基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)_第1頁(yè)
基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)_第2頁(yè)
基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)_第3頁(yè)
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基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)(可以直接使用,可編輯優(yōu)秀版資料,歡迎下載)

1前言基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)(可以直接使用,可編輯優(yōu)秀版資料,歡迎下載)1.1提升機(jī)的發(fā)展過(guò)程及現(xiàn)狀向礦井提升機(jī)是鐵礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其作用是提升礦粉、升降人員和下放物料等,在整個(gè)鐵礦生產(chǎn)中占有十分重要的地位。礦井提升機(jī)安全、可靠、高效、準(zhǔn)確地運(yùn)行集中體現(xiàn)在其電氣控制系統(tǒng)中,電控系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響全礦的安全生產(chǎn)及礦工生命的安全。現(xiàn)代礦井提升機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)代電力傳動(dòng)及其控制技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)受控電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的不同,礦井提升機(jī)可分為直流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)和交流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)兩大類(lèi)。由于交流電動(dòng)機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、堅(jiān)固、容量大、價(jià)格低廉、應(yīng)用場(chǎng)合廣泛和直接使用交流三相電源等優(yōu)點(diǎn),因而交流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。在20世紀(jì)70年代前,礦井提升機(jī)大多采用交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),但是由于其調(diào)速能力較差,很難適用于調(diào)速性能要求較高的場(chǎng)合。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟、制動(dòng)性能,可在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速,調(diào)速性能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于交流電動(dòng)機(jī),因此在20世紀(jì)70年代后,隨著大功率可控硅的使用、電子控制技術(shù)和裝置的發(fā)展,直流驅(qū)動(dòng)提升機(jī)逐漸在大中型鐵礦中占據(jù)了主導(dǎo)地位。隨著電力電子器件、微電子控制技術(shù)和交流調(diào)速控制理論的發(fā)展,交流驅(qū)動(dòng)逐漸獲得了與直流驅(qū)動(dòng)相同的控制特性,并在高性能交流驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中獲得了根本性的突破,成為大容量提升機(jī)的首選方案。目前國(guó)內(nèi)鐵礦企業(yè),井下提升機(jī)大多采用交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方案。提升機(jī)電控系統(tǒng)經(jīng)歷了由繼電器控制、分離元件控制、模擬電路控制到微電子(計(jì)算機(jī))控制的發(fā)展歷程,目前數(shù)字控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于提升機(jī)控制系統(tǒng)中。采用數(shù)字控制技術(shù)后,提升機(jī)電控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高、系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);特別是其具有智能化的信息采集、故障診斷和在線檢測(cè)等功能,極大地提高了系統(tǒng)的可靠性,縮短了查找和排除故障的時(shí)間,降低了維護(hù)成本.1.2主要存在的問(wèn)題雖然交流提升機(jī)在調(diào)速性能上獲得了根本性的突破,成為大容量提升機(jī)的首選方案,但是由交流電動(dòng)機(jī)的基本原理可知,由定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率Pm可分為兩部分:一部分是驅(qū)動(dòng)負(fù)載的有效功率P=(1-s)Pm;另一部分是轉(zhuǎn)差功率P=sPm,與轉(zhuǎn)差率s成正比。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率的大小及消耗情況,交流調(diào)速系統(tǒng)可分為如下三類(lèi):(1)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng):全部轉(zhuǎn)差功率都被轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉。這類(lèi)調(diào)速方式有定子調(diào)壓調(diào)速、電磁離合器調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速等。這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速降低的,轉(zhuǎn)速越低,效率越低。(2)轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng):少部分轉(zhuǎn)差功率被消耗掉,大部分通過(guò)變流裝置回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速就屬這類(lèi)。轉(zhuǎn)速越低,回饋功率就越多。但這類(lèi)調(diào)速方式用于礦井提升機(jī)的較少。(3)轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng):這類(lèi)系統(tǒng)中,無(wú)論轉(zhuǎn)速高低,所消耗的轉(zhuǎn)差功率都基本不變。變級(jí)調(diào)速和變頻調(diào)速即屬于這類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)。無(wú)論采用哪種調(diào)速方案,轉(zhuǎn)差功率調(diào)速系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子消耗是不可避免的,于是造成了能源的浪費(fèi)。特別是目前中小型礦井提升機(jī)廣泛采用的繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式,屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng),雖在負(fù)力提升情況下,可通過(guò)一定裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的回饋,但效率依然很低.1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇可編程控制系統(tǒng)(ProgrammableLogicController)是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng).它采用一種可編程的存儲(chǔ)器,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,通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程,使高可靠性的數(shù)字控制系統(tǒng)在較低成本價(jià)格上得以實(shí)現(xiàn),越來(lái)越受到廣大用戶(hù)的青睞,成為當(dāng)今自動(dòng)化電氣控制的主流.液粘調(diào)速離合器是根據(jù)流體力學(xué)中關(guān)于液體粘性定義及牛頓內(nèi)摩擦定律理論而研制成功的新型傳動(dòng)裝置。它可以實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速,摩擦副在分離狀態(tài)下使工作機(jī)起動(dòng),起動(dòng)電流也大大降低,因而避免了電阻投切造成的能源浪費(fèi),同時(shí)大慣量工作機(jī)緩慢加速,可以防止過(guò)載,并且調(diào)速反應(yīng)靈敏,轉(zhuǎn)速控制精度高,能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制。在目前國(guó)內(nèi)鐵礦企業(yè)生產(chǎn)條件急需改善、設(shè)備急需更新的情況下,將可編程控制器用作提升機(jī)控制系統(tǒng),調(diào)速裝置采用液粘調(diào)速離合器,將使提升機(jī)在運(yùn)行特性、調(diào)速范圍、節(jié)電效果等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均明顯提高。本系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)方案是采用光電編碼器采樣提升機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速信號(hào),電流互感器在電動(dòng)機(jī)定子側(cè)采樣電流信號(hào),經(jīng)過(guò)可編程控制器的A/D,D/A模塊轉(zhuǎn)換,構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流負(fù)反饋控制。利用可編程控制器的內(nèi)置PID模塊構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流PI調(diào)節(jié)器,然后通過(guò)模擬量輸出模塊來(lái)控制液粘調(diào)速離合器電液比例溢流閥,從而達(dá)到控制提升機(jī)調(diào)速的目的。該系統(tǒng)研制成功后,可解決舊系統(tǒng)體積大、維護(hù)困難、效率低等一系列問(wèn)題.同時(shí)采用籠型電機(jī)拖動(dòng),將使系統(tǒng)靜特性明顯變硬,調(diào)速范圍也將顯著加寬,并且節(jié)電效果可達(dá)30%左右,可成為井下提升機(jī)更新?lián)Q代的理想設(shè)備。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2。1。1系統(tǒng)控制要求(1)礦井提升機(jī)是整個(gè)鐵礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵,其安全可靠性直接關(guān)系到全礦的生產(chǎn)和礦工的生命安全.由于鐵礦井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣,運(yùn)行情況復(fù)雜,各種操作頻繁,因此對(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō),除了能夠滿(mǎn)足各種復(fù)雜的控制要求外,更重要的是其可靠性和安全保障。(2)要求具有很好的調(diào)速性能,能夠精確地完成井下提升的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程。(3)可以重載起動(dòng),有一定的過(guò)載能力。(4)工作方式轉(zhuǎn)換容易,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化.(5)技術(shù)先進(jìn),維護(hù)簡(jiǎn)單、方便,在保證安全可靠運(yùn)行前提下,控制線路簡(jiǎn)潔明了,便于維修和排除故障。(6)盡量降低投資成本,減少運(yùn)行費(fèi)用,提高節(jié)電效果和經(jīng)濟(jì)效益。2.1.2系統(tǒng)控制速度圖礦井提升機(jī)的工作過(guò)程一般經(jīng)歷加速、等速、減速三個(gè)運(yùn)行階段。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用井底初加速、等速,井筒主加速、等速和井口減速運(yùn)行等階段。系統(tǒng)速度控制如圖2—1所示。圖2-1提升速度圖及循環(huán)時(shí)間計(jì)算表開(kāi)始時(shí),在井口平車(chē)場(chǎng)空車(chē)線上的空車(chē)串,由井口推車(chē)器以a1加速至V0=1.Om/s低速,向下推進(jìn)。同時(shí),井底的重車(chē)串上提,當(dāng)全部重車(chē)串進(jìn)入井筒后,提升機(jī)以a2加速到最大提升速度Vm,并等速運(yùn)行至井口,在空車(chē)串運(yùn)行到井底時(shí),提升機(jī)以a3減速,使之由Vm減至V0,進(jìn)入井底車(chē)場(chǎng)時(shí),減速停車(chē)。這時(shí),在井口平車(chē)場(chǎng)內(nèi)的重車(chē)串借慣性繼續(xù)前進(jìn),當(dāng)行至摘掛鉤位置時(shí),摘鉤并掛空車(chē)。同時(shí)井下也摘掉空車(chē)并掛上重車(chē),然后打開(kāi)井口空車(chē)線上的阻車(chē)器,進(jìn)入下一個(gè)提升循環(huán)。如圖2-1所示,提升機(jī)在各運(yùn)行階段的參數(shù)預(yù)置如下,關(guān)于時(shí)間及距離的設(shè)置及計(jì)算在脈沖單元的計(jì)算中再詳加說(shuō)明。a。系統(tǒng)最大提升速度Vm=5.Om/s;b.井下平車(chē)場(chǎng)平均速度V0=1.0m/s;c.井下平車(chē)場(chǎng)加、減速度a1=a4=0.3m/s2;d。井筒中主加、減速度a2=a3=0.5m/s2;2。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主要包括控制系統(tǒng)、調(diào)速裝置、放大驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、換向回路、安全回路等部分,本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)構(gòu)成如圖2-2所示.控制操作臺(tái)控制操作臺(tái)井底裝載井口卸載檢測(cè)傳感器報(bào)警顯示 PLC控制系統(tǒng)光電編碼器放大驅(qū)動(dòng)閘控回路換向回路安全回路提升機(jī)滾筒液粘裝置圖2-2系統(tǒng)硬件組成采用PLC作主控制系統(tǒng),分別接收來(lái)自司機(jī)操作臺(tái)、檢測(cè)系統(tǒng)、放大驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、閘控回路、安全回路、井筒信號(hào)系統(tǒng)、報(bào)警顯示和外部各個(gè)監(jiān)測(cè)元件的信息,這些信息多數(shù)首先要經(jīng)過(guò)主控程序的相應(yīng)處理,并將相應(yīng)的信息和指令發(fā)送到上述各個(gè)系統(tǒng)中,來(lái)控制提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。主控系統(tǒng)的軟件主要用來(lái)執(zhí)行提升機(jī)運(yùn)行的邏輯、比較、順序控制、算術(shù)計(jì)算和位置控制等功能。其控制過(guò)程主要是通過(guò)光電編碼器采樣提升機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速信號(hào),電流互感器在電動(dòng)機(jī)定子側(cè)采樣電流信號(hào),經(jīng)過(guò)可編程控制器的A/D,D/A模塊轉(zhuǎn)換,構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流負(fù)反饋控制;利用可編程控制器的內(nèi)置PID(比例、微分、積分的縮寫(xiě))模塊構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流PI調(diào)節(jié)器。通過(guò)模擬量輸出模塊控制電液比例溢流閥,從而控制液粘調(diào)速離合器達(dá)到調(diào)速的目的.根據(jù)PLC的控制性能和液粘調(diào)速離合器的調(diào)速特性,可實(shí)現(xiàn)提升機(jī)全自動(dòng)、手動(dòng)和檢修操作方式,各種操作方式均由司機(jī)通過(guò)控制操作臺(tái)進(jìn)行控制。在全自動(dòng)運(yùn)行方式下,不需要司機(jī)操作,只要井底裝載和井口卸載完成,發(fā)出完成信號(hào),提升機(jī)就自動(dòng)起車(chē),通過(guò)井底初加速和井筒主加速,進(jìn)入等速運(yùn)行,過(guò)減速點(diǎn)后,按給定速度圖減速、停車(chē),并完成裝載和卸載全過(guò)程;在手動(dòng)控制和檢修運(yùn)行方式下,井口給出開(kāi)車(chē)控制信號(hào)后,由司機(jī)通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制車(chē)組在各階段的運(yùn)行過(guò)程,停車(chē)及裝、卸載過(guò)程仍由系統(tǒng)自動(dòng)控制完成。為操作及檢修的方便,首先PLC內(nèi)部自檢功能的故障輸出接點(diǎn)直接進(jìn)入安全回路,一旦PLC出現(xiàn)故障,安全回路便立即動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng);同時(shí)系統(tǒng)中各種相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)和各個(gè)外部線路,在PLC的輸入和輸出模塊上,都要有相應(yīng)的指示,通過(guò)指示燈可以直接判斷信號(hào)傳輸是否正常。2.3可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)及選型2.3。1PLC特點(diǎn)及應(yīng)用可編程控制器(ProgrammableLogicController)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開(kāi)發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置,是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器,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,通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能,不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、順序(步進(jìn))控制,還具有了模擬量控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。由于可編程控制器可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程,并且編程簡(jiǎn)單,同時(shí)采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),易于擴(kuò)展和拆裝,因而具有體積小,功耗低,可靠性高,組裝維護(hù)方便,控制功能完善和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域,成為當(dāng)今自動(dòng)化電氣控制的主流。2。3.2可編程控制器的選型本設(shè)計(jì)的主要控制過(guò)程是利用可編程控制器的A/D,D/A模塊和可編程控制器內(nèi)置的PID模塊構(gòu)成提升機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速、電流PI調(diào)節(jié)器,通過(guò)PLC的模擬量輸出模塊來(lái)控制液粘調(diào)速離合器的電液比例溢流閥,從而調(diào)節(jié)控制油壓,該油壓經(jīng)控制油入口進(jìn)入油缸,推動(dòng)活塞,通過(guò)對(duì)摩擦副施加不同壓力來(lái)改變主、被動(dòng)片間的油膜厚度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)調(diào)速運(yùn)行的要求。整個(gè)控制系統(tǒng)除了用到PLC邏輯控制、定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制等基本控制功能外,關(guān)鍵是要用到PLC的高級(jí)控制單元,主要包括A/D、D/A單元,脈沖輸出單元、位置控制單元和PID模塊等?,F(xiàn)代大中型的PLC一般都配備了專(zhuān)門(mén)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,可以將現(xiàn)場(chǎng)需要控制的模擬量通過(guò)A/D模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,經(jīng)微處理器運(yùn)算處理后,再通過(guò)D/A模塊轉(zhuǎn)換,變成模擬量去控制被控對(duì)象。同時(shí)大中型PLC也配備了PID控制模塊,當(dāng)控制過(guò)程中某一變量出現(xiàn)偏差時(shí),PLC就按照PID算法去調(diào)節(jié)該控制過(guò)程,把變量保持在某一整定值范圍內(nèi).在本系統(tǒng)中,可選用日本松下電工公司生產(chǎn)的中型PLC—FP3機(jī).其性能特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下:(1)FP3機(jī)具有快速的CPU處理速度,最多可控制2048個(gè)I/O點(diǎn),具有16K步的大程序容量和EPROM寫(xiě)入功能,并提供了288條方便指令,編程工具功能強(qiáng)大。CPU中具有中斷功能、調(diào)試和測(cè)試運(yùn)行功能,在程序運(yùn)行過(guò)程中可利用中繼功能執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)的中斷程序。編程器具有注釋功能等,可在程序中插入注釋?zhuān)阌谝院蟮臋z查與調(diào)試。(2)FP3機(jī)CPU單元除具有一般功能的控制單元外,還具有功能完善的A/D、D/A單元,脈沖輸出單元、位置控制單元和進(jìn)行PID處理等特殊功能模塊。并且在FP3的高級(jí)單元內(nèi)部一般自帶有CPU和存儲(chǔ)器,只要在初始化時(shí),由FP3的CPU單元將控制字寫(xiě)入其內(nèi)部存儲(chǔ)器中,則這些存儲(chǔ)器即可獨(dú)立運(yùn)行.高級(jí)單元內(nèi)部的存儲(chǔ)器可由該單元與CPU共享,CPU單元只要用專(zhuān)用的讀/寫(xiě)指令即可對(duì)之進(jìn)行讀或?qū)?(3)FP3機(jī)I/0分配采用自由編址方式,為用戶(hù)提供靈活便利的使用條件,其編址方式可通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn),一種是根據(jù)各單元在底板上插放的位置確定該單元所用點(diǎn)的地址,另一種是使用編程工具設(shè)定各單元的地址。(4)FP3機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使其具有如下突出優(yōu)點(diǎn):a。組裝靈活??梢愿鶕?jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)更換或擴(kuò)充,使整個(gè)系統(tǒng)更快地適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。b.維修方便。出現(xiàn)故障時(shí),只需更換部分芯片或功能模塊即可,使停機(jī)修理的時(shí)間和費(fèi)用降至最低限度。c.對(duì)各種功能的模塊可以根據(jù)需要進(jìn)行生產(chǎn),隨時(shí)改進(jìn)其設(shè)計(jì)、不斷完善,有利于提高質(zhì)量、降低成本。2.4液粘調(diào)速離合器本系統(tǒng)中提升機(jī)的調(diào)速裝置采用液體粘性調(diào)速離合器(也稱(chēng)液粘調(diào)速離合器、液粘離合器)。液體粘性調(diào)速離合器是依據(jù)牛頓液體內(nèi)摩擦定律,即液體的粘性和油膜的剪切作用而研制成功的一種新型流體傳動(dòng)裝置。本系統(tǒng)中使用YL-8型液體粘性調(diào)速離合器,是遼寧華孚石油高科技股份有限公司最新開(kāi)發(fā)、研制成功的高效節(jié)能產(chǎn)品.2。4.1結(jié)構(gòu)及工作原理YL—8型液體粘性調(diào)速離合器由主機(jī)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。主機(jī)由主動(dòng)部分、被動(dòng)部分和加壓分離部分等構(gòu)成。主動(dòng)部分包括主動(dòng)軸和主動(dòng)摩擦片,它們以花鍵相聯(lián),并可作軸向自由滑動(dòng);被動(dòng)部分包括被動(dòng)軸、被動(dòng)盤(pán)、被動(dòng)鼓、被動(dòng)摩擦片和支承盤(pán),除被動(dòng)片外,其余零件分別用平鍵和螺栓連接成剛體。被動(dòng)片和被動(dòng)鼓以花鍵相連并可在被動(dòng)鼓上作軸向自動(dòng)移動(dòng);主動(dòng)片與主動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn),被動(dòng)片與被動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn);加壓分離部分包括油缸、活塞、回位彈簧、壓盤(pán)等。在主動(dòng)軸和被動(dòng)軸的軸向徑向均鉆有油孔,分別通往潤(rùn)滑油腔和工作油腔。液壓系統(tǒng)由潤(rùn)滑油系統(tǒng)和控制供油系統(tǒng)兩部分組成,其工作原理圖如圖2-3.圖2-3液壓系統(tǒng)原理圖潤(rùn)滑油箱2、粗濾油器3、潤(rùn)滑油泵4、電機(jī)5、換熱器6、壓力繼電器7、電接點(diǎn)溫度計(jì)8、潤(rùn)滑油壓力表9、電機(jī)10、精濾油器11、控制油泵12、控制油壓力表13、二位二通電磁閥14、電液比例溢流閥15、電子控制器16、控制油箱在離合器主機(jī)中,主被動(dòng)摩擦片之間始終保持一層完整的油膜,原動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)主動(dòng)軸上花鍵傳到主動(dòng)片,通過(guò)摩擦副的液體粘性和油膜剪切力作用將動(dòng)力傳給被動(dòng)片,再傳給被動(dòng)鼓,最后經(jīng)被動(dòng)軸帶動(dòng)負(fù)載工作。潤(rùn)滑供油系統(tǒng)是向摩擦副連續(xù)供油的裝置,使摩擦片之間不斷產(chǎn)生新的油膜,同時(shí)將滑差損失產(chǎn)生的熱量經(jīng)換熱器以循環(huán)方式很快被帶走,使調(diào)速離合器能在滑差情況下保持持久工作。控制供油系統(tǒng)由電液比例溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)控制油壓,該油壓經(jīng)控制油入口進(jìn)入油缸,推動(dòng)活塞,對(duì)摩擦副施加不同壓力來(lái)改變主、被動(dòng)片間的油膜厚度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),以滿(mǎn)足工作機(jī)的變速要求。2。4.2性能特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)(1)性能特點(diǎn)1.當(dāng)它與交流電動(dòng)機(jī)配合使用時(shí)可方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的無(wú)級(jí)調(diào)速;2.除在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速外,還可以實(shí)現(xiàn)高效率和無(wú)滑差損失的同步傳動(dòng);3.在它處于分離時(shí),可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的空載或輕載下啟動(dòng),可縮短啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊的持續(xù)時(shí)間。(2)主要技術(shù)參數(shù):a.控制系統(tǒng)油壓:0.15~2.OMpa。b。潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓:0.1~0.3Mpa。c.工作潤(rùn)滑油:YLA-Nab普通液力油或8#液力傳動(dòng)油。d.冷卻水量:Q=40~70L/min。e.滑油工作油溫:50003FP3各單元工作方式的設(shè)置與參數(shù)整定3.1CPU單元在FP3機(jī)的CPU單元中,采用的是16位微處理器芯片,最多可控制2048個(gè)I/O點(diǎn),具有16K步的大程序容量和EPROM寫(xiě)入功能,采用循環(huán)掃描控制工作方式,除基本的控制功能外,還增加了許多特殊功能,如初始化功能,測(cè)試運(yùn)行功能和中斷功能等.3.2脈沖輸出單元FP3配備了多種實(shí)現(xiàn)位置控制的單元,首先是脈沖輸出單元,還有高速計(jì)數(shù)單元和位置控制單元,脈沖輸出單元可以輸出頻率可調(diào)的脈沖,其輸出頻率范圍為45Hz~5kHz。頻率調(diào)節(jié)需使用特殊指令SPD0并建立參數(shù)表來(lái)實(shí)現(xiàn)。該功能與高速計(jì)數(shù)器功能結(jié)合使用,可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度和運(yùn)動(dòng)物體的位置進(jìn)行控制。3。2.1參數(shù)的脈沖化(1)距離的脈沖化①如系統(tǒng)速度控制圖所示原始資料設(shè)置如下:井筒斜長(zhǎng):LT=498m;井口車(chē)場(chǎng)的長(zhǎng)度:LK=30m;井底車(chē)場(chǎng)的長(zhǎng)度:LD=30m;提升機(jī)滾筒直徑:D=2.5m;②與提升運(yùn)動(dòng)相關(guān)的計(jì)算a。礦車(chē)組在井底車(chē)場(chǎng)運(yùn)行階段初加速段:t01=vO/aO1=1/0.3=3.3(s)L01=1/2V0t01=1/213。3=1。65(m)等速運(yùn)行階段:L02=LD-L01=30-1.65=28。35(m)T02=L02/V0=28。35/1=28.35(s)井底車(chē)場(chǎng)運(yùn)行總時(shí)間:TD=t01+t02=3.3+28。35=31.65(s)b.礦車(chē)組在井筒運(yùn)行階段:加減速運(yùn)行階段:t1=t2=(vm-vD)/a1=(5—1)/0。5=8(s)L1=L2=1/2(vm+v0)/t=(5+1)/28=24(m)等速運(yùn)行階段:L3=L-(LD+LK+L2+L2)=528—2(30+24)=420(m)t3=L3/vm=420/5=84(s)車(chē)組在井口車(chē)場(chǎng)運(yùn)行階段:LK=LD=30(m)tK=tD=31.65(s)一次提升循環(huán)時(shí)間:T=(tD+tK+t1+t2+t3)+θ=2(tD+t1)+t3+θ=2(31.65+8)+84+25=188.3(s)③脈沖數(shù)的計(jì)算:滾筒的周長(zhǎng)為LG=лD=3。142。5=7.85(m)。按滾筒每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出n0=2000個(gè)脈沖計(jì)算,一次提升的長(zhǎng)度為528m,應(yīng)轉(zhuǎn)的圈數(shù)為N=528/7.85=67。26圈,一次提升應(yīng)發(fā)出的總脈沖數(shù)為nS=Nn0=67.262000=134522。a.車(chē)組在井底車(chē)場(chǎng)運(yùn)行階段所對(duì)應(yīng)的各個(gè)階段的脈沖數(shù)初加速段:n01=L01/LDn0=1。65/7。852000=420個(gè)等速運(yùn)行段:n0=L02/LGn0=28。35/7.852000=7223個(gè)b。礦車(chē)組在井筒運(yùn)行階段所對(duì)應(yīng)的各個(gè)階段的脈沖數(shù)加減速運(yùn)行段:n1=n2=L1/LGn0=24/7。852000=6115個(gè)等速運(yùn)行段:n3=L3/LGn0=420/7。852000=107006個(gè)c.礦車(chē)在井口運(yùn)行段與井底運(yùn)行的脈沖數(shù)相同nK1=420個(gè),nK2=7223個(gè)(2)速度的脈沖化將速度值轉(zhuǎn)化成脈沖數(shù)為:f0=0f1=v0/LGn0=1/7.852000=255個(gè)f2=vm/LGn1=5/7.852000=1275個(gè)f3=f1=255個(gè)f4=f0=0(3)加速度的脈沖化與井底車(chē)場(chǎng)初加速及與井口車(chē)場(chǎng)減速對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù):na01=na02=V0/t01=255/3。3=77個(gè)與井筒運(yùn)行段的加、減速度對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù):na1=na2=vm/t1=1275/8=159個(gè)與加速度對(duì)應(yīng)的脈沖單元2的脈沖輸出頻率:f01=77f02=159可以通過(guò)脈沖輸出單元的Y23進(jìn)行脈沖輸出頻率的切換控制,Y23OFF時(shí)輸出為低檔,當(dāng)Y23ON時(shí)為高檔.3.2。2脈沖單元面板上主要端子的功能(1)DELAY:延時(shí)時(shí)間設(shè)定調(diào)節(jié)螺釘。當(dāng)進(jìn)行高、低檔頻率切換時(shí),可設(shè)定切換延時(shí)時(shí)間。該時(shí)間在100~500ms之間任意可調(diào)。(2)F。MIN和F.MAX:高、低檔頻率細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)螺釘。(3)C=P,C>P:經(jīng)過(guò)值、預(yù)置值比較輸出端。C為經(jīng)過(guò)值,P為預(yù)置值。當(dāng)C=P時(shí)和C>P時(shí)相應(yīng)的端子輸出為高電平.(4)RST:脈沖單元復(fù)位輸入端。該輸入端開(kāi)關(guān)接通時(shí),脈沖單元復(fù)位,即停止輸出脈沖,并將經(jīng)過(guò)值和預(yù)置值寄存器清零.(5)P。CNT:脈沖頻率控制輸入端。當(dāng)該端輸入高電平時(shí),脈沖頻率切換為高檔,反之切換為低檔(6)OUT0和OUT1:脈沖輸出端。(7)ZERO和SUB:原點(diǎn)到位信號(hào)輸入端和近原點(diǎn)到位信號(hào)輸入端。(8)輸入、輸出工作指示燈.I/O單元插座(50)芯。工作方式選擇DIP開(kāi)關(guān)。3.2.3脈沖單元工作方式選擇開(kāi)關(guān)的設(shè)置表3—1列出了FP3脈沖單元工作方式選擇開(kāi)關(guān)的具體設(shè)置方法.表3—1脈沖單元方式選擇開(kāi)關(guān)ONOFFSW1輸出保持方式One—shot輸出方式SW2中斷使能中斷不使能SW3C=P方式C=0方式SW4單脈沖輸出方式雙脈沖輸出方式SW5~SW8未用在本系統(tǒng)中應(yīng)具體設(shè)置為:SW1:取OFF狀態(tài)使之處于One—shot輸出方式,即當(dāng)C=P端輸出高電平時(shí)只接通一個(gè)掃描周期。SW2:取ON狀態(tài)使之處于中斷使能.SW3:?。埃螤顟B(tài)使之處于C=P方式,經(jīng)過(guò)值計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù).SW4:取0N狀態(tài)使之處于單脈沖輸出方式。SW5~SW8:未用。3.2.4脈沖單元共享存儲(chǔ)器的內(nèi)容設(shè)置FP3脈沖單元共享存儲(chǔ)器分配如表表3—2所示。表3—2脈沖單元共享存儲(chǔ)器表讀數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)K0經(jīng)過(guò)值(低16位)初始值(低16位)K1經(jīng)過(guò)值(高8位帶符號(hào)數(shù))初始值(高8位帶符號(hào)數(shù))K2不能讀預(yù)置值(低16位)K3不能讀預(yù)置值(高8位帶符號(hào)數(shù))在本系統(tǒng)中1號(hào)脈沖單元:KO可以讀經(jīng)過(guò)值、寫(xiě)初始值此處為O,K2只能寫(xiě)預(yù)置值本系統(tǒng)取為134522。2號(hào)脈沖單元:KO可以讀經(jīng)過(guò)值、寫(xiě)初始值此處為O,K2只能寫(xiě)預(yù)置值先本系統(tǒng)設(shè)為255,后可經(jīng)過(guò)程序修改。3。2.5占用I/O點(diǎn)及I/O分配本系統(tǒng)可將1號(hào)脈沖單元安裝在0號(hào)槽,2號(hào)脈沖單元安裝在1號(hào)槽.其脈沖單元分配如表3—3所示。表3-3脈沖單元分配表1號(hào)脈沖單元輸入說(shuō)明輸出說(shuō)明X0C=P標(biāo)志位Y5緊急停車(chē)輸出控制X1C>P標(biāo)志位Y6脈沖輸出開(kāi)始X2上、下溢出標(biāo)志位Y7正、反轉(zhuǎn)輸出控制X3未用Y8脈沖輸出頻率控制X4原點(diǎn)返回操作標(biāo)志位Y9原點(diǎn)返回操作控制2號(hào)脈沖單元輸入說(shuō)明輸出說(shuō)明X10C=P標(biāo)志位Y15緊急停車(chē)輸出控制X11C>P標(biāo)志位Y16脈沖輸出開(kāi)始X12上、下溢出標(biāo)志位Y17正、反轉(zhuǎn)輸出控制X13未用Y18脈沖輸出頻率控制X14原點(diǎn)返回操作標(biāo)志位Y19原點(diǎn)返回操作控制表中說(shuō)明:(1)表中C和P的意義是:C表示經(jīng)過(guò)值,P表示預(yù)置值.C=P時(shí),X0:ON,C〉P時(shí)X1:ON。(2)X2是溢出標(biāo)志位,當(dāng)發(fā)生溢出時(shí)X2:ON。脈沖單元中有經(jīng)過(guò)值計(jì)數(shù)器和預(yù)置值計(jì)數(shù)器,二者最大計(jì)數(shù)范圍為—16777216~+16777215,當(dāng)超過(guò)此范圍時(shí)發(fā)生溢出。脈沖單元在本系統(tǒng)中的工作過(guò)程1號(hào)脈沖單元:首先向CPU單元的數(shù)據(jù)區(qū)送入脈沖單元的初始值和預(yù)置值,均為十進(jìn)制表示的脈沖數(shù),即為脈沖單元的初始化作準(zhǔn)備,接下來(lái)是脈沖單元的初始化,即將初始值和預(yù)置值寫(xiě)入脈沖單元的共享存儲(chǔ)器中,當(dāng)有提升信號(hào)時(shí),起動(dòng)按鈕按下同時(shí),其上升沿接通Y6后,1號(hào)脈沖單元開(kāi)始有脈沖輸出。該脈沖送入高速計(jì)數(shù)器HSC的XO端,使高速計(jì)數(shù)器HSC按所設(shè)定的參數(shù)表進(jìn)行工作。2號(hào)脈沖單元:首先向CPU單元的數(shù)據(jù)區(qū)送入脈沖單元的初始值和預(yù)置值,均為十進(jìn)制表示的脈沖數(shù),即為脈沖單元的初始化作準(zhǔn)備,接下來(lái)是脈沖單元的初始化,即將初始值和預(yù)置值寫(xiě)入脈沖單元的共享存儲(chǔ)器中,當(dāng)有提升信號(hào)時(shí),起動(dòng)按鈕按下同時(shí),其上升沿接通Y16后,2號(hào)脈沖單元開(kāi)始按所選的頻率進(jìn)行脈沖輸出并及時(shí)進(jìn)行頻率的切換.該脈沖送入高速計(jì)數(shù)板的輸入端,使高速計(jì)數(shù)板按所設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行工作。3.3高速計(jì)數(shù)單元的設(shè)置與整定3。3.1方案的選擇及比較在FP3型PLC中,有兩種高速計(jì)數(shù)單元,一種是在主板上的高速計(jì)數(shù)器,另一種是高速計(jì)數(shù)板,二者在使用上有較大的差別。其性能對(duì)照表如3—4所示。表3-4高速計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)板性能對(duì)照表項(xiàng)目高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)板通道數(shù)12計(jì)數(shù)速度一相:10KHZ一相:20KHZ兩相:5KHZ兩相—四時(shí):5KHZ目標(biāo)值設(shè)定數(shù)不限每通道2個(gè)輸入方式4種3種輸入點(diǎn)數(shù)3點(diǎn)(X0、X1、X2)10點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)不限每通道2點(diǎn)編程使用特殊指令F162~F165編程,實(shí)現(xiàn)各種功能,如速度控制、輸出波形控制、輸出通斷控制等不使用特殊指令編程,而是利用經(jīng)過(guò)值與目標(biāo)值相等作為輸出控制條件,使輸出通或斷,來(lái)實(shí)現(xiàn)外部控制在本系統(tǒng)中采用一個(gè)高速計(jì)數(shù)器和一個(gè)高速計(jì)數(shù)板來(lái)計(jì)數(shù),其中HSC在波形輸出控制方式中用F164(SPDO)指令根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值控制輸出波形ON/OFF,以實(shí)現(xiàn)速度的及時(shí)切換.高速計(jì)數(shù)板采用兩相獨(dú)立輸入方式,INA0為加計(jì)數(shù),INB1為減計(jì)數(shù)。且用F1(DMV)指令將DT9108和DT9109中的經(jīng)過(guò)值時(shí)時(shí)拷貝到PID單元中的給定值寄存器DT100中,作為速度的給定。3.3.2高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置(1)高速計(jì)數(shù)器有四種工作方式,分別為單路加計(jì)數(shù)、單路減計(jì)數(shù)、兩路單相輸入方式和兩路雙相輸入方式,在本系統(tǒng)中采用兩路單相輸入方式,計(jì)數(shù)范圍為-8388608~8388607,工作方式選擇為X0加計(jì)數(shù)、X1減計(jì)數(shù),其最高計(jì)數(shù)頻率為5KHZ,。(2)占用的I/0端子:X0、X1是脈沖輸入端,X2是復(fù)位端,HSC的軟件復(fù)位用指令[FO(MV)H8DT9052]實(shí)現(xiàn),也可由外部復(fù)位開(kāi)關(guān)進(jìn)行復(fù)位。(3)占用內(nèi)部寄存器:HSC的經(jīng)過(guò)值存放于DT9044和DT9045中;目標(biāo)值存放于DT9046和DT9047中.DT9044和DT9046存放低16位,DT9045和DT9047存放高16位。特殊繼電器R903A規(guī)定為HSC的標(biāo)志寄存器,當(dāng)HSC計(jì)數(shù)時(shí)該繼電器“ON",停止計(jì)數(shù)時(shí)為“OFF”。(4)高速計(jì)數(shù)器所用到的指令①[FO(MV)SD]:16位數(shù)據(jù)傳輸指令,其中S:被傳送原數(shù)據(jù)(地址),D:傳送數(shù)據(jù)的目的地址,即S→D,該指令用來(lái)向高速計(jì)數(shù)器傳輸數(shù)據(jù)。②[F1(DMV)SD]:32位數(shù)據(jù)傳輸指令,其中S:被傳送原數(shù)據(jù)(地址),D:傳送數(shù)據(jù)的目的地址,即(S,S+1)→(D,D+1),該指令用來(lái)讀出或修改高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值。③[F162(HCOS)SYn]:其中S:存高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)值的首地址,設(shè)置范圍:K-8388608~K8388607,D:指定的外部輸出繼電器(Y0~Y7),當(dāng)(DT9044,DT9045)=(S,S+1)→Yn=ON,執(zhí)行條件是R903A=OFF(n=0~7).其作用是將一個(gè)外部繼電器規(guī)定為高速計(jì)數(shù)器的輸出。當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí),則規(guī)定的外部輸出繼電器接通并保持。④[F163(HCOR)SYn]:其中S:存高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過(guò)值的首地址,設(shè)置范圍:K-8388608~K8388607,D:指定的外部輸出繼電器(Y0~Y7),當(dāng)(DT9044,DT9045)=(S,S+1)→Yn=ON,執(zhí)行條件是R903A=OFF(n=0~7)。其作用是規(guī)定一個(gè)外部繼電器為高速計(jì)數(shù)器的輸出,當(dāng)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí),則規(guī)定的外部輸出繼電器斷開(kāi)。⑤[F164(SPDO)S]:其中S:存控制數(shù)據(jù)的首地址,其作用是根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值確定輸出的控制條件??捎糜趦煞N類(lèi)型的輸出控制,即脈沖輸出控制方式和波形輸出控制方式,本系統(tǒng)采用是后一種。3。3.3用F164(SPDO)指令實(shí)現(xiàn)位置控制的方式本系統(tǒng)用HSC的XO端接收1號(hào)脈沖單元發(fā)出的脈沖,其工作方式按表3—5參數(shù)表所示,來(lái)實(shí)現(xiàn)速度及位置的及時(shí)控制。表3-5Pattern參數(shù)表DT300H47設(shè)定四擋七點(diǎn)控制方式DT301H1初始波形Y4Y3Y2Y1Y0=00001DT302DT303K420(M1)井底車(chē)場(chǎng)初加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT304H2二檔波形Y4Y3Y2YlY0=00010DT305DT306K7643(M2)井底車(chē)場(chǎng)等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT307H3三檔波形Y4Y3Y2Y1Y0=00100DT308DT309K13758(M3)井筒加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT310H4四檔波形Y4Y3Y2YlY0=01000DT311DT312K120764(M4)井筒等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT313H3三檔波形Y4Y3Y2Y1Y0=00100DT314DT315K126879(M5)井筒減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT316H2二檔波形Y4Y3Y2YlY0=00010DT317DT318K134102(M6)井口等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT319H1初始波形Y4Y3Y2YlY0=00001DT320DT321K134522(M7)井口減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT322H5結(jié)吏波形Y4Y3Y2Y1Y0=10000表中M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7分別為七檔變速對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù),H1、H2、H3、H4、H5分別為速度的控制代碼。當(dāng)有提升信號(hào)時(shí),PLC按照pattern參數(shù)表所設(shè)定的工作方式運(yùn)行。由參數(shù)表可知,整個(gè)控制過(guò)程可分為七段,其輸出點(diǎn)Y0,Y1,Y2,Y3是速度切換控制信號(hào),而Y4是停車(chē)信號(hào)。按參數(shù)表初始波形輸出0OOO1H,即YO為高電平而Y4,Y3,Y2,Y1為低電平,此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低,進(jìn)行的是井底平車(chē)場(chǎng)的初加速運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M1時(shí),輸出切換為OOO1OH,此時(shí)Y4,Y3,Y2,YO為低電平,Y1為高電平,進(jìn)行的是井底平車(chē)場(chǎng)的等速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M2時(shí),輸出切換為OOl00H,此時(shí)Y4,Y3,Y1,YO為低電平,Y2為高電平,進(jìn)行的是井筒加速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M3時(shí),輸出切換為O1OOOH,此時(shí)Y4,Y2,Y1,YO為低電平,Y3為高電平,進(jìn)行的是井筒等速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M4時(shí),輸出再一次切換為OOl00H,此時(shí)Y4,Y3,Y1,YO為低電平,Y2為高電平,進(jìn)行的是井筒減速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M5時(shí),輸出再一次切換為OOO1OH,此時(shí)Y4,Y3,Y2,YO為低電平,Y1為高電平,進(jìn)行的是井口平車(chē)場(chǎng)等速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M6時(shí),輸出再一次切換為0OOO1H,此時(shí)Y4,Y3,Y2,Y1為低電平,Y0為高電平,進(jìn)行的是井口平車(chē)場(chǎng)減速運(yùn)行,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)值M7時(shí),輸出切換為10000H,此時(shí)、Y3,Y2,Y1,YO為低電平,Y4為高電平,控制停車(chē)。3.3.4高速計(jì)數(shù)板的設(shè)置與整定與高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置方式相似,高速計(jì)數(shù)板的設(shè)置包括輸入方式、計(jì)數(shù)范圍、計(jì)數(shù)速度、通道選擇和內(nèi)部寄存器的分配等,具體設(shè)置如下:(1)輸入方式:兩相獨(dú)立輸入方式,INA為加計(jì)數(shù),INB為減計(jì)數(shù)。(2)計(jì)數(shù)范圍:-8388608~+8388608。(3)計(jì)數(shù)速度:兩相輸入,計(jì)數(shù)頻率為5KHZ。(4)通道選擇:選擇CHO通道和CH1通道。(5)高速計(jì)數(shù)板占用的內(nèi)部寄存器如表3—6。表3-6特殊寄存器表寄存器名用途CH0DT9104、DT9105目標(biāo)值0寄存器DT9106、DT9107目標(biāo)值1寄存器DT9108、DT9109經(jīng)過(guò)值寄存器DT9110、DT9111捕捉值寄存器CH1DT9112、DT9113目標(biāo)值0寄存器DT9114、DT9115目標(biāo)值1寄存器DT9116、DT9117經(jīng)過(guò)值寄存器DT9118、DT9119捕捉值寄存器DT9120控制字寄存器DT9121狀態(tài)監(jiān)視寄存器3。3.5手動(dòng)方式時(shí)速度的給定本系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了可以完成自動(dòng)運(yùn)行外,還要求提升機(jī)可以在司機(jī)控制下進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行和檢修方式運(yùn)行。當(dāng)選擇手動(dòng)方式時(shí),可用自整角機(jī)作為主令控制設(shè)備,司機(jī)通過(guò)前推或后拉主令控制手柄帶動(dòng)自整角機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),從而發(fā)出主令控制信號(hào),作為速度的給定.這時(shí)工作于變壓器狀態(tài),當(dāng)自整角機(jī)激磁繞組送入恒定的交流電壓U1時(shí),從自整角機(jī)的兩個(gè)相繞組取出電壓U2,這兩個(gè)相繞組可用等值繞組代替,它與激磁繞組軸線的位置角為ф。當(dāng)激磁繞組軸線與同步繞組的等值繞組相重合時(shí),輸出的電壓U2m為最大,當(dāng)ф=900時(shí),此時(shí)輸出電壓為零.當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)1800時(shí),軸線再次閉合,但輸出電壓為最大負(fù)值。自整角機(jī)的單向聯(lián)接,根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同位置角,得到不同的信號(hào)電壓,從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)速度給定.取(0-10)的自整角機(jī)輸出電壓,經(jīng)PLC中A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,就是對(duì)應(yīng)(0-Vm)手動(dòng)給定的速度值。PID調(diào)節(jié)是過(guò)程控制系統(tǒng)中最常用的控制算法之一.PID控制分模擬和數(shù)字兩種類(lèi)型,數(shù)字PID調(diào)節(jié)器是由模擬PID調(diào)節(jié)器發(fā)展而來(lái)的,其控制算法是按給定值與實(shí)際值之間偏差的比例、積分、微分控制的,其參數(shù)可以在現(xiàn)場(chǎng)在線整定。由于軟件設(shè)計(jì)的靈活性,一般可以得到滿(mǎn)意的效果。3。4PID單元的設(shè)置與整定3。4。1數(shù)字PID的控制算法在模擬控制系統(tǒng)中,PID的控制算法的表達(dá)式為:p[e(t)+dt+TD]…………(4-1)由于數(shù)字PID的控制是采樣控制,它是根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值來(lái)計(jì)算控制量的,因此,在PLC控制系統(tǒng)中,需要對(duì)上式進(jìn)行離散化,即用數(shù)字形式的差分方程來(lái)代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程,此時(shí)積分項(xiàng)和微分項(xiàng)可用求和及求增量式表示為:u(k)=kp[e(k)–e(i)+TD]…(4-2).式中T:采樣周期必須足夠小,才能保證系統(tǒng)有一定的精度.e(k):第k次采樣時(shí)的偏差值:e(k—1):第(k—1)次采樣時(shí)的偏差值。K:采樣序號(hào)k=0、1、2….u(k):第k次采樣的調(diào)節(jié)輸出。3。4.2PID參數(shù)的設(shè)置FP3型PLC配備了用于數(shù)字PID控制的功能單元,只需用[F355PIDDTXX]指令調(diào)用,并填入?yún)?shù)表即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制:其中DTXX規(guī)定PID算法的首存儲(chǔ)區(qū)地址,XX可在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)隨機(jī)設(shè)定.參數(shù)表具體設(shè)置說(shuō)明如下:(1)控制模式選擇-—--—-[S]數(shù)字PID數(shù)據(jù)處理控制模式及功能簡(jiǎn)要介紹如下:①微分型PID與積分型PID設(shè)定值改變時(shí),輸出值也改變。微分型:一般情況下,當(dāng)設(shè)定值改變時(shí),執(zhí)行過(guò)程會(huì)有很大的改變,但周期阻尼振蕩快。比例一微分型:一般情況下,當(dāng)設(shè)定值改變時(shí),執(zhí)行過(guò)程會(huì)有不大的改變,但周期阻尼振蕩慢。②反向運(yùn)行和正向運(yùn)行.這些參數(shù)決定當(dāng)程序有變化時(shí)輸出量增大還是減小。反向運(yùn)行:如查測(cè)量過(guò)程值減小,則輸出將增大。正向運(yùn)行:如查測(cè)量過(guò)程值增大,則輸出也增大。③自動(dòng)轉(zhuǎn)換:PID參數(shù)Kp,Ti,Td的最佳值可由測(cè)量程序測(cè)量反饋.當(dāng)執(zhí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí),估計(jì)值在自動(dòng)轉(zhuǎn)換完成后返回。本系統(tǒng)S取為H8000,即:微分型、正向運(yùn)行、執(zhí)行時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的模式類(lèi)型。(2)給定值(SP)--—--[S+1]該設(shè)定取決于過(guò)程量的目標(biāo)值,其設(shè)置范圍為:KO~K10000,本系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值分別由高速計(jì)數(shù)板的經(jīng)過(guò)值寄存器DT9108,DT9109和DT9116,DT9117通過(guò)F1(DMV)指令進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送.而電流調(diào)節(jié)器的目標(biāo)值是由速度調(diào)節(jié)器的輸出值作為給定值。(3)反饋值(PR)---—[S+2]數(shù)字PID的反饋值可用A/D轉(zhuǎn)換器或光電碼盤(pán)測(cè)量值作為當(dāng)前過(guò)程控制值,調(diào)節(jié)使其在以下范圍內(nèi):KO~K10000。本系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的反饋值是由光電碼盤(pán)的測(cè)量值送到高速計(jì)數(shù)板的經(jīng)過(guò)值寄存器DT9110,DT9111通過(guò)F1(DMV)指令進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送作為當(dāng)前過(guò)程控制值,而電流調(diào)節(jié)器的反饋值是由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的值作為當(dāng)前過(guò)程控制值。(4)輸出值(MV)—-—--[S+3]輸出值用來(lái)儲(chǔ)存PID處理的結(jié)果,并使用D/A轉(zhuǎn)換器或其它設(shè)備將該結(jié)果輸出到程序中去,其范圍是:K0~K10000.本系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的輸出值用傳送指令傳到電流調(diào)節(jié)器的給定值寄存器DT200中,而將電流調(diào)節(jié)器的輸出值使用D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后去調(diào)節(jié)電液比例溢流閥的電流進(jìn)而起到調(diào)速的目的。(5)輸出較低極限值———-—[S+4]范圍是:KO~K10000.本系統(tǒng)取為零。(6)輸出較高極限值——-—-[S+5]范圍是:KO~K10000。本系統(tǒng)取為15300。(7)比例增益(KP)-————[S+6〕比例增益規(guī)定PID處理使用的系數(shù);將設(shè)定值0。1即為實(shí)際比例增益;設(shè)定范圍是:K1~K9999.本系統(tǒng)取210,由于系統(tǒng)選擇自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式則設(shè)定值可自動(dòng)調(diào)整并重寫(xiě).(8)積分時(shí)間—-—--[S+7]積分時(shí)間規(guī)定PID處理使用的系數(shù);將設(shè)定值0.1即為實(shí)際積分時(shí)間,其設(shè)定范圍是:K1~K300000(規(guī)定增量為0.1秒),當(dāng)設(shè)定值為零時(shí)積分不執(zhí)行。(9)微分時(shí)間---—-[S+8]規(guī)定PID處理使用的系數(shù);將設(shè)定值0。1即為實(shí)際微分時(shí)間,其設(shè)定范圍是:K1-K1000(規(guī)定增量為0。1秒),由于系統(tǒng)選擇自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式其設(shè)定值可自動(dòng)調(diào)整并重寫(xiě)。(10)采樣時(shí)間(TS)-—-—-[S+9]用來(lái)設(shè)定PID處理使用的系數(shù);將設(shè)定值0.01即為實(shí)際控制時(shí)間,設(shè)定范圍是:K1~K6000。(規(guī)定增量為0.O1秒).通過(guò)調(diào)整PID各參數(shù),可以使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài),只根據(jù)增大比例常數(shù)可以加快系統(tǒng)的響應(yīng),有利于減小靜差。但過(guò)大的比例常數(shù)具有較大的超調(diào),并產(chǎn)生振蕩,使穩(wěn)定性變壞。增大積分常數(shù)雖有利于減小超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定,但系統(tǒng)靜差的消除將減慢。另外增大微分常數(shù)可以加快系統(tǒng)響應(yīng),增加穩(wěn)定性,但對(duì)于干擾信號(hào)的抑制能力卻有所減弱。所以對(duì)PID各參數(shù)的調(diào)整,需要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)試湊可得到的。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)區(qū)為DT100~DT110,DT200~DT210,運(yùn)算工作區(qū)是DT111~DT119,DT211~DT219。3。5A/D單元的設(shè)置3。5.1通道的選擇FP3的A/D單元有4個(gè)輸入通道,其模擬量輸入范圍和類(lèi)型是由該單元背面的開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定的。本系統(tǒng)具體設(shè)定為CH1通道:即SW1-2:OFF.輸入信號(hào)為(4~20mA),SW1—4:ON狀態(tài).3.5。2I/0分配根據(jù)FP3的自由編址方式,本系統(tǒng)A/D單元可安裝在9號(hào)槽,其對(duì)應(yīng)的I/0分配情況如表3—7所示。表3-7A/D單元I/O分配表輸入點(diǎn)編號(hào)說(shuō)明X90A/D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備好標(biāo)志(可作為CHO—CH3四個(gè)通道輸出數(shù)據(jù)條件)X91A/D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備好標(biāo)志(可作為CHO通道輸出數(shù)據(jù)的條件)X92A/D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備好標(biāo)志(可作為CH1通道輸出數(shù)據(jù)的條件)X93A/D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備好標(biāo)志(可作為CH2通道輸出數(shù)據(jù)的條件)X94A/D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)備好標(biāo)志(可作為CH3通道輸出數(shù)據(jù)的條件)X95~X97未用X98CHO標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值大于上限值時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X99CHO標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值小于下限值時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X9ACH1標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值大于上限值時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X9BCH1標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值小于下限值時(shí),該接點(diǎn)“ON")X9CCH2標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值大于上限值時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X9DCH2標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值小于下限值時(shí),該接點(diǎn)“ON")X9ECH3標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值大于上限值時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X9FCH3標(biāo)志位(當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換值小于下限值時(shí),該接點(diǎn)“ON")表中說(shuō)明:(1)、當(dāng)某通道不工作時(shí),則表中其相應(yīng)的接點(diǎn)OFF。(2)、當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換單元工作異常時(shí),則所有的接點(diǎn)均為OFF.(3)、A/D轉(zhuǎn)換單元只占用輸入接點(diǎn)不占用輸出接點(diǎn)。3.5。3共享存儲(chǔ)器的分配A/D單元共享存儲(chǔ)器分配如表3—8所示.表3—8A地址號(hào)說(shuō)明K0“采樣/平均”切換控制K1CH0平均次數(shù)設(shè)定K2CH1平均次數(shù)設(shè)定K3CH2平均次數(shù)設(shè)定K4CH3平均次數(shù)設(shè)定K5報(bào)警控制,可分別設(shè)定各通道超限時(shí)是否報(bào)警K6CH0上限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K7CH0下限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K8CH1上限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K9CH1下限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K10CH2上限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K11CH2下限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K12CH3上限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K13CH3下限設(shè)定(A/D轉(zhuǎn)換輸出值)K14比例變換控制,可設(shè)定是否進(jìn)行比例變換K15CHO偏移量設(shè)定K16CH0滿(mǎn)量程設(shè)定K17CH1偏移量設(shè)定K18CH1滿(mǎn)量程設(shè)定K19CH2偏移量設(shè)定K20CH2滿(mǎn)量程設(shè)定K21CH3偏移量設(shè)定K22CH3滿(mǎn)量程設(shè)定K23存放CH0已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)K24存放CH1已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)K25存放CH2已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)K26存放CH3已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)K27存放錯(cuò)誤代碼表中說(shuō)明:(1)、共享存儲(chǔ)器K0-K22為只寫(xiě)存儲(chǔ)器,即CPU單元只能對(duì)其寫(xiě)入不能讀出,K23—K27只讀存儲(chǔ)器。(2)、對(duì)共享存儲(chǔ)器的讀、寫(xiě),使用高級(jí)單元讀寫(xiě)指令(F150,F(xiàn)151)來(lái)實(shí)現(xiàn).(3)、K0,K5,K14只用低四位.bit0-bit3分別對(duì)應(yīng)CHO-CH3。當(dāng)該位為1時(shí),則設(shè)定其相應(yīng)功能有效,為0時(shí)則無(wú)效.3.5。4A/D單元的技術(shù)參數(shù)表3—9列出了A/D單元的技術(shù)參數(shù)。表3-9A/D單元的技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目說(shuō)明模擬輸入電壓;0~10V電流;4~20mA數(shù)字輸入0~4000分辨率電壓;1/4000(5Mv)電流:1/4000(4uA)精度室溫下為±0.5%F.S.轉(zhuǎn)換速度每個(gè)通道為2.5mS外部輸入阻抗≥1M?(電壓輸入)250?(電流輸入)最大允許輸入范圍電壓:15V電流30mA模擬通道4平均次數(shù)3~4000內(nèi)部電流消耗≤±0.5A表中說(shuō)明:(1)、電壓和電流輸入方式使用不同的輸入端子來(lái)選擇.(2)、輸入信號(hào)的范圍可通過(guò)A/D單元后面的DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定,但開(kāi)關(guān)設(shè)定不能按通道分別設(shè)定,只能根據(jù)四個(gè)通道一起設(shè)置,在本系統(tǒng)中設(shè)置輸入信號(hào)為電流(4~20)mA。3.5。5A/D單元輸入輸出特性在本系統(tǒng)中輸入信號(hào)為模擬量(4~20)mA電流值,其輸出為0~4000的數(shù)字量.A/D單元的輸入/輸出特性如圖3-1所示。4000300020001000048121620數(shù)字輸出模擬輸入(mA)4000300020001000048121620數(shù)字輸出模擬輸入(mA)圖3-1A/D輸入/輸出特性3.5.6A/D單元的編程方法向A/D單元寫(xiě)入控制字可通過(guò)指令[F151WRT,S1,S2,n,D]來(lái)實(shí)現(xiàn)其中S1:A/D單元所在的槽號(hào).S2:存放控制字的寄存器區(qū)的首地址。n:控制字個(gè)數(shù)。D:A/D單元共享存儲(chǔ)器首地址。(2)從A/D單元中讀取轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)用指令[F150READ,S1,S2,n,D〕其中S1:A/D單元所在的槽號(hào)。S2:共享存儲(chǔ)器首地址。n:讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。D:CPU單元數(shù)據(jù)區(qū)首地址。3。6D/A單元的設(shè)置3.6.1D/A單元I/0分配本系統(tǒng)將D/A單元安裝在10號(hào)槽,其I/0分配如表3-10:表3—10D/A單元I/0分配表輸入點(diǎn)編號(hào)說(shuō)明X100D/A轉(zhuǎn)換好標(biāo)志(在“ON"時(shí)有效)X101CHO輸入數(shù)據(jù)有效標(biāo)志(當(dāng)CHO輸入數(shù)據(jù)在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí),該點(diǎn)“OFF”,反之“ON”)X102CH1輸入數(shù)據(jù)有效標(biāo)志(當(dāng)CH1輸入數(shù)據(jù)在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)。該點(diǎn)“OFF".反之“ON”)X103報(bào)警信號(hào)(當(dāng)CHO輸入數(shù)據(jù)大于上限時(shí),該接點(diǎn)“ON")X104報(bào)警信號(hào)(當(dāng)CHO輸入數(shù)據(jù)小于下限時(shí),該接點(diǎn)“ON”)X105報(bào)警信號(hào)(當(dāng)CH1輸入數(shù)據(jù)大于上限時(shí),該接點(diǎn)“ON")X106報(bào)警信號(hào)(當(dāng)CH1輸入數(shù)據(jù)小于下限時(shí),該接點(diǎn)“ON”)表中說(shuō)明:(1)X100和X103-X106這幾個(gè)接點(diǎn),當(dāng)模擬輸出限定條件被重新寫(xiě)入時(shí)“OFF"。(2)D/A轉(zhuǎn)換單元只占用輸入點(diǎn),不占用輸出點(diǎn)。3。6.2通道的選擇D/A單元有2個(gè)輸出通道,其模擬量輸出類(lèi)型是由單元背面的開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定的。本系統(tǒng)使用CHO通道,即SW1-1為ON狀態(tài),輸出信號(hào)為電流。3.6。3D/A單元共享存儲(chǔ)器的分配D/A單元共享存儲(chǔ)器的分配如表3-11所示。表3-11D/A單元共享存儲(chǔ)器的分配表地址號(hào)說(shuō)明K0可設(shè)定模擬輸出量是受限(只寫(xiě))K1CH0輸出上限值設(shè)定(只寫(xiě))K2CH0輸出下限值設(shè)定(只寫(xiě))K3CH1輸出上限值設(shè)定(只寫(xiě))K4CH1輸出下限值設(shè)定(只寫(xiě))K5存放CH0D/A轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)(只寫(xiě))K6存放CH1D/A轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)(只寫(xiě))K7存放錯(cuò)誤代碼(只讀)3。6.4D/A單元的技術(shù)參數(shù)D/A單元的技術(shù)參數(shù)表3-12所示。表3-12D/A單元的技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目說(shuō)明模擬輸入電流;4~20mA數(shù)字輸入4~20mAK=0~4000分辨率1/4000(4uA)精度室溫下為±0.5%F.S。轉(zhuǎn)換速度每個(gè)通道為4mS外部輸出阻抗0。5?最大外部輸出電流±30mA模擬通道2允許外部負(fù)載0~550?內(nèi)部電流消耗≤±0。5A表中說(shuō)明:(1)電壓輸出還是電流輸出可用D/A單元后面的DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)定,而其輸出信號(hào)范圍可在共享存儲(chǔ)器中設(shè)定。(2)同一通道不能既作為電壓輸出又作為電流輸出。在本系統(tǒng)中輸出量取為電流值。3。6。5D/A單元輸入輸出特性上述A/D單元的輸出值是0~4000的數(shù)字量,即為此D/A單元的輸入值,D/A單元的輸出量為0~20的模擬量。其輸入/輸出特性如圖3-2所示。400040000420模擬輸出(mA)數(shù)字輸入圖3-2D/A單元的輸入/輸出特性3.6.6D/A單元的編程方法(1)向D/A單元寫(xiě)入控制字[F151WRT,S1,S2,n,D〕其中:S1:D/A單元所在的槽號(hào)。S2:存放控制字的寄存器區(qū)的首地址。n:控制字個(gè)數(shù)。D:D/A單元共享存儲(chǔ)器首地址(2)從D/A單元中讀取錯(cuò)誤代碼[F150READ,S1,S2,n,D〕其中:S1:D/A單元所在的槽號(hào)。S2:存放錯(cuò)誤代碼共享存儲(chǔ)器首地址。n:讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù).D:存放錯(cuò)誤代碼的數(shù)據(jù)區(qū)首地址.4軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)中檢測(cè)及控制開(kāi)關(guān)I/0分配在控制系統(tǒng)中,除各單元本身占用的I/0外,整個(gè)控制系統(tǒng)外部還有其他檢測(cè)及控制開(kāi)關(guān),如總起動(dòng)按鈕、緊急停車(chē)按鈕、行程開(kāi)關(guān)、提升指示等.可利用5號(hào)槽和6號(hào)槽安裝其I/0單元行程開(kāi)關(guān).其分配情況如表4-1所示,接線情況見(jiàn)圖4-1。圖4—1PLC輸入/輸出接線圖表4-1系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)及PLC端子分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)序號(hào)輸入端代號(hào)輸入端子分配輸出端代號(hào)輸出端子分配1234567891011121314151617181920212223242526272829總起動(dòng)按鈕緊急停車(chē)按鈕行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)上限位開(kāi)關(guān)下限位開(kāi)關(guān)安全制動(dòng)開(kāi)關(guān)閘瓦磨損超限信號(hào)高壓油斷路器信號(hào)潤(rùn)滑泵啟動(dòng)信號(hào)控制泵啟動(dòng)信號(hào)潤(rùn)滑泵停止信號(hào)控制停止信號(hào)自動(dòng)方式手動(dòng)方式壓力傳感器溫度傳感器過(guò)卷開(kāi)關(guān)過(guò)卷開(kāi)關(guān)高壓油斷路器的輔助觸點(diǎn)過(guò)卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)測(cè)指示燈按鈕主令控制器(手動(dòng)時(shí)用)的常開(kāi)觸點(diǎn)主令控制器(手動(dòng)時(shí)用)的常閉觸點(diǎn)精濾信號(hào)QAJTXC1XC2XC3XC4XC5XC6XSX(jué)XSF1SL1DL1RQKQRTKTFS1FS2YXWXSL2SL3QFGFCDU1ZL2JLX50X51X52X53X54X55X56X57X58X59X5A(chǔ)X5BX5CX5DX5EX5FX60X61X62X63X64X65X66X67X68X69X6AX6BX6C提升指示急停指示井底初加速指示井底等速指示井筒加速指示井筒等速指示井筒減速指示井口等速指示井口減速指示故障信號(hào)燈、笛電液比例溢流閥二位二通電磁閥潤(rùn)滑泵工作高溫指示精濾指示有電指示低壓指示控制泵工作制動(dòng)油過(guò)壓保護(hù)過(guò)卷、閘瓦磨損超限保護(hù)DOD1D2D3D4D5D6D7D8D9Z1Z2KM1D10D11D12D13KM2KM3KM4Y70Y71Y72Y73Y74Y75Y76Y77Y78Y79Y7Y7BY7Y7DY7EY7FY80Y81Y82Y834。2重要的流程圖在本控制系統(tǒng)中提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程框圖如圖4-2所示,其中開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備框圖如圖4-3,PLC控制流程圖如圖4—4,程序流程圖如4-5所示。開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備運(yùn)行方式選擇二位二通閥通電自動(dòng)程序運(yùn)行電液比例溢流閥提升機(jī)運(yùn)行停車(chē)安全回路上電高壓接觸器上電起動(dòng)潤(rùn)滑油泵高速閘松起動(dòng)控制泵起動(dòng)離合器潤(rùn)滑油泵起動(dòng)液粘裝置控制泵系統(tǒng)自檢返回運(yùn)行圖4-2運(yùn)行過(guò)程框圖圖4—3開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備框圖起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)按鈕脈沖單元輸出1號(hào)脈沖單元2號(hào)脈沖單元高速計(jì)數(shù)器HSC高速計(jì)數(shù)板位置控制速度PID檢修主令控制器自整角機(jī)起動(dòng)A/D單元DDDDDDDDDDDA電流PIDD/A單元電液比例溢流閥提升機(jī)運(yùn)行停車(chē)測(cè)速光電編碼盤(pán)A/D單元NYYN電流互感器圖4-4PLC控制流程圖4。3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)I/O分配和程序流程,按照FP3-PLC編程方法,將本系統(tǒng)控制程序編寫(xiě)如下:STX69;開(kāi)車(chē)前的準(zhǔn)備,測(cè)指示燈狀態(tài)(R0為內(nèi)部通用OTRO寄存器,只用于內(nèi)部通斷控制的“軟繼電器”)STX6A;主令控制器(手動(dòng)時(shí)用)的常開(kāi)觸點(diǎn)OTR1ST/X6B;主令控制器(手動(dòng)時(shí)用)的常閉觸點(diǎn)OTY84;手動(dòng)方式STX5D;潤(rùn)滑泵啟動(dòng)信號(hào)ORR2ANROANR1AN/X5F;潤(rùn)滑泵停止信號(hào)OTR2;潤(rùn)滑泵啟動(dòng)STR2OTY80;低壓指示STX5E;控制泵啟動(dòng)信號(hào)ORR3ANROANR1AN/X60;控制泵停止信號(hào)OTR3;控制泵啟動(dòng)STR3OTY81;控制泵工作STX5A;安全制動(dòng)開(kāi)關(guān)ANX5C;高壓油斷路器信號(hào)ANX65;過(guò)卷開(kāi)關(guān)ANX66;過(guò)卷開(kāi)關(guān)AN/X68;過(guò)卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)OTY83;過(guò)卷、閘瓦磨損超限保護(hù)STX63;壓力傳感器OTY7C;潤(rùn)滑泵工作STX64;溫度傳感器OTY7D;高溫指示STX6C;精濾信號(hào)OTY7E;精濾指示STY83;過(guò)卷、閘瓦磨損超限保護(hù)ANY7C;潤(rùn)滑泵工作ANY7D;高溫指示ANY7E;精濾信號(hào)OTR7STR7OTY74;井筒加速指示STR9013;運(yùn)行初期ON脈沖繼電器F1(DMV);向CPU單元數(shù)據(jù)寄存器送入1號(hào)脈沖K134522單元的初始值和預(yù)置值DT0F1(DMV)K0DT2STX50;總起動(dòng)按鈕DF;上升沿微分F151WR(shí)T;1號(hào)脈沖單元初始化K0DT0K4K0STX50;總起動(dòng)按鈕ORR4ORST7DFOTY6;1號(hào)脈沖單元脈沖輸出開(kāi)始OTR4STR4ANX59;下限位開(kāi)關(guān)OTY70;提升指示OTY7B;二位二通電磁閥STR7ANX51;緊急停車(chē)按鈕ANX4;原點(diǎn)返回標(biāo)志OTY5;緊急停車(chē)輸出控制STR4F1(DMV);向高速計(jì)數(shù)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)K0;DT9044F1(DMV)K0DT9046STR9013DFFOMVH47;設(shè)定四擋七點(diǎn)控制方式DT300FOMVH1;初始波形Y4Y3Y2Y1Y0=00001DFDT301F1(D11V)K420;井底車(chē)場(chǎng)初加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT302FOMVH2;二檔波形Y4Y3Y2YlY0=00010DT304F1(DMV)K7643;井底車(chē)場(chǎng)等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT305FOMVH3;三檔波形Y4Y3Y2Y1Y0=00100DT307F1(DMV)K13758;井筒加速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT308FOMVH4;四檔波形Y4Y3Y2YlY0=01000DT310F1(DMV)K120764;井筒等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT311FOMVH3;三檔波形Y4Y3Y2Y1Y0=00100DT313F1(DMV)K126879;井筒減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT314FOMVH2;二檔波形Y4Y3Y2YlY0=00010DT316F1(DMV)K134102;井口等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT317FOMVH1;初始波形Y4Y3Y2Y1Y0=00001F1(DMV)K134522;井口減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)DT320FOMVH5DT322STY6;1號(hào)脈沖輸出開(kāi)始F164(SPDO);實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的控制DT300STT7DFF163HCOR;設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的外部繼電器輸出,當(dāng)高速計(jì)K134522數(shù)器的經(jīng)過(guò)值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí),則規(guī)定的Y0外部輸出繼電器斷開(kāi)。OTR5STR5F1(DMV);向CPU單元數(shù)據(jù)寄存器送入2號(hào)脈沖K255單元的初始值和預(yù)置值DT10F1(DMV)K1275DT12F1(DMV)K0DT14STR5F151WRT;2號(hào)脈沖單元的初始化K1DT10K4K0STR5DFOTY18;2號(hào)脈沖單元輸出頻率控制OTR6STR9013FOMVH2DT9052F1(DMV)K0DT9104;高速計(jì)數(shù)板目標(biāo)值0寄存器F1(DMV)K0DT9106;高速計(jì)數(shù)板目標(biāo)值1寄存器STR6OTY16;2號(hào)脈沖輸出脈沖開(kāi)始TMR1K330OTY72;井底初加速指示OTR7STR7ANX51;緊急停車(chē)按鈕ANX14;原點(diǎn)返回標(biāo)志位OTY15;緊急停車(chē)輸出控制STR5F1(DMV);將DT9108和DT9109中的經(jīng)過(guò)值拷貝到PIDDT9108單元中的給定植寄存器DT100中作為速度的DT100給定STX51;緊急停車(chē)按鈕ANT1ANYl;速度切換控制信號(hào)DFF162HCOS;規(guī)定為高速計(jì)數(shù)器的外部繼電器輸出,當(dāng)高速K255計(jì)數(shù)器的經(jīng)過(guò)值與規(guī)定目標(biāo)值一致時(shí),則規(guī)定Y25的外部輸出繼電器接通并保持STY25TMR2K2835OTY73;井底等速指示STT2ANY2;速度切換控制信號(hào)ANX53;行程開(kāi)關(guān)F1(DMV)DT12DT9106;高速計(jì)數(shù)板目標(biāo)值1寄存器OTR8OTY18;2號(hào)脈沖單元輸出頻率控制STR8F1(DMV)DT9108;高速計(jì)數(shù)板經(jīng)過(guò)值寄存器DT100OTY74;井筒加速指示OTR9TMR3K800STR9ANY3;速度切換控制信號(hào)ANT3DFF162HCOSK1275Y26STY26TMR4K8400OTY75;井筒等速指示STT4ANY3ANX54;行程開(kāi)關(guān)F1(DMV)DT12DT9106;高速計(jì)數(shù)板目標(biāo)值1寄存器OTR10OTY76;井筒減速指示TMR5K800OTY18;2號(hào)脈沖單元輸出頻率控制STR10F1(DMV)DT9108;高速計(jì)數(shù)板經(jīng)過(guò)值寄存器DT100STT5ANY2;速度切換控制信號(hào)ANX55;行程開(kāi)關(guān)DFF162HCOSK255Y27STY27TMR6K2835OTY77;井口等速指示STT6ANY1ANX56;行程開(kāi)關(guān)F1(DMV)DT10DT9106;高速計(jì)數(shù)板目標(biāo)值1寄存器OTY78;井口減速指示OTR11TMR7K330STT7ANX57;行程開(kāi)關(guān)ANX58;上限位開(kāi)關(guān)OTY14TMR8K2500STR6ORR7ORR8ORR9ORR10ORR11OTR12F355PID;調(diào)用數(shù)字PID控制功能DT102STR12F1(DMV)DT102DT200F355PIDDT200STR12F151WR(shí)T;向A/D單元寫(xiě)入控制字K9DT90K3K4STR9013FOMVK6DT91FOMVK7DT92FOMVK4000DT93FOMVK0DT94STR12F150READ;從D/A單元讀取錯(cuò)誤代碼K1OK27K1DT91OTR13STR9013FOMVK4000DT40FOMVK0DT41F151WRT;向A/D單元寫(xiě)入控制字K3DT40K2K1STR9010FOMVWX9;外部輸入字繼電器DT211STR13F150READ;從D/A單元讀取錯(cuò)誤代碼K10K7K8DT42FOMVDT212WY9;外部輸出字繼電器OTY7AED。5結(jié)論本課題的設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)礦井提升機(jī)的基礎(chǔ)上,吸取當(dāng)今國(guó)際同類(lèi)先進(jìn)技術(shù),利用可編程控制器高精度的數(shù)字控制系統(tǒng),將模擬機(jī)用于控制、檢測(cè)、保護(hù)、信號(hào)等任務(wù)的硬件設(shè)備功能由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),將使提升機(jī)硬件結(jié)構(gòu)極大簡(jiǎn)化。同時(shí)調(diào)速裝置采用液粘調(diào)速離合器,利用其可以實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn),使提升機(jī)擺脫了模擬電控系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組及電阻投切帶來(lái)的極大無(wú)功損耗,可節(jié)約大量能源。本系統(tǒng)目前只處于理論研究階段,主要存在的問(wèn)題是程序沒(méi)有完全調(diào)試成功,系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)也沒(méi)有完成,各部分控制電路也需要根據(jù)具體生產(chǎn)情況合理配制.同時(shí)整個(gè)控制系統(tǒng)只有通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行,綜合考慮各方面因素,反復(fù)修改整定,才能達(dá)到高精度的控制要求。本系統(tǒng)研制成功后,將使提升機(jī)在運(yùn)行特性、調(diào)速范圍、穩(wěn)定性等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到明顯提高,可以極大地提高提升機(jī)運(yùn)行效率,為鐵礦企業(yè)的安全、高效、連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件.由于本人水平有限,提升機(jī)控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容也比較廣泛,文中不妥之處再所難免,懇請(qǐng)老師批評(píng)指正!致謝本設(shè)計(jì)的選題、研究及論文撰寫(xiě)工作是在導(dǎo)師董愛(ài)華老師和顏丙生老師的直接關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的,在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,董老師和顏老師在各方面給了我極大的幫助和親切關(guān)懷,使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)工作;同時(shí)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和敏銳的思維將使我受益終身,在此,謹(jǐn)向在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)過(guò)程中,信息工程教研室及實(shí)驗(yàn)室的許多參考文獻(xiàn)[1]汪曉光,孫曉瑛,王艷丹等可編程控制器原理及應(yīng)用(上.下)冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2002.5[2]王兆義可編程控制器實(shí)用技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社1996.8[3]汪曉光,孫曉瑛,王艷丹等可編程控制器(FP)系列編程手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2002.5[4]楊和余液體粘性軟起動(dòng)裝置液壓站技術(shù)改造鐵礦機(jī)電出版社2000.6[5]馬建民,趙增玉等現(xiàn)代提升機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社[6]楊和余,夏彬,靳建順等液體粘性軟起動(dòng)裝置液壓站技術(shù)改造鐵礦機(jī)電期刊2001年第1期[7]王清靈,龔幼民現(xiàn)代礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)機(jī)械工業(yè)出版社2002。7[8]吳宏鑫PID控制的應(yīng)用與理論依據(jù)控制工程期刊2003年第1期[9]熊幸明,張文希PLC控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的研究鐵礦機(jī)電期刊2004年第03期[10]吳秋瑞,劉西印,曹麗君基于PLC的交流提升機(jī)控制系統(tǒng)研制鐵礦機(jī)械期刊2005年第02期[11]李星,朱曉芳,李艷慧PLC在電牽引采鐵機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用工礦自動(dòng)化期刊2004年第5期摘要礦井被稱(chēng)作地下礦井系統(tǒng)的咽喉,是井下與地面最重要的通道.礦井提升機(jī)承擔(dān)著礦井與井下人員、礦料、設(shè)備等物資運(yùn)輸?shù)闹厝?,是整個(gè)礦井系統(tǒng)中的核心部分,礦井提升機(jī)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要.所以設(shè)計(jì)一套安全可靠的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)具有極大的意義。PLC出現(xiàn)后以其顯著優(yōu)點(diǎn)迅速成為工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向,其可靠性高,抗干擾能力強(qiáng);編程簡(jiǎn)單,使用方便;控制程序可變,具有很好的柔性功能完善;擴(kuò)充方便,組合靈活,極大減少控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工工作量;體積小,重量輕;非常適用“機(jī)電一體化”設(shè)備.基于PLC設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)控制系統(tǒng),極大滿(mǎn)足對(duì)大型機(jī)械控制安全與可靠性的要求,且節(jié)能環(huán)保,便于操作與維護(hù)。關(guān)鍵詞:礦井提升機(jī);PLC;控制系統(tǒng).AbstractThemineiscalledthethroatoftheundergroundmine,whichisthemostimportantchanneloftheundergroundmine.Theminehoistbearstheheavyresponsibilityofthemineandtheundergroundpersonnel,theoremat(yī)erial,equipmentandsoon.Itisthecorepartoftheentireminesystem,andthesafeandreliableoperationoftheminehoistisveryimportant.Therefore,itisofgreatsignificancetodesignasafeandreliablecontrolsystemofminehoist.PLCappearswithitsremarkableadvantagesquicklybecomeindustrialproductioncontrolsystemofthemainstreamofthedevelopmentdirectionof,thehighreliability,stronganti-interferenceability;programmingissimple,easytouse;variablecontrolprocedures,withperfectgoodflexiblefunction;tofa

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