采用PLC和變頻器實(shí)現(xiàn)提升機(jī)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(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)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。

在大型工業(yè)生產(chǎn)線中，由于受到空間的限制，往往要將一條生產(chǎn)線分割為幾個(gè)工藝段，分別安裝在幾個(gè)樓層中，這樣各個(gè)工藝段的貨物如果使用傳統(tǒng)的貨物電梯進(jìn)行傳送，將會(huì)給生產(chǎn)帶來許多不便，而且還會(huì)影響生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)直接連接不同樓層的生產(chǎn)線的提升機(jī)是必要的。

1、工藝流程簡介

由于向下運(yùn)行和向上運(yùn)行的控制方法是相同的，在此以向上運(yùn)行為例說明工藝流程，工藝流程簡化框圖如圖1所示。

當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，位于傳送線上的光電繼電器開始檢測傳送帶上是否有板，有板通過門控電機(jī)開門，傳送帶電機(jī)和提升機(jī)小車電機(jī)進(jìn)板，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)板；進(jìn)板到位后門電機(jī)關(guān)門，提升機(jī)自動(dòng)上升；上升到位，門控電機(jī)開門，傳送帶電機(jī)和提升機(jī)小車電機(jī)起動(dòng)開始自動(dòng)出板；出板完成 后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

圖1 工藝流程簡化框圖

2、硬件設(shè)計(jì)

提升機(jī)的硬件設(shè)計(jì)包括信號(hào)檢測環(huán)節(jié)、門控制環(huán)節(jié)、傳送電機(jī)控制環(huán)節(jié)、提升機(jī)小車電機(jī)控制環(huán)節(jié)、變頻調(diào)速及電機(jī)拖動(dòng)環(huán)節(jié)它們之間的互相關(guān)系如圖2所示。

圖2 提升機(jī)控制原理框圖

提升機(jī)是典型的順序控制，控制信號(hào)決定其運(yùn)行狀態(tài)。提升機(jī)信號(hào)檢測主要由一系列的行程開關(guān)和光電傳感器完成。本設(shè)計(jì)采用美國邦納工程國際有限公司生產(chǎn)的光電傳感器和LSX型行程開關(guān)。

門控電機(jī)和傳送帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開關(guān)和貨物的傳送，采用直流他勵(lì)電機(jī)，工作時(shí)要求有簡單的剎車過程。

提升機(jī)采用變頻器的矢量自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升控制方式；變頻電動(dòng)機(jī)為松下標(biāo)準(zhǔn)的EM-FBH型，4極三相電動(dòng)機(jī)。變頻器選擇松下DV707H-5500BC型變頻器，其三相電源R、S、T經(jīng)接線端子進(jìn)入變頻器為自身主回路和控制回路供電，輸出端U、V、W接電動(dòng)機(jī)的快速繞組，N、P端接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，以減少制動(dòng)時(shí)間，加快制動(dòng)過程，制動(dòng)過程中電梯機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，消耗在制動(dòng)電阻上，因此電梯控制柜要保持良好的散熱條件。

由于該系統(tǒng)的I/O量只有61個(gè)，屬于小型控制系統(tǒng)，選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM1A系列PLC組建系統(tǒng)時(shí)，單機(jī)容量還不能滿足系統(tǒng)的要求必須附加擴(kuò)展。

將輸入信號(hào)40個(gè)，輸出信號(hào)21個(gè)按各自功能類型分好，并與PLC的I/O編碼一一對應(yīng)，編排好地址。

3、軟件設(shè)計(jì)

通過工藝流程圖，可以看到該提升機(jī)如果按照典型的順序控制編寫程序?qū)?huì)給程序帶來許多重復(fù)指令，但如果將提升機(jī)的PLC控制程序分為點(diǎn)動(dòng)操作和自動(dòng)控制兩部分。點(diǎn)動(dòng)操作是指手動(dòng)控制模塊；自動(dòng)控制又可分為自動(dòng)上升模塊、自動(dòng)下降模塊和卡板自動(dòng)調(diào)整模塊三部分

（1）點(diǎn)動(dòng)操作

點(diǎn)動(dòng)操作主要用于調(diào)試或檢修，這些操作包括手動(dòng)開門/關(guān)門、手動(dòng)進(jìn)板/出板、手動(dòng)上升/下降，但這些操作都必須滿足一些特定的條件才能實(shí)現(xiàn)，因此在程序設(shè)計(jì)中使用連鎖指令I(lǐng)L（02）與連鎖清除指令I(lǐng)LC（03），如圖3所示，如果IL前的條件是OFF，那么在IL和ILC之間的那一部分程序就不執(zhí)行；如果IL前的條件是ON，那么在IL和ILC之間的那一部分程序就正常執(zhí)行。

圖 3 點(diǎn)動(dòng)操作程序結(jié)構(gòu)

（2）自動(dòng)控制

由于急?；蛲ｋ娀謴?fù)后無須通過點(diǎn)動(dòng)操作完成剩下的操作或者復(fù)位，因此輔助繼電器采用斷電保護(hù)型繼電器，定時(shí)器也需要具備斷電保護(hù)功能。

4、結(jié)束語

由于采用了PLC和變頻器進(jìn)行控制，使得控制精度提高，可靠性增強(qiáng)，提高了生產(chǎn)效率。在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

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