計總的思路是用四臺變額器來控制五臺電機。根據(jù)分析計算后電機的基本選型為表1所示：各部分型號標(biāo)稱功率KW額定電流A額定轉(zhuǎn)矩N.m額定轉(zhuǎn)速r/min最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩倍Times轉(zhuǎn)動慣量Kg.m重量kg小車YZ160MR-6Z1122701

20、4653.50.085125大車YZ160M2-62243.7140.014653.50.148210主鉤(32t)YZ80-S-10Z110200700.214653.31.768680副鉤(5t)YZ180L-6Z3058190.914653.20.248280表1 電機的選擇2.2變頻器的選型本次設(shè)計采用的是艾倫-布拉德利有限公司的AB 1336 PLUS II 型變頻器。該型號變頻器的特點是：控制方法新穎、應(yīng)用靈活和功能卓越；1336 PLUS II變頻器提供非常簡單的參數(shù)設(shè)定和操作，罕見的靈活性和突出的控制功能，無論是簡單的速度控制，還是強大的矢量控制變頻器的轉(zhuǎn)矩

21、性能，均能滿足設(shè)計的應(yīng)用需求。1336 PLUS II變頻器采用最新IGBT（絕緣柵雙極型三極管）功率模塊和高級的控制算法，以提供任何速度下的平穩(wěn)的性能，超常的轉(zhuǎn)矩，使電動機低噪聲、高效率地運行。2.3 PLC的組成常見的PLC有整體式和模塊式兩類。不論哪種結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部組成是相似的，硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖1）中央處理器CPU是PLC的“大腦”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制電路、運算器、寄存器等組成，通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲器、I/O接口電路連接。2）存儲器存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。PLC的存儲器包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。

22、系統(tǒng)程序是控制和完成PLC各種功能的程序。擁護(hù)程序是由使用者通過編程器輸入到PLC的讀寫存儲器中，允許修改，由用戶啟動運行。3）輸入/輸出接口電路輸入/輸出接口電路用來連接PLC主機與外部設(shè)備。為了提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出接口均有光電隔離裝置，應(yīng)用最廣泛的是由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電隔離器。4）電源部件電源部件用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成供PLC的CPU、存儲器、I/O接口等電子電路工作所需要的直流電源，使PLC能正常工作。2.3.1 PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏

23、輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(包括其常開或常閉觸點)在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式-掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理

24、結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。PLC的工作方式和通用微機不完全一樣，因此用PLC設(shè)計自動控制系統(tǒng)與微機的控制系統(tǒng)的開發(fā)過程也不完全一樣。需要根據(jù)PLC的特點，以程序形式來體現(xiàn)其控制功能。2.3.2 PLC的硬件和軟件 PLC在90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點數(shù)分，可分為：微型PLC: 32 I/O； 小型PLC: 256 I/O ；中型PLC: 1024 I/O ； 大型PLC:

25、4096 I/O ； 巨型PLC: 8195 I/O 。 近年來有單機支持300回路和65000點I/O的大型系統(tǒng)對應(yīng)中型PLC以上，均采用16位32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求，有的也改用16位32位CPU。由于I/O64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點256點的占31%，合計位整個PLC銷售額的78%，所以對微、小型PLC研究力度更大。1） PLC的硬件 PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以德國西門子S7-300為例，為總線模板框式結(jié)構(gòu)，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板;如果I/O模

26、板多時，可由CPU母板經(jīng)I/O擴展電纜連接I/O擴展母板，在其上裝I/O模板;另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶開發(fā)，便于用戶選用，配置成規(guī)模不等的PLC，而且這種硬件配置的開放性，為制造商、分銷商(代理商)、系統(tǒng)集成商、最終用戶帶來很多方便，為營銷供應(yīng)鏈帶來很大便利，這是一大成功經(jīng)驗。 PLC內(nèi)的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發(fā)展了一系列特殊功能的I/O模板，這為PLC用于各行各業(yè)打開了出路，如用于條形碼識別的ASCII/BASIC模板，用于反饋控制的PID模板，用于運行控制、機械加工的高速計數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控

27、制模板、凸輪定位器模板、射頻識別接口模板等，這在以后還會有很大發(fā)展。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強干擾場合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會更加完善。 PLC中的CPU與存儲器配合，完成控制功能。它與DCS系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同，采用快速的巡回掃描周期，一般為0.10.2s，更快的則選用50ms或更小的掃描周期。它是一個數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。 2） PLC的軟件 為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊(或子程序)，稱為指令系統(tǒng)，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應(yīng)用程序時可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類，即基本指

28、令和擴展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有:基本指令、定時器/計數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運算指令、二進(jìn)制運算指令、增量/減量指令、邏輯運算指令、特殊運算指令等，這些指令多是類似匯編語言。另外PLC還提高了充足的計時器、計數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源，為編程帶來極大方便。2.3.3 PLC型號的選用.（1）、在選擇PLC時的注意要點1）、根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復(fù)雜程2）、對I/O點數(shù)和I/O點的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計；3）、適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計的基礎(chǔ)上，確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資的機型（小、中、大形機器）。4）、結(jié)合市場情況，考察P

29、LC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定價格性能比較好的PLC機型。在PLC實際應(yīng)用中，是以其為控制核心組成電氣控制系，實現(xiàn)對生產(chǎn)，工業(yè)過程的控制。（2）、選型時的注意事項1）、在PLC選型時主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。2）、PLC輸入/輸出點確定：I/O點數(shù)選擇時要留出適當(dāng)余量10%15%；3）、PLC儲存容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時容量選擇大一些。4）、儲存時間維持時間：一般儲存月保持13年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或斷電保持應(yīng)選用EEPROM儲存（不需備用電源），也可選

30、外用儲存卡盒。5）、PLC的擴展：可通過增加擴展模塊，擴展單元與主單元連接的方式。擴展模塊有輸入單元，輸出單元，輸入/輸出一體單元。擴展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴展模塊或另外加電源模塊給以支持。6）、PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計算機聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接，RS422+RS232C。422轉(zhuǎn)換適配器連接，調(diào)制解調(diào)通訊連接方式；一臺計算機與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器，網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接，通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。7）、不要將交流電

31、源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC；8）、充分合理利用軟，硬件資源9）、不參與控制循環(huán)前已經(jīng)投入的指令可不接入PLC；10）、多重指令空話子一個任務(wù)時，可在PLC外部將它們并聯(lián)后再接入一個輸入點；11）、盡量利用PLC內(nèi)部功能軟件，充分調(diào)用中間狀態(tài)，使程序具有完整連貫性，易于開發(fā)。同時也能減少硬件投入，降低了成本。12）、條件允許的情況下最好獨立每一路輸出，便于控制和檢查，也保護(hù)其他輸出回路；當(dāng)一個輸出點出現(xiàn)故障時只會導(dǎo)致相應(yīng)輸出回路失控。13）、輸出若為正/反向控制的負(fù)載，不僅要從PLC內(nèi)部程序上聯(lián)鎖，并要在PLC外部采取措施，防止負(fù)載在兩方向動作。14）、PLC緊急停止應(yīng)使用外部開關(guān)切斷，

32、以確保安全。（3）、PLC型號的確定本設(shè)計應(yīng)用了德國西門子公司SIMATIC S7-300系列的PLC進(jìn)行控制。它屬于中型叫可編程控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它有極強的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。設(shè)計中應(yīng)用的I/O端子數(shù)分別是：輸入點數(shù)為56個，輸出點數(shù)為39個；根據(jù)要求選用的模塊如下表2所示表2 PLC模塊的型號模塊名稱CPU-3136ES7-321-1FF01-0AAO6ES7-322-8BF00-0AB0PS307數(shù)量1681注：CPU-313有集成的數(shù)字量I/O和模擬量I/O，適用于有較高要求的系統(tǒng)，模塊總數(shù)最多為3

33、16ES7-321-1FF01-0AAO輸出模塊，輸出點數(shù)為8，有中斷功能6ES7-322-8BF00-0AB0輸入模塊，輸入點數(shù)為8PS307電源模塊2.4 主令控制器的選用主令控制器主要用于要求按一定順序頻繁操縱的控制線路中，如繞線電動機按順序切除轉(zhuǎn)子附加電阻，也可實現(xiàn)與其他控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目的。它的結(jié)構(gòu)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有些類似，也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表閉合或斷開電路，但其觸點對數(shù)較多。主令控制器的觸點沒有滅弧裝置，使觸點分?jǐn)嗄芰χ槐劝粹o稍大。有觸點的主令控制器有兩種：一種是凸輪可以調(diào)整，另一種是凸輪不能調(diào)整。有觸點的主令控制器，對電路輸出的是開關(guān)量主令信號；無觸點的主

34、令控制器（又稱無級主令控制器），對電路輸出的是模擬量主令信號；無觸點主令控制器的內(nèi)部是一個自整角機，其轉(zhuǎn)子由操作手柄帶動。本系統(tǒng)選用的主令控制器的型號是LK5-052/2-1003。特點：LK5系列主令控制器適用于交流50HZ電壓至380伏及直流電壓至440伏的電路中，主要用于各類型電力驅(qū)動裝置的遙遠(yuǎn)控制，可以控制需要較多控制電路的聯(lián)鎖與轉(zhuǎn)換裝置，適合于頻繁操作任務(wù)。但它不適宜用于有化學(xué)活躍性，易燃?xì)怏w及充滿灰塵以及非常潮濕的場所。它的手柄在各操作位置時，各觸點閉合或斷開情況用表3來表示，表中“”處代表觸點在該位置上閉合，空格代表觸點處于斷開狀態(tài)。表3 主令控制器觸點接通表（LK5-052/2

35、-1003型）觸點編號手柄位置向后0向前7 6 5 4 3 2 11 2 3 4 5 6 7LK1LK2LK3 LK4 LK5 LK6 LK7 LK8 LK9 LK10 2.5 PLC的I/O端子分配輸入通道I0.0 起停開關(guān)I0.1 急停開關(guān)I0.2 故障復(fù)位I1.0 大車零位I1.1 大車正向限位I1.2 大車反向限位I1.3 大車行駛1速I1.4 大車行駛2速I1.5 大車行駛3速I1.6 大車行駛4速I1.7 大車行駛5速I2.0 小車零位I2.1 小車正向限位I2.2 小車反向限位I2.3 小車行駛1速I2.4 小車行駛2速I2.5 小車行駛3速I2.6 小車行駛4速I2.7 大車行

36、駛5速I3.0 主鉤零位I3.1 主鉤正向限位I3.2 主鉤反向限位I3.3 主鉤行駛1速I3.4 主鉤行駛2速I3.5 主鉤行駛3速I3.6 主鉤行駛4速I3.7 主鉤行駛5速I4.0 副鉤零位I4.1 副鉤正向限位I4.2 副鉤反向限位I4.3 副鉤行駛1速I4.4 副鉤行駛2速I4.5 副鉤行駛3速I4.6 副鉤行駛4速I4.7 副鉤行駛5速I5.0 大車變頻器運行I5.1 大車變頻器故障I5.2 大車變頻器復(fù)位I5.3 小車變頻器運行I5.4 小車變頻器故障I5.5 小車變頻器復(fù)位I6.0 主鉤變頻器運行I6.1 主鉤變頻器故障I6.2 主鉤變頻器復(fù)位I6.3 主鉤回饋器運行I6.4

37、主鉤回饋器故障I6.5 主鉤回饋器復(fù)位I7.0 副鉤變頻器運行I7.1 副鉤變頻器故障I7.2 副鉤變頻器復(fù)位輸入通道Q0.0 線路接觸器Q0.1 故障聯(lián)鎖Q0.2 大車電磁抱閘1#Q0.3 大車電磁抱閘2#Q0.4 小車電磁抱閘Q0.5 主鉤電磁抱閘Q0.6 副鉤電磁抱閘Q1.0 大車啟?？刂芉1.1 大車變頻器正轉(zhuǎn)Q1.2 大車變頻器反轉(zhuǎn)Q1.3 大車變頻器復(fù)位Q1.4 大車變頻器選擇1信號Q1.5 大車變頻器選擇2信號Q1.6 大車變頻器選擇3信號Q2.0 小車啟停控制Q2.1 小車變頻器正轉(zhuǎn)Q2.2 小車變頻器反轉(zhuǎn)Q2.3 小車變頻器復(fù)位Q2.4 小車變頻器選擇1信號Q2.5 小車變頻

38、器選擇2信號Q2.6 小車變頻器選擇3信號Q3.0 主鉤啟停控制Q3.1 主鉤變頻器正轉(zhuǎn)Q3.2 主鉤變頻器反轉(zhuǎn)Q3.3 主鉤變頻器復(fù)位Q3.4 主鉤變頻器選擇1信號Q3.5 主鉤變頻器選擇2信號Q3.6 主鉤變頻器選擇3信號Q3.7 主鉤逆變器使能Q4.0 副鉤啟?？刂芉4.1 副鉤變頻器正轉(zhuǎn)Q4.2 副鉤變頻器反轉(zhuǎn)Q4.3 副鉤變頻器復(fù)位Q4.4 副鉤變頻器選擇1信號Q4.5 副鉤變頻器選擇2信號Q4.6 副鉤變頻器選擇3信號3、控制系統(tǒng)的程序設(shè)計 PLC控制指令表NETWORK1LD I1.0A I2.0A I3.0 NETWORK6 A I4.0 LD I5.0O Q0.0 AN Q0

39、.1ALD I0.0 AN I0.1AN T32 = Q1.0AN I0.1 NETWORK7= Q0.0 LD Q1.0NETWORK2 A I1.1LD I5.1 AN I1.2O I5.4 = Q1.1OLD I6.1 NETWORK8OLD I7.1 LD Q1.0ALD Q0.0 AN I1.1= Q0.1 A I1.2NETWORK3 = Q1.2LD Q0.1 NETWORK9O T32 LD Q1.0AN I0.2 A I5.2TON T32，+300 = Q1.3NETWORK4 NETWORK10LD M0.0 LD Q1.1O M0.1 O Q1.2O M0.2 A I1.3O M0.3 = M0.0O M0.4 A M0.0A Q1.4 A I1.0TON T33，+300 = M0.1NETWORK5 A M0.1LD T33 A I1.5= Q0.2 = M0.2= Q0.3 A M0.2A I1.6 AN I5.4= M0.3 AN I0.1A M0.3 = Q2.0A I1.7 NETWORK17= M0.4 LD Q2.0NETWORK11 A I2.1LD M0.0 AN I2.2AN M0.1 = Q2.1