西门子精智面板6AV2124-0UC02-0AX1

西门子精智面板6AV2124-0UC02-0AX1

天车起重设备在炼钢生产过程中有着广泛的应用，担负着倒运物资、衔接各工序的重要作用，种类多、负荷大，高温、高空、立体、交叉、动态作业，完成各种复杂的任务。 

目前炼钢厂传统设计的大型天车，控制复杂且零散，线路繁多，操作线容易短路或接地，发现故障较慢，容易造成停车事故，小则使炼钢生产无法连续进行，大则使整条生产线瘫痪，炼钢损失严重。现采用新型的PLC控制系统的天车，克服了传统天车的各种缺点，它的电气控制集中度高，PLC及调压柜运行稳定，保证了炼钢及连铸的正常生产。 

1 PLC的电气控制方式 

PLC的工作原理：天车工通过控制联动台上的手杆，发出相应的控制指令，PLC根据内部编程运算，发出相应信号，以达到控制各部件运行的目的，如图1所示。 

实际上，PLC的本质是将传统的继电器控制系统的中间继电器、时间继电器、常开常闭点、辅助点等一些可以模拟的器件都统一到PLC内部，根据实际要求进行编排。可以无限重复使用这些模拟器件，成本不增加，也不用人工去安装真实的器件。越的PLC，输入点和输出点越多，逻辑计算能力越强，执行程序的速度越快，实时性能越好。 

本系统PLC选用西门子S7-300。在主梁电气室内设有一主站，在操作室内设有一子站。天车各大部件，包括主钩﹑副钩﹑主小车﹑副小车﹑大车运行等，均通过控制电缆一一对应接至PLC的输入端。PLC的输出点全部控制中间继电器，中间继电器的常开触点控制电气柜中的各部件主回路接触器，从而控制全车。这是一种集中操作、分散控制的系统，符合天车的操作要求。 

该系统共设有156个数字输入点、48个数字输出点。PLC与其它数据接口通信采用MPI电缆连接。MPI电缆是多点接口的简称，物理层是RS-485，大传输速率是12M bit/s。其抗干扰能力强，传输速度快，错误率低，能充分满足的要求。该系统采用的编程语言是梯形图编程语言，由厂家完成。 

带有PLC的天车具有以下几个特点： 

（1) 电气控制集成度高，便于电气人员维护。依据PLC上的发光二管或编程软件提供的信息，可以快速查找到故障原因，排除故障，有效生产的正常进行。 

（2) 功能强，。PLC内有无数的编程元件，包括时间继电器，中间继电器等，它们可以实现很复杂的控制功能，与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性价比。 

（3) 性高，抗干扰能力强。

2 调压柜 

2.1 调速 

调压柜选用美恒THYROMAT系列数字式定子调压装置，调压调速系统为四象限运行，装置含三组可控硅，电机的方向转换是通过外接的2个换向接触器(带机械联锁)来实现的。调压柜的工作原理是控制单元通过改变绕线电机每相背对背并联的一组可控硅的触发角度来改变电机的定子电压。 

220T天车的主钩是由2台320kW电机并联工作带动，属于大型电机，额定电流In约470A，在全压启动时，由于电机的启动力矩需要，要从电网吸收 7 倍的电机额定电流，即3290A。太大的启动电流对电网造成严重的冲击，并影响其它天车工作，而且增加了线损和变损。由于启动电流大，转子产生过大的起动转矩对机械的破坏性也相当大，造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，缩短寿命从而增加维护工作量和成本，如使连轴器损坏等。鉴于以上原因，降低电机的起动电流Ist。 

改变输入电压U1就可以改变电机起动电流Ist。调压柜就是减少电机电压来进行调节起动电流Ist的。起动时晶闸管输出电压逐渐增加，电流也逐渐增加，电动机逐渐加速，直至晶闸管全导通，电动机工作在额定电压上。这一过程保证了电动机的正常起动。 

电机的转速n在起重中的作用很重要，尤其是主钩升降的速度，如升降的速度太快，则天车工的反应跟不上，会出事故；如升降的速度太慢，则等待的时间太长，影响生产。所以电机的启动速度要适当，才能控制好天车，为生产服务，同时还要具备在不同的载重下有同样的速度。基于以上要求，电机的转速调节。 

从电机转速公式可以看出，改变转差率s可以调速。220T用绕线转子回路串电阻和减压2种方法改变转差率s，调节电机转速n。绕线转子回路串电阻越大，转速越低；反之，则转速越大。电压低转矩小，则转速就低；反之转速越大。根据要求调节在绕线转子回路串入的电阻和电机输入电压U1，就可以达到调速的目的。而且绕线转子回路串入电阻能使天车具有好的操控性。 

因此调压柜在此过程中起了2个重要的作用：使电机正常起动；能够对电机进行调速。 

2.2 速度负反馈控制系统 

在调程中，220T天车引入了速度负反馈调压调速控制系统。 

速度负反馈的工作模式如图2所示。其工作原理是电动机转速下降将使测速发电机输出电压U减小，而系统给定电压U*不变，偏差电压△U=U*-U增大，经过速度调节器放大后UK增大，使触发电路的α角减小，则由晶闸管组成的主电路输出的电压U增大，从而使电动机稳定运行。

速度负反馈系统优点： 

（1)能够克服较大的速度变动。当电机负载转矩或电源电压有波动，引起转速有较大变化时，速度负反馈做出反应，调节晶闸管导能角，增大或减小电机输入电压，调节电机转速。 

（2) 电机能够拖动恒转矩负载并且转速有较宽的调节范围。如在空载或重载的情况下，电机转速相同，速度负反馈会调节输入电压，使电机恒转矩启动。 

速度负反馈系统就是将电机转速控制在一个提前设定的转速n，使电机在软启动的条件下，把转速控制在一个合适的范围内，实现了良好的控制效果。启动完毕后，当被测的电机转速达到临界值时，系统自动输出全电压，进入开环控制，此时电机在额定电压、额定电流下工作。 

在电机的转子上安装了一个比较精密的器件——编码器，可以测定电机转速n、转子位置等，给速度负反馈系统提供了必要的数据，整个系统的控制都是根据编码器测定的数据来进行的，是这个系统中比较重要的部分。 

3 结语 

从韶钢三炼钢厂的实践证明，采用基于PLC及调压柜的控制系统、运行稳定，减轻了维修人员的劳动强度。

在工业生产过程中，许多生产机械是由2台以上的电动机拖动的，并且对各台电动机的运行顺序有一定的要求，如金属切削机床常要求先起动油泵电动机再起动主轴电动机，而有的机械要求主轴电动机起动后才能起动进给电动机。随着生产的需要，人们对生产机械的有了严格的、新的要求，传统的继电器顺序控制已不能适应生产的需要。 

1 继电器顺序控制 

继电器顺序起动原理如图1所示。交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制3台鼠笼电动机M1、M2和M3。其工作过程是：按下起动按钮SB1，交流接触器KM1和时间继电器KT1两线圈得电，主电路主触头KM1闭合，电动机M1起动并延时，经过一定时间后，常开KT1闭合，线圈KM2和KT2得电，电机M2起动，再经过一定时间的延时，常开KT2闭合，线圈KM3得电，M3起动；当电动机需要停止时，按停止按钮SB2,M3停止，经过KT3延时后，常闭KT3断开，M2停止，经过KT4延时，M1停止。这样就实现了3台电机的顺序起动和逆序停止。这种传统的继电器控制方式使用的电气元件体积大、触点多、故障率高、功能改变麻烦，并且电动机的起动性能很难满足。随着PLC技术和电力电子技术的发展，使用PLC和变频器进行电动机的顺序运行控制已成为必然趋势。

2 改造方案 

2.1 硬件原理图 

改造后的系统采用S7-200 PLC、西门子MM420变频器，改造方案硬件原理图如图2所示。

用PLC控制MM420的5、6、7端子，进而控制电动机的起动、停止、调速。 

2.2 功能特点 

(1)继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制。 

(2)继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小。 

(3)继电器接触器控制全为机械式触点，动作慢，弧光放电严重；PLC内部全为“软接点”动作。 

(4)继电器接触器控制功能改变，需拆线接线乃至换元器件，比较麻烦；PLC控制功能改变，一般只需修改程序便可，其方便。 

(5)继电器接触器顺序控制实现电动机的起、停比较容易，但要满足起、停的性能指标和调速的要求是非常繁琐和麻烦的，甚至某些性能指标根本无法达到要求；PLC顺序控制容易实现电动机的起、停和调速等性能要求。

2.3 参数设置 

PLC顺序控制的5个功能特点是PLC顺序控制的优势所在，该功能特点都是通过对MM420的设置实现的。 

(1)电动机的起、停时间。调整P1120（斜坡上升时间）的设定值实现电动机从静止加速到大电动机频率所需的时间；调整P1121（斜坡下降时间）的设定值实现电动机从其大频率减速到静止停车所需的时间。 

(2) 电动机的正反转。实现方法有两种：通过调整P0701、P0702和P0703的设定值来实现，当设为1是“ON接通正转，OFF停止”，设为2是“ON接通反转，OFF停止”；通过设定的频率正负值来实现，频率设为正值，电动机正转；频率设为负值，电动机反转。 

(3)电动机的调速。MM420的5、6、7端子设定成多段速，总共能实现7种速度的变换。参数设定：P0004=7； P0701=17；P0702=17；P0703=17；P1001~ P1007设置固定频率（用户根据需要选择）。 

2.4 控制程序 

MM420的参数设定好后用PLC的Q0.0~Q1.0输出口分别控制3个变频器的5、6、7端子（如果只用1个或者2个，不用的端子不接即可）。PLC顺序控制的主要程序如图3所示。M0.1控制台电动机的运行情况，M0.2控制二台电动机的运行情况……。当M0.1有输出时，开启台变频器，电动机1开始工作；当M0.2有输出时，开启二台变频器，电动机2开始工作；当M0.3有输出时，开启三台变频器，电动机3开始工作。反之，当M0.1无输出时，关闭台变频器，电动机1停止工作……。 

在编程时要注意：当按下起动按钮时，一定要给M0.4和M0.5置“0”，否则会出现M0.2、M0.3同时置“0”和置“1”的情况，这样电动机无法工作。 

3 结语 

采用PLC和变频器实现电机控制，特别是对工作环境条件较恶劣的工矿企业是一项明智之举。基于MM420的PLC顺序控制经实践证明能满足控制要求。

1 引言 

随着交通道路的不断发展，作为其一个重要环节的隧道，其数量也在不断增加。由于我国复杂的地理条件以及隧道本身的特点，隧道监控系统在隧道的运营和管理以及事故处理中发挥着其重要的作用。因此，建设、稳定、、经济以及可扩展的合理的隧道监控系统成为工程界和公路营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了公路交通的信息化和智能化程度，与3c技术相结合的plc以其的性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为隧道监控系统的控制器，其与开放的网络通信系统一起，共同推动着隧道监控系统的智能化程度的发展。 

2系统构成 

隧道对按照其长度分类，分别为短隧道（l<250m）、中隧道（250m3000m）。隧道的长度越长，需要考虑的监控设施就越多。从目前上对隧道的设计标准来看，长隧道和特长隧道需要监控系统以保证隧道内行车的和通畅。 

隧道监控系统按照各个子系统分可分为：照明系统、通风系统、交通诱导系统、cctv系统、火灾报警系统、消防控制系统、紧急电话系统、广播系统等。按照设备的类型分可分为：检测设备、控制设备、显示设备和通讯设备。检测设备如：火灾报警探头、车辆检测器、covi、能见度仪、风速风向仪等；控制设备如交通区域控制器、照明区域控制器、通风区域控制器等；显示设备如：计算机工作站、大屏幕监视器、声光报警器等；通讯设备如：交换机、集线器、串口信号、光端机等。 

隧道监控的难易程度不仅与隧道的长度有关而且与隧道的交通车流量有关，从对隧道监控和管理的要求，又将隧道分为a,b,c,d四个等级，其中a级对监控要求，b级次之，其余类推。当前在工程界一致认同的隧道监控模式主要分为两种，一种是适用于短隧道的集散式控制模式，一种是适用于长隧道的分布式现场总线控制模式。前者布线复杂，造价较高，由中控室对现场设施进行控制与管理，后者施工方便，不但造价较低，而且性较高，其又可分为全分布式现场总线控制和集中式现场总线控制。全分布式现场总线控制模式，中控室对现场设施不直接进行控制，由现场各种设施的控制器进行控制。分布式现场总线控制模式从网络构成来看，一般分3个层次：上层为计算机系统，即本地控制，中间是由各区域控制器组成的控制层，下层为各种检测设备和控制及诱导设备组成的设备层。 

隧道控制的思想就是将所有纵向及横向的系统地结合起来，通过算法分析，终实现智能化控制。区域控制器就是其实现的。各区域控制器负责采集现场检测设备的信息，处理后传给本地控制，而本地控制的控制命令则发给区域控制器，再由区域控制器直接控制相应设备。在本地控制与区域控制器通讯中断的情况下，区域控制器仍然具备立控制现场设备的能力。因此区域控制器应且高度。作为区域控制器的控制部分，plc应用多，它的稳定性、实时性以及对环境很强的适应能力，非常适用于隧道的现场环境。 

本地控制一般由现场监控工作站(控制计算机)、监控系统软件、主区域控制器及相应的附属设施构成，用于实现对整个隧道监控系统的统一监控。监控系统软件运行于现场监控工作站上，并不断与plc控制器交换数据，实时地把所有设备的当前状态以图表、颜色、闪烁、数值等方式显示在操作界面上；而操作人员在操作界面的每个动作，也由监控系统软件将相关的命令、参数写入plc，实现设备的手动控制。 

除现场控制设备，整个系统的通信网络则是保系统能否运行的关键。长隧道、特长隧道以及隧道群的出现已经越来越多，单洞内的区域控制器就越来越多，这就意味着网络的结点在不断增加。通讯网络不仅要具有较高的通讯速率以保大量数据的有效传输，还具有容错的能力以提高通讯的性，即网络上出现故障时能够实现自恢复，同时，构成通讯网络的设备满足工业级要求，以适应隧道内苛刻的工作环境。系统还需要具有很好的可扩展性，使得设备新与增加、功能改善与变化，都能大限度地应用原有系统。 

隧道监控的环境相对比较特殊，隧道所处的山野防雷非常重要，隧道中的控制箱经常会遇到潮湿甚至漏水的侵扰，而一些高原隧道面临严寒和低空气密度，特别是长大隧道中的汽车烟尘很容易附着在密封不好的控制箱中设备上，这些烟尘具有一定的导电性，从而造成本地控制器等设备的早期故障或损坏。从国内隧道监控系统的实际应用情况来看，对隧道监控环境的认识，在一些项目中，重视成度还不够，一些隧道控制箱远没有达到ip65以上的防护等级，这样的监控系统是不的。 

3解决方案 

监控系统通讯网络和plc是隧道监控系统的组成部分，他们的性能对隧道监控系统会起到决定性的作用。根据隧道本身的特点和监控需求选择合适的plc及通讯网络是保隧道监控系统性能的重要因素。 

3.1通信网络 

在隧道监控系统的结构上，国内在管理体制上主要采用三级管理，即监控总、区域监控分和监控站。由于监控站不直接对隧道的外场设备进行直接控制，因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。 

层为信息层，主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输，工业以太网ethernet为目前较常用的一种信息网络，世界各大plc生产厂商均支持工业以太网，并且他们在原有tcp/ip的基础上，相继开发出实时性高的工业以太网，如欧姆龙和罗克维尔支持的ethernet/ip，支持的modbus-tcp/ip以及西门子支持的profinet等。由于ethernet的信息量大，因此在隧道监控上以太网主要用于各个隧道管理所与监控的，包括各种交通流量信息，各传感器数据等大量历史数据信息。 

二层为控制层，主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络，其特点是由于采用了标准总线组网，既能满足实时通信的要求，又具有开放协议的标准接口，能在总线上方便的挂接各种外场设备，有利于监控系统的扩展。目前，现场总线有40多种，在公路监控系统中应用的现场总线主要有controller bbbb、lonworks、inetrtbus、profibus、can和modbus+。他们的共同特点是高速、高，适合plc与计算机、plc与plc及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定，控制层的网络结构多采用环网的方式组成，包括线缆型和光纤作为传输介质，具体组网将在后面作出实例说明。

三层为设备层，这一层用于plc与现场设备、远程i/o端子及现场仪表之间的通讯，它们有devicenet、modbus以及profibus/dp等，其中devicenet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用，而profibus/dp虽然没有成为标准，但是它的应该也相当广泛。 

值得指出的是，近年来以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来，工业以太网是否终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而，不论是ethernet/ip还是modbus-tcp/ip，以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从 

本质上来讲，以太网的载波帧听冲突监测csma/cd的访问方式，实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高，不论人们采用何种方式，如协议封装、分时访问控制等，都只能改善以太网的实时性，起不到本质的改变，隧道控制的一个思想是保证隧道的尤其是突发事件时候隧道的，如果突发事件的发生造成数据访问发生碰撞，使得信息不能及时得到处理而导致重大事故，后果将不堪设想。在当前技术还未成熟之前，现场总线应用于控制层，是一个积和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展，今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。

3.2监控分及上位软件 

监控分一般将设置多台scada工作站（工控机）。分别用于交通监控、消防报警、图形控制、通风照明控制、视频等，完成隧道内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时，监控分还将设置了多台服务器，为其它计算机提供支援和与监控总进行通信。 

3.3 plc的选择 

隧道监控对plc的性能提出了高的要求，作为隧道监控的控制器，其具备以下几大功能特点：本身稳定，并具有预先处理数据和集中传输数据的能力，具有较高的故障保护能力；其次，区域控制器可以立承担控制分区的基本控制任务，即使监控站或者监控因故障停止运行，相邻区域的控制器也能交换交通量信息；再次，当某区域的交通量出现变化时，可按预定方案和程序采取相应的算法，对相关区域的流量做出相应的调整。因此，它至少有如下功能模块，数据采集存储处理功能（实现集中和立工作方式，尤其是在立控制时能与相邻控制器实现数据交换）；通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能（即能带触摸屏）。 

综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择，尤其在端气候和恶劣环境状况条件下以及长、特长隧道的时候，需要选择性能好的双机热备冗余的plc。如schneider的quantum系列、rockwell的controllogix、omron的cs1d系列、siemens的s7-417系列。 

在一般的环境状态以及中长隧道的时候，多采用标准的机型作为现场控制器，如schneider的quantum140系列、rockwell的controllogix、omron的cs1系列、siemens的s7-400系列等；他们都支持工业以太网和多种现场总线，控制方式采用远程带cpu的智能分布式结构，系统开放性和兼容性强，丰富的i/o及高功能模块，满足隧道监控系统对信号处理的要求。 

4 应用案例 

下面以山西晋城至阳城高速公路隧道为例，具体说明隧道监控系统的实际应用。 

案例：牛王山隧道监控 

晋城至阳城段高速公路，设计范围36.029公里。其中高速公路长27.47公里，封闭二级公路长8.5598公里。道路起点接长晋高速公路，终点与阳城市区道路相接。本路全线有隧道4座，包括五佛山隧道（514m），牛王山隧道（1880m、1860m），天坛山隧道（1008m），管道岭隧道（1300m）。本监控方案主要就牛王山隧道机电监控系统的进行说明。

整个隧道机电监控网络由设在远端的监控通信和隧道内(包括牛王山隧道变电所)的本地控制器以及相关的通信线路组成.监控内设有交通状况模拟显示大屏幕,工作站,监控计算机群,打印机,服务器,cctv视频墙等设备, 供操作人员监视和指挥隧道内和道路的运营情况。 

牛王山隧道监控系统中，包括8套本地控制器，其中一套主控本地控制器置于牛王山隧道变电所内，其余的本地控制器分散布置在牛王山隧道上下行的各个位置，所有本地控制器通过100mbps速率的以太网形成光纤冗余环网。光纤环网使得环路上任意两个区域控制器间通信有两条物理链路，这样即使某处光纤出现断裂故障,系统仍可以自动寻找到反方向的通信链路继续维持通信，既增加了通信性，又提供了在线不停机检修通信的功能。牛王山隧道变电所内的主控本地控制器也通过100mbps速率的光纤以太网与监控通信相连，保证了监控数据和指令的实时。

各plc对照明、通风、本地控制系统信息进行，同时按所设定的程序以及上位机的指令进行相应的动作。的信息经光纤以太环网传至控制室计算机上，实现联网。另外，在主控制器上还配有液晶触摸屏，用来对给设备操作和显示其反馈信息及检查所辖各设备的状态，同时它可以取代手持式编程器对plc进行编程；而且，在隧道监控的服务器上汇集了隧道各个设备实时信息，所以本地控制器不仅要能快速交换实时数据，进行数据采集，并能接受和执行上位机的指令，通过服务器可对现场任一设备（照明、通风、本地控制器）发布操作命令。在牛王山隧道变电所选用了omron的cs1d系列（见图1）plc作为本地控制器，cs1d系列plc具有双cpu模块，双电源模块，支持热插拔，大的提高了主控制器的性，使得整个系统可以实现不停机检修功能。 

在隧道内的7台本地控制器笔者选用omron的cs1系列（见图2）plc，它具有高速信息交换能力和良好控制功能，cs1系列plc作为隧道内的区域控制器。在每台plc上安装有rs-485/rs422或rs-232通讯端口，以便与多参数智能变送器、限速控制器、可变情报板显示控制器等仪表控制设备相连，串行通信的数据协议是随着制造商和设备而变的。协议的差别，使得不同厂商生产的设备间的通信非常困难，即使它们的电气标准相同，omron通过易于建立的用于匹配所连接的设备的协议的协议宏功能解决了这个问题，协议宏使得开发方不需要编写专门的通信程序与三方设备进行通信，原则上omron plc能和任何带rs-232c，rs-422或rs-485接口的设备进行通信。在本控制系统中用于控制照明、通风、电力、交通等设备的各个区域控制器均采用立的控制程序。控制室两台计算机则通过ethernet与上级控制联系。 

5 改进与发展 

当时我国隧道监控系统的设计和实施正处于一个成长的时期，系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方，同时技术的发展也给监控系统的改进创造了条件和基础，也使建设合理的隧道监控系统成为可能。 

从系统的需求来看，一方面要兼顾系统的稳定、与可控，也要反映系统的、经济与可扩展，同时也要使操作便捷与维护方便；另一方面，针对不同的交通条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小，确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的性、稳定性、性与经济性的结合；从系统的设计来看，除考虑系统的规模和设计方法外，也要考虑新技术的应用，使整个系统既又实用；从系统的控制来看，当前我国公路监控普遍存在着只监不控，或监强控弱的现象，交通信息、环境信息得不到很好利用，对于隧道控制，要针对不同现象，采用不同的控制方法。 

今后我国的隧道监控系统的发展是，在原有基础上，按照监测与控制适当分离、大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想，逐步改进，使得隧道监控系统的建设趋合理。(end)

在本项目中，用pws6a00型触摸屏电缆将触摸屏与cpu22的rs232c端口连接起来，用触摸屏进行操作。cpu22的外围端口经cs1w-cn114连接电缆与手持编程器连接，在现场进行必要的参数修改或数据监视。在离线编程时，用cs1w-cn226连接电缆将外围端口与pc机连接起来，进行离线编程或离线模拟。 

3.2 系统控制 

(1) 定位控制：在立体仓库控制系统中，根据操作位置确定料仓的定位位置后，当目标料仓号与当前料仓号之差小于12时，plc发出指令，传动链条顺时针运行，每当料仓经过减速接近开关时，链条运行速度减速；当料仓到达定位位置时，计数器加1。当期望料仓号与当前料仓号之差大于12时，plc发出指令，传动链条逆时针运行，则计数器减1。根据工艺要求，料仓的单步移动速度是1步/3秒，对于这样的速度，可以使用程序中的可逆计数器来进行加/减计数。当以链条的每个节点来进行位置计数时，则使用cj1w-cpu22的内置高速计数器和内置快速输入点。 

(2) 正反向运行料仓计数：料仓通过铰链悬挂在左右链条上，考虑到车间的环境，传感器选用行程开关，用于对料仓进行计数，行程开关摆臂的滚轮靠在铰链的圆柱体表面上，当料仓到达检测位置时，行程开关的常开触电闭合，由plc的可逆计数器进行加或减计数。 

(3) 自动判断正反向运行：在触摸屏上设置目标料仓号之后，程序自动判断目标料仓号与当前料仓号之差，若差值小于12，链条正向运行；若差值大于12，链条反向运行，从而实现短路径运行，节省时间和降低能耗。无论链条正转或反转，当目标料仓到达操作位置时，变频电动机停止，链条停止。 

(4) 正反向点动运行：根据工艺要求，除了在触摸屏上设置目标料仓号进行自动控制之外，还要求在设备上安装正反向点动按钮，对料仓进行步进手动控制，利用二进制比较指令用于正向点动的上限保护和反向点动的下限保护。 

(5)目标料仓号及料位号的设置：为便于现场操作工使用，24个料仓及每个料仓的料位号均以图形和文字显示在触摸屏上，为此，1#~24#料仓的地址对应plc的内部保持继电器，每个保持继电有16位，即00位~15位，料仓的料位号用01位~06位来表示。以2#料仓为例，当在触摸屏上触摸按钮时,接点接通, 执行传送指令“mov(021) #1 d91”，d91中的数据为1，即目标料仓号是2#。若当前位于操作位置的料仓号是8#，则通过程序判别，电动机反转，链条反向运行，直到2#料仓到达操作位置时，电动机停止运行。 

(6)料位灯光指示：每个料仓有6个料位，24个料仓共有144个料位，多可存放144种原料。工艺上要求目标料仓到达操作位置时，选定料位正上方的聚光灯应点亮，指示操作。6个聚光灯是公用的，由继电器输出单元来控制相应的聚光灯。 

(7) 链条电机传动控制系统：介绍了料仓的短路径控制，目标料仓移动到操作位置的远距离是12个料仓的距离。对链条传动电机的控制要求是根据目标料仓的距离设置不同的运行速度曲线，既要求运行稳定又要求缩短运行时间。为此，设计了根据目标料仓号与当前料仓号之差的变化自动设置速度的控制算法，利用表比较指令用于实现自动速度设置。 

4 结束语 

基于plc设计的此立体仓库控制系统，自动化程度大大提高，操作方便，工作，达到控制要求，运行良好，保证了产品质量，提高了工作效率，收到了良好的效果。(end)

http://zhangqueena.b2b168.com