液壓施工升降機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、摘 要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(shè)計。本次設(shè)計主要結(jié)合了PLC與觸摸屏的技術(shù)，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。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；電氣控制系統(tǒng)方案的確定、組成、設(shè)計思想與理論依據(jù)等；隨后對系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，包括:控制電路的硬件設(shè)計、安裝；軟件設(shè)計并編制梯形圖；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。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。最后，論文對全文進行總結(jié)，并提出了進一步研究的展望。關(guān)鍵詞：PLC，控制系統(tǒng)，自動化液壓施工升降機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計唐婉麗 164A071040 引言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(shè)備及物料的任務。由于其獨特的箱體結(jié)構(gòu)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

3、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(gòu)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。本論文根據(jù)液壓施工升降機的工藝流程和控制要求，設(shè)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，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送；物料上線、下線；大型設(shè)備裝配時部件舉升

4、；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(shè)計。用PLC編程軟件GX Developer設(shè)計了PLC控制程序。 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)顯示等功能，幾乎所有的操作均可在觸摸屏上進行。1 液壓施工升降機電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的概述系統(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。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行控制指

5、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(zhuǎn)，從而施工升降機吊籠啟動。同時，PLC按照理想加速曲線輸出相應的加速曲線信號經(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

6、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(guān)閉，施工升降機停止運行。2 液壓施工升降機（電氣控制系統(tǒng)）的硬件設(shè)計 2.1 液壓施工升降機控制系統(tǒng)的組成圖2.1施工升降機的控制方案如圖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?？刂葡到y(tǒng)主要包括信號控制和速度控制兩大部分。控制系統(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(shè)定、顯示功能則由觸摸屏完成。系統(tǒng)設(shè)有安全運行電路，只有滿足安全運行條件，施工升降機才

7、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(diào)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(diào)用減速曲線，進而使液壓電動機制動、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，兩者通過串口進行通信來控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件，實現(xiàn)施工升降機的控制。2.2 PLC選型及模塊介紹2.2.1 PLC的選型目前，可編過程控制器

8、的生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)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系列化產(chǎn)品。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。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。三菱公司是日本生產(chǎn)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

9、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(chǎn)工藝擴展用。2.2.2 PLC模塊介紹PLC 是在繼電器控制技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一項先進的控制技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中PLC 技術(shù)、CAD/CAM 技術(shù)和機器人技術(shù)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(shù)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(chǎn)過程。1969 年美國數(shù)字設(shè)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(chǎn)線上。第一臺PLC 采用

10、計算機的初級語言編寫應用程序，其CPU 采用中、小規(guī)模集成電路組成，以邏輯運算為主，它實質(zhì)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(shù)，并開始生產(chǎn)自己的PLC。1973 年，歐洲一些國家也生產(chǎn)出自己的PLC。1974 年，我國開始了PLC 技術(shù)的研究，并在1977 年研制出第一臺具有實用價值的PLC。在這一時期，PLC 主要是用于順序控制。隨著半導體技術(shù)，尤其是微型計算機技術(shù)的發(fā)展，到了20 世紀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，這時的PLC 已經(jīng)不僅僅具有邏輯判斷功能，還同

11、時具有數(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。1987 年國際電工委員會(IEC)頒布的可編程控制器標準草案中對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(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)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(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)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(shè)計”。

12、（1）PLC 的特點PLC 技術(shù)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(shù)和現(xiàn)代的計算機技術(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算機控制所無法比擬的優(yōu)點。可靠性高，抗干擾能力強可靠性高、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PLC 的影響；在設(shè)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(zhì)粒子的惡劣工業(yè)環(huán)境下能穩(wěn)

13、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。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(diào)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。應用靈活，編程方便PLC 的方便靈活性主要體現(xiàn)在以下兩個方面。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(shù)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(shù)人員和技術(shù)工人，也可以很容

14、易地學會程序設(shè)計。這種面向生產(chǎn)、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(lǐng)的編程語言”，PLC 也被稱為“藍領(lǐng)計算機”。擴展的靈活性：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(shè)備進行數(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、時間繼電器、計數(shù)器等器件，大大減少了控制設(shè)備外部的接線。在安裝時，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、以在實驗室進行模擬調(diào)試，調(diào)試完成后再進行生產(chǎn)現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試，使可編程控制器原理與應用控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短。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(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(jié)構(gòu)可以使維護人員很方便地檢查、更換故障模塊，當控制功能改變時能及時更改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(chǎn)品還允許帶電插拔I/O 模塊。功能

16、完善，適用性強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)控制場合。PLC 除了具有邏輯運算、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)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(lǐng)域。此外，PLC 還具有較完善的自診斷、自測試功能。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(shù)的發(fā)展，使用PLC 組成各種自動控制系統(tǒng)變得非常容易。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(gòu)成

17、分布式控制系統(tǒng)。使其不僅能做到遠程控制、進行PLC 內(nèi)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。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，因此具有體積小、質(zhì)量輕的特點。這些特點使其很容易裝入機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部，組成機電一體化的設(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，是靠外力空油壓來控制變量機構(gòu)，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(guān)系。其變量特性曲線及液壓原理符號。

18、BCY14-1B型變量泵的主要性能指標為：滯環(huán)H15%,重復精度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(diào)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。2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計2.4.1 主回路設(shè)計根據(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(qū)動變量泵，并且該電動機只需單方向

19、旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)；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(zhuǎn)。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

20、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：圖2.3 控制系統(tǒng)主回路2.4.2 輸入/輸出回路設(shè)計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(gòu)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(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PLC控制IO圖表2.1 I/O分配表輸入元件符號名稱及作用輸出元件符號名稱及作用X0KA2安全運行繼電器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基站開關(guān)Y2HL1電源指示燈X3SQ10開門到位開關(guān)Y3HL2超載報警指示燈X4SQ11關(guān)門到位開關(guān)Y4HL3液壓故障指示X5SQ3上限位開關(guān)Y5KM1電動機起動主接觸器X6SQ4下限位開關(guān)Y6KM2Y型接觸器X7SQ5上極位開關(guān)Y7KM3型接觸器X10SQ6下極位開關(guān)Y10HL4吊籠開門到位指示X111KR上減速/下平層感應器開關(guān)X122KR下減速/上平層感應器開關(guān)X13SQ44超載開關(guān)X14SB3液壓接通X15SB4液壓斷開X16QFFR電動機斷路器熱繼電器表2.2 觸摸屏分配表元件符號名稱及作用元件符號名稱及作用M101M110停層輔助M95上行信號M201M

22、210當前所在層M96下行信號M301M310選層信號M475/M476停車信號M401M410選層記錄M483制動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(nèi)部寄存器的狀況，同時可以在屏幕上設(shè)定控制參數(shù)啟停機器，還能顯示實時數(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。3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 編程軟件介紹采用三菱公司的GX Developer軟件對PLC進行編程。該軟件能實現(xiàn)的功能較多。（1） 制作程序，見圖3.1。圖3.1 制作程序示意圖（2）對可編程控制器CPU的寫入/讀出，見圖3.

23、2。圖3.2 可編程控制器CPU的寫入/讀出（3）監(jiān)視功能（例：軟元件同時監(jiān)視機能）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。（4）調(diào)試，見圖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)，測試此程序能否正常運轉(zhuǎn)。此外，使用新開發(fā)的GX Simulator6能夠用電腦單體進行調(diào)試。圖3.3 調(diào)試示意圖（5）PC診斷。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(nèi)恢復作業(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(nèi)恢復作業(yè)。3.2 運行流程圖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)運行流程如圖3.5所示圖3.5 加減速運行流程圖3.3控制梯形圖（1）層樓位置信號的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)程序如圖3.6所示圖3.6 層樓位置信號的產(chǎn)生與清除環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說明： 當施工升降機位于某一層時，產(chǎn)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(guān)，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(guān)，裝在1樓，當施工升降機運行到1樓時，使D200為1。在中間的某些樓層中，施工升降

25、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。（2） 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)程序梯形圖程序說明：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。（3） 停層信號的產(chǎn)生和消除環(huán)節(jié)程序梯形

26、圖如圖3.8所示圖3.8 停層信號的產(chǎn)生和消除環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說明：施工升降機在停車制動之前，首先確定其停層信號，即確定要?？康臉菍?，每一層產(chǎn)生一個停層輔助信號，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下行到1樓，10樓的停層條件是施工升降機上行到10樓;中間層產(chǎn)生的條件是登記選層信號時并且施工升降機到達該層。當施工升降機減速時間達到1S后，停車信號被取消。（4） 停車制動環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.9所示圖3.9 停車制動環(huán)節(jié)程序梯形圖程序說明：停層信號產(chǎn)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(chǎn)生停車制動信號M475、M476，然后由停車

27、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。施工升降機上行時，先接通上行減速信號Xll，則M483接通，施工升降機開始減速，當達到上平層信號X12接通時，施工升降機制動。T5是減速時間，T5觸點接通消除停層信號M101M110。施工升降機下行時，先接通下行減速信號X12，施工升降機開始減速，當接通Xll時，施工升降機停止。 (5) 啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)程序梯形圖如圖3.10所示圖3.10 啟動加速和穩(wěn)定運行環(huán)節(jié)程序施工升降機啟動的條件是運行方向已

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，上行信號M95通過觸摸屏接通，當?shù)趸\門關(guān)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(guān)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。(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擴展功能模塊D/A模塊實現(xiàn)的，其數(shù)模轉(zhuǎn)換如圖3.11所示。通過對模塊增益設(shè)定，采用O一4000的數(shù)字量

29、對應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）安裝與布線動力線，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。PLC應遠離強干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。PLC的輸入輸出最好分開走線，開關(guān)量和模擬量也要非開鋪設(shè)。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1/10。PLC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(shè)，以防外界信號干擾。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外部應安裝必要的保護電路。急停電路保護電路可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能，檢測出異常時，輸出全部關(guān)閉電源過負荷保護重大故障的報警及保護3.4.2調(diào)試（1）層樓位置信號的產(chǎn)生與清除狀態(tài)，如圖3.12所示圖3.12 層樓位置信號的產(chǎn)生與清除控制時序圖（1）啟動后，先設(shè)置當前層數(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 選層指令信號的登記、消除和顯示控制時序圖（2）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。（3）停層信號的產(chǎn)生和消除，如圖3.14所示。圖3.14 停層信號的產(chǎn)生和消除控制時序圖施工升降機在停車制動之前，首先確定停層信號，每一層產(chǎn)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。（4）停車制動，如圖3.15所示。圖3.14 停車制動控制時序圖當有上下平層感應時產(chǎn)生一個脈沖與停車制動信號M475、M476一起，使輔助

32、繼電器M483實現(xiàn)停車制動。4 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計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。由于施工升降機系統(tǒng)處在室外，干擾較強，為了保證其PLC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

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(chǎn)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。4.3安裝與布線動力線、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線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、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遠離電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備等強干擾源，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC遠離動力線(二者之間距離應大于20Omm)。與PLC裝在同一個柜子內(nèi)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。PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。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。4.4正確選擇接地點，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，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，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。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)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(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。5 觸摸屏軟件設(shè)計5.1 編程軟件介紹采用三菱公司的GT Designer2觸摸屏編程軟件對三菱F940GOT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(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；選擇重疊的圖形及對象列表顯示所設(shè)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)建燈顯示、位開關(guān)、數(shù)據(jù)輸入開關(guān)、擴展功能開關(guān)、畫面切換開關(guān)、站號切換開關(guān)、鍵代碼開關(guān)等。觸摸屏上顯示數(shù)值和字符；報警顯示；