礦井提升機(jī)的PLC設(shè)計(jì)(有CAD圖)

TOC\o"1-5"\h\z摘要IAbstractII操縱單元大體原理4操縱系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)6可編程操縱器（PLC）介紹7PLC的大體特點(diǎn)7PLC的大體結(jié)構(gòu)8PLC的工作原理9可編程操縱器的編程語(yǔ)言10變頻器介紹11變頻調(diào)速大體原理11變頻器按中間直流環(huán)節(jié)方式分類13旋轉(zhuǎn)編碼器的選型及接線方式17操縱程序流程圖24系統(tǒng)操縱程序梯形圖25觸摸屏概述27觸摸屏在工業(yè)操縱中的應(yīng)用27PWS—3261觸屏簡(jiǎn)介28觸摸屏在礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)中的應(yīng)用28參考文獻(xiàn)31致謝33PLC操縱器342.電源35操縱器輸入354.輸入隔離借口36操縱器輸出36.輸出隔離接口36.擴(kuò)展線36PLCCONTROLLERS37PROGRAMMINGAPLCCONTROLLER37POWERSUPPLY38PLCCONTROLLERINPUTS38INPUTADJUSTMENGINTERFACE39PLCCONTROLLEROUTPUT39OUTOUTADJUSTMENTINTERFACE40EXTENSIONLINES40第1章緒論國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)礦井提升機(jī)是機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械，普遍用于煤礦的豎井、斜井，是生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)囊o工具。在煤炭生產(chǎn)中提升機(jī)擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石、下放材料、起落人員和設(shè)備的任務(wù)，是聯(lián)系井上與井下的要緊途徑，素有礦井“咽喉”之稱。提升機(jī)運(yùn)行的平安靠得住性不僅直接阻礙整個(gè)礦井的生產(chǎn)能力，阻礙整個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益，而且還涉及到井下工作人員的生命平安。因此，改造并研制新型的平安靠得住又節(jié)省能源的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)是煤礦平安生產(chǎn)的一項(xiàng)重要課題。前些年我國(guó)提升機(jī)90％以上采納交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)方式，提升機(jī)通常在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式很不經(jīng)濟(jì)，低速特性很軟，穩(wěn)固性差，利用壽命短，無(wú)法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操縱。隨著運(yùn)算機(jī)操縱技術(shù)及電力電子的進(jìn)展，采納先進(jìn)的運(yùn)算機(jī)及輔助操縱技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)電氣操縱系統(tǒng)，已成為勢(shì)在必行的方向。而用PLC、高壓變頻器改造傳統(tǒng)的提升機(jī)電控系統(tǒng)是一條適合我國(guó)國(guó)情的道路。礦山多中段提升豎井，一樣都是副井或混合井，其提升任務(wù)繁重,作業(yè)種類復(fù)雜，半途停泊頻繁。因此，需要一個(gè)高度平安靠得住、功能完善,由可編程序操縱器(programmableLogicacontrolt簡(jiǎn)稱PLC)為操縱核心的提升信號(hào)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)多數(shù)礦山的豎井提升信號(hào)系統(tǒng)，一樣由各類操縱繼電器和主令開關(guān)組成，且多為20世紀(jì)50年代的仿蘇產(chǎn)品。它的突出特點(diǎn)是用“點(diǎn)信號(hào)”(即電鈴振響或指示燈明滅的次數(shù))來(lái)代表各類提升信號(hào)。例如有的公司以一長(zhǎng)點(diǎn)表示要罐,一長(zhǎng)兩短表示上行，一長(zhǎng)三短表示下行，兩短表示提物，三短表示提人等等。各提升中段發(fā)出的點(diǎn)信號(hào)直接傳遞到井口總信號(hào)房，再由井口總信號(hào)工轉(zhuǎn)發(fā)到提升機(jī)房。這種系統(tǒng)信號(hào)簡(jiǎn)練,操作方便,快慢自如，連年來(lái)已沿用成習(xí)，盡管各單位點(diǎn)信號(hào)的組合方式有所不同，但原理是相同的。盡管這種信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便,但存在如下缺點(diǎn)：(1由于無(wú)法保留和復(fù)現(xiàn)點(diǎn)數(shù),因此信號(hào)識(shí)別全憑操作者的聽覺和視覺，容易造成信號(hào)的誤認(rèn)和誤傳,因信號(hào)的誤認(rèn)和誤傳而致使的提升事故不足為奇。(2信號(hào)之間、信號(hào)系統(tǒng)與提升機(jī)電控系統(tǒng)之間沒有聯(lián)鎖，井口總信號(hào)工和司機(jī)的操作不受制約，很容易因誤操作而引發(fā)事故。(3)聲光信號(hào)一瞬即逝，無(wú)據(jù)可查，一旦發(fā)生事故，給事故分析帶來(lái)困難,很難找出真正的事故緣故，致使同類事故重復(fù)發(fā)生。(4)由于信號(hào)稍縱即逝，操作人員的精力必需高度集中，加重了工人的負(fù)擔(dān)。70年代，國(guó)外將可編程操縱器應(yīng)用于提升機(jī)操縱；80年代初，運(yùn)算機(jī)又被用于提升杌的監(jiān)視和治理。運(yùn)算機(jī)和PLC的應(yīng)用，使提升機(jī)的操縱顯現(xiàn)了嶄新的面貌，其自動(dòng)化水平、平安、靠得住性都達(dá)到了一餅新的高度．也是在80年代晶閘管交-交變頻的轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在礦井提升機(jī)上，開辟了提升機(jī)的節(jié)能時(shí)期。但就自動(dòng)化程度而言，目前世界上最先進(jìn)的提升設(shè)備電控系統(tǒng)應(yīng)該是瑞典的北方基律納鐵礦，11臺(tái)大型提升設(shè)備，由兩個(gè)人監(jiān)控即可。集散操縱在國(guó)外已經(jīng)普遍應(yīng)用。可見，礦井提升機(jī)的綜合自動(dòng)化和智能化程度已達(dá)到很高水平而且正在慢慢提高．礦井提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)歷了轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng),晶閘管為代表的直流調(diào)速系統(tǒng)及20世紀(jì)80年代后期的交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)。最近幾年來(lái),隨著電力電子技術(shù)、運(yùn)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路和現(xiàn)代操縱理論的進(jìn)一步進(jìn)展和完善把PLC和變頻器運(yùn)用于礦井提升機(jī)將會(huì)成為爾后提升機(jī)操縱系統(tǒng)的主流。目前，在國(guó)產(chǎn)礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)中，PLC要緊用于處置開關(guān)、以替代老式提升機(jī)操縱系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器、復(fù)雜的連線和信號(hào)顯示系統(tǒng),而涉及到提升機(jī)平安運(yùn)行的制動(dòng)系統(tǒng)中的模擬,和自動(dòng)調(diào)劑進(jìn)程,大多仍是通過用半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器等可調(diào)閘和可控硅動(dòng)力制動(dòng)的一般電子模式來(lái)處置。利用進(jìn)程中常常會(huì)顯現(xiàn)琴點(diǎn)漂移、電子元件損壞,而且存在維修難,新調(diào)試難、靠得住性差等缺點(diǎn),因此使提升機(jī)電控系統(tǒng)的靠得住性降低。針對(duì)上述問題,深切研究用戶操縱礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)是超級(jí)必要的。課題研究目的和意義礦井提升機(jī)是煤礦、有色金屬礦生產(chǎn)進(jìn)程中的重要設(shè)備，提升機(jī)的平安靠得住及有效的高速運(yùn)行直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。隨著礦井提升系統(tǒng)自動(dòng)化，改善系統(tǒng)性能，提高提升設(shè)備的提升能力等的要求，對(duì)電氣傳動(dòng)方式提出了更高的要求。目前我國(guó)的大型礦井提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)要緊采納晶閘管變流器直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及同步電機(jī)矢量操縱變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)多數(shù)采納數(shù)字操縱方式實(shí)現(xiàn)高效率、高自動(dòng)化、準(zhǔn)確制動(dòng)和定位、高靠得住性，但造價(jià)昂貴。而中小型的礦井提升機(jī)那么多采納TDK電控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但速度操縱性能差，能耗大、電路復(fù)雜、靠得住性低，易阻礙生產(chǎn)效益。將PLC與變頻器結(jié)合應(yīng)用于礦井提升機(jī)，能夠改善其速度操縱性能，排除串電阻器造成的能耗，簡(jiǎn)化操縱電路，提高精度降低故障率。這也是礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)展方向，前景十分廣漠。自動(dòng)操縱技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在礦產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用極大地提高了礦業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量、平安性、企業(yè)的自動(dòng)化和治理水平。另外，作為能源工業(yè)尤其是煤炭工業(yè)企業(yè)構(gòu)建煤炭企業(yè)網(wǎng)Intranet對(duì)提高其生產(chǎn)效率、效益，增強(qiáng)企業(yè)活力具有十分重要的作用。采納當(dāng)前世界上先進(jìn)的工業(yè)運(yùn)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線和自動(dòng)化技術(shù)，依照結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、性能現(xiàn)代化、體積小型化的原那么，研制適合生產(chǎn)需要的網(wǎng)絡(luò)化礦井提升機(jī)電控設(shè)備是進(jìn)行設(shè)備改造和新建礦井設(shè)備選型的理想選擇，也是礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的關(guān)鍵一步，對(duì)企業(yè)乃至整個(gè)礦山行業(yè)有著重大阻礙。課題研究?jī)?nèi)容本課題需設(shè)計(jì)出操縱速度性能好、能耗低、高精度的礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采納PLC操縱，要緊包括正反轉(zhuǎn)操縱、正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)操縱、反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)操縱，過卷、過載、松繩報(bào)警和故障處置，與變頻器配合提高操縱速度性能。PLC操縱任務(wù)和進(jìn)程可被分解為許多子任務(wù)和子進(jìn)程，通過對(duì)各個(gè)子任務(wù)和子進(jìn)程進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)、功能說明。PLC應(yīng)用于礦井提升集中提高礦井提升機(jī)的效率與平安性。研究的具體內(nèi)容包括：（1）分析礦井提升機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)及性能要求。（2）操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，變頻器的選擇，軟件設(shè)計(jì)，變成方式。（3）對(duì)編寫好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試并仿真。第2章系統(tǒng)操縱方案設(shè)計(jì)操縱單元大體原理在我國(guó)傳統(tǒng)的提升機(jī)設(shè)備中，普遍利用TKD系統(tǒng)，這種操縱系統(tǒng)是采納繼電器有觸點(diǎn)的邏輯操縱，以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)劑。在繼電器操縱系統(tǒng)中，要完成一個(gè)操縱任務(wù)，支配操縱系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件（繼電器、接觸器、電子元件等）用導(dǎo)線連接起來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的，如此的操縱系統(tǒng)稱為接線程序操縱系統(tǒng)。在接線程序操縱系統(tǒng)中，操縱程序的修改必需通過改變接線來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖是一個(gè)繼電器操縱系統(tǒng)。它是由繼電器、接觸器用導(dǎo)線連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)操縱程序的，其輸入對(duì)輸出的操縱通過接線程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸入設(shè)備（按鈕、行程開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）用以向系統(tǒng)送入操縱信號(hào)。輸出設(shè)備（接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件）用以操縱生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)進(jìn)程中的各類被控對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電爐、電磁閥門等）。圖繼電器操縱系統(tǒng)框圖幾十年來(lái)，這種操縱系統(tǒng)由于受元件水平的限制而存在著缺點(diǎn)，突出表此刻：利用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件，系統(tǒng)體積大，運(yùn)行噪聲大，功耗高，接線復(fù)雜，故障率高，工作穩(wěn)固性和靠得住性差，操縱速度慢，操縱精度差，功能改變難度大，利用壽命短；在啟動(dòng)進(jìn)程中，由于罐籠的實(shí)際載重量不同，實(shí)際的加速進(jìn)程并非依照預(yù)定的設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行，常常顯現(xiàn)停車不準(zhǔn)確乃至提早停車現(xiàn)象；采納磁放大器做調(diào)劑操縱，穩(wěn)固性差，線性度差，調(diào)速精度很難保證；系統(tǒng)平安愛惜環(huán)節(jié)不全面，工作不靠得住，故障顯示不直觀，分析查找故障難度大，缺乏運(yùn)行參數(shù)顯示功能；調(diào)速性能差，機(jī)械沖擊大，人員搭車舒適性差。這些不足主若是因?yàn)椴杉{繼電器操縱方式造成的，在這種操縱方式下繼續(xù)改善的余地不大。若是對(duì)該豎井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，那么需要改變操縱策略，采納今世高新有效技術(shù)來(lái)操縱，使之成為平安、靠得住、高效率、自動(dòng)化程度高的電控系統(tǒng)?？删幊绦蜻壿嫴倏v器(Programmablelogiccontroller),簡(jiǎn)稱PLC,PLC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的重要手腕，由它組成的操縱系統(tǒng)邏輯操縱由PLC通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，操縱功能多，操縱線路大大簡(jiǎn)化；PLC的輸入/輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載愛惜方法,程序運(yùn)行為循環(huán)掃描工作方式,且有故障檢測(cè)及診斷程序,靠得住性極高。PLC操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，保護(hù)改換方便，并可顯示故障類型。圖為可編程操縱器操縱系統(tǒng)。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器操縱系統(tǒng)相同,但它們是直接接到可編程序操縱器的輸入端和輸出端的。操縱程序是通過一個(gè)編程器寫到可編程操縱器的程序存儲(chǔ)器中。每一個(gè)程序語(yǔ)句確信了一個(gè)順序,運(yùn)行時(shí)依次讀取存儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句,對(duì)它們的內(nèi)容進(jìn)行說明并加以執(zhí)行,執(zhí)行結(jié)果用以接通輸出設(shè)備,操縱被控對(duì)象工作。在存儲(chǔ)程序操縱系統(tǒng)中,操縱程序的修改不需要通過改變操縱器內(nèi)部的接線(即硬件),而只需通過編程器改變程序存儲(chǔ)器中某些語(yǔ)句的內(nèi)容。被控制的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程圖可編程操縱器操縱進(jìn)程系統(tǒng)框圖可編程邏輯操縱器因?yàn)槠渚哂懈呖康米⌒院蛙浖删幊痰膬?yōu)勢(shì),在現(xiàn)代操縱中愈來(lái)愈普遍的應(yīng)用。關(guān)于一樣提升機(jī)電控系統(tǒng)來(lái)講，采納一套中小容量的PLC即可知足要求，其價(jià)錢也不高。如下圖，若是采納PLC技術(shù)對(duì)TKD電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，把原先由各類電器通過連線而實(shí)現(xiàn)的邏輯操縱改由PLC通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，那么操縱線路將大大簡(jiǎn)化，設(shè)備體積、設(shè)備維修量將大大減小,抗干擾能力將大大增強(qiáng),工作靠得住性將大大提高,工藝改變時(shí)只需要改變操縱程序即可。改造時(shí)維持原有的操作方式、按鈕、開關(guān)、主令操縱器作用不變,那么用戶利用起來(lái)將超級(jí)方便,不需要適應(yīng)期。同時(shí)能夠利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、故障檢測(cè)及診斷功能、信號(hào)顯示功能等來(lái)增加一些新的操縱功能,平安性將大大提高,運(yùn)行將加倍平穩(wěn)、準(zhǔn)確,完全能夠知足礦山生產(chǎn)的苛刻要求,而且投資相對(duì)較少,性價(jià)比較高,具有很強(qiáng)的有效價(jià)值。

操縱系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)AC380基于PLC的礦井提升機(jī)變頻調(diào)速操縱系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器、操作臺(tái)和操縱監(jiān)視系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)框圖如下圖：AC380上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)A旋轉(zhuǎn)編碼器操作臺(tái)減速器A旋轉(zhuǎn)編碼器操作臺(tái)減速器圖操縱系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖中各部份功能如下：動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器和底座，完成人、物料的運(yùn)輸任務(wù)。主電機(jī)通過減速器向卷筒提供牽引所需的動(dòng)力。關(guān)于礦井提升機(jī)如此的大型機(jī)械來(lái)講，在電機(jī)離開電源后，由于運(yùn)行慣性較大，往往要通過一段時(shí)刻才能停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這將阻礙生產(chǎn)效率，乃至要挾到生產(chǎn)人員的生命平安和物料的運(yùn)輸。因此必需在系統(tǒng)里加入制動(dòng)器，幸免產(chǎn)生“蠕動(dòng)”現(xiàn)象，從而保證運(yùn)輸?shù)娜撕臀锪系钠桨?。液壓站：為提升機(jī)提供制動(dòng)力，停車時(shí)先通過液壓站給卷筒施加機(jī)械制動(dòng)力，再取消直流制動(dòng)力；提升機(jī)起動(dòng)時(shí)，先對(duì)電機(jī)施加直流制動(dòng)，再松開機(jī)械抱閘，避免溜車，以保證系統(tǒng)平安靠得住地工作。變頻器：是動(dòng)力站的能量供給單元，通過它可將輸入工頻電能轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的電能提供給交流電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到操縱交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。操作臺(tái)：操作臺(tái)設(shè)置兩個(gè)手柄，別離用于速度輔助給定及制動(dòng)力給定。它是整個(gè)礦井提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的操縱核心，通過它能夠設(shè)定系統(tǒng)的工作方式和操縱方式，能夠發(fā)布系統(tǒng)的各類操縱命令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)啟動(dòng)、加速、平穩(wěn)運(yùn)行、減速、停車和緊急制動(dòng)等各類操縱功能。操縱監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和操縱系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它能夠在線監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各類工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。提升進(jìn)程監(jiān)視與平安回路一樣，是現(xiàn)代提升機(jī)操縱的重要環(huán)節(jié)。提升進(jìn)程采納微機(jī)要緊完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升進(jìn)程中各工況參數(shù)（如速度、電流）監(jiān)視；各要緊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；各傳感器（如位置開關(guān)、停車開關(guān)）信號(hào)的監(jiān)視。使各類故障在顯現(xiàn)之前就得以處置，避免事故的發(fā)生，并對(duì)各被監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、保留或打印輸出。乃至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，歸并于礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。系統(tǒng)框圖頂用旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)測(cè)試電機(jī)的轉(zhuǎn)速。操縱系統(tǒng)工作原理：當(dāng)司機(jī)聽到開車信號(hào)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，PLC操縱將380V動(dòng)力電源接入變頻器。再松開液壓制動(dòng)閘并將主令操縱器推到正向（或反向），提升機(jī)開始運(yùn)行。在提升進(jìn)程中，操縱提升機(jī)運(yùn)行的主速度給定S形速度曲線由PLC編程產(chǎn)生，通過A/D轉(zhuǎn)換，由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動(dòng)變頻器工作；對(duì)變頻器輸出頻率的調(diào)整操縱，也可依照現(xiàn)場(chǎng)的工況需要，由操作臺(tái)速度操縱手柄以輔助給定的方式進(jìn)行操縱。旋轉(zhuǎn)編碼器能夠檢測(cè)主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將此信號(hào)傳送給可編程操縱器，PLC通過該信號(hào)能夠累計(jì)計(jì)算提升機(jī)的速度及行走距離，監(jiān)視器能夠不時(shí)顯示提升機(jī)速度和位置?？删幊滩倏v器810介紹可編程操縱器是以微處置器為基礎(chǔ)，綜合了運(yùn)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)操縱技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)展起來(lái)的一種通用工業(yè)自動(dòng)操縱裝置。它面向操縱進(jìn)程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、靠得住性高，成為現(xiàn)代工業(yè)操縱的三大支柱（PLC、機(jī)械人和CAD/CAM）之一。PLC操縱技術(shù)代表著當(dāng)前程序操縱的先進(jìn)水平，PLC裝置已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的大體裝置。PLC的大體特點(diǎn)可編程操縱器（PLC）的誕生給工業(yè)操縱帶來(lái)革命性的飛躍，與傳統(tǒng)的繼電器操縱相較有著突出的特點(diǎn)：(1)靈活性、通用性強(qiáng)繼電器操縱系統(tǒng)若是工藝要求稍有轉(zhuǎn)變，操縱電路必需隨之作相應(yīng)的變更，所有布線和操縱柜極有可能從頭設(shè)計(jì)，耗時(shí)且費(fèi)力但是是利用存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各類操縱功能的。因此當(dāng)工藝進(jìn)程改變時(shí)，只需修改程序即可，外部接線改動(dòng)極小，乃至能夠沒必要改動(dòng)，其靈活性和通用性是繼電器操縱電路無(wú)法比擬的。(2)靠得住性高，抗干擾能力強(qiáng)繼電器操縱系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)和觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可幸免的，大大降低了系統(tǒng)的靠得住性。而在操縱系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加上在硬件和軟件方面都采取了強(qiáng)有力的方法，使產(chǎn)品具有極高的靠得住性和抗干擾能力能夠直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)固地工作。PLC在硬件方面采取電磁屏蔽、光電隔離、多級(jí)濾波等方法在軟件方面采取警戒時(shí)鐘、故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等方法，并利用后備電池對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行愛惜,因此被稱為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的運(yùn)算機(jī)”。(3)編程簡(jiǎn)單，利用方便PLC采納面向進(jìn)程，面向問題的“自然語(yǔ)言”編程方式，直觀易懂，要緊采納梯形圖和語(yǔ)句表編寫程序，使得廣大電氣技術(shù)人員更易接納和明白得。同時(shí)設(shè)計(jì)人員也可依照自己的喜好和實(shí)際應(yīng)用的要求選擇其他編程語(yǔ)言。標(biāo)準(zhǔn)是編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)，除梯形圖和語(yǔ)句表之外，還存在順序流程圖、結(jié)構(gòu)化文本和功能塊圖三種編程語(yǔ)言的表達(dá)方式。一個(gè)程序的不同部份可用任何一種語(yǔ)言來(lái)描述，支持復(fù)雜的順序操作功能處置和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(4)功能壯大，可擴(kuò)展PLC的要緊功能包括開關(guān)量的邏輯操縱、模擬量操縱部份還具有操縱或模糊操縱功能、數(shù)字量智能操縱、數(shù)據(jù)搜集和監(jiān)控、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散操縱等功能。PLC的功能擴(kuò)展也極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，依照操縱要求的改變，能夠隨時(shí)變更特殊功能單元的種類和個(gè)數(shù)，再相應(yīng)修改用戶程序就能夠夠達(dá)到變換和增加操縱功能的目的。PLC的大體結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)操縱的運(yùn)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)大體上與微型運(yùn)算機(jī)相同，如下圖：圖PLC的大體結(jié)構(gòu)圖PLC的工作原理整個(gè)掃描進(jìn)程分為內(nèi)部處置、通信操作、程序輸入處置、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)時(shí)期，全進(jìn)程掃描一次所需要的時(shí)刻稱為掃描周期。內(nèi)部處置時(shí)期，PLC檢查CPU模塊的硬件是不是正常，復(fù)位監(jiān)視按時(shí)器等。在通信效勞時(shí)期，PLC與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令、更新編程器的顯示內(nèi)容等。當(dāng)PLC處于停止(STOP)狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處置和通信操作效勞等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處置、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。(1)輸入處置也叫輸入采樣。在現(xiàn)在期，順序讀入所有輸入端子的通電斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄放器。在此輸入映像寄放器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行時(shí)期，在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄放器與外界隔離，即便輸入信號(hào)發(fā)生轉(zhuǎn)變，其映象寄放器的內(nèi)容可不能發(fā)生改變，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處置時(shí)期才能被讀入信息。(2)程序執(zhí)行依照PLC梯形圖程序掃描原那么，按先左右后上下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但碰到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)那么依照跳轉(zhuǎn)條件是不是知足決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC輸出映像寄放器中讀出上一時(shí)期采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)。依照用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄放器中，對(duì)每一個(gè)器件而言，器件映像寄放器中所存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行進(jìn)程而轉(zhuǎn)變。(3)輸出處置程序執(zhí)行完畢后，將輸出映像寄放器，既器件映像寄放器中的寄放器狀態(tài)。在輸出處置時(shí)期轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出操縱信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。掃描周期是PLC一個(gè)很重要的指標(biāo)，小型PLC的掃描周期一樣為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描時(shí)刻取決于掃描速度和用戶程序的長(zhǎng)短，毫秒級(jí)的掃描時(shí)刻關(guān)于一樣工業(yè)常是能夠同意的，PLC的響應(yīng)滯后是許諾的?？墒菍?duì)某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，那么應(yīng)采取相應(yīng)的處置方法。如選用高速CPU，提高掃描速度，采納快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊和不同的中斷處置等方法減少滯后時(shí)刻。阻礙I/O滯后的要緊緣故有：輸入濾波器的慣性、輸出繼電器接點(diǎn)的慣性、程序執(zhí)行的時(shí)刻、程序設(shè)計(jì)不妥的附加阻礙等。對(duì)用戶來(lái)講選擇一個(gè)PLC，合理的編制程序是縮短響應(yīng)的關(guān)鍵。2.3.4可編程操縱器的編程語(yǔ)言PLC是一種工業(yè)操縱運(yùn)算機(jī)，不僅有硬件，軟件也必不可少，目前PLC經(jīng)常使用的編程語(yǔ)言有四種：梯形圖編程語(yǔ)言，指令語(yǔ)句表語(yǔ)言，功能圖編程語(yǔ)言，高級(jí)編程功能語(yǔ)言。其中梯形圖語(yǔ)言形象直觀，類似電氣操縱系統(tǒng)中繼電器操縱電路圖，邏輯關(guān)系明顯；指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言盡管不如梯形圖編程語(yǔ)言直觀，但有鍵入方便的特點(diǎn)；功能圖編程語(yǔ)言和高級(jí)編程語(yǔ)言需要比較多的硬件設(shè)備，工程當(dāng)中特殊場(chǎng)合下不是常經(jīng)常使用到。以下重點(diǎn)介紹梯形圖語(yǔ)言編程。梯形圖語(yǔ)言沿襲了繼電器操縱電路的形式，梯形圖編程語(yǔ)言是在電氣操縱系統(tǒng)中經(jīng)常使用的繼電器，接觸器邏輯操縱基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來(lái)的，形象，直觀、有效，電氣技術(shù)人員容易同意，是目前用的最多的一種PLC編程語(yǔ)言。PLC梯形圖中的繼電器、按時(shí)器、計(jì)數(shù)器不是物理繼電器，物理按時(shí)器和物理計(jì)數(shù)器，這些器件事實(shí)上是存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器位，又稱軟器件。相應(yīng)為“1”狀態(tài)，表示繼電器線圈通電或常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開。PLC的梯形圖是形象化的編程語(yǔ)言，梯形圖左右兩頭的母線是不接任何電源的。梯形圖中并無(wú)真實(shí)的物理電流流動(dòng)，而僅僅是概念電流(虛電流)，或稱假想電流。把PLC梯形圖中左側(cè)母線假想為電源相線，把右邊母線假想為電源地線。假想電流是執(zhí)行用戶程序時(shí)知足輸出執(zhí)行條件的形象明白得。PLC梯形圖中每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)梯形組成，每一個(gè)梯級(jí)有一個(gè)或幾個(gè)支路組成。變頻器介紹變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能操縱裝置。咱們此刻利用的變頻器要緊采納交一直一交方式(VVVF變頻或矢量操縱變頻)，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓都可操縱的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一樣由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和操縱4個(gè)部份組成。整流部份為三相橋式不可控整流器，逆變部份為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能緩和沖無(wú)功功率。變頻調(diào)速大體原理異步電機(jī)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)一樣簡(jiǎn)稱變頻調(diào)速系統(tǒng)。由于在變頻調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率不變，在各類異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率較高，同時(shí)性能也最好，故是交流調(diào)速的要緊進(jìn)展方向。交流調(diào)速系統(tǒng)的操縱量最大體上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，依照不同的用途適當(dāng)組合可組成各類閉環(huán)系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)定子對(duì)稱的三相繞組中通入對(duì)稱的三相交流電，在電機(jī)氣隙內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速：60f1n=0p式中fl一定子繞組電源頻率；P—電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率：n-ns-n060f1n-n(1-s)(1-s)0p由上式可知，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式有如下幾種：變同步轉(zhuǎn)速n0：變極p、變頻fl。變轉(zhuǎn)差率s：定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻、電磁轉(zhuǎn)差聚散器、串極調(diào)速。由電機(jī)學(xué)可知，轉(zhuǎn)差功率：P=Sxp=pSemCu2式中Pem一電磁功率；PCu2一轉(zhuǎn)子銅耗。由式可知，變頻調(diào)速與變極調(diào)速為轉(zhuǎn)差功率不變型不論其轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率消耗大體不變，因此調(diào)速效率為最高。在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)的操縱方式多種多樣，但從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性和過渡特性來(lái)看，變頻調(diào)速的操縱方式分為以下幾種：(1)V壓操縱V壓操縱是交流電機(jī)最簡(jiǎn)單的一種操縱方式，通過操縱進(jìn)程中始終維持V用為常數(shù)，來(lái)保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。但是V壓操縱是一種開環(huán)的操縱方式，速度動(dòng)態(tài)特性較差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低，操縱參數(shù)(如加/減速度等)還需要依照負(fù)載的不同來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，專門是低速時(shí)由于定子電阻和逆變器等器件開關(guān)延時(shí)的存在，系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生不穩(wěn)固現(xiàn)象。這種操縱方式多用于調(diào)速精度不高的場(chǎng)所。(2)轉(zhuǎn)差頻率操縱轉(zhuǎn)差頻率操縱是檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)轉(zhuǎn)差頻率采取閉環(huán)操縱。與V用操縱相較，調(diào)速精度要求較高，且系統(tǒng)容易穩(wěn)固，即能在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率操縱在最正確狀態(tài)?？墒遣杉{此法的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是單機(jī)運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)差頻率操縱未能實(shí)施對(duì)電機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)操縱，盡管這種系統(tǒng)的靜態(tài)精度較高，但由于快速性較差，故適用于對(duì)響應(yīng)的快速性要求不高的系統(tǒng)。(3)矢量操縱矢量操縱是一種成立在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的基礎(chǔ)上，通過一系列的坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和磁通分量的解藕的操縱方式，能夠?qū)⒆鳛椴倏v對(duì)象的感應(yīng)電機(jī)看成直流電機(jī)來(lái)進(jìn)行操縱，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的操縱。目前，有效中多采納轉(zhuǎn)差頻率矢量操縱，由于其沒有實(shí)現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)操縱，無(wú)需檢測(cè)出磁通，因此容易實(shí)現(xiàn)?？墒瞧洳倏v器的設(shè)計(jì)在某種程度上依托于電機(jī)的參數(shù)，為了減少操縱上對(duì)電機(jī)參數(shù)的靈敏性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識(shí)、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的成效。(4)直接轉(zhuǎn)矩操縱直接轉(zhuǎn)矩操縱(DTC)也是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)操縱方式，其克服了坐標(biāo)變換和解禍運(yùn)算的復(fù)雜性，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行操縱，通過轉(zhuǎn)矩誤差、磁通操縱誤差，按必然的原那么選擇逆變器開關(guān)狀態(tài)，操縱施加在定子端的三相電壓，調(diào)劑電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，達(dá)到操縱電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于DTC直接著眼于轉(zhuǎn)矩操縱，對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)轉(zhuǎn)變表現(xiàn)為狀態(tài)干擾而非參數(shù)干擾，DTC方式比矢量操縱方式具有較高的魯棒性。可是DTC也存在不足的地方，其最大的困難就在于低速性能不睬想。異步電動(dòng)機(jī)用變頻器傳動(dòng)的方塊圖，如下圖，變頻器由變流器、滑膩電路、逆變器、操縱器四大部份組成，變流器將交流電變成直流電，滑膩電路將此直流電滑膩后，由逆變器將它變換為頻率可調(diào)的交流電，向電動(dòng)機(jī)提供電壓、電流和頻率。圖變頻器的大體結(jié)構(gòu)變頻器按中間直流環(huán)節(jié)方式分類(1)電流型變頻器當(dāng)交－直－交變壓變頻裝置的中間直流環(huán)節(jié)采納大電感濾波時(shí)，直流電流波形比較平直，因此電源內(nèi)阻抗專門大，對(duì)負(fù)載來(lái)講大體上是一個(gè)電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，這種變頻裝置叫做電流源型變頻器。有的交－交變頻裝置用電抗器將輸出電流強(qiáng)制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。這種電流源型變頻器，其逆變器中的晶閘管每一個(gè)周期工作1200，屬于1200導(dǎo)電型。電流源型變頻器一個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生狀態(tài)時(shí)，反饋到直流側(cè)的再生電能能夠方便的回饋到交流電網(wǎng)，不需要主回路中附加任何設(shè)備，只要利用網(wǎng)側(cè)的可逆變流器改變其輸出電壓極性即可，這種電流型變頻器有制動(dòng)發(fā)電能力，又能設(shè)置電流環(huán)提高承載能力，適合需要快速減速和調(diào)速范圍寬的場(chǎng)合，適配大功率電機(jī)，國(guó)內(nèi)單機(jī)容量可達(dá)12000kw，國(guó)外達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦級(jí)。(2)電壓型變頻器在交－直－交變壓變頻裝置中，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采納大電容濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情形下是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這種變頻裝置叫做電壓源型變頻器。一樣的交－直－交變壓變頻裝置盡管沒有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。對(duì)負(fù)載電動(dòng)機(jī)而言，變頻器是一個(gè)交流電壓源，在不超過電壓容量的情形下能夠驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，具有不選擇負(fù)載的通用性。中小功率變頻器通常采納電容濾波即電壓型變頻器。逆變器開關(guān)器件己由晶閘管（SCR）、功率晶體管（GTR），進(jìn)展到絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）,以至智能型功率模塊（IPM）,集成門極換流晶閘管（IGCT）本章小結(jié)本章要緊進(jìn)行了繼電器操縱系統(tǒng)和可編程操縱器操縱系統(tǒng)的的功能特點(diǎn)對(duì)照，突出可編程操縱器的優(yōu)越性能，并對(duì)可編程操縱器和變頻器的優(yōu)勢(shì)和工作原理作了說明，詳細(xì)分析可編程操縱器和變頻器的搭配調(diào)速特點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行可編程操縱器與變頻器搭配調(diào)速的整體方案設(shè)計(jì)。第3章操縱系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC的選型及特點(diǎn)三菱FX系列是由電源、CPU、存儲(chǔ)器和輸入輸出器件組成的單元型可編程操縱器。而且，AC電源、DC輸入型的內(nèi)裝DC24V電源可作為傳感器的輔助電源。大體單元采納易于維修的裝卸端子臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)裝8K步有備用電池的RAM存儲(chǔ)器。另外，假設(shè)采納可選的存儲(chǔ)卡盒，最大可擴(kuò)展到16K步。關(guān)于存儲(chǔ)器的類型，能夠選用RAM、EEPROM和EPROMoFX2N內(nèi)含計(jì)時(shí)功能，能夠進(jìn)行時(shí)刻操縱。PC利用A7PHP/A7HGP、A6GPP/A6PHP相對(duì)應(yīng)的編程軟件，能夠在RUN時(shí)改變程序。通過設(shè)定參數(shù)能夠確保編程存儲(chǔ)器內(nèi)元件的注釋區(qū)域。另外還有具有利用可輸入漢字的外圍設(shè)備給程序加漢字注釋的顯示功能。為避免順控程序被寫入或盜用，能夠?qū)Τ绦虼鎯?chǔ)器設(shè)定3級(jí)愛惜。具有豐碩的輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備:繼電器輸出、三段雙向可控硅開關(guān)元件輸出、晶體管輸出;豐碩的特殊擴(kuò)展設(shè)備:模擬輸入輸出設(shè)備、溫度傳感器輸入、熱電偶輸入設(shè)備、1軸定位設(shè)備、雙軸（內(nèi)插）定位設(shè)備、脈沖輸出設(shè)備、高速計(jì)數(shù)器、并聯(lián)連接、NELSCLNET/MINI—S3連接設(shè)備、RS485通信設(shè)備、RS232通信設(shè)備、ID機(jī)械連接設(shè)備、模擬量模塊等FX2N系列是PLC中FX家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具有如下優(yōu)勢(shì):最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源和知足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它能夠?yàn)樘嵘龣C(jī)的自動(dòng)化操縱提供最大的靈活性和操縱能力［5］。fx2N系列具有較高的擴(kuò)展能力和高水平的性能：靈活的配置：除具有知足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個(gè)大體FX2N單元中的每一個(gè)單元可擴(kuò)充到256I/O。操縱點(diǎn)數(shù)從16至256點(diǎn)（主單元：16/32/48/65/80/128）。高速運(yùn)算：大體指令：指令；應(yīng)用指令：至幾百us/指令。突出的寄放器容量：FX2N系列包括8KB內(nèi)置RAM寄放器，用一個(gè)寄放器盒可擴(kuò)充到16KBRAM或EEPROM。豐碩的元件資源：3072點(diǎn)輔助繼電器、256點(diǎn)計(jì)時(shí)器、235點(diǎn)計(jì)數(shù)器和8000點(diǎn)數(shù)據(jù)寄放器。I/O點(diǎn)數(shù)的估算。I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)知足操縱要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。該P(yáng)LC的輸入點(diǎn)數(shù)的估算：正轉(zhuǎn)1+反轉(zhuǎn)1+停止1+啟動(dòng)1+過載1+正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)1+反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)1+復(fù)位1+過卷+松繩1+工頻1+變頻1+旋轉(zhuǎn)編碼器輸入1=13個(gè)，因此該P(yáng)LC需要的輸入點(diǎn)數(shù)為13+13x20%=16個(gè)。PLC輸點(diǎn)出數(shù)的估算：變頻器通電1+變頻1+工頻1+正轉(zhuǎn)1+反轉(zhuǎn)1+速度1+加速1+減速1+故障1+復(fù)位1+制動(dòng)1=11個(gè)，因此該P(yáng)LC的輸出點(diǎn)數(shù)為11+11義20%=14個(gè)。用戶存儲(chǔ)容量的估算。PLC經(jīng)常使用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池的RAM。依照體會(huì)，每一個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：開關(guān)量輸入元件：10?20B/點(diǎn)；開關(guān)量輸出元件：5?10B/點(diǎn)；按時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/點(diǎn)；模擬量:100?150B/點(diǎn)；通信接口：一個(gè)接口一樣需要300B以上：依照上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出需要的PLC內(nèi)存為：15BX23+8BX14+300B=757B,再加上25%備用量，那么需要內(nèi)存為757+757X25%=906BCPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇。關(guān)于開關(guān)量操縱的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)操縱速度要求不高時(shí)，選用小型PLC就能夠知足要求。PLC工作時(shí)，從輸入信號(hào)到輸出操縱存在著滯后現(xiàn)象，滯后時(shí)刻一樣應(yīng)操縱在幾十毫秒之內(nèi)。為了提高PLC的實(shí)時(shí)處置速度，可選擇處置速度快的PLC,使執(zhí)行一條大體指令的時(shí)刻不超過。PLC的結(jié)構(gòu)要緊有整體式和模塊式兩種，關(guān)于單機(jī)操縱系統(tǒng)、集中操縱系統(tǒng)往往選用整體式結(jié)構(gòu)；關(guān)于操縱規(guī)模較大的集散操縱系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)經(jīng)常使用模塊式結(jié)構(gòu)，模塊式結(jié)構(gòu)組態(tài)靈活、易于擴(kuò)充。因此本系統(tǒng)PLC選用三菱FX2N-48MR-001。變頻器的選型及參數(shù)設(shè)置選擇變頻器時(shí)應(yīng)以負(fù)載特性為大體依據(jù)，分析提升機(jī)的負(fù)載屬于重力，其負(fù)載特性屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。由于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類設(shè)備都存在必然靜摩擦力，負(fù)載的慣量專門大，在啟動(dòng)時(shí)要求有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這就要求通用變頻器有足夠的低頻轉(zhuǎn)矩提升能力和短時(shí)過流能力。但當(dāng)?shù)退贂r(shí)負(fù)載較重的情形下，為提高轉(zhuǎn)矩提升能力而使電壓補(bǔ)償提的太高，往往容易引發(fā)過電流愛惜動(dòng)作。選型時(shí)應(yīng)充分考慮這些情形，必要時(shí)應(yīng)將通用變頻器的容量提高一檔，或采納具有矢量操縱或直接轉(zhuǎn)矩操縱的通用變頻器。采納矢量操縱或直接轉(zhuǎn)矩操縱通用變頻器能夠在只是電流的情形下提供較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。關(guān)于起落類恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如提升機(jī)、電梯等，這種負(fù)載的特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)沖擊電流大，在其下降進(jìn)程中需要必然制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)會(huì)有能量回饋，因此要求變頻器有必然余量。選擇通用變頻器時(shí)，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的功率表達(dá)式為：P=Tn/9550()式中P—異步電動(dòng)機(jī)的功率(kw);T—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩(N?m)；n—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)增大異步電動(dòng)機(jī)的容量或增大通用變頻器的容量。通用變頻器的容量一樣取一倍異步電動(dòng)機(jī)的容量。本設(shè)計(jì)中變頻器選用通用變頻器FR—A500,依照礦井提升機(jī)的速度要求確信變頻器的參數(shù)設(shè)置如表：表變頻器的參數(shù)設(shè)置參數(shù)名稱參數(shù)號(hào)設(shè)置參數(shù)上限頻率50HZ下限頻率0Hz基底頻率50HzTOC\o"1-5"\h\z上升時(shí)間3000下降時(shí)間2000加減速基準(zhǔn)頻率50Hz運(yùn)行模式1旋轉(zhuǎn)編碼器的選型及接線方式增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型應(yīng)注意三方面的參數(shù)：機(jī)械安裝尺寸：包括定位止口，軸徑，安裝孔位；電纜出線方式；安裝空間體積；工作環(huán)境防護(hù)品級(jí)是不是知足要求。分辨率：即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)，是不是知足設(shè)計(jì)利用精度要求。電氣接口：編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式)，電壓輸出(E),集電極開路（C,常見C為NPN型管輸出，C2為PNP型管輸出），長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)和其操縱系統(tǒng)的接口電路相匹配。結(jié)合本設(shè)計(jì)要求，選取S25系列增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，增量式（通用型，實(shí)心軸），其參數(shù)情形如下：外形尺寸：體積小，外徑①25mm,厚度為30mm（S25C系列：厚度為31.5mm）軸徑：①4mm半空①形口）連接方式：線后出和線側(cè)出電纜長(zhǎng)度：1M（可依照需要適當(dāng)加長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度，費(fèi)用另算）電源電壓：DC5V；DC5V-12V；DC12V-24V分辨率：可達(dá)600P/R輸出形式：集電極開路、電壓輸出防護(hù)等級(jí)：IP50旋轉(zhuǎn)編碼器的接線方式如下圖：圖旋轉(zhuǎn)編碼器的接線圖電動(dòng)機(jī)的選型及參數(shù)設(shè)置與相較，三相異步運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各類材料。按結(jié)構(gòu)的不同，三相可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行靠得住、重量輕、價(jià)錢廉價(jià)，取得了普遍的應(yīng)用，其要緊缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和一樣也設(shè)置了三相并通過滑環(huán)、與外部變阻器連接。調(diào)劑變阻器能夠改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)劑電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。JR系列電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)各類不同機(jī)械，在起動(dòng)時(shí)必需預(yù)先在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)接入起動(dòng)變阻器，不許諾將轉(zhuǎn)子繞組直接短接起動(dòng)。額定電壓為380V、3000V、6000V。本系列電動(dòng)機(jī)符合機(jī)械工業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)JB563-64和JB564-64的規(guī)定。本系統(tǒng)選用JR157-10繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)設(shè)置如下：額定功率：260KW額定電壓：6KV轉(zhuǎn)速：588r/min定子電流：33.5A效率：%功率因數(shù)cos①：最大轉(zhuǎn)矩：N?m轉(zhuǎn)子電壓：412V轉(zhuǎn)子電流：406A轉(zhuǎn)子飛輪力矩：3000N?m重量：3700kg變頻調(diào)速主電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)主電路采納380V電源。變頻器能夠輸出頻率可調(diào)的交流電源，在變頻器的操縱輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，本系統(tǒng)中通過PLC輸出電壓信號(hào)（0?12V）來(lái)操縱變頻器的頻率。另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報(bào)警輸出口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警和平安制動(dòng)，更有效的對(duì)操縱系統(tǒng)進(jìn)行平安愛惜，變頻調(diào)速主控電路如下圖。變頻調(diào)速主電路要緊包括以下幾個(gè)回路。聲光報(bào)警回路：變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)“30B-30C”串聯(lián)在KM1的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，使KM1線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行平安愛惜。為了愛惜報(bào)警輸出的觸點(diǎn)，在接觸器的線圈兩頭，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC震蕩電路）。同時(shí)（常開）觸點(diǎn)“30B-30A”閉合，將報(bào)警指示燈HL和電笛HA接通，進(jìn)行聲光報(bào)警。與此同時(shí)，斷電器KA1得電，其觸點(diǎn)將聲光報(bào)警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報(bào)警能持續(xù)下去，直到工作人員按下為止，報(bào)警才能解除。制動(dòng)操縱回路：提升機(jī)負(fù)載由于慣性較大，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降至0Hz時(shí)，常常停不住，因此有“蠕動(dòng)”（也稱爬行）現(xiàn)象，在礦山提升機(jī)這種大負(fù)載機(jī)械中，蠕動(dòng)現(xiàn)象有可能造成十分危險(xiǎn)的后果。為此，變頻器調(diào)速時(shí)應(yīng)設(shè)置能耗制動(dòng)和直流制動(dòng)功能。平安回路：平安回路用于避免和幸免礦井提升機(jī)發(fā)生意外事故。平安回路中串有很多愛惜觸頭，當(dāng)?shù)V井提升機(jī)工作不正常時(shí)，其中任意一個(gè)觸頭打開，平安回路接觸器斷電，就產(chǎn)生平安制動(dòng)，平安回路接觸器斷電的同時(shí)，平安回路中的常開觸頭斷開，使提升機(jī)斷電。KM3FR%口>~B-IIQSFU正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)KM1K1K2速度輸入K3加速時(shí)間K4/減速時(shí)間K5故障開）「『一K6復(fù)位開共—「一安全制動(dòng)!/K7K8RVVVFUSVTWFWDREV30X1回30（j一X2X3B1THRRSTX5BXCO]COMAC220HL—（X）—1HAKA1ST1RCrn「^21_KAv_30B-串接于1線圈回路制動(dòng)單元變頻調(diào)速主電路聲光報(bào)警回路PPBTHTH制動(dòng)電阻主令操縱器和制動(dòng)手柄閉鎖開關(guān)：主令操縱器K10和制動(dòng)手柄閉鎖開關(guān)的的觸頭K11在主令操縱器手柄置于零位、K11在工作制動(dòng)手柄置于緊閘位置時(shí)才能閉合。當(dāng)提升機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生平安制動(dòng)而半途停車后，即平安回路斷電，必須將主令手柄和制動(dòng)手柄別離恢復(fù)到零位及緊閘位置，平安回路才能從頭接通，解除平安制動(dòng)，再次從頭啟動(dòng)電機(jī)，如此能夠避免突然跑車。K10和K11觸頭，在礦井提升機(jī)正常啟動(dòng)后盡管處于斷開位置，但因接觸器的輔助觸頭自鎖，因此平安回路仍然通電。平安回路包括多種愛惜觸點(diǎn)，平安回路的愛惜由以下幾個(gè)部份組成，如下圖：圖平安回路原理圖主電源斷電愛惜K12。過卷愛惜K14：過卷是指提升容器在停車位置沒有停止運(yùn)行，超過了停車位置的現(xiàn)象。發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，當(dāng)提升容器超出正常車位置0.5m時(shí)，過卷開關(guān)動(dòng)作，使平安回路斷開，提升機(jī)實(shí)現(xiàn)平安制動(dòng)。過卷以后，如需繼續(xù)開車，司機(jī)必需依照過卷的方向，扭動(dòng)過卷復(fù)位開關(guān)，平安回路才能從頭接通。急停開關(guān)K13：當(dāng)提升機(jī)工作不正常且PLC沒有做出判按時(shí)，可由司機(jī)按下此按鈕使平安回路接觸器掉電，產(chǎn)生平安制動(dòng)。K13為應(yīng)急開關(guān)，指系統(tǒng)中PLC故障時(shí)，能夠脫開PLC的操縱，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急運(yùn)行，完本錢次提升。松繩愛惜K15：提升機(jī)在運(yùn)行進(jìn)程中如發(fā)生松繩現(xiàn)象，很容易發(fā)生斷繩事故，專門是斜井提升機(jī)常因提升機(jī)加（減）速度與自然加（減）速度不吻合時(shí)產(chǎn)生松繩。發(fā)生松繩現(xiàn)象時(shí)，調(diào)劑5秒后，假設(shè)沒有排除松繩現(xiàn)象，斷開平安回路，進(jìn)行平安制動(dòng)。PLC操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)要緊包括PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾方法的設(shè)計(jì)等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要緊指編制PLC操縱程序。選定PLC和分派I/O地址后硬件設(shè)計(jì)的要緊內(nèi)容確實(shí)是電氣操縱系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，電氣操縱元器件的選擇和操縱柜的設(shè)計(jì)．電氣操縱系統(tǒng)原理圖包括主電路和操縱電路。操縱電路中包括PLC和I/O接線。電氣元器件的選擇主若是依照操縱要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、愛惜電器、接觸器、指示燈和電磁閥等。操縱系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的難易程度因操縱任務(wù)而異，也因人而異。

AC220V變頻器通電變頻工頻正轉(zhuǎn)繼電器反轉(zhuǎn)繼電器速度繼電器加速時(shí)間繼電器減速時(shí)間繼電器故障繼電器復(fù)位繼電器制動(dòng)繼電器旋轉(zhuǎn)編碼器停止啟動(dòng)過載過卷松繩正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)復(fù)位工頻變頻熱繼電器保護(hù)ECOMCOM0X0Y0X1Y1X2Y2X3Y3X4COM1X5MRFXY4X6型Y5X700148y6X10Y7X11COM2X12Y10X13Y11X14Y12X15Y13K[FR30B-30C小C1-KM21...KM3KM3]、、、、KM2DC24VK1卜K2K2]...K1K3K4K5K6K7K8zf\圖PLC操縱系統(tǒng)的接線圖

PLC接線圖的I/O端口分派表如表：表PLC接口的I/O端口分派表輸入端子輸入外設(shè)輸出端子輸出外設(shè)X0旋轉(zhuǎn)編碼器Y0變頻器通電X1停止Y2變頻繼電器X2啟動(dòng)Y3工頻繼電器X3過載Y4正轉(zhuǎn)繼電器X4過卷Y5反轉(zhuǎn)繼電器X5松繩Y6速度繼電器X6正轉(zhuǎn)Y7加速時(shí)間繼電器X7反轉(zhuǎn)Y10減速時(shí)間繼電器X10正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)Y11故障繼電器X11反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)Y12復(fù)位繼電器X12復(fù)位Y13制動(dòng)繼電器X13工頻X14變頻X15熱繼電器保護(hù)本章小結(jié)本章依照本設(shè)計(jì)的需要，進(jìn)行了操縱系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。通過輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算和用戶存儲(chǔ)量的估算，選擇了PLC的型號(hào)。以負(fù)載特性為大體依據(jù)，分析提升機(jī)的負(fù)載屬于重力，其負(fù)載特性屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，選擇了變頻器的型號(hào)。同時(shí)對(duì)所需的旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了選擇并設(shè)計(jì)了變頻調(diào)速主電路和畫出輸入輸出接線圖。.第4章操縱系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)操縱程序流程圖系統(tǒng)操縱程序流程圖如下圖。PLC操縱主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)操縱及平安愛惜等工作。圖操縱程序流程圖系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行，PLC第一進(jìn)行初始化，接著完成自檢及提升機(jī)初始位置顯示，當(dāng)收到開車指令時(shí)，PLC轉(zhuǎn)入速度給定操縱，在系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)程中，當(dāng)PLC接收到來(lái)自接近開關(guān)或變頻器故障等外部操縱信號(hào)時(shí)，PLC操縱程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處置程序處，完成過卷、過載、松繩等愛惜及提升機(jī)位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。當(dāng)有故障顯現(xiàn)時(shí)可轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處置模塊進(jìn)行故障處置，并通過報(bào)警回路報(bào)警或平安回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車愛惜。

系統(tǒng)操縱程序梯形圖系統(tǒng)操縱程序梯形圖如下圖：X15X2Y0Y2X6Y4X1X7Y5Y2Y6T0Y6Y7ADDD100K80D100CMPK4000D100M10MOVD100X1-ZX14變頻器通電工頻變頻正轉(zhuǎn)X1反轉(zhuǎn)速度輸出加速時(shí)間MOVK0D100K4M100X15X2Y0Y2X6Y4X1X7Y5Y2Y6T0Y6Y7ADDD100K80D100CMPK4000D100M10MOVD100X1-ZX14變頻器通電工頻變頻正轉(zhuǎn)X1反轉(zhuǎn)速度輸出加速時(shí)間MOVK0D100K4M100T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1YYY1d6一＜丁5。K1000056Y10：MOVK4000D1100M100ri—ADDD110K80D110CMPK0D110M11Y6MOVD110K4M100T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K110K0K16K2M100K110K0K16K2M100K1X0DCNTC251K1000000DMOVC251D120減速時(shí)間旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速故障輸出復(fù)位輸出安全制動(dòng)圖系統(tǒng)梯形圖本章小結(jié)本章進(jìn)行了操縱系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，要緊設(shè)計(jì)了操縱系統(tǒng)的軟件流程圖和程序梯形圖，圖中明確顯示了操縱系統(tǒng)的整個(gè)流程，從開始到終止的進(jìn)程中設(shè)計(jì)了周密的愛惜方法，在顯現(xiàn)超速、過載、過卷等突發(fā)情形時(shí)能夠及時(shí)的報(bào)警和制動(dòng)，最大限度的幸免人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。第5章人機(jī)交互界面觸摸屏概述隨著運(yùn)算機(jī)技術(shù)的普及，在90年代初，顯現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)－觸摸屏技術(shù)。利用這種技術(shù)，利用者只要用手指輕輕地觸碰運(yùn)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作或查詢，如此就擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，從而大大地提高了運(yùn)算機(jī)的可操作性。觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對(duì)象，運(yùn)算機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。人的行為和機(jī)械的行為變得簡(jiǎn)單、直接、自然，達(dá)到完美的統(tǒng)一。觸摸屏具有方便直觀、圖像清楚、牢固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)勢(shì)。觸摸屏的大體原理如下：用戶用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置的坐標(biāo)被觸摸屏操縱器檢測(cè)，并通過通信接口（例如RS-232CRS-485串行口）送到CPU,從而取得輸入的信息。觸摸屏系統(tǒng)一樣包括兩個(gè)部份：觸摸屏操縱器和觸摸檢測(cè)裝置。觸摸屏操縱器的要緊作用是接收來(lái)自觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置的觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送CPU,它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行，例如動(dòng)態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器的顯示表面,用于檢測(cè)用戶的觸摸位置,再將該處的信息傳送給觸摸屏操縱器。觸摸屏也從低檔向高級(jí)進(jìn)展,從紅外線式、電阻式到電容感應(yīng)式,此刻進(jìn)展到了表面聲波觸摸屏和五線電阻觸摸屏,性能愈來(lái)愈靠得住,技術(shù)愈來(lái)愈先進(jìn)。觸摸屏在工業(yè)操縱中的應(yīng)用PLC是一種以微處置器為基礎(chǔ)的通用的工業(yè)自動(dòng)操縱裝置，具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、保護(hù)方便、靠得住性高等優(yōu)勢(shì),專門適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境利用,被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。很多工業(yè)被控對(duì)象要求操縱系統(tǒng)具有很強(qiáng)的人機(jī)接口功能,用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作人員與運(yùn)算機(jī)操縱系統(tǒng)之間的對(duì)話和彼此作用。它們用來(lái)顯示操縱器的I/O狀態(tài)及各類系統(tǒng)信息,接收并執(zhí)行操作人員發(fā)出的各類命令。很多設(shè)備需要在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境利用的人機(jī)接口裝置,它們一樣安裝在操縱屏上。觸摸屏的按鍵在屏幕上，總的面積小，每一個(gè)畫面能夠設(shè)置不同的按鍵，每一個(gè)按鍵的意義可由用戶設(shè)置，利用直觀方便，能夠在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下利用，在工業(yè)操縱中取得普遍的應(yīng)用。觸摸屏是在操作人員和機(jī)械設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶能夠自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等，來(lái)處置或監(jiān)控不斷轉(zhuǎn)變的信息。過去的操作界面需要熟練的操作員才能操作，而且操作困難。利用觸摸屏和運(yùn)算機(jī)操縱后，能明確告知操作員機(jī)械設(shè)備目前的狀況，給出操作的提示，使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)，能夠減少操作失誤，即便是新手也能夠很輕松的操作整個(gè)機(jī)械設(shè)備。利用觸摸屏還能夠使機(jī)械的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，用畫面上的按鈕和指示燈等代替相應(yīng)的硬件元件，減少PLC所需的I/O點(diǎn)數(shù)，降低系統(tǒng)的本錢。由于顯示面板的小型化及高性能，提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值。PWS—3261觸屏簡(jiǎn)介DELTA公司生產(chǎn)的PWS-3261觸屏式彩色HMI是免保護(hù)型工業(yè)級(jí)可編程終端，適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下利用。它可用于振動(dòng)、潮濕和高粉塵的環(huán)境中作為監(jiān)控和人機(jī)操作介面，能夠顯示狀態(tài)、故障和進(jìn)程變量，顯示文字、曲線和圖形。操作人員可在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)程操縱，操作簡(jiǎn)便易學(xué)，方便直觀。觸摸屏上的觸摸鍵取代了傳統(tǒng)的操縱面板功能，可使操作者把觸摸屏看成一個(gè)操作面板，只要操縱觸摸屏上配置的虛擬按鈕，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的操作。輸入給觸摸屏的數(shù)據(jù)能夠傳遞給，省去了大量現(xiàn)場(chǎng)的硬件按鈕開關(guān)、數(shù)字設(shè)定等易損器件，大大提高了系統(tǒng)的靠得住性，使系統(tǒng)盡可能地工作于最正確狀態(tài)。本系統(tǒng)以30FX2N系列為操縱核心，配以DELTA公司的PWS-3261型HMI,二者通過RS—485接口互連，傳輸速度為9600bps，8位偶校驗(yàn)，1位停止位。RS—485的站號(hào)為2,PWS端通信口為COM2。HMI的監(jiān)控及參數(shù)設(shè)置畫面在運(yùn)算機(jī)上利用ADP編程軟件進(jìn)行計(jì)劃、概念和編制，通過這些圖形介面完成系統(tǒng)的和參數(shù)設(shè)置。系統(tǒng)通過對(duì)HMI畫面上所設(shè)元件屬性和與的數(shù)據(jù)互換地址的概念，實(shí)現(xiàn)HMI相關(guān)元件對(duì)應(yīng)的暫存器對(duì)存儲(chǔ)單元的讀寫。通過HMI上的軟鍵盤對(duì)礦井提升機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行操縱。對(duì)內(nèi)部的數(shù)據(jù)以位、字節(jié)、字或雙字及無(wú)符號(hào)方式，以BCD碼數(shù)據(jù)格式、二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫操縱。觸摸屏在礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)中的應(yīng)用依照礦井提升機(jī)對(duì)操縱系統(tǒng)的要求，本系統(tǒng)的操縱界面設(shè)計(jì)如圖(a)所示。

操縱面板要緊包括啟動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、時(shí)刻和日期顯示等。操縱面板設(shè)定了一些功能按鈕。通過時(shí)刻設(shè)置按鈕操作人員能夠很方便地設(shè)置時(shí)刻。操作面板上還有一個(gè)儀表能夠顯示出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖（a）操縱面板主屏幕時(shí)間設(shè)定正轉(zhuǎn)點(diǎn)劫反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)II?/?6/10It1,30.4.5時(shí)間設(shè)定正轉(zhuǎn)點(diǎn)劫反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)II?/?6/10It1,30.4.5返回主屏幕,IOiTECIf圖（b）系統(tǒng)操縱面板本章小結(jié)本章要緊介紹了觸摸屏技術(shù)，觸摸屏是一種最新的電腦輸入設(shè)備，它能夠讓利用者只用手指輕輕地碰運(yùn)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作，如此擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，人與機(jī)交互更為直截了當(dāng)。它具有牢固耐用、反映速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)勢(shì)。本課題在分析和比較當(dāng)前礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)的現(xiàn)狀與國(guó)內(nèi)外操縱技術(shù)進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井提升機(jī)的操縱系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。總結(jié)本文的要緊工作有以下幾點(diǎn):依照提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，礦井提升機(jī)操縱系統(tǒng)采納工控機(jī)監(jiān)控提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)要緊由上位機(jī)（工控機(jī)）、下位機(jī)（PLC操縱系統(tǒng)）、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。組態(tài)軟件作為用戶可定制功能的軟件平臺(tái)工具，利用其良好的人機(jī)界面和通信力，在PC機(jī)上開發(fā)出友好人機(jī)界面，下載至工控機(jī)中，使工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)提升機(jī)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障報(bào)警、打印報(bào)表。PLC系統(tǒng)采納三菱公司產(chǎn)品，能操縱起提升機(jī)的運(yùn)行方向和速度換檔；提升機(jī)的升、降速、深度監(jiān)測(cè)；同時(shí)能檢測(cè)各個(gè)電機(jī)故障現(xiàn)象并送往上位機(jī)進(jìn)行顯示，減少了硬件和操縱線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)固性，靠得住性。采納PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)平安靠得住，性價(jià)比提高，且操縱程序可依照需要修改，對(duì)提高操縱技術(shù)水平具有廣漠的應(yīng)用前景。變頻調(diào)速系統(tǒng)在提升機(jī)操縱系統(tǒng)中顯示出其操縱性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行效率高、保護(hù)工作量小等諸多優(yōu)勢(shì)，是礦用提升機(jī)傳動(dòng)的進(jìn)展方向。參考文獻(xiàn)[1]BeusMichaelJ．Newtechnologyforhoistconveyancemonitoringandanalysis[J]，Canada：CIMBulletin，2002：78－83。⑵陶建平.礦井提升機(jī)的監(jiān)控與監(jiān)視[J]，關(guān)B州：中州煤炭，1999：18—20。[3]王朝暉.礦井提升機(jī)系統(tǒng)新技術(shù)及裝備[M],北京：煤炭工業(yè)出版社，1999：30—40。[4]夏榮海，郝玉琛.礦井提升機(jī)機(jī)械設(shè)備[M],徐州：中國(guó)礦業(yè)學(xué)院出版社，1993：50－70。[5]郝用興.提升機(jī)PLC操縱系統(tǒng)[J],新鄉(xiāng)：平原大學(xué)學(xué)報(bào)，2000：79—80。[6]譚國(guó)俊，何鳳有等.基于PLC操縱的礦井提升機(jī)冗余操作愛惜系統(tǒng)[J],北京：煤炭學(xué)報(bào)[J],1999：52—84。[7]楊興瑤.電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)[M],北京：水利電力出版社，2004：45—56。[8]王永華.現(xiàn)代電氣操縱及PLC應(yīng)用技術(shù)[M],京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：50—58。[9]盧燕.礦井提升機(jī)電力拖動(dòng)與操縱[M],北京：冶金工業(yè)出版社，2001：80—95。[10]王兆義.可編進(jìn)程操縱器有效技術(shù)[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：70—80。[11]王永華.現(xiàn)代電氣操縱及PLC應(yīng)用技術(shù)[M],北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003：105—120。[12]趙樹國(guó)，未士敬，郭培彬等.高壓變頻調(diào)速器在礦山提升機(jī)上的應(yīng)用[J],常州：工礦自動(dòng)化，2005：44。[13]余發(fā)山.國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J],北京：中國(guó)煤炭機(jī)電技術(shù)，1995：31—34。[14]呂汀，施紅梅.變頻技術(shù)原理與應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：283—289。[15]謝文輝，張志芳.PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通[M],北京：中國(guó)電力出版社，2020：199—203。[16]張萬(wàn)忠，孫晉.可編程操縱器入門與應(yīng)用實(shí)例[M],北京：中國(guó)電力出版社，2005：122—132。[17]范永勝，王岷.電氣操縱與PLC應(yīng)用[M],北京：中國(guó)電力出版社，2007：125—160。[18]TanGuojun，HeFengyou，XuZhiyou．Low—cost，high—reliabilityfullydigitalcontrolsystemofdirectcurrenthoistofmine[J]，ShangHai：ControlandAutomation，2002。[19]張崇巍，李漢強(qiáng).運(yùn)動(dòng)操縱系統(tǒng)[M],武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002：60—75。[20]何友華.可編進(jìn)程操縱器及經(jīng)常使用操縱電器[M],北京：冶金工業(yè)出版社，2004：52—60。致謝在本文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)切、支持和幫忙的教師和同窗們致以深深的謝意。第一，感激我的老師，她嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)術(shù)作風(fēng)和孜孜不倦的求學(xué)精神鼓勵(lì)并培育了我實(shí)事求是、認(rèn)真踏實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，并使我知道了作為一名學(xué)生應(yīng)具有的道德和修養(yǎng)。他按期組織的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)討論會(huì)議開拓了我的思路，更培育了我的協(xié)作能力。所有這些，都將使我受益終身。通過了為期幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)的題目到具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，都包括著教師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)切，也讓我在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多理論實(shí)際知識(shí)，使我收成頗豐。在此向?qū)煴硎旧钌畹母屑ず透哔F的敬意。PLC操縱器操縱器編程PLC操縱器能夠通過運(yùn)算機(jī)（通常方式）從頭編程，可是也能夠通過人工編程器（操縱臺(tái)）編程。事實(shí)上，這意味著，若是你有編程所需要的軟件，初期的PLC操縱器能夠通過運(yùn)算機(jī)進(jìn)行編程。今天的傳輸運(yùn)算機(jī)是工廠自己對(duì)PLC操縱器進(jìn)行從頭編程的理想設(shè)備。這關(guān)于工業(yè)企業(yè)來(lái)講是超級(jí)重要的。一旦系統(tǒng)修改終止，將正確的程序從頭讀入PLC操縱器也是超級(jí)重要的。按期檢查PLC中程序是不是改變是超級(jí)好的情形。這有助于幸免車間發(fā)生危險(xiǎn)情形（一些汽車制造商已經(jīng)成立了通信網(wǎng)絡(luò)，能夠按期檢查PLC中的程序，以保證運(yùn)行的程序都是正確的）。幾乎所有效于為PLC操縱器編程的程序都擁有各類不同的選項(xiàng)，例如系統(tǒng)輸入/輸出（I/O線）的強(qiáng)制開關(guān)，程序?qū)崟r(shí)跟蹤和圖表驗(yàn)證。圖表驗(yàn)證關(guān)于明白得、概念失敗和故障超級(jí)必要。程序員能夠添加標(biāo)記，輸入和輸出設(shè)備名稱，和關(guān)于查找錯(cuò)誤或關(guān)于系統(tǒng)保護(hù)很有效的注釋。添加注釋和標(biāo)記能夠使技術(shù)人員（不單單是開發(fā)人員）專門快明白得梯形圖。注釋和標(biāo)記乃至還能夠準(zhǔn)確地引用零件號(hào)，若是需要改換零件的話、這將加速由于損壞零件而引發(fā)的任何問題的修理速度。相應(yīng)的舊方式是如此的，開發(fā)系統(tǒng)的人必需愛惜那個(gè)程序，他隔壁再?zèng)]有人明白系統(tǒng)是如何完成的。正確的、備有證明文件的圖形圖使任何技術(shù)人員都能完全明白得系統(tǒng)的功能。2.電源電源是為中央處置器單元提供電能的、大部份PLC操縱器的工作電壓為24VDC或220VAC。在有些PLC操縱器上，你能夠看見作為獨(dú)立模塊的電源。用戶必需確信從I/O模塊掏出多大電流來(lái)保證電源提供適當(dāng)?shù)碾娏?。不同的模塊利用不同的電流量。該電源一樣不用于啟動(dòng)外部輸入或輸出。用戶必需提供獨(dú)立的電源來(lái)啟動(dòng)PLC操縱器的輸入和輸出，因?yàn)槿绱四軌虮ＷCPLC操縱器的所謂“純電源”。利用純電源意味著工業(yè)環(huán)境中的電源可不能嚴(yán)峻阻礙它。有些較小的PLC操縱器從與PLC操縱器集成在一路的小電源為它們的輸入提供電壓源。操縱器輸入自動(dòng)化系統(tǒng)的智能在專門大程度上依托于PLC操縱器從不同類型的傳感器和輸入設(shè)備讀取信號(hào)的能力。鍵、鍵盤和通過功能開關(guān)是成立人與機(jī)械關(guān)系的基礎(chǔ)。另一方面，為了檢查一個(gè)工件，觀看運(yùn)動(dòng)中的機(jī)構(gòu)，檢查壓力和液面都需要專用的自動(dòng)設(shè)備，例如接近傳感器，限位開關(guān)。光電傳感器，水平傳感器等等。因此，輸入信號(hào)能夠是邏輯信號(hào)（開/關(guān)）也能夠是模擬信號(hào)。小型PLC操縱器通常只有數(shù)字輸入線，而較大的那么能夠通過安裝在PLC上的專用部件同意模擬輸入。最多見的模擬信號(hào)是4~20mA的電流信號(hào)和各類傳感器產(chǎn)生的以毫伏為單位的電壓信號(hào)。傳感器常經(jīng)常使用做PLC的輸入。你能夠取得用于不同目的的傳感器。它們能夠感測(cè)某些零件的存在，測(cè)量溫度、壓力，或其他物理尺寸等（例如，電感性傳感器能夠識(shí)別金屬物體）。其他設(shè)備也能夠用做PLC操縱器的輸入。智能設(shè)備，例如機(jī)械人、視頻系統(tǒng)等常常能夠向PLC的輸入模塊發(fā)出信號(hào)（例如，機(jī)械人能夠向PLC操縱器發(fā)出信號(hào)，作為它已經(jīng)完成從一個(gè)地址到另一個(gè)地址移動(dòng)物體的信號(hào)）。.輸入隔離借口隔離接口也叫做置于輸入線與CPU單元之間的界面。隔離接口的目的是愛惜CPU免受來(lái)自于外部環(huán)境的不成比例的信號(hào)。輸入隔離模塊將實(shí)際邏輯信號(hào)的量級(jí)轉(zhuǎn)變成適合CPU單元的量級(jí)（例如，從工作在24VDC下的傳感器的輸入信號(hào)必需轉(zhuǎn)變成5VDC的信號(hào)，以便CPU能夠處置它）。那個(gè)通常由光電隔離器完成。光電隔離器是指外部世界與CPU單元之間的非電連接。他們被光隔離，或換句話說，通過光傳遞信號(hào)。這種工作方式很簡(jiǎn)單。外部設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)打開LED的信號(hào)，它的光進(jìn)而鼓勵(lì)光敏晶體管，開始導(dǎo)通，CPU把它視為邏輯0（集電極和發(fā)射極之間的電壓小于1V以下）。當(dāng)輸入信號(hào)停止，LED二極管熄滅，晶體管停止導(dǎo)通。集電極電壓增高，CPU同意邏輯1作為輸入信息。操縱器輸出若是自動(dòng)化系統(tǒng)沒有連接輸出設(shè)備，將是不完善的。最經(jīng)常使用的輸出設(shè)備是電動(dòng)機(jī)、線圈、繼電器、顯示器、聲音信號(hào)及其他類似設(shè)備。通過啟動(dòng)電機(jī)或繼電器，PLC能夠治理或操縱一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)（例如自動(dòng)分揀產(chǎn)品系統(tǒng)）一直到很復(fù)雜的系統(tǒng)（例如一個(gè)電腦數(shù)控機(jī)床刀頭的定位系統(tǒng)）。輸出能夠是數(shù)字量，也能夠是模擬量。數(shù)字輸出信號(hào)的作用像一個(gè)開關(guān)，它連接或斷開線路。模擬輸出用于產(chǎn)生模擬信號(hào)（例如，電動(dòng)機(jī)的電壓操縱要與要求的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)）。.輸出隔離接口輸出接口與輸入接口類似。CPU向LED二極管輸出信號(hào)使其點(diǎn)亮。所發(fā)的光鼓勵(lì)光敏晶體管使其導(dǎo)電，因此集電極和發(fā)射機(jī)之間的電壓下降到伏，與該輸出連接的設(shè)備取得一個(gè)邏輯0信號(hào)。反之，輸出端也有一個(gè)信號(hào)并被翻譯為邏輯1。光敏晶體管不直接連接PLC操縱器的輸出。在光敏晶體管與輸出之間通常有一個(gè)繼電器或能夠中斷更強(qiáng)信號(hào)的更大的晶體管。.擴(kuò)展線每一個(gè)PLC操縱器都只有有限個(gè)輸入/輸出線。若是需要的話，能夠利用擴(kuò)展線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，通過必然的附加模塊增加輸入/輸出的數(shù)量。每一個(gè)模塊能夠擴(kuò)展必然數(shù)量的輸入/輸出。一樣，擴(kuò)展模塊能夠與PLC操縱器傳遞不用性質(zhì)的輸入/輸出（例如，將繼電器輸出連接在操縱器上，將晶體管輸出連接在擴(kuò)展模塊上）。PLCControllersProgrammingaPLCcontrollerPLCcontrollercanbereprogrammedthroughacomputer(usualway),butalsothroughmanualprogammers(consoles).ThispracticallymeansthateachPLCcontrollercanprogarmmedthroughacomputerifyouhavethesoftwareneededfor’stransmissioncomputersareidealforreprogammingaPLCcontrollerinfactoryisofgreatimportancetothesystemiscorrected,itisalsoinportanttoreadtherightprogramintoaPLCisalsogoodtocheckfromtimetotimewhetherprograminaPLChasnothelpstoavoidhazardoussituationsinfactoryrooms(someautomakershaveestablishedcommunicationnetworkswhichregularlycheckprogramsinPLCcontrollerstoensureexecutiononlyofgoodprograms).AlmosteveryprogramforprogrammingaPLCcontrollerpossessesvarioususefuloptionssuchas:forcedswitchingonandoffofthesysteminputs/outputs(I/Olines),programfollowupinrealtimeaswellasdocumentingadocumengingisnecessarytounderstandanddefinefailuresandcanaddremarks,namesofinputoroutputdevices,andcommengsthatcanbeusefulwhenfindingerrors,orwithsystemcommentsandremarksenablesanytechnician(andnotjustapersonwhodevelopedthesystem)tounderstandaladderdiagramrightandremrakscanevenquotepreciselypartnumbersifreplacementswouldbewouldspeeduparepairofanyproblemsthatcomeupduetobadoldwaywassuchthatapersonwhodevelopedasystemhadprotectionontheprogram,sonobodyasidefromthispersoncouldunderstandhowitwasdocumentedladderdiagramallowsanytechniciantounderstandthoroughlyhowsystemfunctions.PowersupplyElectricalsupplyisusedinbringingelectricalenergytocentralprocessingPLCcontrollersworkeitherat24VDSor220somePLCcontrollersyou’llfindelectricalsupplyasaseparateareusuallybiggerPLCcontrollers,whilesmallandmediumseriesalreadycontainthesupplyhastodeterminehowmuchcurrenttotakefromI/Omoduletoensurethatelectricalsupplyprovidesappropriateamountoftypesofmodulesusedifferentamountsofelectricalcurrent.ThiselectricalsupplyisusuallynotusedtostartexternalinputsorhastoprovideseparatesuppliesinstartingPLCcontrollerinputsoroutputsbecausethenyoucanensuresocalled“pure”supplyforthePLCpuresupplywemeansupplywhereindustrialenvironmentcannotaffectitofthesmallerPLCcontrollerssupplytheirinputswithvoltagefromasmallsupplysourcealreadyincorporatedintoaPLC.PLCcontrollerinputsIntelligenceofanantomatedsystemdepengslargelyontheabilityofaPLCcontrollertoreadsignalsfromdifferenttypesofsensonsandinput,keyboardsandbyfunctionalswitchesareabasisformanversusmachinetheotherhand,inordertodetectaworkingpiece,viewamechanisminmotion,checkpressureorfliudlevelyouneedspecificautomaticdevic