液壓施工升降機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要施工升降機(jī)是建筑施工中不可缺少的運(yùn)輸機(jī)械，本論文主要講述的是液壓式施工升降機(jī)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)主要結(jié)合了PLC與觸摸屏的技術(shù)，使其自動(dòng)化控制水平較低，速度單一、啟制動(dòng)沖擊大、乘員感覺(jué)不適等缺點(diǎn)得到進(jìn)一步改善。本論文在內(nèi)容安排上首先介紹了題目的概述與它的軟硬件設(shè)計(jì)；電氣控制系統(tǒng)方案的確定、組成、設(shè)計(jì)思想與理論依據(jù)等；隨后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括:控制電路的硬件設(shè)計(jì)、安裝；軟件設(shè)計(jì)并編制梯形圖；系統(tǒng)通信及調(diào)試等。主控系統(tǒng)采用FX2N-48MR為控制核心,結(jié)合模擬量輸出模塊FX2N-2DA,并設(shè)計(jì)了施工升降的理想速度曲線，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓施工升降機(jī)的控制系統(tǒng)的邏輯信號(hào)及速度控制。顯示監(jiān)

2、控系統(tǒng)選用的是三菱F940GOT觸摸屏,采用GT Designer2觸摸屏編程軟件,設(shè)計(jì)友好的選層參數(shù)的輸入和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)了施工升降機(jī)運(yùn)行過(guò)程的良好人性化。最后，論文對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并提出了進(jìn)一步研究的展望。關(guān)鍵詞：PLC，控制系統(tǒng)，自動(dòng)化液壓施工升降機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)唐婉麗 164A071040 引言施工升降機(jī)是建筑施工中不可缺少的機(jī)械，因在高層和超高層等建筑中使用井字架、龍門架來(lái)完成作業(yè)十分困難，所以液壓施工升降機(jī)是建筑施工在中高層建筑中不可缺少的垂直運(yùn)輸工具，主要擔(dān)負(fù)著運(yùn)送施工人員、工具、設(shè)備及物料的任務(wù)。由于其獨(dú)特的箱體結(jié)構(gòu)使其乘坐起來(lái)既舒適又安全，施工升降機(jī)在工地上通常是配

3、合塔吊使用，一般載重量在1-3噸，運(yùn)行速度為1-60M/min。施工升降機(jī)的種類很多，按起運(yùn)行方式有無(wú)對(duì)重和有對(duì)重兩種，按其控制方式分為手動(dòng)控制式和自動(dòng)控制式。按需要還可以添加變頻裝置和PLC控制模塊，另外還可以添加樓層呼叫裝置和平層裝置。施工升降機(jī)的構(gòu)造原理、特點(diǎn)：升降機(jī)為適應(yīng)橋梁、煙囪等傾斜建筑施工的需要，它根據(jù)建筑物外形，將導(dǎo)軌架傾斜安裝，而吊籠保持水平，沿傾斜導(dǎo)軌架上下運(yùn)行。本論文根據(jù)液壓施工升降機(jī)的工藝流程和控制要求，設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單的多層液壓施工升降機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。是一種升降穩(wěn)定性好，適用范圍廣的貨物舉升設(shè)備主要用于生產(chǎn)流水線高度差之間貨物運(yùn)送；物料上線、下線；大型設(shè)備裝配時(shí)部件舉升

4、；可配置附屬裝置，進(jìn)行任意組合，利用PLC對(duì)其工作過(guò)程進(jìn)行全程控制。并根據(jù)施工升降機(jī)的控制要求，對(duì)施工升降機(jī)的硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。用PLC編程軟件GX Developer設(shè)計(jì)了PLC控制程序。 本液壓施工升降機(jī)控制系統(tǒng)的核心組件是三菱PLC FX2N-48MR，具有手動(dòng)/自動(dòng)控制、工作狀態(tài)顯示等功能，幾乎所有的操作均可在觸摸屏上進(jìn)行。1 液壓施工升降機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概述系統(tǒng)主要由三相交流異步電動(dòng)機(jī)、電液比例變量泵、變量馬達(dá)、換向閥等部件組成，控制器采用三菱的PLC。液壓施工升降機(jī)的上、下行工作原理基本相似。以上行工作為例，在工作開(kāi)始時(shí)，可編程控制器PLC接受到來(lái)自于觸摸屏按鈕的選層及上行控制指

5、令，PLC輸出上行控制信號(hào)使上行電磁閥YV1帶電，電機(jī)啟動(dòng)接觸器KM1通電，啟動(dòng)變量泵工作，油液進(jìn)入馬達(dá)，帶動(dòng)曳引輪旋轉(zhuǎn)，從而施工升降機(jī)吊籠啟動(dòng)。同時(shí)，PLC按照理想加速曲線輸出相應(yīng)的加速曲線信號(hào)經(jīng)D/A模塊后至比例放大器，比例放大器為比例電磁鐵提供特定的控制電流，從而控制變量泵的輸出流量，進(jìn)而控制吊籠的啟動(dòng)運(yùn)行速度，當(dāng)速度達(dá)到最大值時(shí)，吊籠以速度最大值穩(wěn)定運(yùn)行。在施工升降機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，PLC接收井道裝置各處信號(hào)，數(shù)據(jù)處理后將樓層的當(dāng)前位置、運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)等信息及時(shí)顯示，以便了解施工升降機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)PLC接收到減速信號(hào)時(shí)，PLC按照理想減速曲線模擬輸出速度，比例電磁鐵的輸入電流也隨著理想減速

6、曲線減少，液壓系統(tǒng)流量減少，從而使吊籠運(yùn)行速度不斷下降。當(dāng)施工升降機(jī)到站時(shí)，PLC輸出控制信號(hào)使上行電磁閥YV1不帶電，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸器KM1失電，液壓系統(tǒng)關(guān)閉，施工升降機(jī)停止運(yùn)行。2 液壓施工升降機(jī)（電氣控制系統(tǒng)）的硬件設(shè)計(jì) 2.1 液壓施工升降機(jī)控制系統(tǒng)的組成圖2.1施工升降機(jī)的控制方案如圖2.1所示，本控制系統(tǒng)的硬件主要由可編程控制器核心控制模塊、模擬量輸出模塊、井道及安全裝置等。控制系統(tǒng)主要包括信號(hào)控制和速度控制兩大部分?？刂葡到y(tǒng)的核心是PLC，集中解決輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)處理和輸出邏輯控制的問(wèn)題。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、顯示功能則由觸摸屏完成。系統(tǒng)設(shè)有安全運(yùn)行電路，只有滿足安全運(yùn)行條件，施工升降機(jī)才

7、能運(yùn)行，否則發(fā)生故障報(bào)警信號(hào)，并讓PLC所有輸出點(diǎn)恢復(fù)安全輸出狀態(tài)。當(dāng)滿足安全運(yùn)行條件時(shí)，輸入呼層信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行判斷識(shí)別，送出呼層顯示至觸摸屏顯示，系統(tǒng)通過(guò)選層后調(diào)用加速曲線，通過(guò)模擬輸出模塊輸出速度信號(hào)不斷傳輸給比例電磁鐵，控制比例泵的輸出流量進(jìn)而控制吊籠的運(yùn)行速度，使吊籠按預(yù)定曲線運(yùn)行。當(dāng)?shù)趸\到達(dá)目的層時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出吊籠停車的信號(hào)、消層信號(hào)，系統(tǒng)調(diào)用減速曲線，進(jìn)而使液壓電動(dòng)機(jī)制動(dòng)、比例泵停轉(zhuǎn)。綜上所述，本系統(tǒng)采用PLC為核心控制器，觸摸屏作為監(jiān)控顯示模塊，兩者通過(guò)串口進(jìn)行通信來(lái)控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)施工升降機(jī)的控制。2.2 PLC選型及模塊介紹2.2.1 PLC的選型目前，可編過(guò)程控制器

8、的生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品型號(hào)、規(guī)格不可勝數(shù)，但主要分為歐、日、美三大塊。在中國(guó)市場(chǎng)上，歐洲的代表是西門子公司，日本的代表是三菱和歐姆龍公司，美國(guó)的代表是AB與GE公司。各大公司在中國(guó)均推出自己的從微型到大型的系列化產(chǎn)品。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一，在工業(yè)中應(yīng)用的較廣泛，因此這里選擇了FX2N系列的FX2N-48MR作為系統(tǒng)的主控單元，幾乎所有的編程控制、數(shù)據(jù)處理及通訊功能均由它來(lái)實(shí)現(xiàn)。它具

9、有24個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，而系統(tǒng)只需16個(gè)輸入點(diǎn)和9個(gè)輸出點(diǎn)，因此留有足夠的余量，以備將來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)工藝擴(kuò)展用。2.2.2 PLC模塊介紹PLC 是在繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)的控制技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中PLC 技術(shù)、CAD/CAM 技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。它主要以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出(I/O)來(lái)控制各種生產(chǎn)過(guò)程。1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器PDP-14，并成功地應(yīng)用在GM 公司的生產(chǎn)線上。第一臺(tái)PLC 采用

10、計(jì)算機(jī)的初級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序，其CPU 采用中、小規(guī)模集成電路組成，以邏輯運(yùn)算為主，它實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)專用的邏輯控制計(jì)算機(jī)。1971 年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，并開(kāi)始生產(chǎn)自己的PLC。1973 年，歐洲一些國(guó)家也生產(chǎn)出自己的PLC。1974 年，我國(guó)開(kāi)始了PLC 技術(shù)的研究，并在1977 年研制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的PLC。在這一時(shí)期，PLC 主要是用于順序控制。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到了20 世紀(jì)70 年代中期以后，PLC 廣泛采用微處理器作為中央處理器，并且在外圍的輸入/輸出(I/O)電路中逐漸使用了大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC 已經(jīng)不僅僅具有邏輯判斷功能，還同

11、時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和通信聯(lián)網(wǎng)功能。雖然美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)其正式命名為可編程控制器，但由于近年來(lái)PC 又可表示為個(gè)人計(jì)算機(jī)，為了加以區(qū)別，人們常把可編程控制器稱為PLC。1987 年國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC 作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)”。

12、（1）PLC 的特點(diǎn)PLC 技術(shù)的高速發(fā)展，除了得益于工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求外，主要是由于它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。PLC 是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。而在工業(yè)控制方面，PLC 還具有繼電器控制或計(jì)算機(jī)控制所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC 最重要的特點(diǎn)之一。這主要是由于它采用了一系列特有的硬件和軟件措施。硬件方面：在輸入/輸出(I/O)通道采用光電隔離，有效抑制外部干擾源對(duì)PLC 的影響；在設(shè)計(jì)中采用濾波器等電路增強(qiáng)PLC 對(duì)電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁波等的干擾，確保PLC 在高溫、高濕以及空氣中存有各種強(qiáng)腐蝕物質(zhì)粒子的惡劣工業(yè)環(huán)境下能穩(wěn)

13、定地工作；對(duì)中央處理器(CPU)等重要部件采用具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少電磁干擾。軟件方面：PLC 的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)算處理器的延遲，保證在程序出錯(cuò)和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU、電池、輸入/輸出接口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC 的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后備電池會(huì)正常工作。應(yīng)用靈活，編程方便PLC 的方便靈活性主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。編程的靈活性：PLC 采用與實(shí)際電路非常接近的梯形圖方式編程，廣大電氣技術(shù)人員非常熟悉，易于掌握，易于推廣。對(duì)于企業(yè)中一般的電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人，也可以很容

14、易地學(xué)會(huì)程序設(shè)計(jì)。這種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程方式，與常用的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比更易于接受，故梯形圖被稱為面向“藍(lán)領(lǐng)的編程語(yǔ)言”，PLC 也被稱為“藍(lán)領(lǐng)計(jì)算機(jī)”。擴(kuò)展的靈活性：它可以根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模進(jìn)行容量、功能和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，甚至可以通過(guò)與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機(jī)的通信來(lái)擴(kuò)展功能，并與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。易于安裝、調(diào)試、維修PLC 用軟件功能取代了繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，大大減少了控制設(shè)備外部的接線。在安裝時(shí)，由于PLC 的I/O 接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外圍設(shè)備相連，而不再需要專用的接口電路，所以硬件安裝上的工作量大幅減少。用戶程序可

15、以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，調(diào)試完成后再進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試，使可編程控制器原理與應(yīng)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短。PLC 還能夠通過(guò)各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 狀態(tài)和電源狀態(tài)等，非常有利于維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。另外，PLC 的模塊化結(jié)構(gòu)可以使維護(hù)人員很方便地檢查、更換故障模塊，當(dāng)控制功能改變時(shí)能及時(shí)更改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置。而且各種模塊上均有運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)指示燈，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。如果一旦其中某個(gè)模塊發(fā)生故障，用戶可通過(guò)更換模塊的辦法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。有些PLC 如奧地利貝加萊公司的產(chǎn)品還允許帶電插拔I/O 模塊。功能

16、完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展至今，已形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。PLC 除了具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能外，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印及報(bào)表生成等功能，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。此外，PLC 還具有較完善的自診斷、自測(cè)試功能。近年來(lái)PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。由于PLC 通信功能的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC 組成各種自動(dòng)控制系統(tǒng)變得非常容易。PLC 還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。它所具有的通信聯(lián)網(wǎng)功能，使相同或不同廠家和類型的PLC 可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并與上位機(jī)通信構(gòu)成

17、分布式控制系統(tǒng)。使其不僅能做到遠(yuǎn)程控制、進(jìn)行PLC 內(nèi)部或與上位機(jī)進(jìn)行通信，還具備專線上網(wǎng)、無(wú)線上網(wǎng)等功能。這樣PLC 就可以組成遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)。體積小，能耗低PLC 內(nèi)部電路主要采用微電子技術(shù)設(shè)計(jì)，因此具有體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其很容易裝入機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi)部，組成機(jī)電一體化的設(shè)備。2.3 比例變量泵本系統(tǒng)選用公稱排量為160ml/r的BCY14-1B型電液比例控制變量泵，是利用“流量位移力反饋”的原理設(shè)計(jì)的，是CY14-1B型軸向柱塞泵中一種新的變量型式，是靠外力空油壓來(lái)控制變量機(jī)構(gòu)，并利用輸入比例電磁鐵的電流大小來(lái)改變泵的流量，輸入電流與泵的流量成比例關(guān)系。其變量特性曲線及液壓原理符號(hào)。

18、BCY14-1B型變量泵的主要性能指標(biāo)為：滯環(huán)H15%,重復(fù)精度HR3%，非線性度HLI5%。H12%，頻響f-3dB1.5MHz(160、250BCY泵)，f-3dB3MHz(25、63BCY泵)。圖2.2 BCY14一IB變量泵變量特性曲線及液壓原理符號(hào)另外，比例變量泵可在輸入電流的作用下，對(duì)排量實(shí)現(xiàn)比例控制而不受負(fù)載的干擾。該泵控制靈活、動(dòng)作靈敏、重復(fù)精度高、穩(wěn)定性好，能方便的實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的遙控、自控、無(wú)級(jí)調(diào)速、跟蹤反饋同步和計(jì)算機(jī)控制，適用于工業(yè)自動(dòng)化的要求。2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.4.1 主回路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，主電路只要一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)用以驅(qū)動(dòng)變量泵，并且該電動(dòng)機(jī)只需單方向

19、旋轉(zhuǎn)，因此可用一個(gè)接觸器KM1進(jìn)行控制。為了限制起動(dòng)電流，減小其起動(dòng)是對(duì)電源電壓的沖擊，三相異步電動(dòng)機(jī)采用星形-三角形降壓?jiǎn)?dòng)方式。采用電磁抱閘斷電制動(dòng)，接觸器KM1斷電釋放時(shí)，電磁抱閘線圈YB使閘瓦制動(dòng)器緊緊地抱住與電動(dòng)機(jī)同軸的制動(dòng)輪，于是電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)；當(dāng)接觸器KM1得電吸也得電合并自鎖時(shí)，其主觸點(diǎn)閉合，電磁抱閘線圈也得電，使抱閘的閘瓦和閘輪分開(kāi)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器FR做過(guò)載保護(hù)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，熱繼電器FR常閉觸點(diǎn)串接在安全運(yùn)行電路中；短路保護(hù)：短路時(shí)，熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護(hù)作用；欠電壓、失電壓保護(hù)：當(dāng)線路出現(xiàn)過(guò)載、短路、失壓、欠壓故障時(shí)，具有欠

20、電壓保護(hù)功能的斷路器QF能自動(dòng)分?jǐn)喙收下肪€?？刂谱儔浩鱐1、T2起降壓、隔離作用。如圖2.3所示：圖2.3 控制系統(tǒng)主回路2.4.2 輸入/輸出回路設(shè)計(jì)將施工升降機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的各種輸入信號(hào)，送入PLC的輸入中構(gòu)成其輸入電路圖。完成施工升降機(jī)運(yùn)行的各種執(zhí)行元件及指示施工升降機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的各種顯示，均要受到PLC輸出口的控制，構(gòu)成其輸出電路，其輸入/輸出電路如圖2.4所示，I/O分配如表2.1所示，觸摸屏分配表如表2.2所示。圖2.4 施工升降機(jī)PLC控制IO圖表2.1 I/O分配表輸入元件符號(hào)名稱及作用輸出元件符號(hào)名稱及作用X0KA2安全運(yùn)行繼電器Y0YV1上行電磁閥線圈X1KA1門鎖繼電器Y1Y

21、V2下行電磁閥線圈X2SA1基站開(kāi)關(guān)Y2HL1電源指示燈X3SQ10開(kāi)門到位開(kāi)關(guān)Y3HL2超載報(bào)警指示燈X4SQ11關(guān)門到位開(kāi)關(guān)Y4HL3液壓故障指示X5SQ3上限位開(kāi)關(guān)Y5KM1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)主接觸器X6SQ4下限位開(kāi)關(guān)Y6KM2Y型接觸器X7SQ5上極位開(kāi)關(guān)Y7KM3型接觸器X10SQ6下極位開(kāi)關(guān)Y10HL4吊籠開(kāi)門到位指示X111KR上減速/下平層感應(yīng)器開(kāi)關(guān)X122KR下減速/上平層感應(yīng)器開(kāi)關(guān)X13SQ44超載開(kāi)關(guān)X14SB3液壓接通X15SB4液壓斷開(kāi)X16QFFR電動(dòng)機(jī)斷路器熱繼電器表2.2 觸摸屏分配表元件符號(hào)名稱及作用元件符號(hào)名稱及作用M101M110停層輔助M95上行信號(hào)M201M

22、210當(dāng)前所在層M96下行信號(hào)M301M310選層信號(hào)M475/M476停車信號(hào)M401M410選層記錄M483制動(dòng)2.5 觸摸屏選用該系統(tǒng)引入三菱F940GOT觸摸屏，一方面提高自動(dòng)化水平，另一方面有良好的人機(jī)界面功能，用于監(jiān)控PLC輸入和輸出各點(diǎn)以及內(nèi)部寄存器的狀況，同時(shí)可以在屏幕上設(shè)定控制參數(shù)啟停機(jī)器，還能顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)和故障信息以及實(shí)現(xiàn)與PLC通訊等作用。3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 編程軟件介紹采用三菱公司的GX Developer軟件對(duì)PLC進(jìn)行編程。該軟件能實(shí)現(xiàn)的功能較多。（1） 制作程序，見(jiàn)圖3.1。圖3.1 制作程序示意圖（2）對(duì)可編程控制器CPU的寫(xiě)入/讀出，見(jiàn)圖3.

23、2。圖3.2 可編程控制器CPU的寫(xiě)入/讀出（3）監(jiān)視功能（例：軟元件同時(shí)監(jiān)視機(jī)能）監(jiān)視功能包括回路監(jiān)視，軟元件同時(shí)監(jiān)視，軟元件登錄監(jiān)視機(jī)能。（4）調(diào)試，見(jiàn)圖3.3。把制作好的可編程控制器程序?qū)懭肟删幊炭刂破鞯腃PU內(nèi)，測(cè)試此程序能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，使用新開(kāi)發(fā)的GX Simulator6能夠用電腦單體進(jìn)行調(diào)試。圖3.3 調(diào)試示意圖（5）PC診斷。因?yàn)闀?huì)見(jiàn)現(xiàn)在的錯(cuò)誤狀態(tài)或是故障履歷表示出來(lái)，可以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)作業(yè)。此外，由于系統(tǒng)監(jiān)視（僅QCPU(Q模式)）能夠知道特殊機(jī)能的詳細(xì)情報(bào)，發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候就能夠更快的在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)作業(yè)。3.2 運(yùn)行流程圖3.2.1 系統(tǒng)程序流程如圖3.4所示圖3.4 方

24、式選擇流程圖3.2.2 加減速狀態(tài)運(yùn)行流程如圖3.5所示圖3.5 加減速運(yùn)行流程圖3.3控制梯形圖（1）層樓位置信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)程序如圖3.6所示圖3.6 層樓位置信號(hào)的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說(shuō)明： 當(dāng)施工升降機(jī)位于某一層時(shí)，產(chǎn)生位于該層的信號(hào)，以控制屏幕顯示層樓所處的位置，離開(kāi)該層時(shí)，該樓層信號(hào)被新的樓層信號(hào)(上一層或下一層)所取代。其樓層梯形圖如圖3.7所示。D2OO為施工升降機(jī)的樓層數(shù)，通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)。X5是上限位開(kāi)關(guān)，裝在10樓，當(dāng)施工升降機(jī)運(yùn)行到10樓時(shí)，使D20O為10。X6是下限位開(kāi)關(guān)，裝在1樓，當(dāng)施工升降機(jī)運(yùn)行到1樓時(shí)，使D200為1。在中間的某些樓層中，施工升降

25、機(jī)上行時(shí)，每上一層時(shí)，D2OO加1;當(dāng)下行時(shí)，每下一層，D200減1。另外在施工升降機(jī)在1樓10樓時(shí)，分別使M201一M21O置ON，用于消除選層指令。如果施工升降機(jī)樓層顯示有誤，只要將施工升降機(jī)開(kāi)到頂層或一層，馬上就能顯示正常。（2） 選層指令信號(hào)的登記、消除和顯示環(huán)節(jié)程序如圖3.7所示圖3.7 選層指令信號(hào)的登記、消除和顯示環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說(shuō)明：操作人員可以選擇欲去的樓層。選層信號(hào)M301一M310通過(guò)觸摸屏置位后發(fā)送給PLC登記，同時(shí)選層數(shù)顯示發(fā)亮。當(dāng)施工升降機(jī)到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)被消除，觸摸屏選層數(shù)也應(yīng)熄滅。其10層梯形圖如圖3.7所示。（3） 停層信號(hào)的產(chǎn)生和消除環(huán)節(jié)程序梯形

26、圖如圖3.8所示圖3.8 停層信號(hào)的產(chǎn)生和消除環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說(shuō)明：施工升降機(jī)在停車制動(dòng)之前，首先確定其停層信號(hào)，即確定要?？康臉菍樱恳粚赢a(chǎn)生一個(gè)停層輔助信號(hào)，1樓一10樓的停層輔助分別是M101一M110。1樓停層的條件是施工升降機(jī)下行到1樓，10樓的停層條件是施工升降機(jī)上行到10樓;中間層產(chǎn)生的條件是登記選層信號(hào)時(shí)并且施工升降機(jī)到達(dá)該層。當(dāng)施工升降機(jī)減速時(shí)間達(dá)到1S后，停車信號(hào)被取消。（4） 停車制動(dòng)環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.9所示圖3.9 停車制動(dòng)環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說(shuō)明：停層信號(hào)產(chǎn)生后，與上、下平層感應(yīng)器配合，進(jìn)行停車制動(dòng)。停車制動(dòng)之前，應(yīng)先產(chǎn)生停車制動(dòng)信號(hào)M475、M476，然后由停車

27、制動(dòng)信號(hào)控制輔助繼電器M483實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)。為解決施工升降機(jī)進(jìn)入平層區(qū)間后才出現(xiàn)的停車信號(hào)致使施工升降機(jī)過(guò)急停車的問(wèn)題，采用微分指令將Xll及Xl2變成短信號(hào)。其三層程序梯形圖如圖3.9所示。施工升降機(jī)上行時(shí)，先接通上行減速信號(hào)Xll，則M483接通，施工升降機(jī)開(kāi)始減速，當(dāng)達(dá)到上平層信號(hào)X12接通時(shí)，施工升降機(jī)制動(dòng)。T5是減速時(shí)間，T5觸點(diǎn)接通消除停層信號(hào)M101M110。施工升降機(jī)下行時(shí)，先接通下行減速信號(hào)X12，施工升降機(jī)開(kāi)始減速，當(dāng)接通Xll時(shí)，施工升降機(jī)停止。 (5) 啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.10所示圖3.10 啟動(dòng)加速和穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)節(jié)程序施工升降機(jī)啟動(dòng)的條件是運(yùn)行方向已

28、確定，吊籠門己關(guān)好。其程序梯形圖如圖3.10所示。上行時(shí)，上行信號(hào)M95通過(guò)觸摸屏接通，當(dāng)?shù)趸\門關(guān)好后X4接通，則M485接通，施工升降機(jī)開(kāi)始加速上行。下行時(shí)，下行信號(hào)M96通過(guò)觸摸屏接通，當(dāng)?shù)趸\門關(guān)好后X4接通，則M485接通，施工升降機(jī)開(kāi)始加速下行。如果制動(dòng)信號(hào)M483接通時(shí)，上行時(shí)，碰到上平層X(jué)12，則M485為OFF，施工升降機(jī)制動(dòng);下行時(shí)，碰到下平層X(jué)ll，則M485為OFF，施工升降機(jī)制動(dòng)。(6) 數(shù)模轉(zhuǎn)換梯形圖如圖3.11所示圖3.11 數(shù)模轉(zhuǎn)換梯形圖速度曲線產(chǎn)生方法是利用PLC擴(kuò)展功能模塊D/A模塊實(shí)現(xiàn)的，其數(shù)模轉(zhuǎn)換如圖3.11所示。通過(guò)對(duì)模塊增益設(shè)定，采用O一4000的數(shù)字量

29、對(duì)應(yīng)01OV的電壓輸出，將數(shù)字化的理想速度曲線存入PLC寄存器(D201一D300)。利用PLC的定周期中斷產(chǎn)生施工升降機(jī)的理想速度曲線。3.4 安裝與調(diào)試3.4.1安裝要求（1）安裝與布線動(dòng)力線，控制線以及PLC的電源線和I/O應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。PLC的輸入輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量和模擬量也要非開(kāi)鋪設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或二端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽電阻的1/10。PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)鋪設(shè)，以防外界信號(hào)干擾。交流輸出線和直流輸出線不要用同

30、一根電纜。（2）外部安全電路為了確保整個(gè)系統(tǒng)能在安全 狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大損失，和傷害，PLC外部應(yīng)安裝必要的保護(hù)電路。急停電路保護(hù)電路可編程控制器有監(jiān)視定時(shí)器等自檢功能，檢測(cè)出異常時(shí)，輸出全部關(guān)閉電源過(guò)負(fù)荷保護(hù)重大故障的報(bào)警及保護(hù)3.4.2調(diào)試（1）層樓位置信號(hào)的產(chǎn)生與清除狀態(tài)，如圖3.12所示圖3.12 層樓位置信號(hào)的產(chǎn)生與清除控制時(shí)序圖（1）啟動(dòng)后，先設(shè)置當(dāng)前層數(shù)，每上行一層為+1，下行一層為-1,設(shè)有上下限位開(kāi)關(guān)為X5(10樓)和X6（1樓）。使所有樓層置ON，用于消除選層指令。（2）選層指令信號(hào)的登記、消除和顯示流程，如

31、圖3.13所示圖3.13 選層指令信號(hào)的登記、消除和顯示控制時(shí)序圖（2）選層信號(hào)M301一M310通過(guò)觸摸屏置位后發(fā)送給PLC登記，同時(shí)選層數(shù)顯示發(fā)亮。當(dāng)施工升降機(jī)到達(dá)所選的樓層后，停層信號(hào)被消除選層數(shù)熄滅。（3）停層信號(hào)的產(chǎn)生和消除，如圖3.14所示。圖3.14 停層信號(hào)的產(chǎn)生和消除控制時(shí)序圖施工升降機(jī)在停車制動(dòng)之前，首先確定停層信號(hào)，每一層產(chǎn)生一個(gè)停層輔助信號(hào)，1樓-10樓的停層輔助分別是M101一110。當(dāng)施工升降機(jī)減速時(shí)間達(dá)到1S后，停車信號(hào)被取消。（4）停車制動(dòng)，如圖3.15所示。圖3.14 停車制動(dòng)控制時(shí)序圖當(dāng)有上下平層感應(yīng)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖與停車制動(dòng)信號(hào)M475、M476一起，使輔助

32、繼電器M483實(shí)現(xiàn)停車制動(dòng)。4 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)4.1抑制電源系統(tǒng)引入的干擾采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾。在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源、I/0電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等藕合進(jìn)入的。由于施工升降機(jī)系統(tǒng)處在室外，干擾較強(qiáng)，為了保證其PLC系統(tǒng)的正常工作，對(duì)于交流AC220V供電的PLC，為抑制來(lái)自電網(wǎng)中的干擾，在PL交流電源輸入端加隔離變壓器，由隔離變壓器的輸出端直接向PLC供電。隔離變壓器的電壓比取為1:1，且其容量比實(shí)際需要大1.2-1.5倍左右。在一次和二次繞

33、組之間采用雙屏蔽技術(shù)：一次側(cè)采用漆包線或銅線等非導(dǎo)磁材料，在鐵心上繞一層，注意電氣上不能短路，并接到中線；二次側(cè)采用雙絞線，雙絞線能減少電源線間干擾。4.2抑制輸出端引入的干擾由于本系統(tǒng)PLC輸出端接有電磁閥、交流接觸器線圈等感性負(fù)載，輸出信號(hào)由OFF變?yōu)镺N或從ON變?yōu)镺FF時(shí)都會(huì)有某些變量的突變而可能產(chǎn)生干擾。為了保護(hù)PLC的輸出觸點(diǎn)，對(duì)于本系統(tǒng)的交流負(fù)載，在負(fù)載兩端并接CR浪涌吸收器。4.3安裝與布線動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間采用雙絞線連接。將PLC的I/0線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線、直流線，若條件允許

34、，最好分槽走線，這不僅能使它的空間距離最大，而目能將干擾降到最低限度。PLC遠(yuǎn)離電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備等強(qiáng)干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC遠(yuǎn)離動(dòng)力線(二者之間距離應(yīng)大于20Omm)。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，并聯(lián)RC消弧電路。PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。4.4正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，即為了安

35、全;為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的禍合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響P

36、LC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。5 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)5.1 編程軟件介紹采用三菱公司的GT Designer2觸摸屏編程軟件對(duì)三菱F940GOT觸摸屏進(jìn)行編程。該軟件可以實(shí)現(xiàn)如下功能：預(yù)覽-確認(rèn)GOT的畫(huà)面圖象；排列-排列對(duì)象及圖形；屬性表-批量變更同一個(gè)畫(huà)面上的對(duì)象及圖形的顏色/ 屬性；批量改變顏色-批量變更散布在多個(gè)畫(huà)面中的對(duì)象及圖形的顏色；批量變更圖形-批量變更開(kāi)關(guān)及燈；批量變更軟元件-批量變更所設(shè)置的軟元件；批量變更通道號(hào)；選擇重疊的圖形及對(duì)象列表顯示所設(shè)置的軟元件；使用多種語(yǔ)言輸入字符及注釋；粘貼BMP/JPEG/DXF 格式的文件；引用其它的工程數(shù)據(jù)。還可在屏幕中創(chuàng)建燈顯示、位開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)、擴(kuò)展功能開(kāi)關(guān)、畫(huà)面切換開(kāi)關(guān)、站號(hào)切換開(kāi)關(guān)、鍵代碼開(kāi)關(guān)等。觸摸屏上顯示數(shù)值和字符；報(bào)警顯示；