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1、1 第一章第一章 引引言言 在工厂中经常看见一些升降机械，这些升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很难在工厂生产中发挥高效率的作用，同时也使得国内这些生产的升降机械无法与进口的自动化生产线配套使用，也无法根据实际的生产需要转换和调整升降机械的动作方式和工作顺序。随着变频技术和 PLC 控制技术的发展，工厂中的自动化生产线也越来越多，由于一些行业的生产
2、工艺的要求或是由于生产车间和场地的特殊情况，要求一些生产线需要配置相应的物件提升装置。 通过本次简单设计过程，可以了解到在现实生产中的基本控制思想。认识到若要达到所设计的目的，不仅要做到知识的严谨，还要综合考虑所可能遇到的各种情况以及所处的环境。在运行的过程中，由于环境的不同可能得到不同的结果。因此，在现实生产过程中，要全面考虑设计所要达到的目的，最重要的还要将环境与所设计结合起来，才能可能达到设计的目的。 11 可编程序控制器的特点及应用可编程序控制器的特点及应用 1. PLC 的应用 早期的可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用来代替继
3、电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。 1969 年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。70 年代初期，体积小、功能强和价格便宜的微处理器被用于 PLC，使得 PLC 的功能大大增强。在机械系统方面，除了保持其原有的开关模块以
4、外，还增加了模拟量模块、远程I/O 模块和各种特殊功能模块。 在软件方面， PLC 采用极易为电气人员掌握的梯形图编程语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价2 格大幅度下跌，使得 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC 的处理速度，各制造厂商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了 PLC 软、机械系统功能。 2. PLC 的特点 在发达工业国家，PLC 已经广泛的应用在所有的工业部门。据“美国市场信息”的世界PLC 以及软件市场报
5、告称，1995 年全球 PLC 及其软件的市场经济规模约 50 亿美元5。随着电子技术和计算机技术的发展，PLC 的功能得到大大的增强，具有以下特点： (1)可靠性高。PLC 的高可靠性得益于软、机械系统上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。 (2)具有丰富的 I/O 接口模块。PLC 针对不同的工业现场信号，有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块。 (3)采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构
6、。PLC 的各个部件，包括 CPU、电源、I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 (4)编程简单易学。PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 (5)安装简单，维修方便。PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 在设计过程中要注意的一些细节： 12 如何选购如何选
7、购 PLCPLC 产品产品 1、 系统规模首先应确定系统用 PLC 单机控制， 还是用 PLC 形成网络， 由此计算 PLC 输入、输出点。数，并且在选购 PLC 时要在实际需要点数的基础上留有一定余量（10%） 。 2、 确定负载类型根据 PLC 输出端所带的负载是直流型还是交流型， 是大电流还是小电流，以及 PLC 输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 3、存储容量与速度尽管国外各厂家的 PLC 产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相
8、同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的 PLC 价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用 PLC 产品。 4、编程器的选购 PLC 编程可采用三种方式： 3 （1）是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。 （2）是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。 （3）是用 IBM 个人计算机加 PLC 软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的 PLC 开发软件
9、包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。 因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购 PLC 产品。 5、尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 此处省去 NNNNN 需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋 3053703061 4 第第七七章章 运输升降机运输升降机的设计特点的设计特点 在运输升降机的设计中充分考虑了与自动化生产线配套的特点，确保安全的设计前提，配置了变频/工频可选的驱动系统，
10、当变频器发生故障时可以由 PLC 将故障处电机转换为工频运行。在向升降机轿箱吊篮内输送产品物件和向外输出产品物件时，可以通过 PLC 智能化判断进出口拥堵情况，可以在步进主程序中添加自动正反转进出口电机程序，这样可以在生产过程中减少不必要的停机次数，也减少认为干预的次数，整个系统的智能化程度很高。 同时由于驱动系统的变频和工频正反转冗余设计，可以使得系统可以根据生产需要将产品从一楼运向二楼，也可以把产品从二楼运向一楼。 在 PLC 选型上采用西门子 S7-200 CPU226，其强大的功能和良好的扩展性能，使得运输升降机可以实现两层以上的楼层扩展。在机械系统上只需要扩展 PLC 模块和增加交流
11、接触器的数量，外部安全元气件，和外部感应元件等即可，不需要增加变频器数量。步进程序的扩展也很方便。 工艺流程和楼层增减可以在西门子 PLC 中完成生产配方，极为方便地完成与多楼层，多种生产工艺配套。 强大的通讯功能，设计中选用了西门子 S7-200 226 PLC，其强大的通讯功能，能使得自动升降机设备可以与生产线设备很容易地成为一个整体， 成为自动化生产线地有机的一部分。包括变频器地速度给定，自动运行，故障时请求生产线减速或停机等等功能。 人性化地设计，设备采用了 TP170A 西门子彩色触摸屏,全中文显示，方便操作和设备维护。强大的后台管理功能，可以记录生产情况和故障情况。 5 第第八八章
12、章 运输升降机运输升降机的设计注意事项的设计注意事项 1、安全事项，设计始终要把安全放在第一位，这是对每一个客户、每一位有可能接近或接触到设备人员的不可推卸的终身责任。在程序中要注意使用相应的中断处理和相应的电器连锁，在机械系统上要采取机械互锁、机械限位、电气联动、外部传感器、安全继电器等措施和元件来完成安全设计。安全始终贯穿整个设计，如果一个设备设计的再精巧，却存在安全隐患，那设计人员难辞其咎。 2、智能化的设计，自动化设备的设计要求具有相应的智能化设计，当设备发生故障或是动作不协调时，设备能够自动地切换至应急工作态，或是设备能自动的自我调整。减少因为设备故障或动作失调造成整个生产线停机事故
13、地发生。智能化太低或是使得配套生产线频繁停机的自动化设备等于一堆废铁。 3、如果升降电机的功率较大，那升降电机的工频应急运行可能会存在一定问题，在大功率升降升降机的设计上应考虑由变频器低速点动来完成检修运行，这就要求变频器的质量和品质一定要高。同时变频器应该注意选用制动电阻，输出电抗器等附件。 4、外部传感器的使用要充分考虑到外部传感器误动的发生，在程序上考虑互锁，在机械系统上注意选型。光电传感器和电磁感应式接近开关在使用上存在一定差别，应当注意。 5、在 PLC 的配置上应充分考虑设备的扩展和功能的增加。 6、在低压元气件的选择上建议使用正品原装进口（带序列号）知名品牌，自动化程度越高的设备
14、不使用低档次低压元气件。这与爱不爱国无关，也与成不成本无关。 7、机械结构的设计要有足够的强度，充分考虑安全性能。加工要求需要高品质，只要严格按照国家 GB 标准生产，一般问题不大。 6 8、人性化设计，电气控制柜设计要符合日常习惯，凡是涉及安全的按钮、旋转开关应放在左手侧，必要时加锁。急停按钮应放在右手侧，位置应该易于按压，但不易被人误碰。电气柜内设计照明灯、散热风扇、电脑插座等附件。机械部件的设计应该首先满足安全的要求，在此基础上方便操作人员工作，减小体力劳动强度。 9、变频器和 PLC 的安装位置要有一定的距离空间，防止因为变频器的高频干扰使得 PLC误动。注意屏蔽线的正确使用。严格按照
15、国家 GB 标准进行电气设计和安装，严格按照西门子产品机械系统手册进行设计和安装。 7 please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 此处省去此处省去NNNNNNNNNN需要更多更完整的图纸和说明书请联系需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋秋 3053703061 3053703061 8 参参 考考 文文 献献 1 王兆义.小型可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社，2001 2 章文浩.可编程控制
16、器原理及实验.北京：国防工业出版社，2003 3 廖常初.可编程序控制器的原理及应用.电工技术，1990 4 黄云龙.可编程控制器教程.北京：科学出版社，2004 5 戴一平.可编程控制器技术及应用.北京：机械工业出版社，2004 6 余雷声.电气控制与 PLC 应用.北京：机械工业出版社，2003 7 廖常处.PLC 编程及应用.北京：机械工业出版社，2002 8 林春方.可编程控制器原理及其应用.上海：上海交通大学出版社，2004 9 施金良.可编程序控制器.重庆：重庆大学出版社，2005 10 张立科.PLC 应用开发技术与工程实践.北京：人民邮电出版社，2005 11 陈立定、吴玉香、苏开才编电气控制与可编程控制器，南京大学出版社200l 12 李清元， “升降机的分类与控制方式” ， ，2001 13 张福生， “升降机的一般理论” ， ， 2000 14 李清元， “升降设备概要” ， 2001 15 李松雄， “升降机专辑” ， 2001 9
