生產(chǎn)線上運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p><p>　　1.1 可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1</p><p>　　1.2 如何選購PLC產(chǎn)品 ．．．．．．．．．

2、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2</p><p>　　1.3 輸入回路的選擇特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.4 輸出回路的選擇特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.5 軟件編制 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　1.6 優(yōu)化選擇 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　第二章 運(yùn)輸升降機(jī)系統(tǒng)概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 </p><p>　　2.1 運(yùn)輸升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的組成．．．．．．．．．

4、．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2.2 運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2.3 運(yùn)輸升降機(jī)的工作原理和控制要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　第三章 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8<

5、/p><p>　　3.1 運(yùn)輸升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　3.2 運(yùn)輸升降機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　3.3 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　第四章

6、 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行工藝流程的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21</p><p>　　4.1 運(yùn)輸升降機(jī)的外部傳感器設(shè)置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21</p><p>　　4.2 運(yùn)輸升降機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)位．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21</p><p>　　4.3 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行步驟設(shè)計(jì)．．

7、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22</p><p>　　4.4 升降升降機(jī)精確平層的電氣控制設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29</p><p>　　4.5 對(duì)升降機(jī)構(gòu)電磁機(jī)械安全抱閘的控制設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．31</p><p>　　第五章 運(yùn)輸升降機(jī)安全運(yùn)行的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

8、32</p><p>　　第六章 運(yùn)輸升降機(jī)的總體整合設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34</p><p>　　6.1 系統(tǒng)選型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34</p><p>　　6.2 主要元器件的介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

9、5</p><p>　　6.3 外部硬件接線圖設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37</p><p>　　6.4 系統(tǒng)I/O分配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37</p><p>　　6.5 梯形圖設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

10、．．．38</p><p>　　6.6 源程序設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38</p><p>　　6.7 程序運(yùn)行過程分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38</p><p>　　6.8 程序的下載、安裝和調(diào)試．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

11、．．40</p><p>　　第七章 運(yùn)輸升降機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41</p><p>　　第八章 運(yùn)輸升降機(jī)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42</p><p>　　第九章 總結(jié)……．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

12、4</p><p>　　致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46</p><p>　　參考文獻(xiàn) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47</p><p>　　附錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

13、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48</p><p>　　摘要:本設(shè)計(jì)基于應(yīng)用西門子S7-200 PLC和西門子MM420變頻器組成的升降機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以完成對(duì)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的智能化控制和管理，可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)需要和具體工藝要求自動(dòng)調(diào)整升降方向和速度快慢。也可以在變頻器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)將發(fā)生故障的電機(jī)切換到工頻狀態(tài)應(yīng)急工作。</p><p>　　論文分析了運(yùn)輸升降

14、機(jī)機(jī)械系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和工作原理，并根據(jù)設(shè)計(jì)的主次方面，詳細(xì)闡述了運(yùn)輸升降機(jī)的各個(gè)關(guān)節(jié)的高端控制的實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍廣，可以在多個(gè)行業(yè)與國內(nèi)外各型生產(chǎn)線配套使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制系統(tǒng) 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 輸送帶 光電傳感器 編碼器 變頻器</p><p>　　Automatic

15、 Transport lifts Design on Automatic production line</p><p>　　Abstract:The design is based on application of Siemens S7-200 PLC and MM420 converter comprising Siemens lift control and drive systems, can be c

16、ompleted on the lift and operation of intelligent control and management may be based on the actual production line production needs and specific requirements of automatic adjustment take-off and landing direction and sp

17、eed the pace. Inverters can also automatically event of the failure of the faulty electrical switch to the state of emergency frequency</p><p>　　Papers of mechanical lift transport system, automatic control

18、system and the working principles, and in accordance with the design sequence, elaborated on the various transport lifts in the high-end joint control of the method.</p><p>　　The design of the whole system a

19、 high degree of automation, wide application, in many industries and various types of production lines at home and abroad supporting use.</p><p>　　Key words: Automatic Control System Variable frequency dri

20、ve system </p><p>　　Conveyor belt Photoelectric sensor Encoder Inverters</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　在工廠中經(jīng)常看見一些升降機(jī)械，這些升降機(jī)械很多由工頻電機(jī)直接帶動(dòng)運(yùn)行，電氣控制部分一般都很簡單，多數(shù)采用人工手動(dòng)控制或

21、采用繼電器控制方式。這些升降機(jī)械存在一些明顯的問題，如啟動(dòng)停止和運(yùn)行不平穩(wěn)，升降運(yùn)動(dòng)過程動(dòng)作不可靠，自動(dòng)化程度不高，故障率較高，設(shè)備能耗高，無法應(yīng)急運(yùn)行，存在安全隱患等等。基于這些問題使得這些升降機(jī)械很難在工廠生產(chǎn)中發(fā)揮高效率的作用，同時(shí)也使得國內(nèi)這些生產(chǎn)的升降機(jī)械無法與進(jìn)口的自動(dòng)化生產(chǎn)線配套使用，也無法根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要轉(zhuǎn)換和調(diào)整升降機(jī)械的動(dòng)作方式和工作順序。隨著變頻技術(shù)和PLC控制技術(shù)的發(fā)展，工廠中的自動(dòng)化生產(chǎn)線也越來越多，由于一些

22、行業(yè)的生產(chǎn)工藝的要求或是由于生產(chǎn)車間和場地的特殊情況，要求一些生產(chǎn)線需要配置相應(yīng)的物件提升裝置。</p><p>　　通過本次簡單設(shè)計(jì)過程，可以了解到在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的基本控制思想。認(rèn)識(shí)到若要達(dá)到所設(shè)計(jì)的目的，不僅要做到知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運(yùn)行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結(jié)果。因此，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中，要全面考慮設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的，最重要的還要將環(huán)境與所設(shè)計(jì)結(jié)合起來，

23、才能可能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。</p><p>　　1．1 可編程序控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p><b>　　1. PLC的應(yīng)用</b></p><p>　　早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制

24、器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。70年代初期，體

25、積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在機(jī)械系統(tǒng)方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價(jià)格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普

26、遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、機(jī)械系統(tǒng)功能。</p><p><b>　　2. PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。據(jù)“美國市場信息”的世界PLC以及軟件市場報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元[5]。隨著電

27、子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　(1)可靠性高。PLC的高可靠性得益于軟、機(jī)械系統(tǒng)上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。</p><p>　　(2)具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局

28、部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。</p><p>　　(3)采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p>　　(4)編程簡單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖

29、形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。</p><p>　　(5)安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中要注意的

30、一些細(xì)節(jié)：</p><p>　　1．2 如何選購PLC產(chǎn)品</p><p>　　1、系統(tǒng)規(guī)模首先應(yīng)確定系統(tǒng)用PLC單機(jī)控制，還是用PLC形成網(wǎng)絡(luò)，由此計(jì)算PLC輸入、輸出點(diǎn)。數(shù)，并且在選購PLC時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量（10%）。</p><p>　　2、確定負(fù)載類型根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作

31、的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。 </p><p>　　3、存儲(chǔ)容量與速度盡管國外各廠家的PLC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個(gè)公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲(chǔ)容量和指令的執(zhí)行速度是兩個(gè)重要指標(biāo)。一般存儲(chǔ)容量越大、速度越快的PLC價(jià)格就越高，但應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用

32、PLC產(chǎn)品。 </p><p>　　4、編程器的選購PLC編程可采用三種方式：</p><p>　?。?）是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規(guī)定語句表中的語句編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現(xiàn)場調(diào)試，造價(jià)也較低。</p><p>　?。?）是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可

33、應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高。</p><p>　　（3）是用IBM個(gè)人計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調(diào)試。</p><p>　　因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小與難易，開發(fā)周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產(chǎn)品。</p><p>　　5、盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，

34、一般售后服務(wù)也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴(kuò)展與軟件升級(jí)</p><p>　　1．3 輸入回路的選擇特點(diǎn)</p><p>　　1、電源回路 PLC供電電源一般為 AC85—240V（也有DC24V），適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）。</p><p>　　2、PLC上DC24V電源的使用各公司 PLC產(chǎn)品上一般都有DC

35、24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行）。</p><p>　　3、外部DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開關(guān)、光電開關(guān)等，而PLC上DC24V電源容量不夠時(shí)，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“—”端不要與 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連，否則會(huì)影響PLC的運(yùn)行。</p

36、><p>　　4、輸入的靈敏度各廠家對(duì)PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司F7n系列PLC的輸入值為：DC24V、7mA，啟動(dòng)電流為4．5mA，關(guān)斷電流小于1．5mA，因此，當(dāng)輸入回路串有二極管或電阻（不能完全啟動(dòng)），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)（不能完全切斷），就會(huì)有誤動(dòng)作，靈敏度下降，對(duì)此應(yīng)采取措施。另一方面，當(dāng)輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時(shí)，也會(huì)引起誤動(dòng)作，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選

37、用輸人為共漏型輸入的 PLC，Bp輸入元件的公共點(diǎn)電位相對(duì)為負(fù)，電流是流出 PLC的輸入端。 </p><p>　　1．4 輸出回路的選擇特點(diǎn)</p><p>　　1、各種輸出方式之間的的比較 </p><p>　　（1）繼電器輸出： </p><p>　　優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)之間可帶不同的交、直流負(fù)載，且電壓也可不同，帶負(fù)載電流可達(dá)2A／點(diǎn)；但

38、繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)作的負(fù)載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬次至Jl百萬次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬次以上，響應(yīng)時(shí)間為10ms。 </p><p>　?。?）晶閘管輸出： </p><p>　　帶負(fù)載能力為0.2A/點(diǎn)，只能帶交交流負(fù)載，可適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1ms。 </p><p>　?。?）晶體管輸出：

39、 </p><p>　　最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)于高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶 DC 5—30V的負(fù)載，最大輸出負(fù)載電流為0．5A/點(diǎn)，但每4點(diǎn)不得大于0.8A。 </p><p>　　當(dāng)你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時(shí)，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計(jì)簡單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)頻率為10次／min以下時(shí)，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓三極管（5—

40、10A），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載，可大大減小。 </p><p>　　2、抗干擾與外部互鎖當(dāng) PLC輸出帶感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。當(dāng)兩個(gè)物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進(jìn)行互鎖，以加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　3、“GOM“點(diǎn)的選擇不同

41、的 PLC產(chǎn)品，其“COM”點(diǎn)的數(shù)量是不一樣的，有的一個(gè)“COM”點(diǎn)帶8個(gè)輸出點(diǎn)，有的帶4個(gè)輸出點(diǎn)，也有帶2個(gè)或1個(gè)輸出點(diǎn)的。當(dāng)負(fù)載的種類多，且電流大時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶1—2個(gè)輸出點(diǎn)的 PLC產(chǎn)品；當(dāng)負(fù)載數(shù)量多而種類少時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶4—8個(gè)輸出點(diǎn)的PLC產(chǎn)品。這樣會(huì)對(duì)電路設(shè)計(jì)帶來很多方便，每個(gè)“COM”點(diǎn)處加一熔絲，1—2個(gè)輸出時(shí)加2A的熔絲，4—8點(diǎn)輸出的加5—10A的熔絲，因 PLC內(nèi)部一般沒有熔絲。 </

42、p><p>　　4、PLC外部驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于 PLC輸出不能直接帶動(dòng)負(fù)載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動(dòng)電路：可以用三極管驅(qū)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)采用保護(hù)電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED）指示。印制板應(yīng)做成插拔式，易于維修。 </p><p>　　5、PLC的輸入輸出布線也有一定的要求，請看各公司的使用說明書。</p><p><b&

43、gt;　　1．5 軟件編制 </b></p><p>　　在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。</p><p><b>　　1．6 優(yōu)化選擇</b>&l

44、t;/p><p>　　在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的起停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，工業(yè)現(xiàn)場中的這些自動(dòng)控制問題，若采用可編程序控制器（PLC）來解決自動(dòng)控制問題已成為最有效的工具之一，目前市場上的PLC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年

45、，PLC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高，這是眾多技術(shù)人員選用PLC的重要原因，所以在一些小型簡單的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，廠家考慮其性價(jià)比還是選用PLC改造傳統(tǒng)電氣回路。</p><p>　　同時(shí)西門子PLC可以根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能，這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計(jì)的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在

46、電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。還有要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而PLC的編程相對(duì)比較簡單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。除此以外它本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計(jì)不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡單。</p><p>　　所以應(yīng)用西門子S7-200 PLC和西門子MM420變頻器組

47、成的升降機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以完成對(duì)升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的智能化控制和管理，可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)需要和具體工藝要求自動(dòng)調(diào)整升降方向和速度快慢。也可以在變頻器發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)將發(fā)生故障的電機(jī)切換到工頻狀態(tài)應(yīng)急工作，系統(tǒng)設(shè)有西門子TP170A觸摸屏，可以向工作人員提示設(shè)備的狀態(tài)和故障信息。整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍廣，可以在多個(gè)行業(yè)與國內(nèi)外各型生產(chǎn)線配套使用。</p><p>　　第二章 運(yùn)輸升降機(jī)系統(tǒng)概述</

48、p><p>　　2.1 運(yùn)輸升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的組成</p><p>　　運(yùn)輸升降機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)由升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱內(nèi)部吊籃傳輸機(jī)構(gòu)，轎箱升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)和升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)組成。</p><p>　　升降機(jī)入口和出口傳輸機(jī)構(gòu)用于將生產(chǎn)線上的產(chǎn)品向升降機(jī)內(nèi)或升降機(jī)外傳送。轎箱內(nèi)部吊籃傳送機(jī)構(gòu)用于將產(chǎn)品傳入或傳出轎箱。轎箱升降機(jī)構(gòu)用于提升升降機(jī)轎箱或下

49、降升降機(jī)轎箱。升降機(jī)廳門安全機(jī)構(gòu)用于在升降機(jī)轎箱升降過程中關(guān)閉升降機(jī)井廳門入口，防止安全事故發(fā)生。升降電機(jī)安全抱閘機(jī)構(gòu)用于在升降機(jī)轎箱停止運(yùn)動(dòng)時(shí)抱住升降電機(jī)主軸，防止升降機(jī)轎箱在停止運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生上下滑動(dòng)，避免由此而產(chǎn)生的安全事故。</p><p>　　2.2 運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由程序邏輯控制器PLC，外部光電傳感器，觸摸屏，變頻驅(qū)動(dòng)器

50、，聲光報(bào)警燈和檢修手動(dòng)盒等元?dú)饧M成。</p><p>　　程序邏輯控制器PLC采集外部輸入點(diǎn)的輸入信號(hào)，如啟動(dòng)停止信號(hào)，各個(gè)光電傳感器的狀態(tài)信號(hào)，各限位開關(guān)的輸入信號(hào)，人機(jī)界面上的輸入信號(hào)，經(jīng)過邏輯判斷和運(yùn)算后輸出相應(yīng)輸出信號(hào)，控制電氣系統(tǒng)中的相應(yīng)交流接觸器和變頻器動(dòng)作。來完成將一層樓的產(chǎn)品自動(dòng)的轉(zhuǎn)移到另外一層樓的生產(chǎn)線上。</p><p>　　2.3 運(yùn)輸升降機(jī)的工作原理和控制要求&l

51、t;/p><p>　　運(yùn)輸升降機(jī)的工作狀態(tài)分為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和檢修操作狀態(tài)，兩個(gè)工作狀態(tài)相互獨(dú)立彼此分開。當(dāng)升降升降機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，要求檢修操作盒的所有按鈕無效，同樣當(dāng)設(shè)備處于檢修狀態(tài)下時(shí)要求來自系統(tǒng)外部的控制信號(hào)無效，此時(shí)系統(tǒng)只能通過檢修手動(dòng)盒點(diǎn)動(dòng)檢修。</p><p>　　在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)要求升降機(jī)能夠?qū)⒁粚訕堑漠a(chǎn)品自動(dòng)的傳送到另外一層樓的生產(chǎn)輸送帶上，并自動(dòng)返回到出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行下一個(gè)工作周

52、期。這個(gè)過程當(dāng)中要求PLC能根據(jù)外部生產(chǎn)線的速度自動(dòng)調(diào)節(jié)升降機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。要求升降機(jī)的轎箱能夠準(zhǔn)確平層，能夠判斷進(jìn)出口堵塞情況的發(fā)生，能夠自動(dòng)的連續(xù)點(diǎn)動(dòng)正反轉(zhuǎn)，以自動(dòng)消除進(jìn)出口的堵塞現(xiàn)象，減少不必要的停機(jī)發(fā)生。同時(shí)要求升降系統(tǒng)能夠多樓層多順序的傳送運(yùn)行，能根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整傳送方向。要求系統(tǒng)有可靠的安全保護(hù)，能避免設(shè)備安全事故的發(fā)生。要求設(shè)備具有應(yīng)急運(yùn)行功能，減少因設(shè)備故障造成的生產(chǎn)線停機(jī)。</p><p>　　在

53、操作上要求通過人機(jī)界面能夠方便地修改參數(shù)，記錄生產(chǎn)情況和報(bào)警信息，要求在觸摸屏上復(fù)位報(bào)警和點(diǎn)動(dòng)功能。能夠設(shè)置管理人員密碼，能夠記錄生產(chǎn)批次和生產(chǎn)數(shù)量，具有歷史數(shù)據(jù)查詢功能。</p><p>　　第三章 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 運(yùn)輸升降機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的組成</p><p>　　運(yùn)輸升降機(jī)的傳輸機(jī)構(gòu)分為入口輸送帶，出口輸送帶和升降機(jī)轎箱吊籃

54、傳送帶。分別與各樓層的生產(chǎn)線輸送帶連接。見圖1－1。</p><p>　　圖1－1運(yùn)輸升降機(jī)入口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合</p><p>　　其中升降機(jī)入口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，入口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。升降機(jī)轎箱吊籃傳送帶采用鏈條傳動(dòng)多個(gè)金屬輸送輥組成的輥道式傳送帶，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢靠，抗撞擊能力強(qiáng)，正反轉(zhuǎn)動(dòng)作可靠，其作用是連接

55、升降機(jī)入口傳送帶或出口傳送帶。見圖1－2。</p><p>　　圖1－2升降機(jī)轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶示意圖</p><p>　　圖1－3運(yùn)輸升降機(jī)出口輸送帶與吊籃輸送帶和生產(chǎn)線輸送帶的組合</p><p>　　圖1－3其中升降機(jī)出口輸送帶采用工業(yè)輸送帶，生產(chǎn)線輸送帶采用皮帶式輸送帶，加置皮帶張緊裝置，出口輸送帶可以根據(jù)需要正反轉(zhuǎn)。而升降機(jī)轎箱吊籃內(nèi)送輥道式輸送帶則

56、與升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)組合，在各樓層之間上下運(yùn)動(dòng)，輸送貨物，見圖1－4。</p><p>　　圖1－4升降機(jī)的機(jī)械升降機(jī)構(gòu)</p><p>　　升降機(jī)的機(jī)械升降機(jī)構(gòu)由升降電機(jī)，電動(dòng)抱閘，鏈條和升降部分組成，見圖1－5。</p><p>　　圖1－5是升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)與升降機(jī)井架的組合</p><p>　　在運(yùn)輸升降機(jī)吊籃內(nèi)，吊籃輸送機(jī)構(gòu)與升降機(jī)升降機(jī)

57、構(gòu)的組合如下圖1－6所示。</p><p><b>　　圖1－6</b></p><p>　　自動(dòng)升降機(jī)吊籃輸送機(jī)構(gòu)和1F入口傳送帶的組合如下圖1－7所示。</p><p><b>　　圖1－7</b></p><p>　　自動(dòng)升降機(jī)吊籃輸送機(jī)構(gòu)和2F出口傳送帶的組合如下圖1－8所示。</p&

58、gt;<p><b>　　圖1－8</b></p><p>　　3.2 運(yùn)輸升降機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成</p><p>　　本系統(tǒng)硬件由三相交流鼠籠式電機(jī)、西門子MM420系列通用型變頻器、西門子S7-200 226CPU的PLC、交流接觸器組成。</p><p>　　設(shè)計(jì)要求：可以根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況，來設(shè)計(jì)上述各輸送帶和升降機(jī)

59、升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率大小。本設(shè)計(jì)中采用升降機(jī)輸入口，升降機(jī)輸出口和吊籃電機(jī)都為0.75KW的三相交流鼠籠式電機(jī)，設(shè)計(jì)升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)電機(jī)為1.5KW三相交流鼠籠式電機(jī)。各個(gè)電機(jī)功率可以根據(jù)實(shí)際的情況來設(shè)計(jì)，但在設(shè)計(jì)升降機(jī)入口，升降機(jī)出口和吊籃內(nèi)輸送帶電機(jī)時(shí)，要求將這三處的輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率設(shè)計(jì)為一樣大小。這樣設(shè)計(jì)的目的在于，因?yàn)樯禉C(jī)在一二樓之間來回運(yùn)動(dòng)運(yùn)送產(chǎn)品，但一二樓的入口傳送帶和出口傳送帶的工作狀態(tài)為二選一。即當(dāng)其中一個(gè)輸送帶的電

60、機(jī)處于工作狀態(tài)下，另外一臺(tái)電機(jī)則處于停止的狀態(tài)。這樣就可以使用一臺(tái)變頻器來驅(qū)動(dòng)多個(gè)樓層升降機(jī)入口或出口的輸送電機(jī)，以達(dá)到減少機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備的投入。吊籃內(nèi)輸送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變頻器的功率盡量選擇和升降機(jī)出入口輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)同等功率，這樣做的目的在于減少變頻器和輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)差別，方便設(shè)計(jì)，同時(shí)也方便安裝、調(diào)試和以后的設(shè)備檢修與維護(hù)。升降機(jī)升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變頻器的功率容量根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量、升降機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率和安全系數(shù)來確定。所有升降

61、機(jī)上使用的變頻器選用西門子MM420系列通用型變頻器。</p><p>　　方案選擇：電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和工頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　結(jié)構(gòu)示意圖如圖2－1所示。</p><p>　　圖2－1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　說明：圖2－1中1＃、2＃和3＃為西門子MM420系列變頻器，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分別為運(yùn)輸升降機(jī)1樓入口輸送帶電機(jī)、二

62、樓出口輸送帶電機(jī)、轎箱吊籃輸送帶電機(jī)和升降機(jī)構(gòu)電機(jī)。PLC為西門子S7-200 226CPU，1～12為交流接觸器。所有的變頻器和交流接觸器工作狀態(tài)都由PLC集中控制完成。</p><p>　　設(shè)計(jì)改進(jìn)：為了避免工頻正反轉(zhuǎn)輸出時(shí)發(fā)生短路事故，在工頻正反轉(zhuǎn)輸出的交流接觸器上實(shí)施電氣和機(jī)械互鎖的安全措施。為了避免變頻器輸出時(shí)和工頻輸出短接，或者為了避免1＃變頻器輸出時(shí)Ⅰ和Ⅱ電機(jī)同時(shí)的電，在各個(gè)交流接觸器之間加設(shè)電氣互

63、鎖和必要的機(jī)械互鎖。當(dāng)升降機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，當(dāng)升降機(jī)在1樓時(shí)由1＃變頻器向電機(jī)Ⅰ提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。當(dāng)升降機(jī)在二樓時(shí)由1＃變頻器向電機(jī)Ⅱ提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，可以是正轉(zhuǎn)也可以是反轉(zhuǎn)。2＃變頻器向Ⅲ電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)升降機(jī)在一樓時(shí)正轉(zhuǎn)，在二樓時(shí)反轉(zhuǎn)。3＃變頻器向Ⅳ電機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)升降機(jī)上升時(shí)正轉(zhuǎn)，下降時(shí)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　交流接觸器的的互鎖狀態(tài)如下：</p><p&

64、gt;　　交流接觸器1、2機(jī)械＋電氣互鎖，交流接觸器3、4機(jī)械＋電氣互鎖，交流接觸器5、6機(jī)械＋電氣互鎖，交流接觸器8、9機(jī)械＋電氣互鎖，交流接觸器11、12機(jī)械＋電氣互鎖。同時(shí)交流接觸器組1、2和交流接觸器組3、6電氣互鎖，交流接觸器3、6電氣互鎖，交流接觸器4、5電氣互鎖，交流接觸器7和交流接觸器組8、9電氣互鎖，交流接觸器10和交流接觸器組11、12電氣互鎖。詳細(xì)的互鎖組合和互鎖意義如表2－1所示。</p><

65、p><b>　　表2－1</b></p><p>　　圖2－1中交流接觸器1、2、4的組合目的為了當(dāng)1＃變頻器發(fā)生故障時(shí)或者設(shè)備處于檢修狀態(tài)時(shí)，可以通過工頻驅(qū)動(dòng)的方式應(yīng)急運(yùn)行電動(dòng)機(jī)Ⅰ，而且保留了電機(jī)Ⅰ的正反轉(zhuǎn)功能。同理交流接觸器1、2、6的組合，交流接觸器8、9的組合，交流接觸器11、12的組合目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)工頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ正反轉(zhuǎn)。</p><p>　

66、　本電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制原理圖請參照附錄1</p><p>　　3.3 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　運(yùn)輸升降機(jī)的工作狀態(tài)：自動(dòng)狀態(tài)和維修工作狀態(tài)。這兩種工作狀態(tài)互相獨(dú)立、彼此分開，目的在于確?？刂苹芈返妮敵龅奈ㄒ恍?，避免發(fā)生類似雙線圈輸出的情況，杜絕事故的發(fā)生。</p><p>　　升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成：整個(gè)升降機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的

67、組成由核心控制元件PLC、空氣開關(guān)、電機(jī)馬達(dá)開關(guān)、交流接觸器、觸摸屏、開關(guān)、按鈕、指示燈、報(bào)警器和外部光電傳感器等元部件組成。其中由面板旋鈕開關(guān)或帶鎖的鑰匙旋鈕開關(guān)選擇整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通過狀態(tài)安全繼電器的得電或失電來區(qū)分自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行的輸出電源的通和斷。這樣就使得系統(tǒng)只有在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)PLC的輸出端子才有輸出電壓，當(dāng)系統(tǒng)在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，PLC輸出端子上無輸出電壓。馬達(dá)開關(guān)作用為當(dāng)系統(tǒng)指令電機(jī)以工頻方式工作時(shí)，起到保護(hù)電機(jī)

68、的作用。人機(jī)界面能夠方便操作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示設(shè)備工作狀態(tài)，記錄生產(chǎn)產(chǎn)量和班產(chǎn)批次等歷史數(shù)據(jù)。報(bào)警燈由多級(jí)柱裝燈塔組成，不同顏色代表不同意義。設(shè)備外部設(shè)有多個(gè)光電傳感器，向PLC傳輸外部狀態(tài)信號(hào)，指示自動(dòng)升降機(jī)的工作狀態(tài)。自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的安全部分的緊急停止按鈕擁有最高的設(shè)備輸出中止權(quán)，即無論在手動(dòng)還是自動(dòng)狀態(tài)下，只要緊停按鈕被按下，設(shè)備都會(huì)立即停止任何動(dòng)作。升降機(jī)井除了在高處和低處安裝了感應(yīng)升降機(jī)吊籃位置的光電傳感

69、器，還在井架極限高位和極限低位安裝了機(jī)械式的行程限位開關(guān)，確保升降</p><p>　　控制柜設(shè)計(jì)方案：由于生產(chǎn)線的情況決定了在運(yùn)輸升降機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中需要設(shè)立主控制柜和現(xiàn)場分控制箱。在主控制柜內(nèi)安裝所有空氣開關(guān)，馬達(dá)開關(guān)，PLC，觸摸屏，塔式報(bào)警燈等元?dú)饧?，在現(xiàn)場分控制箱上安裝自動(dòng)狀態(tài)系統(tǒng)停止旋鈕開關(guān)。手動(dòng)檢修操作盒采用移動(dòng)式手持盒，所有手動(dòng)按鈕相互連鎖，并且都為點(diǎn)動(dòng)按鈕。具體見如下示意圖。 </p&

70、gt;<p>　　圖3－1主控制柜面板布置</p><p>　　圖3－2現(xiàn)場控制箱面板布置</p><p>　　圖3－3檢修點(diǎn)動(dòng)盒外觀圖</p><p>　　圖3－4主控制柜外觀圖</p><p>　　圖3－5為2樓現(xiàn)場分控制箱外觀</p><p>　　第四章 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行工藝流程的設(shè)計(jì)</p

71、><p>　　4.1 運(yùn)輸升降機(jī)的外部傳感器設(shè)置</p><p>　　外部傳感器選擇：光電傳感器</p><p><b>　　光電傳感器原理：</b></p><p>　　本傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。 </p><p>　　它是利用被檢測物體對(duì)紅外光束（區(qū)分點(diǎn)）的遮光或

72、反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測。從而對(duì)位置進(jìn)行控制.</p><p>　　光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。</p><p>　　外部傳感器布置設(shè)計(jì)：如圖1－1和1－3所示，在升降機(jī)1樓入口傳送帶和升降機(jī)2樓出口傳送帶上，分別安裝有檢測產(chǎn)品的光電傳感器PS1、PS4。</p><

73、;p>　　如圖1－2所示，在升降機(jī)轎箱內(nèi)吊籃輸送帶上安裝有兩個(gè)光電傳感器PS2、PS3。</p><p>　　如圖1－7所示，在升降機(jī)井架機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝有高位和低位光電傳感器PS5、PS6。</p><p>　　4.2運(yùn)輸升降機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)位安裝設(shè)計(jì)</p><p>　　兩層式運(yùn)輸升降機(jī)的工作停止?fàn)顟B(tài)位有兩個(gè)，分別為一樓停止位和二樓停止位。如上面圖1－7和圖1－8所

74、示。下面圖4－1為自動(dòng)升降機(jī)一樓停止位的局部放大圖。</p><p>　　圖4－1自動(dòng)升降機(jī)一樓停止位局部放大圖</p><p>　　圖4－2為自動(dòng)升降機(jī)2樓停止位的局部放大圖。</p><p><b>　　圖4－2</b></p><p>　　4.3 運(yùn)輸升降機(jī)自動(dòng)運(yùn)行步驟設(shè)計(jì)</p><p>

75、　　運(yùn)輸升降機(jī)將產(chǎn)品從一樓向二樓輸送，再返回一樓。為了有效的運(yùn)用PLC的內(nèi)部空間和程序設(shè)計(jì)的簡單全面，整個(gè)控制程序采用西門子專用的步進(jìn)控制程序語言編寫。具體步驟如下。</p><p>　　第一步：1樓生產(chǎn)線使能，系統(tǒng)判斷吊籃位置（PS5/PS6），傳送第一件貨物進(jìn)入吊籃。同時(shí)傳送第二件貨物到1樓進(jìn)口輸送帶上等待下一傳送周期(PS1被第二件貨物擋住后停止前行)（吊籃電機(jī)正轉(zhuǎn)）。</p><p&g

76、t;　　第二步：判斷升降機(jī)構(gòu)是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋?。蛏吓e升貨物至二樓。（升降電機(jī)正轉(zhuǎn)）</p><p>　　第三步：判斷二樓出口輸送帶是否堵塞（PS4是否被擋?。?向升降機(jī)外輸送貨物。（吊籃電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><p>　　第四步：判斷升降機(jī)構(gòu)是否可以升降（吊籃入口光電傳感器PS2是否由貨物擋?。蛳路祷?樓。（升降電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><

77、;p><b>　　下一周期開始！</b></p><p>　　根據(jù)以上四步步進(jìn)控制順序設(shè)計(jì)PLC主要輸入輸出點(diǎn)如表3－1和表3－2所示。</p><p><b>　　表3－1</b></p><p>　　注：表中主要輸入點(diǎn)元器件在圖1－1、圖1－3和圖2－1中查找對(duì)應(yīng)。</p><p><

78、;b>　　表3－2</b></p><p>　　注：表中主要輸出點(diǎn)元器件在圖2－1中查找對(duì)應(yīng)。</p><p>　　1＃、2＃、3＃變頻器輸出方式與交流接觸器3、6、7、10的組合對(duì)應(yīng)電機(jī)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如表3－3所示。</p><p><b>　　表3－3 </b></p><p>　　在步進(jìn)

79、順序的設(shè)計(jì)上，為了避免因?yàn)檎`擋光電傳感器而發(fā)生設(shè)備誤動(dòng)作，應(yīng)該選擇西門子S7-200 PLC中專門的順控繼電器S來編寫升降機(jī)的步進(jìn)程序。步進(jìn)程序主要步驟如下圖4－3所示。</p><p>　　圖4－3自動(dòng)運(yùn)行流程圖</p><p>　　步進(jìn)程序主要步驟程序編寫如下圖4－4所示。</p><p>　　圖4－4自動(dòng)運(yùn)行梯形圖</p><p>　　

80、注：這里為了能使表達(dá)更為清楚，步進(jìn)順序間的轉(zhuǎn)換沒有加時(shí)間延時(shí)。在實(shí)際程序編寫中為了使設(shè)備在轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)更加平穩(wěn)，應(yīng)該注意步進(jìn)轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間延時(shí)。</p><p>　　在第一步步進(jìn)程序里，一樓入口輸送帶電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出由于第一步的結(jié)束而停止，這時(shí)入口輸送帶上的產(chǎn)品不一定正好擋住入口傳送帶光電傳感器PS1。這樣會(huì)造成在升降機(jī)吊籃上升后，一樓入口輸送帶上的產(chǎn)品不一定能夠排成隊(duì)列等待輸送。為了解決這個(gè)問題，需要在上述步進(jìn)程序外

81、編寫一條關(guān)于一樓入口輸送帶輸出的語句，這里是關(guān)于輸出點(diǎn)Q0.0和Q0.1的雙線圈輸出。在步進(jìn)程序中，可以考慮使用雙線圈，但要慎重使用。</p><p>　　其語句為：LD M1.0</p><p><b>　　A M2.0</b></p><p><b>　　A I0.7</b></p><p>

82、;<b>　　AN I2.0</b></p><p>　　OUT Q0.0</p><p>　　OUT Q0.1</p><p>　　4.4 升降機(jī)精確平層的電氣控制設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖4－1和圖4－2所示，升降升降機(jī)吊籃和一樓傳送帶和二樓傳送帶的平層控制上，采用了升降機(jī)井高位傳感器PS5和低位傳感器

83、PS6來控制轎箱的停止（參見圖4－4升降電機(jī)正轉(zhuǎn)/升降電機(jī)反轉(zhuǎn)）。這里存在一個(gè)問題，如果升降機(jī)井高位傳感器PS5和升降機(jī)井低位傳感器PS6在升降電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生誤動(dòng)作?；蛘哂捎诠怆妭鞲衅鞯睦匣⑤敵鰷蠡蚴怯捎赑LC輸入響應(yīng)滯后等問題會(huì)造成升降機(jī)轎箱吊籃停止位置的偏差積累。即吊籃在升降機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后其停止位置會(huì)越來越高或者越來越低，甚至有可能發(fā)生升降機(jī)轎箱沖頂或者撞底事故的發(fā)生。為了解決這個(gè)問題應(yīng)當(dāng)在程序中加入高速脈沖計(jì)數(shù)，使用計(jì)數(shù)器來

84、準(zhǔn)確判斷升降機(jī)轎箱的停止位。</p><p>　　在機(jī)械系統(tǒng)配置上需要在升降電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上加配旋轉(zhuǎn)編碼器，如圖4－5和圖4－6所示。</p><p><b>　　圖4－5</b></p><p><b>　　圖4－6</b></p><p>　　對(duì)編碼器的信號(hào)處理：</p><p

85、>　　運(yùn)用S7-200 DC/DC/DC的高速記數(shù)器HSC的功能來構(gòu)成一個(gè)反饋回路。HSC計(jì)數(shù)速度比PLC掃描時(shí)間快的多，采用集成在CPU226中的20K硬件計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較，總的來說，每個(gè)高速計(jì)數(shù)器需要10個(gè)字節(jié)內(nèi)存用來存控制位，當(dāng)前值，設(shè)定值，狀態(tài)位。 </p><p>　　外部接線示意圖如下：</p><p>　　在PLC輸入點(diǎn)的設(shè)計(jì)上：注意預(yù)留輸入點(diǎn)I0.0～I(xiàn)0.7作為編碼

86、器高速計(jì)數(shù)輸入，具體用法參見《西門子S7-200編程手冊》。旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇可以是雙相脈沖編碼器，也可以是單相脈沖編碼器，在程序中可以選擇帶有增減計(jì)數(shù)脈沖的雙相計(jì)數(shù)器，也可以選擇帶有內(nèi)部方向或帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器。旋轉(zhuǎn)編碼器可以是增量型編碼器也可以是絕對(duì)值編碼器，選擇上面很靈活，具體的編碼器選擇應(yīng)和程序中高速計(jì)數(shù)器、運(yùn)行模式和系統(tǒng)控制字相結(jié)合。下面表3－4是本設(shè)計(jì)給出旋轉(zhuǎn)編碼器和高速計(jì)數(shù)器及系統(tǒng)控制字的一種組合。</p&g

87、t;<p><b>　　表3－4</b></p><p>　　如附錄2中的精確平層控制指令表所示：在程序中通過調(diào)用中斷號(hào)為12的中斷子程序來使升降電機(jī)停止正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以達(dá)到轎箱精確平層的目的。在高速計(jì)數(shù)器和旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇和配置上可以靈活掌握，在外部輸入點(diǎn)數(shù)量緊張的情況下，可以采用高速計(jì)數(shù)器內(nèi)部方向控制來完成增減計(jì)數(shù)。也可以不用增減計(jì)數(shù)，直接在程序中步進(jìn)轉(zhuǎn)換時(shí)復(fù)位高速計(jì)數(shù)器來完

88、成升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　4.5 對(duì)升降機(jī)構(gòu)電磁機(jī)械安全抱閘的控制設(shè)計(jì)</p><p>　　升降機(jī)構(gòu)的電磁安全抱閘機(jī)構(gòu)如圖4－5所示，其工作原理為當(dāng)升降電機(jī)開始正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)時(shí)電磁抱閘電磁鐵得電松開抱閘，使得升降機(jī)轎箱可以上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)升降升降機(jī)轎箱停止升降時(shí)，抱閘電磁鐵失電抱住升降機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸，固定轎箱防止轎箱向下滑落。</p><p>　　電磁鐵設(shè)

89、計(jì)為失電抱住轉(zhuǎn)軸，防止因?yàn)橥ｋ娀蚣蓖０聪聲r(shí)轎箱向下滑落。在抱閘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上應(yīng)注意足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較大的安全系數(shù)。</p><p>　　第五章 運(yùn)輸升降機(jī)安全運(yùn)行的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了使升降機(jī)安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)上必須注意，緊急停止按鈕具有最高級(jí)別的中止功能，通過安全繼電器的失電態(tài)來強(qiáng)制斷開PLC的所有輸出電源和手動(dòng)檢修盒的控制電源。</p><p><b

90、>　　圖5－1</b></p><p>　　通過圖5－1可以了解到使用安全繼電器ZJ1的失電態(tài)常開觸點(diǎn)，可以使得PLC及所有控制輸出電源失去電能。在程序編寫上，通過緊停按鈕輸入I0.3調(diào)用該點(diǎn)的中斷事件6，快速斷開程序中的所有輸出。這樣的雙重保護(hù)確保萬無一失。</p><p>　　在安全設(shè)計(jì)上要增加升降機(jī)廳門保護(hù)，即如果廳門未關(guān)好，升降機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，如果廳門未打開，吊籃輸送

91、裝置不動(dòng)作。這些保護(hù)在程序中添加到每個(gè)步驟中即可，在機(jī)械系統(tǒng)上可以增加行程限位開關(guān)，包括升降機(jī)構(gòu)的上下限位行程開關(guān)。</p><p>　　在自動(dòng)和檢修狀態(tài)中只可以二選一，即兩者的控制電源互相獨(dú)立分開。手動(dòng)檢修按鈕間互相互鎖，以保證檢修運(yùn)行時(shí)設(shè)備動(dòng)作的唯一性。如圖5－2所示為手動(dòng)檢修按鈕間的互鎖。</p><p><b>　　圖5－2</b></p>&l

92、t;p>　　第六章 運(yùn)輸升降機(jī)的總體整合設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6．1 系統(tǒng)選型</b></p><p>　?。?）I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：</p><p>　　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)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)

93、備情況來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%—30%的備用量。該系統(tǒng)有19個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)19個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，考慮余量后需要22個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)22個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　?。?）用戶存儲(chǔ)器容量的估算</p><p>　　PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲(chǔ)容量是固定的

94、，介于1—2KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：</p><p>　　開關(guān)量輸入元件：10—20B/點(diǎn)</p><p>　　開關(guān)量輸出元件：5—10B/點(diǎn)</p><p>　　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)</p

95、><p>　　模擬量：100—150B/個(gè)</p><p>　　通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上</p><p>　　根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有19個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)19個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存340B，有高速計(jì)數(shù)器1個(gè)，需內(nèi)存16B，考慮余量后需要內(nèi)存380B。</p>

96、;<p>　?。?）CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。運(yùn)輸升降機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求

97、了。</p><p>　　綜上所述，結(jié)合下表分析</p><p>　　該控制系統(tǒng)CPU模塊采用CPU-226（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶24數(shù)字量輸入點(diǎn)和20個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足運(yùn)輸升降機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。</p><p>　　6

98、．2 主要元器件的介紹</p><p>　?。?）數(shù)字量直流輸入模塊</p><p>　　圖3所示是直流輸入模塊的輸入電路。光耦合器隔離了輸入電路與PLC內(nèi)部電路的電氣連接，使外部信號(hào)通過光耦合變成內(nèi)部電路的電氣連接，使外部信號(hào)通過光耦合變成內(nèi)部電路能接收到的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)閉合后，外部直流電壓經(jīng)過電阻R1和阻容濾波后加到光耦合器的發(fā)光二極管上，經(jīng)過光耦合，光敏晶體管接收光信號(hào)，并能接

99、受的信號(hào)送入內(nèi)部電路。在輸入采樣時(shí)送入輸入印象寄存器?，F(xiàn)場開關(guān)通斷狀態(tài)，對(duì)應(yīng)輸入印象寄存器的1/0狀態(tài)，當(dāng)輸入端的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，即指示現(xiàn)場開關(guān)閉合。外部直流電源用于檢測輸入點(diǎn)的狀態(tài)，其極性可以任何接入。</p><p><b>　　圖3 直流輸入電路</b></p><p>　　圖3中，電阻R2和電容C構(gòu)成濾波電路，可濾掉輸入信號(hào)的高頻抖動(dòng)。雙向光耦合器起整流和隔離

100、的作用，雙向發(fā)光二極管VL用作指示。</p><p>　　（2）交直流輸出模塊</p><p>　　交直流輸出模塊是繼電器輸出方式，其輸出電路如圖所示，當(dāng)PLC有信號(hào)輸出時(shí)，輸出接口電路使繼電器線圈激勵(lì)，繼電器觸點(diǎn)閉合使負(fù)載回路接通，同時(shí)狀態(tài)指示發(fā)光二極管VL導(dǎo)通點(diǎn)亮。根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)來選用負(fù)載回路的電源電壓性質(zhì)。</p><p>　　圖4 繼電器輸出電路</p

101、><p>　?。?）電源模塊的選擇</p><p>　　PLC上DC24V電源的使用各公司 PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行）。但若輸入回路有 DC24V供電的接近開關(guān)、光電開關(guān)等，而PLC上DC24V電源容量不夠時(shí)，要從外部提供DC24V電源，同時(shí)為了抗干擾，提高輸

102、入回路的靈敏度，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）。本設(shè)計(jì)根據(jù)查看各種資料，最終選擇了如下的電源電路圖：</p><p>　　6．3 外部硬件接線圖設(shè)計(jì)</p><p>　　見附錄1的系統(tǒng)接線圖</p><p>　　6．4系統(tǒng)I/O分配</p><p><b>　　6．5 梯形圖設(shè)計(jì)</b></

103、p><p>　　見附錄1的系統(tǒng)梯形圖</p><p><b>　　6．6 源程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　見附錄2的指令表</b></p><p>　　6．7 程序運(yùn)行過程分析</p><p>　　按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，I1.1常開觸點(diǎn)接通,M2.0接通,在此基礎(chǔ)上如

104、果按下自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)按鈕,I0.4常開觸點(diǎn)接通,M1.0接通,此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行程序；如果按下檢修狀態(tài)按鈕,I0.6常開觸點(diǎn)接通,M3.0接通,此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)檢修程序；如果按下停止按鈕,I0.5常閉觸電斷開,M1.0,M3.0斷開,系統(tǒng)選擇運(yùn)行方式停止。</p><p>　　1、當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行程序，程序開始時(shí)入口輸送帶上的第二件產(chǎn)品正好擋住光電傳感器PS1，I0.7常閉觸點(diǎn)斷開,Q0.0、Q0.1斷開, 一

105、樓入口輸送帶電機(jī)停轉(zhuǎn)(在升降機(jī)吊籃上升后，一樓入口輸送帶上的第二件產(chǎn)品能夠排成隊(duì)列等待輸送)；特殊繼電器SM0.1在系統(tǒng)通電下瞬間得電,狀態(tài)繼電器S0.0上電置位初始步。</p><p>　　第零步開始, 外部生產(chǎn)線使能PS0被第一件產(chǎn)品擋住時(shí),M1.0,M2.0,I0.7接通,狀態(tài)繼電器S0.1上電置位,S0.0復(fù)位,第零步結(jié)束。</p><p>　　第一步開始, 當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器

106、PS3未被擋住和升降機(jī)井低位傳感器PS6被擋住時(shí),I2.2常閉觸電閉合與I2.5常開觸電接通,Q0.3和Q1.3接通(吊籃電機(jī)正轉(zhuǎn)) ；同時(shí)I2.2和I2.0沒有同時(shí)斷開時(shí),Q0.0與Q1.1得電接通(一樓入口輸送帶電機(jī)正轉(zhuǎn))；當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃入口傳感器PS2未被擋住和轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器PS3被擋住時(shí),I2.1常閉觸電閉合和I2.2常開觸電接通,S0.2上電置位,S0.1復(fù)位,第一步結(jié)束。</p><p>　　第二

107、步開始,當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃入口傳感器PS2未被擋住, 升降機(jī)井高位傳感器PS5未被擋住和轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器PS3被擋住時(shí),I2.1常閉觸電閉合, I2.2常開觸電接通和I2.4常閉觸電閉合,Q0.6,Q1.4,Q1.5接通(升降電機(jī)正轉(zhuǎn))；當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器PS3與升降機(jī)井高位傳感器PS5被擋住, 2樓出口光電傳感器PS4未被擋住時(shí),I2.2常開觸電閉合,I2.4常開觸電閉合,I2.3常閉觸電閉合,S0.3上電置位,S0.2復(fù)位(判斷二

108、樓出口輸送帶是否堵塞), 第二步結(jié)束。</p><p>　　第三步開始,當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃內(nèi)部傳感器PS3或轎箱內(nèi)吊籃入口傳感器PS2被擋住,同時(shí)升降機(jī)井高位傳感器PS5被擋住時(shí),I2.1與I2.2常開觸點(diǎn)有一個(gè)接通,而且I2.4接通,Q0.4與Q1.3上電置位(吊籃電機(jī)反轉(zhuǎn))；當(dāng)轎箱內(nèi)吊籃入口傳感器PS2未被擋住和2樓出口光電傳感器PS4被擋住時(shí),I2.3上電沿觸發(fā)瞬間接通,Q0.1與Q1.2復(fù)位(二樓出口輸送帶電機(jī)