畢業(yè)設計---施工液壓升降機電氣系統(tǒng)控制設計

1、<p>　　施工液壓升降機電氣系統(tǒng)控制設計</p><p>　　Hydraulic Construction Hoist Electrical System Control Design</p><p>　　作 者 姓 名： 陸瑞玉 </p><p>　　專 業(yè) ： 電氣自動化

2、 </p><p>　　學 號 ： 36 </p><p>　　指 導 教 師： 范郁寶 </p><p>　　完 成 日 期： 2012.4.20 </p><p>　　上海電機學院繼續(xù)教育學院</p&g

3、t;<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　施工升降機是建筑施工中不可缺少的運輸機械，本論文主要講述的是液壓式施工升降機的電氣控制系統(tǒng)設計。本次設計主要結合了PLC與觸摸屏的技術，使其自動化控制水平較低，速度單一、啟制動沖擊大、乘員感覺不適等缺點得到進一步改善。</p><p>　　本論文在內容安排上首先介紹了題目的概述與它的軟硬件

4、設計；電氣控制系統(tǒng)方案的確定、組成、設計思想與理論依據(jù)等；隨后對系統(tǒng)進行了詳細設計，包括:控制電路的硬件設計、安裝；軟件設計并編制梯形圖；系統(tǒng)通信及調試等。</p><p>　　主控系統(tǒng)采用FX2N-48MR為控制核心,結合模擬量輸出模塊FX2N-2DA,并設計了施工升降的理想速度曲線，實現(xiàn)了對液壓施工升降機的控制系統(tǒng)的邏輯信號及速度控制。</p><p>　　顯示監(jiān)控系統(tǒng)選用的是三菱F9

5、40GOT觸摸屏,采用GT Designer2觸摸屏編程軟件,設計友好的選層參數(shù)的輸入和運行狀態(tài)監(jiān)控界面，實現(xiàn)了施工升降機運行過程的良好人性化。</p><p>　　最后，論文對全文進行總結，并提出了進一步研究的展望。</p><p>　　關鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；自動化</p><p>　　Hydraulic Construction Hoist Electric

6、al System Control Design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Construction hoist is indispensable in the construction and transport machinery, this thesis is about the electrical contro

7、l system design of hydraulic construction lifts. The design combines PLC and touch screen technology, making it a low level of automation and control, single speed, Kai braking impact, the crew is feeling unwell and othe

8、r shortcomings have been further improved.</p><p>　　Content arrangements, the paper first introduces an overview of the subject and its hardware and software design; program of electrical control systems, co

9、mposition, design ideas and theoretical basis; followed by a detailed design of the system, including: hardware design of the control circuit installation; software design and the preparation of the ladder; system commun

10、ication and debugging.</p><p>　　The main control system FX2N-48MR for the control of the core, combined with the analog output module FX2N-2DA, and design a construction lift the ideal speed curve to achieve

11、 a logic signal on the control system of hydraulic construction lifts and speed control.</p><p>　　Selected by the monitoring system is the Mitsubishi F940GOT touch screen, to GT Designer2 touch screen progra

12、mming software, design friendly parameters of the selected layer status monitoring interface for input and run a construction elevator is running good humane.</p><p>　　Finally, the full text summary and the

13、outlook for further research.</p><p>　　Key Words：PLC；control system；automation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　引 言1</b

14、></p><p>　　1 液壓施工升降機電氣系統(tǒng)設計的概述2</p><p>　　2 液壓施工升降機（電氣系統(tǒng)）的硬件設計……………………………………………….3</p><p>　　2.1 液壓施工升降機控制系統(tǒng)的組成…………………………………………………3</p><p>　　2.2 PLC選型及模塊介紹……………………

15、…………………………………………4</p><p>　　2.2.1 PLC的選型………………………………………………………………….4</p><p>　　2.2.2 PLC模塊介紹……………………………………………………………….4</p><p>　　2.3 比列變量泵…………………………………………………………………………7</p><

16、;p>　　2.4 控制系統(tǒng)設計………………………………………………………………………7</p><p>　　2.4.1 主回路設計………………………………………………………………….7</p><p>　　2.4.2 輸入∕輸出回路設計……………………………………………………….7</p><p>　　2.5 觸摸屏選用…………………………………………

17、……………………………..11</p><p>　　3 控制系統(tǒng)軟件設計……………………………………………………………………….11</p><p>　　3.1 編程軟件介紹……………………………………………………………………..11</p><p>　　3.2 運行流程圖………………………………………………………………………..13</p>&

18、lt;p>　　3.2.1 系統(tǒng)程序流程圖…………………………………………………………...13</p><p>　　3.2.2 加減速狀態(tài)運行流程圖…………………………………………………...14</p><p>　　3.3 控制梯形圖14</p><p>　　3.4 安裝與調試………………………………………………………………………..21</

19、p><p>　　3.4.1 安裝要求…………………………………………………………………...21</p><p>　　3.4.2 調試過程…………………………………………………………………...22</p><p>　　4 系統(tǒng)抗干擾設計………………………………………………………………………….27</p><p>　　4.1 抑制電源系

20、統(tǒng)引入的干擾………………………………………………………..27</p><p>　　4.2 抑制輸出端引入的干擾…………………………………………………………..27</p><p>　　4.3 安裝與布線………………………………………………………………………..27</p><p>　　4.4 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)……………………………………………….

21、.28</p><p>　　5 觸摸屏軟件設計………………………………………………………………………….29</p><p>　　5.1 編程軟件介紹……………………………………………………………………..29</p><p>　　5.2 畫面設計…………………………………………………………………………..29</p><p>　　結

22、 論……………………………………………………………………………………...30</p><p>　　參 考 文 獻……………………………………………..…………………………………...31</p><p>　　致 謝……………………………………………………………………………………...32</p><p><b>　　引 言</b&g

23、t;</p><p>　　施工升降機是建筑施工中不可缺少的機械，因在高層和超高層等建筑中使用井字架、龍門架來完成作業(yè)十分困難，所以液壓施工升降機是建筑施工在中高層建筑中不可缺少的垂直運輸工具，主要擔負著運送施工人員、工具、設備及物料的任務。由于其獨特的箱體結構使其乘坐起來既舒適又安全，施工升降機在工地上通常是配合塔吊使用，一般載重量在1-3噸，運行速度為1-60M/min。施工升降機的種類很多，按起運行方式有無對

24、重和有對重兩種，按其控制方式分為手動控制式和自動控制式。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。施工升降機的構造原理、特點：升降機為適應橋梁、煙囪等傾斜建筑施工的需要，它根據(jù)建筑物外形，將導軌架傾斜安裝，而吊籠保持水平，沿傾斜導軌架上下運行。</p><p>　　本論文根據(jù)液壓施工升降機的工藝流程和控制要求，設計一臺簡單的多層液壓施工升降機的電氣控制系統(tǒng)。是一種升降穩(wěn)定性好

25、，適用范圍廣的貨物舉升設備主要用于生產流水線高度差之間貨物運送；物料上線、下線；大型設備裝配時部件舉升；可配置附屬裝置，進行任意組合，利用PLC對其工作過程進行全程控制。并根據(jù)施工升降機的控制要求，對施工升降機的硬件進行了設計。用PLC編程軟件GX Developer設計了PLC控制程序。 </p><p>　　本液壓施工升降機控制系統(tǒng)的核心組件是三菱PLC FX2N-48MR，具有手動/自動控制、工作狀態(tài)顯示等

26、功能，幾乎所有的操作均可在觸摸屏上進行。</p><p>　　1 液壓施工升降機電氣控制系統(tǒng)設計的概述</p><p>　　系統(tǒng)主要由三相交流異步電動機、電液比例變量泵、變量馬達、換向閥等部件組成，控制器采用三菱的PLC。液壓施工升降機的上、下行工作原理基本相似。</p><p>　　以上行工作為例，在工作開始時，可編程控制器PLC接受到來自于觸摸屏按鈕的選層及上

27、行控制指令，PLC輸出上行控制信號使上行電磁閥YV1帶電，電機啟動接觸器KM1通電，啟動變量泵工作，油液進入馬達，帶動曳引輪旋轉，從而施工升降機吊籠啟動。</p><p>　　同時，PLC按照理想加速曲線輸出相應的加速曲線信號經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，進而控制吊籠的啟動運行速度，當速度達到最大值時，吊籠以速度最大值穩(wěn)定運行。在施工升降機運行過程

28、中，PLC接收井道裝置各處信號，數(shù)據(jù)處理后將樓層的當前位置、運行監(jiān)控狀態(tài)等信息及時顯示，以便了解施工升降機的運行狀態(tài)。當PLC接收到減速信號時，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曲線減少，液壓系統(tǒng)流量減少，從而使吊籠運行速度不斷下降。當施工升降機到站時，PLC輸出控制信號使上行電磁閥YV1不帶電，電動機啟動接觸器KM1失電，液壓系統(tǒng)關閉，施工升降機停止運行。</p><p>　

29、　2 液壓施工升降機（電氣控制系統(tǒng)）的硬件設計</p><p>　　2.1 液壓施工升降機控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　圖2.1 施工升降機的控制方案</p><p>　　Fig.2.1 the control program of the Construction elevator </p><p>　　如圖2.1所示，本控制

30、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。</p><p>　　控制系統(tǒng)主要包括信號控制和速度控制兩大部分?？刂葡到y(tǒng)的核心是PLC，集中解決輸入信號的數(shù)據(jù)處理和輸出邏輯控制的問題。系統(tǒng)參數(shù)設定、顯示功能則由觸摸屏完成。系統(tǒng)設有安全運行電路，只有滿足安全運行條件，施工升降機才能運行，否則發(fā)生故障報警信號，并讓PLC所有輸出點恢復安全輸出狀態(tài)。當滿足安全運行條件時，輸入呼層信號時，系

31、統(tǒng)進行判斷識別，送出呼層顯示至觸摸屏顯示，系統(tǒng)通過選層后調用加速曲線，通過模擬輸出模塊輸出速度信號不斷傳輸給比例電磁鐵，控制比例泵的輸出流量進而控制吊籠的運行速度，使吊籠按預定曲線運行。當?shù)趸\到達目的層時，系統(tǒng)發(fā)出吊籠停車的信號、消層信號，系統(tǒng)調用減速曲線，進而使液壓電動機制動、比例泵停轉。</p><p>　　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，兩者通過串口進行通信來控制系統(tǒng)的執(zhí)行部

32、件，實現(xiàn)施工升降機的控制。</p><p>　　2.2 PLC選型及模塊介紹</p><p>　　2.2.1 PLC的選型</p><p>　　目前，可編過程控制器的生產廠家眾多，產品型號、規(guī)格不可勝數(shù)，但主要分為歐、日、美三大塊。在中國市場上，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，美國的代表是AB與GE公司。各大公司在中國均推出自己的從微型到大型的

33、系列化產品。</p><p>　　PLC的選擇主要應從PLC的機型、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。</p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。</p><p>　　三菱公司是日本生產PLC的主要廠家之一，在工業(yè)中應用的較廣泛，因此這里選擇了FX2N系列的

34、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實現(xiàn)。它具有24個輸入點和24個輸出點，而系統(tǒng)只需16個輸入點和9個輸出點，因此留有足夠的余量，以備將來改進生產工藝擴展用。</p><p>　　2.2.2 PLC模塊介紹</p><p>　　PLC 是在繼電器控制技術、計算機技術和現(xiàn)代通信技術的基礎上逐步發(fā)展起來的一項先進的控制技術。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中PL

35、C 技術、CAD/CAM 技術和機器人技術并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱。它主要以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出(I/O)來控制各種生產過程。</p><p>　　1969 年美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出了第一臺可編程邏輯控制器——PDP-14，并成功地應用在GM 公司的生產線上。第一臺PLC 采用計算機的初級語言編寫應用程序，其CPU 采用

36、中、小規(guī)模集成電路組成，以邏輯運算為主，它實質上是一臺專用的邏輯控制計算機。1971 年，日本引進了這項技術，并開始生產自己的PLC。1973 年，歐洲一些國家也生產出自己的PLC。1974 年，我國開始了PLC 技術的研究，并在1977 年研制出第一臺具有實用價值的PLC。</p><p>　　在這一時期，PLC 主要是用于順序控制。隨著半導體技術，尤其是微型計算機技術的發(fā)展，到了20 世紀70 年代中期以后，

37、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，這時的PLC 已經不僅僅具有邏輯判斷功能，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID 調節(jié)和通信聯(lián)網(wǎng)功能。雖然美國電氣制造商協(xié)會其正式命名為可編程控制器，但由于近年來PC 又可表示為個人計算機，為了加以區(qū)別，人們常把可編程控制器稱為PLC。</p><p>　　1987 年國際電工委員會(IEC)頒布的可編程控制器

38、標準草案中對PLC 作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。</p><p>　?。?）PLC 的特點<

39、;/p><p>　　PLC 技術的高速發(fā)展，除了得益于工業(yè)自動化的客觀需求外，主要是由于它具有許多獨特的優(yōu)點。PLC 是傳統(tǒng)的繼電器技術和現(xiàn)代的計算機技術相結合的產物。而在工業(yè)控制方面，PLC 還具有繼電器控制或計算機控制所無法比擬的優(yōu)點。</p><p>　?、倏煽啃愿撸垢蓴_能力強</p><p>　　可靠性高、抗干擾能力強是PLC 最重要的特點之一。這主要是由于它

40、采用了一系列特有的硬件和軟件措施。</p><p>　　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PLC 的影響；在設計中采用濾波器等電路增強PLC 對電噪聲、電源波動、振動、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腐蝕物質粒子的惡劣工業(yè)環(huán)境下能穩(wěn)定地工作；對中央處理器(CPU)等重要部件采用具有良好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少電磁干擾。</p>

41、<p>　　軟件方面：PLC 的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運算處理器的延遲，保證在程序出錯和程序調試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當CPU、電池、輸入/輸出接口、通信等出現(xiàn)異常時，PLC 的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應的措施，以防止故障擴大；停電時，后備電池會正常工作。</p><p>　　②應用靈活，編程方便</p><p>　　PLC 的方便靈活性主

42、要體現(xiàn)在以下兩個方面。</p><p>　　編程的靈活性：PLC 采用與實際電路非常接近的梯形圖方式編程，廣大電氣技術人員非常熟悉，易于掌握，易于推廣。對于企業(yè)中一般的電氣技術人員和技術工人，也可以很容易地學會程序設計。這種面向生產、面向用戶的編程方式，與常用的計算機語言相比更易于接受，故梯形圖被稱為面向“藍領的編程語言”，PLC 也被稱為“藍領計算機”。</p><p>　　擴展的靈活性

43、：它可以根據(jù)應用的規(guī)模進行容量、功能和應用范圍的擴展，甚至可以通過與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機的通信來擴展功能，并與外圍設備進行數(shù)據(jù)的交換。</p><p>　?、垡子诎惭b、調試、維修</p><p>　　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、時間繼電器、計數(shù)器等器件，大大減少了控制設備外部的接線。在安裝時，由于PLC 的I/O 接口已經做好，因此可以直

44、接和外圍設備相連，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。用戶程序可以在實驗室進行模擬調試，調試完成后再進行生產現(xiàn)場聯(lián)機調試，使可編程控制器原理與應用控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短。</p><p>　　PLC 還能夠通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 狀態(tài)和電源狀態(tài)等，非常有利于維護人員對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)視。另外，PLC 的模塊化結構可以使維護人員

45、很方便地檢查、更換故障模塊，當控制功能改變時能及時更改系統(tǒng)的結構和配置。而且各種模塊上均有運行狀態(tài)和故障狀態(tài)指示燈，便于用戶了解運行情況和查找故障。如果一旦其中某個模塊發(fā)生故障，用戶可通過更換模塊的辦法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。有些PLC 如奧地利貝加萊公司的產品還允許帶電插拔I/O 模塊。</p><p>　?、芄δ芡晟?，適用性強</p><p>　　PLC 發(fā)展至今，已形成了大、中、小各種

46、規(guī)模的系列化產品，可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。PLC 除了具有邏輯運算、算術運算、數(shù)制轉換以及順序控制功能外，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印及報表生成等功能，可用于各種數(shù)字控制領域。此外，PLC 還具有較完善的自診斷、自測試功能。</p><p>　　近年來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 通信功能的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC

47、 組成各種自動控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　PLC 還具有強大的網(wǎng)絡功能。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 可進行聯(lián)網(wǎng)，并與上位機通信構成分布式控制系統(tǒng)。使其不僅能做到遠程控制、進行PLC 內部或與上位機進行通信，還具備專線上網(wǎng)、無線上網(wǎng)等功能。這樣PLC 就可以組成遠程控制網(wǎng)絡。</p><p><b>　　⑤體積小，能耗低</b>

48、;</p><p>　　PLC 內部電路主要采用微電子技術設計，因此具有體積小、質量輕的特點。這些特點使其很容易裝入機械結構內部，組成機電一體化的設備。</p><p><b>　　2.3比例變量泵</b></p><p>　　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”的原理設計的

49、，是CY14-1B型軸向柱塞泵中一種新的變量型式，是靠外力空油壓來控制變量機構，并利用輸入比例電磁鐵的電流大小來改變泵的流量，輸入電流與泵的流量成比例關系。其變量特性曲線及液壓原理符號。BCY14-1B型變量泵的主要性能指標為：滯環(huán)H1<5%,重復精度HR<3%，非線性度HLI<5%。H△1<2%，頻響f-3dB≥1.5MHz(160、250BCY泵)，f-3dB≥3MHz(25、63BCY泵)。</p&g

50、t;<p>　　圖2.2 BCY14一IB變量泵變量特性曲線及液壓原理符號</p><p>　　Fig.2.2 Variable characteristics curves of the variable displacement pump </p><p>　　另外，比例變量泵可在輸入電流的作用下，對排量實現(xiàn)比例控制而不受負載的干擾。該泵控制靈活、動作靈敏、重復精度

51、高、穩(wěn)定性好，能方便的實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的遙控、自控、無級調速、跟蹤反饋同步和計算機控制，適用于工業(yè)自動化的要求。</p><p>　　2.4 控制系統(tǒng)設計</p><p>　　2.4.1 主回路設計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，主電路只要一臺三相異步電動機用以驅動變量泵，并且該電動機只需單方向旋轉，因此可用一個接觸器KM1進行控制。為了限制起動電流，減小其起

52、動是對電源電壓的沖擊，三相異步電動機采用星形-三角形降壓啟動方式。采用電磁抱閘斷電制動，接觸器KM1斷電釋放時，電磁抱閘線圈YB使閘瓦制動器緊緊地抱住與電動機同軸的制動輪，于是電動機迅速停轉；當接觸器KM1得電吸也得電合并自鎖時，其主觸點閉合，電磁抱閘線圈也得電，使抱閘的閘瓦和閘輪分開，電動機啟動運轉。電動機采用帶斷相保護的熱繼電器FR做過載保護：當電動機過載時，熱繼電器FR常閉觸點串接在安全運行電路中；短路保護：短路時，熔斷器FU的熔

53、體熔斷而切斷電路起保護作用；欠電壓、失電壓保護：當線路出現(xiàn)過載、短路、失壓、欠壓故障時，具有欠電壓保護功能的斷路器QF能自動分斷故障路線?？刂谱儔浩鱐1、T2起降壓、隔離作用。如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 控制系統(tǒng)主回路</p><p>　　Fig.2.3 Control system the main circuit</p><p>　　2.

54、4.2 輸入/輸出回路設計</p><p>　　將施工升降機運行過程中的各種輸入信號，送入PLC的輸入中構成其輸入電路圖。完成施工升降機運行的各種執(zhí)行元件及指示施工升降機運行狀態(tài)的各種顯示，均要受到PLC輸出口的控制，構成其輸出電路，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。</p><p>　　圖2.4 施工升降機PLC控制I\O圖</

55、p><p>　　Fig.2.4 the PLC control I\O picture of the Construction Elevator</p><p>　　表2.1 I/O 分配表</p><p>　　TAB.2.1 I/O Allocation Table</p><p>　　表2.2 觸摸屏分配表</p><

56、;p>　　TAB.2.2 the allocation table of the touch screen </p><p><b>　　2.5觸摸屏選用</b></p><p>　　該系統(tǒng)引入三菱F940GOT觸摸屏，一方面提高自動化水平，另一方面有良好的人機界面功能，用于監(jiān)控PLC輸入和輸出各點以及內部寄存器的狀況，同時可以在屏幕上設定控制參數(shù)啟停機器，還

57、能顯示實時數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)和故障信息以及實現(xiàn)與PLC通訊等作用。</p><p><b>　　3控制系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　3.1編程軟件介紹</b></p><p>　　采用三菱公司的GX Developer軟件對PLC進行編程。該軟件能實現(xiàn)的功能較多。</p><p>　

58、　制作程序，見圖3.1。</p><p>　　圖3.1 制作程序示意圖</p><p>　　Fig 3.1 production procedures diagram</p><p>　　對可編程控制器CPU的寫入/讀出，見圖3.2。</p><p>　　圖3.2 可編程控制器CPU的寫入/讀出</p><p>　　F

59、IG 3.2 PLC CPU I/O</p><p>　?。?）監(jiān)視功能（例：軟元件同時監(jiān)視機能）</p><p>　　監(jiān)視功能包括回路監(jiān)視，軟元件同時監(jiān)視，軟元件登錄監(jiān)視機能。</p><p>　　（4）調試，見圖3.3。</p><p>　　把制作好的可編程控制器程序寫入可編程控制器的CPU內，測試此程序能否正常運轉。此外，使用新開發(fā)的G

60、X Simulator6能夠用電腦單體進行調試。</p><p>　　圖3.3 調試示意圖</p><p>　　FIG 3.3 Debugging schematic</p><p><b>　　（5）PC診斷</b></p><p>　　因為會見現(xiàn)在的錯誤狀態(tài)或是故障履歷表示出來，可以在短時間內恢復作業(yè)。此外，由于系統(tǒng)

61、監(jiān)視（僅QCPU(Q模式)）能夠知道特殊機能的詳細情報，發(fā)生錯誤的時候就能夠更快的在短時間內恢復作業(yè)。</p><p><b>　　3.2運行流程圖</b></p><p>　　3.2.1系統(tǒng)程序流程如圖3.4所示</p><p>　　圖3.4 方式選擇流程圖</p><p>　　FIG 3.4 Mode selecti

62、on flow diagram</p><p>　　3.2.2加減速狀態(tài)運行流程如圖3.5所示</p><p>　　圖3.5 加減速運行流程圖</p><p>　　FIG 3.5 Acceleration and deceleration running flow diagram</p><p><b>　　3.3控制梯形圖<

63、/b></p><p>　?。?）層樓位置信號的產生與清除環(huán)節(jié)程序如圖3.6所示</p><p>　　圖3.6 層樓位置信號的產生與清除環(huán)節(jié)程序梯形圖</p><p>　　FIG 3.6 Floor position signal generation with clear links ladder program</p><p>&l

64、t;b>　　程序說明：</b></p><p>　　當施工升降機位于某一層時，產生位于該層的信號，以控制屏幕顯示層樓所處的位置，離開該層時，該樓層信號被新的樓層信號(上一層或下一層)所取代。其樓層梯形圖如圖3.7所示。D2OO為施工升降機的樓層數(shù)，通過觸摸屏顯示出來。X5是上限位開關，裝在10樓，當施工升降機運行到10樓時，使D20O為10。X6是下限位開關，裝在1樓，當施工升降機運行到1樓時，

65、使D200為1。</p><p>　　在中間的某些樓層中，施工升降機上行時，每上一層時，D2OO加1;當下行時，每下一層，D200減1。另外在施工升降機在1樓～10樓時，分別使M201一M21O置ON，用于消除選層指令。如果施工升降機樓層顯示有誤，只要將施工升降機開到頂層或一層，馬上就能顯示正常。</p><p>　?。?）選層指令信號的登記、消除和顯示環(huán)節(jié)程序如圖3.7所示</p&

66、gt;<p>　　圖3.7 選層指令信號的登記、消除和顯示環(huán)節(jié)程序梯形圖</p><p>　　FIG 3.7 Registration of the layer selection instruction signal Elimination and display aspects of the program ladder picture</p><p><b>

67、　　程序說明：</b></p><p>　　操作人員可以選擇欲去的樓層。選層信號M301一M310通過觸摸屏置位后發(fā)送給PLC登記，同時選層數(shù)顯示發(fā)亮。當施工升降機到達所選的樓層后，停層信號被消除，觸摸屏選層數(shù)也應熄滅。其10層梯形圖如圖3.7所示。</p><p>　　停層信號的產生和消除環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.8所示</p><p>　　圖3.8 停層

68、信號的產生和消除環(huán)節(jié)程序梯形圖</p><p>　　FIG 3.8 Stop layer signal generation and eliminate aspects of the program ladder picture</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p>　　施工升降機在停車制動之前，首先確定其停層信號，即

69、確定要?？?lt;/p><p>　　的樓層，每一層產生一個停層輔助信號，1樓一10樓的停層輔助分別是</p><p>　　M101一M110。1樓停層的條件是施工升降機下行到1樓，10樓的停層條件</p><p>　　是施工升降機上行到10樓;中間層產生的條件是登記選層信號時并且施</p><p>　　工升降機到達該層。當施工升降機減速時間達到1

70、S后，停車信號被取消。</p><p>　　停車制動環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.9所示</p><p>　　圖3.9 停車制動環(huán)節(jié)程序梯形圖</p><p>　　FIG 3.9 Parking brake link ladder program</p><p><b>　　程序說明：</b></p><p&

71、gt;　　停層信號產生后，與上、下平層感應器配合，進行停車制動。停車制動之前，應先產生停車制動信號M475、M476，然后由停車制動信號控制輔助繼電器M483實現(xiàn)停車制動。為解決施工升降機進入平層區(qū)間后才出現(xiàn)的停車信號致使施工升降機過急停車的問題，采用微分指令將Xll及Xl2變成短信號。其三層程序梯形圖如圖3.9所示。</p><p>　　施工升降機上行時，先接通上行減速信號Xll，則M483接通，施工升降機開始

72、減速，當達到上平層信號X12接通時，施工升降機制動。T5是減</p><p>　　速時間，T5觸點接通消除停層信號M101～M110。施工升降機下行時，先</p><p>　　接通下行減速信號X12，施工升降機開始減速，當接通Xll時，施工升降</p><p><b>　　機停止。</b></p><p>　　（5） 啟

73、動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.10所示</p><p>　　圖3.10 啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)程序</p><p>　　FIG 3.10 Start acceleration and stable operation of the link program</p><p>　　施工升降機啟動的條件是運行方向已確定，吊籠門己關好。其程序梯形圖如圖3.10所示。

74、</p><p>　　上行時，上行信號M95通過觸摸屏接通，當?shù)趸\門關好后X4接通，則M485接通，施工升降機開始加速上行。下行時，下行信號M96通過觸摸屏接通，當?shù)趸\門關好后X4接通，則M485接通，施工升降機開始加速下行。如果制動信號M483接通時，上行時，碰到上平層X12，則M485為OFF，施工升降機制動;下行時，碰到下平層Xll，則M485為OFF，施工升降機制動。</p><p&g

75、t;　?。?） 數(shù)模轉換梯形圖如圖3.11所示</p><p>　　圖3.11 數(shù)模轉換梯形圖</p><p>　　FIG 3.11 Digital-analog conversion ladder picture</p><p>　　速度曲線產生方法是利用PLC擴展功能模塊D/A模塊實現(xiàn)的，其數(shù)模轉換如圖3.11所示。通過對模塊增益設定，采用O一4000的數(shù)字量對

76、應0~1OV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的定周期中斷產生施工升降機的理想速度曲線。</p><p><b>　　3.4安裝與調試</b></p><p><b>　　3.4.1安裝要求</b></p><p><b>　　（1）安裝與布線</b>

77、</p><p>　?、賱恿€，控制線以及PLC的電源線和I/O應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙絞線連接。</p><p>　?、赑LC應遠離強干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。</p><p>　　③PLC的輸入輸出最好分開走線，開關量和模擬量也要非開鋪設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端或二端接地，接地電阻應小于屏蔽電阻的1

78、/10。</p><p>　　④PLC基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應單獨鋪設，以防外界信號干擾。</p><p>　?、萁涣鬏敵鼍€和直流輸出線不要用同一根電纜。</p><p><b>　?。?）外部安全電路</b></p><p>　　為了確保整個系統(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、PL

79、C出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大損失，和傷害，PLC外部應安裝必要的保護電路。</p><p><b>　　①急停電路</b></p><p><b>　?、诒Ｗo電路</b></p><p>　　③可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能，檢測出異常時，輸出全部關閉</p><p><b>

80、;　?、茈娫催^負荷保護</b></p><p>　　⑤重大故障的報警及保護</p><p><b>　　3.4.2調試</b></p><p>　?。?）層樓位置信號的產生與清除狀態(tài)，如圖3.12所示</p><p>　　圖3.12 層樓位置信號的產生與清除控制時序圖</p><p>

81、　　FIG 3.12 Floor position signal to control timing diagram of the production and scavenging</p><p>　　啟動后，先設置當前層數(shù)，每上行一層為+1，下行一層為-1,設有上下限位開關為X5(10樓)和X6（1樓）。使所有樓層置ON，用于消除選層指令。</p><p>　　（2）選層指令信號的登記

82、、消除和顯示流程，如圖3.13所示</p><p>　　圖3.13 選層指令信號的登記、消除和顯示控制時序圖</p><p>　　FIG 3.13 Registration of the layer selection instruction signal Eliminate and display to control the timing diagram</p><

83、p>　　選層信號M301一M310通過觸摸屏置位后發(fā)送給PLC登記，同時選層數(shù)顯示發(fā)亮。當施工升降機到達所選的樓層后，停層信號被消除選層數(shù)熄滅。</p><p>　?。?）停層信號的產生和消除，如圖3.14所示。</p><p>　　圖3.14 停層信號的產生和消除控制時序圖</p><p>　　FIG 3.14 Stop layer signal gener

84、ation and the elimination of the control timing diagram</p><p>　　施工升降機在停車制動之前，首先確定停層信號，每一層產生一個停層輔助信號，1樓--10樓的停層輔助分別是M101一110。當施工升降機減速時間達到1S后，停車信號被取消。</p><p>　?。?）停車制動，如圖3.15所示。</p><p&

85、gt;　　圖3.14 停車制動控制時序圖</p><p>　　FIG 3.14 Parking brake control timing diagram</p><p>　　當有上下平層感應時產生一個脈沖與停車制動信號M475、M476一起，使輔助繼電器M483實現(xiàn)停車制動。</p><p><b>　　4系統(tǒng)抗干擾設計</b></p&g

86、t;<p>　　4.1抑制電源系統(tǒng)引入的干擾</p><p>　　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入的。</p><p>　　由于施工升降機系統(tǒng)處在室外，干擾較強，為了保證其P

87、LC系統(tǒng)的正常工作，對于交流AC220V供電的PLC，為抑制來自電網(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，且其容量比實際需要大1.2-1.5倍左右。在一次和二次繞組之間采用雙屏蔽技術：一次側采用漆包線或銅線等非導磁材料，在鐵心上繞一層，注意電氣上不能短路，并接到中線；二次側采用雙絞線，雙絞線能減少電源線間干擾。</p><p>　　4.2抑

88、制輸出端引入的干擾</p><p>　　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載，輸出信號由OFF變?yōu)镺N或從ON變?yōu)镺FF時都會有某些變量的突變而可能產生干擾。為了保護PLC的輸出觸點，對于本系統(tǒng)的交流負載，在負載兩端并接CR浪涌吸收器。</p><p><b>　　4.3安裝與布線</b></p><p>　　動力線、控制

89、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線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，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。</p><p>　　PLC遠離電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備等強干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。在柜內PLC遠離動力線(二者之間距離應大于20Om

90、m)。與PLC裝在同一個柜子內的電感性負載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，并聯(lián)RC消弧電路。</p><p>　　PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端或兩端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的1/10。</p><p>　　4.4正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)</p><p>　　良好的接地是保證PLC

91、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，即為了安全;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。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，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接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，

92、就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。</p><p>　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內又會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的禍合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其他接地處理混亂，所產生的地環(huán)流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內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

93、邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。</p><p><b>　　5觸摸屏軟件設計</b></p><p><b>　　5.1編程軟件介紹</b></p><p>　　采用三菱公司的GT Designer2觸摸屏編程軟件對三菱F940GOT

94、觸摸屏進行編程。該軟件可以實現(xiàn)如下功能：預覽-確認GOT的畫面圖象；排列-排列對象及圖形；屬性表-批量變更同一個畫面上的對象及圖形的顏色/ 屬性；批量改變顏色-批量變更散布在多個畫面中的對象及圖形的顏色；批量變更圖形-批量變更開關及燈；批量變更軟元件-批量變更所設置的軟元件；批量變更通道號；選擇重疊的圖形及對象列表顯示所設置的軟元件；使用多種語言輸入字符及注釋；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)

95、建燈顯示、位開關、數(shù)據(jù)輸入開關、擴展功能開關、畫面切換開關、站號切換開關、鍵代碼開關等。觸摸屏上顯示數(shù)值和字符；報警顯示；圖表、儀表顯示；條件動作-狀態(tài)監(jiān)控、定時動作、日志功能。</p><p><b>　　5.2畫面設計</b></p><p>　　（1）創(chuàng)建觸摸屏、PLC類型</p><p>　　圖5.1 觸摸屏畫面創(chuàng)建流程圖(1)<

96、/p><p>　　Fig.5.1 Touch-screen picture to create a flow chart(1)</p><p>　　如圖5.1所示,根據(jù)設計要求觸摸屏選用:三菱F940GOT觸摸屏，PLC類型選擇：FX(2N)-10GM/20GM,即三菱FX2N。</p><p>　?。?）上、下行按鈕創(chuàng)建</p><p>　　圖

97、5.2 觸摸屏畫面創(chuàng)建流程圖(2)</p><p>　　Fig 5.2 Touch-screen picture to create a flow chart（2）</p><p>　　創(chuàng)建位開關，如圖5.2所示，根據(jù)編制的程序將控制軟元件設置為M21繼電器，當點擊屏幕的“下行”按鈕時M96便會吸合。當按下“”后按鈕自動變?yōu)椤跋滦兄小备嬷呀涢_始下行，如圖5.3所示?！吧闲小卑粹o和下行按鈕

98、一樣。</p><p>　?。?）升降機運行狀態(tài)顯示</p><p>　　創(chuàng)建“注釋顯示（位）”，如圖5.3所示，將位元件設置成M475，將ON狀態(tài)設置成顯示“制動（上）”狀態(tài)。當M475動作之后屏幕便顯示“制動（上）”，沒動作則無顯示內容。</p><p>　　圖5.3 觸摸屏畫面創(chuàng)建流程圖(3)</p><p>　　Fig.5.3 Tou

99、ch-screen picture to create a flow chart（3）</p><p>　?。?）各樓層運行狀態(tài)顯示</p><p>　　如圖5.4所示，根據(jù)控制要求，對各樓層進行運行狀態(tài)顯示。同樣是創(chuàng)建“注釋顯示（位）”。</p><p>　　圖5.4 觸摸屏畫面創(chuàng)建流程圖(4)</p><p>　　Fig 5.4 Touc

100、h-screen picture to create a flow chart（4）</p><p>　?。?）完成觸摸屏畫面</p><p>　　根據(jù)控制要求，已實現(xiàn)對施工升降機的啟動停止的控制；運行狀態(tài)顯示；各樓層的運行顯示等功能。</p><p>　　停機狀態(tài)畫面，如圖5.5所示。</p><p>　　圖5.5 施工升降機停止狀態(tài)下的觸

101、摸屏畫面</p><p>　　Fig 5.5 Construction elevator to stop the screen of the touch screen in the state</p><p>　　模擬所有開關、監(jiān)控運行，如圖5.6所示</p><p>　　圖5.6 施工升降機各狀態(tài)都打開的觸摸屏畫面</p><p>　　Fi

102、g.5.6 The state of the construction of lifts open the touch screen screen</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　本論文對目前國內升降機系統(tǒng)自動化控制水平低的現(xiàn)狀，針對其控制要求，設計了自動化水平較高的控制系統(tǒng)。通過控制細聽的分析和研究得出以下結論：</p>

103、<p>　　（1）采用功能強大的FX2N系列PLC為控制核心，結合模擬量輸出模塊FX2N-2DA。PLC系統(tǒng)完成了I／O信號和上位機串口通信信號，根據(jù)其內部設計程序進行了集中處理，實現(xiàn)了對液壓施工升降機的控制系統(tǒng)的邏輯信號。提高了施工升降機的自動化控制水平。</p><p>　?。?）根據(jù)控制系統(tǒng)使用要求，設計了電氣控制線路，包裹控制系統(tǒng)主回路，，輸入輸出系統(tǒng)等，盡量避免出現(xiàn)各種安全隱患，提高使用的

104、安全可靠性。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)采用三菱F940GOT觸摸屏作人際界面，并采用了GT Designer2的編程軟件，設計出形象直觀的人機交互界面。</p><p>　?。?）整個硬件系統(tǒng)實施了抗干擾措施，抗干擾能力強，系統(tǒng)軟件能夠滿足升降機控制的要求。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p>&

105、lt;p>　　[1] 程子華。PLC原理與編程實例分析。北京：國防工業(yè)出版社。2007</p><p>　　[2] 魏志精.可編程控制器應用技術[M] .北京：電子工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[3] 楊以范.電氣與可編程控制器絡技術[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[4] 宋伯生.PLC編程實用指南[M].北京：機

106、械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[5] 踇常初.PLC編程及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[6] 王阿根。電氣可編程序控制原理與應用[M]。北京：清華大學出版社，2007</p><p>　　[7] 阮友德.電氣控制與PLC實訓教程[M] .北京：人民郵電出版社，2006.</p><p>　

107、　[8] 李俊秀，趙黎明.可編程控制器應用技術實訓指導[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[9] 汪曉光，孫曉瑛.可編程控制器原理及應用[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[10].胡學林，可編程控制器教程（基礎篇）（實訓片）[M] . 北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[11] 陳金華.可編

108、程控制器(CP)應用技術[M] . 北京：電子工業(yè)出版社，1994.5</p><p>　　[12] Yang huayong,Yang Jian,Xu Bing. Computational simulation and experimental research on speed control of VVVF hydraulic elevator. Control Engineering Practice

109、. 2003.6</p><p>　　[13] Ke Li,M.A.Mannan,Mingqian Xu,Ziyuan Xiao. Electro-hydraulic proportional control of twin-cylinder hydraulic elevators. Control Engineering Practice. 2000.10</p><p>　　[14]

110、周士昌主編。 液壓啟動系統(tǒng)設計運行禁忌470例。 北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[15] 常曉玲主編。 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器。 北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[16] 許謬 王淑英主編。 電氣控制與PLC控制技術。 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1</p><p>　　[17] 張樹生 基于單片機的施工升降機自動控