南通西门子S7-1200代理商

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本文介绍了Rockwell PLC在十层电梯控制系统中的应用，该系统以PLC为主控制器，采用PWM直流调速系统和集选控制方式，实现了十层电梯的基本功能。

自1889年美国奥梯斯升降机公司推出一部以电动机为动力的升降机以来，电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程，逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出高层建筑bukehuoque的代步工具；而且作为载人工具，人们在运行的平滑性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能方面对它提出了更高的要求。由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦接收完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（PLC）既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用。

一、电梯控制系统组成

电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。

十层电梯控制系统由呼叫到响应形成一次工作循环，电梯工作过程又可细致分为自检、正常工作、强制工作等三种工作状态。电梯在三种工作状态之间来回切换，构成了完整的电梯工作过程。

（一）电梯的三个工作状态

1．电梯的自检状态

将程序下载到AB公司的MicroLogix1000型PLC后上电，PLC中的程序已开始运行，但因为电梯尚未读入任何数据，也就无法在收到请求信号后通过固化在PLC中的程序作出响应。为满足处于响应呼叫就绪状态这一条件，必须使电梯处于平层状态已知楼层且电梯门处于关闭状态。电梯自检过程的目标为：为先按下启动按钮，再按下恢复正常工作按钮，电梯首先电梯门处于关闭状态，然后电梯自动向上运行，经过两个平层点后停止。

2．电梯的正常工作状态

电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：

（1）电梯在检测到门厅或轿箱的呼叫信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。

（2）电梯通过拖动调速模块驱动直流电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度要经过低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至减速点。

（3）当电梯检测到目标层楼层检测点产生的减速点信号时，电梯进入减速状态，由中速变为低速，并以低速运行至平层点停止。

（4）平层后，经过一定延时后开门，直至碰到开关到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到碰到关门到位行程开关。电梯控制系统始终实时显示轿箱所在楼层。

3．电梯强制工作状态

当电梯的初始位置需要调整或电梯需要检修时，应设置一种状态使电梯处于该状态时不响应正常的呼叫，并能移动到导轨上、下行极限点间的任意位置。控制台上的消防/检修按钮按下后，使电梯立刻停止原来的运行，然后按下强迫上行（下行）按钮，电梯上行（下行）；一旦放开该按钮，电梯立刻停止，当处理完毕时可用恢复正常工作按钮来使电梯跳出强制工作状态。

（二）电梯控制系统原理框图

电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。

图1 电梯控制系统原理框图

（三）电梯控制系统的硬件组成

电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC。

图2 电梯控制系统硬件结构框图

1．系统输入部分

系统输入部分分为两个部分，一是直接输入到PLC输入口的开关量信号部分，包括：控制台上的启动按钮、恢复正常工作按钮、消防/检修按钮、强迫上行（下行）按钮部分以及开关门行程到位开关。二是按钮编码输入信号部分。本系统为十层电梯系统，在轿箱内的选层按钮和门厅旁的向上、向下呼叫按钮共有28个之多，采用优先编码的方法将31个按钮信号编为五位二进制码。这里采用四片8位优先编码器4532和五个四二输入端或门4072组成32级优先编码器。

2．系统输出部分

系统的输出部分包括发光二极管记忆灯电路、PWM控制调速电路、轿箱开关门电路和七段数码管楼层显示电路等。

在PWM控制直流电机无线调速电路中，PWM产生电路接收来自PLC的八位二进制码，随着码值的改变，其输出的脉冲占空比也相应改变。轿箱开关门电路使用两个继电器、两个行程开关、直流电动机、功率反相器2003等构成控制电路。在七段数码管楼层显示电路中，七段数据管不经专用驱动芯片驱动而由PLC提供特定的二进制码直接输入。

　
　　 随着人们生活水平的日益提高，对建筑中瓷砖的美观要求也越来越高，形形色色各式色彩的瓷砖逐渐进入了人们的视野。
　　瓷砖上的花色是如何作出来的呢？本文介绍的陶瓷平板印花机就是将压好的砖坯上釉印花，再经过窑炉烧制就作成了美观的瓷砖,该印花机可印400*400到1000*1000的瓷砖,印600*600的瓷砖可达到每分钟14次,且调整容易,转换印花规格时不需更换零件,只须调整夹砖定位的行程和控制参数即可。
　　
　　二、系统控制组成及其工艺要求
　　
　　A）、系统构成和I/O配置
　　1.) 机座：用来支撑和安装各种印花部件的机架,保证整机运行时的平稳和水平.
　　2.) 花网架：:支撑花网使花网升起清洗.换网或下降准备布釉印花.
　　3.) 花网：按瓷砖设计图案制作好的丝网,当印花时釉料透过网孔粘附在砖坯上,经过烧制即
　　制成成品砖.
　　4.) 送砖部分:由送砖皮带、变频和电机构成,用于将砖坯送入印花机和将印过的砖坯送出印
　　花机至下一个工序.
　　5.) 印砖部分:由印花电机、变频、机头、刮刀构成，印花电机带动链条驱动机头前后移动，同时刮刀配合向前、向后、压紧、松开。
　　6.) 定位汽缸：当砖坯离开进砖检测电眼时延时升起挡住砖坯定位。
　　7.) 托铁：当定位汽缸上升、送砖皮带停止时托铁上升使砖坯升起缓停到定位处。
　　8.) 夹板：当砖坯准确停止后夹板夹紧砖坯以便印花时砖坯移位。
　　9.) 人机界面:显示变频器频率,设定各种动作延时时间,手动控制及实时报警显示。
　　B）、控制要求:
　　1)手动和自动两种工作状态可自由切换.手动方式时各部件均可通过按钮或人机界面直接操作调整,但其中多个点动按纽需在PLC内转为闭锁按纽。
　　2)自动运行时有三种印花模式,布釉印花,单次印花,重复印花.
　　3)在印花过程中,有时会出现断停皮带已停,但后面釉线的砖坯推挤使进砖电眼检测到砖,造成停机,因此在程序中增加了储砖功能,即印花时又检测到砖坯信号,等待印花完成复位再印,清除储砖记录,保证了印花机连续高效的运行.
　　三、系统控制技术方案：
　　输入20点，输出14点的I/O配置，选用艾默生EC20系列40点PLC EC20-2416BRA(24入/16出) ，HMI采用EView的触摸屏。送砖电机和印花电机选用两台艾默生SK系列系列1.5KW变频器进行控制。
　　3．1、方案框图

　　SK系列变频器频率通过MODBUS总线的通讯方式给定，PLC利用输出端子控制SK系列变频器的启动和停止。
　　3．2、变频器通讯协议设定
　　变频器频率给定通过PLC给定方式， SK系列变频器支持MODBUS协议，可与EC20 PLC组成485网络，下面是变频器端设置的参数：
　　（1）变频器通讯速度

　43号参数波特率需要和PLC系统块中通讯口设置一致。
　　（2）变频器通讯地址（键盘设定）

　　44号参数应该和网络上PLC和MODBUS设备地址不同，否则产生地址冲突。
　　（3）控制端子设定（键盘设定）
　　SK变频器选择通讯控制时，可设置PR11=0，端子B4必须和24V端子接通，屏幕显示“rd”,变频器准备就绪，这时变频器才能控制。如果B4和24V断开，屏幕显示“ih”,变频器禁用。
　　（4）控制字使能位设定（键盘设定）
　　串行通讯控制通过控制字PR6.42来实现，PR6.43是控制字使能位。首先设置PR6.43=ON，这样PR6.42才有效。PR6.43是参数，需要映射到Pr71-Pr80内，并在Pr61-70内修改。
　　(5)控制字设定（通过PLC程序改写）
　　(6)频率设定（键盘设定）
　　 由于SK变频器没有变频器频率给定参数，所以只有通过多段速预制值来实现。

　　5号参数要设为Pr,表示“4个预制速度”控制方式。只有在此模式下，变频器才能通过串口通讯设定频率。
　　(7)预制频率（通过PLC程序改写）

　　18号参数为预制频率1，PLC可以通过更改PR18的值来修改变频器频率。PR18对应寄存器地址（协议级）=18-1=17，PLC通过通讯修改协议地址17的值改变变频器频率。
　　（8）读取频率（通过PLC程序读取）
　　 PR85是电机频率，PR85对应寄存器地址（协议级）=85-1=84，PLC通过读取协议地址
　　84的值得到变频器实际运行频率。
　　3．3、. PLC设置
　　1、通讯口设置
　　如图：

　　站号即PLC地址，网络上必须唯一。MODBUS主站，RTU模式，其他和变频器一致。
　　2、PLC程序说明
　　 2．1、MODBUS指令说明
　　PLC是MODBUS主站，变频器是MODBUS从站。PLC通过MODBUS指令发送帧给变频器来读写变频器参数，变频器收到帧后根据不同的功能码返回帧。
　　帧结构：

　　MODBUS指令格式： MODBUS S1 S2 S3
　　其中：S1是PLC的通讯端口，只能是端口1，因为PLC的端口0只支持MODBUS从站，不能发送数据。S2是发送数据起始地址，S3是接收数据起始地址
　　使用MODBUS指令前，必须把发送数据赋值到S2开始的地址中。

　四、结束语
　　本系统具有以下几个特点：
　　1.连续控制精度高，工作稳定。
　　2.新增储砖功能，减少故障停机，提高工作效率。
　　3.PLC内存容量大，能存放大量工艺参数，便于用户生成不同规格的产品，只需简单的调整，即能切换到不同的产品线的生

　0前言

　　由于国家对环保的日益重视，对企业达标排放监管力度的加强，从而促进了工业烟气采用湿式脱硫技术的广泛应用。而湿式脱硫的原料是石灰石粉，因此对石灰石粉的品质和产量要求越来越高，这样就需要具有先进水平、可靠性高的控制系统。

　　当前的可编程序控制器（PLC），是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为控制系统中应用广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，扩容方便。

　　1石灰石粉磨工艺简介

　　石灰石粉磨是制备石灰石粉保证石灰石粉品质为关键的工艺设备。它由磨辊、磨盘、减速机、选粉机、主电机、辅传电机、密封风机、张紧结构、液压润滑站、冷却水组成。
整个生产过程中包括各关键点的数据采集和记录、工艺流程的切换、冷却水泵的切换控制、选粉机的转速控制、液压润滑站的压力控制、石灰石粉磨内的温度、差压及料位控制、生产设备运行状态的监控等，如此多的设备和复杂的工艺运行操作，需要复杂的自动化控制。如下图：（目前#1线已投入生产，#2线正在筹备中）

　　2石灰石粉磨生产监控系统的运行环境

　　（1） 在该生产过程中，有大量的物理量，如温度、压力、料位、流量等模拟量参数，需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。

　　（2） 整个生产过程的模拟量自动控制和故障诊断。

　　（3） 整个流程的顺序控制和实时报警、联锁保护停机。

　　3控制系统结构

　　石灰石粉磨的控制系统采用Modicon公司生产的Quantum系列可编程序控制器。该系统由4台工业PC机与PLC通过网络交换机（冗余配置）构成物理结构为10BASE-T的局域网，工业PC机与PLC之间通过以太网进行数据通讯，数据传输率为10Mbp/s。整个控制系统由主系统和扩展系统组成，负责与现场测量和控制部分之间的数据传输，肩负着全部生产运行工艺、流程的逻辑控制、报警、联锁等。4台工业PC机均运行bbbbbbs2000 Professional操作平台，分为两台上位机操作员站，运行ifix3.5组态软件,实现监视、操作、报表打印、事故分析等功能；另外一台为工程师站，运行Quantum系列的Concept2.6组态软件，实现逻辑控制、逻辑与参数的修改、在线监视等功能；还有一台为通讯接口站，通过485电缆完成与6Kv高压综合保护的数据传输。配置结构采用双以太网的形式，保证了自动化控制系统运行的连续性，提高了设备运行的可靠性，保证了安全生产。其系统配置如下图所示。

　　4硬件配置

　　（1）为了满足工艺过程的控制要求，控制中心采用了研华的工业控制计算机，其配置为：
CPU Inbbb PⅣ2.4GB,内存256MB,硬盘80GB,软驱3.5in，光驱52X，彩显PHILIPS 21纯平，101键盘+光电鼠标。

　　（2）Modicon Quantum系列CPU-434-12

　　（3）Modicon Quantum系列8通道模拟量输入模块11块（包括热偶、热电阻）

　　（4）Modicon Quantum系列8通道模拟量输出模块2块

　　（5）Modicon Quantum系列32通道数字量输入模块7块

　　（6）Modicon Quantum系列32通道数字量输出模块3块

　　（7）Modicon Quantum系列以太网通讯模块2块

　　（8）Modicon Quantum系列远程I/0通讯模块3块（主1，从2）

　　（9）Modicon Quantum系列电源模块6块


　　组态的主要工作是完成硬件型号参数设置、I/O地址的分配、传输方式等。使用Modicon Quantum系列PLC的专用编程软件Concept2.6进行组态。具体过程是：打开Concept2.6→File→New project，双击PLC Selection选CPU型号→OK，双击Config Extensions→双击Select Extensisns→双击Select Extensisns，在出现的对话框TCP/IP处选择以太网网络数目→OK。双击I/O Map，点击Head setup按钮→选择RIO数，这个数为主I/O通讯模块在主站背板所占用的槽号（从I/O通讯模块在扩展柜中根据自己的意愿随意放置）→OK。

　　一般情况下，1和16槽放置电源模块
　　2槽放置CPU模块
　　3槽防止主I/O通讯模块
　　4和5槽放置冗余的以太网通讯模块
　　6至15槽放置I/O模块。

　　硬件组态图如下：

　　5软件组态

　　在该系统中，上位机采用ifix3.5组态软件，下位机采用Modicon Quantum系列的Concept2.6编程软件。

　　1、 人机界面组态

　　（1） 工艺流程图：该画面通过编程实现动态模拟显示整个石灰石粉制备的过程——从上料、进磨到出粉再到仓储。实现整个生产过程中各个运行设备的程控启停以及各个运行设备的单体操作，并对故障进行实时诊断。

　　（2） 系统操作功能：它有自动和手动两种工作方式，正常运行时采用自动方式，故障和调试时采用手动方式。它由PID控制回路实现对一些重要的模拟量数据的jingque控制，以达到期望值。

　　（3） 报警记录：实时地发出所有发生故障的参数的声光报警，提醒值班人员采取相应的措施。

　　（4） 实时曲线：在线监视所有重要参数的实时变化，以便提前采取维持正常参数的措施和手段。

　　（5） 历史曲线：检查过去的数据记录，以便发生故障时，分析出故障原因。

　　（6） 报表打印：按不同的时间段实现统计与计量。


　　2、 PLC控制程序设计

　　PLC采用Modicon Quantum系列

　　Concept2.6编程软件。Concept适用与所有的bbbbbbs操作系统，强大的梯形图面向用户，其电路图符号和表达式与继电器电路原理图非常接近，控制过程形象、直观、易于掌握、易于修改。有实用的功能块和在线仿真功能，并且不需要停止CPU运行，就可以下载修改的配置与逻辑。丰富的功能可以满足系统的各种要求。下图是冷却水泵的启动/停止逻辑：

　　冷却水系统由两台冷却水泵及冷却水泵出口电动门组成。两台冷却水泵一用一备，当启动其中的一台冷却水泵后，必须投入另一台冷却水泵备用，以保证这台冷却水泵故障停泵时另一台冷却水泵自启，也就保证了冷却水系统的正常运行，进而保证了石灰石粉磨系统的安全、可靠、稳定的运行。冷却水泵与冷却水泵出口电动门之间联锁，冷却水泵出口电动门在关闭位置才允许启动冷却水泵。在联锁解除时，可以单体操作冷却水泵，实现冷却水泵的检修调试。

　　6系统通讯功能

　　Modicon Quantum系列PLC可编程序控制器利用其先进灵活的通信方式，方便地组成了PLC处理器与就地控制柜、远程控制柜、计算机工作站及其电子设备之间的通讯，其通讯方式是多渠道、多方式的。


　　7结束语

　　本控制系统功能全面，可靠性高，操作简单实用，提高了劳动生产率，避免了由于操作人员操作失误而造成的事故，改善了现场操作人员的劳动条件，对提高石灰石粉磨管理水平，保证设备安全稳定运行起到了很好的促进作用。并已在生产上得到实际应用，为企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益。