西门子模块6ES7216-2BD23-0XB8一级代理

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1 引言

传统的升降机普遍采用交流绕线式异步电动机转子串电阻调速方式，电阻的投切用继电器—接触器控制，这种控制方式的缺陷明显，不但制动和调速换档时机械冲击大，调速性能差，外接电阻能耗大，而且接线复杂，经常出现故障，安全性差。

采用结构简单、价格低廉的鼠笼式电动机，并利用PLC及变频器对升降机的控制系统进行改造，可实现升降机电动机的软起动和软制动，即起动时缓慢升速，制动时缓慢停车，还可实现多档速度的程序控制，让中间的升降过程加快，货物上下传输快速、平稳、安全。

2 小型货物升降机的基本结构

升降机的升降过程是利用电动机正反转卷绕钢丝绳带动吊笼上下运动来实现。小型货物升降机一般由电动机、滑轮、钢丝绳、吊笼以及各种主令电器等组成，其基本结构如图1所示。SQ1～ SQ4 可以是行程开关，也可以是接近开关，用于位置检测，起限位作用。

图1 升降机结构图

1. 吊笼 2. 滑轮 3. 卷筒 4.电动机 5.SQ1～ SQ4 限位开关

3 PLC和变频器控制的调速系统

3.1 多档速度控制

根据吊笼在升降过程中，要求有一个由慢到快然后再由快到慢的过程，即起动时缓慢升速，达到一定速度后快速运行，当接近终点时，先减速再缓慢停车，为此将图1中的升降过程划分为三个行程区间，各区间段的升降速度如图2所示。按下提升起动按钮SB2（或下降按钮SB3），吊笼以较低的一速速度平稳起动，运行到预定位置时，以二速速度快速运行，等再到达预定位置时，以一速实现平稳停车。

图2 升降机升降速度图

3.2 系统的硬件构成

升降机自动控制系统主要由三菱FX2N—32MR可编程控制器、三垦SAMCO—i 变频器、三相鼠笼式异步电动机组成。系统的硬件接线如图3所示。

图3 系统的硬件接线

PLC控制一方面代替继电线路，另一方面，对于系统所要求的提升和下降、以及由限位开关获取吊笼运行的位置信息，通过PLC内部程序的处理后，在Y0～Y2 端输出相应的“0”、“1”信号来控制变频器输入端子2DF、FR、RR的状态，使变频器及时按图2所示输出相应的频率，从而控制升降机的运行特性。速度档由2DF选择，每档速度的大小则通过对变频器进行功能预置设定，再通过PLC的程序来控制频率切换。当PLC输出端Y0Y1Y2的状态为“010”时，变频器输出一速频率，升降机以10HZ对应的转速上升，当为“110”状态时，变频器输出二速频率，升降机以30HZ对应的转速上升；相应的，当Y0Y1Y2的状态为“001”、“101”时，升降机分别以10HZ、30HZ对应的转速下降。

图中QF为断路器，具有隔离、过电流、欠电压等保护作用。急停按钮SB1、上升按钮SB2、下降按钮SB3根据操作方便可安装在底部和顶部，或者两地都安装，操作时，只需按下SB2或SB3，系统就可自动实现程序控制。

3.3 SAMCO—i 变频器主要功能指令设定

Cd000=1 ； 选择变频器监视器显示频率（HZ）

Cd001=1 ； 选择外部端子信号作为变频器运转指令

Cd002=1 ； 选择由操作面板设定变频器1速频率

Cd007=30 ；变频器上限频率为30HZ

Cd029=10 ；变频器一速频率为10HZ

Cd030=30 ；变频器二速频率为30HZ

Cd049=5 ； 使用制动电阻

Cd050=1 ； 电机可以正反转

3.4 PLC梯形图

当吊笼在底部位置，且SQ1常开触点闭合时，按下SB2 ， 电动机以一速缓慢上升，到达SQ2 、SQ3位置时，依此以快速、慢速上升。下降时与此类似，当遇到紧急情况时，按下SB1 ，升降机会停在任意位置。

4 结束语

以PLC和变频器控制的调速方式取代原来的转子串电阻调速方式，具有加、减速平稳，运行可靠，大大提高了系统的自动化程度。该系统可广泛应用于建筑施工、仓库、酒楼餐饮业等货物的上下传输系统中。

1 引言
近半个世纪以来，经典控制理论和现代控制理论、方法和技术(简称传统控制)，取得了令人瞩目的成就。但是，无论是现代控制理论还是大系统理论，其分析、综合和设计都是建立在严格和jingque的数学模型基础之上的。而在科学技术和生产力高速发展的，人们对大规模、复杂、不确定性系统实行自动控制的要求不断提高。因此，传统的基于jingque数学模型的控制理论的局限性日益明显。
(1) 传统控制所面临的难题
l 传统控制方法的设计和分析是建立在系统的jingque模型基础上的，而实际系统由于存在复杂性、时变性、不确定性和不完全性等，一般无法获得jingque的数学模型;
l 采用传统控制理论进行系统设计时，必须提出并遵循一些苛刻的假设，而这些假设往往与实际情况不符，使得所设计的系统性能与实际情况相差很远;
l 对某些复杂的带有时变性与不确定性的系统，即使获得了良好的控制性能，当环境条件发生变化时，其性能也会显著变差;
l 为了提高控制性能，传统的控制理论可能变得相当复杂，从而增加了设备投资，降低了系统可靠性。
(2) 传统控制的缺陷与不足
l 对环境的干扰和不确定性缺乏足够的鲁棒性;
l 突发事件的处理需要人工的干预;
l 无法处理非数字和不jingque的信息;
l 无法通过在线学习以提高自身性能。
以上因素正是传统控制技术需要突破的一些症结，于是，专家控制的基本思想就应运而生了。

2 专家控制的基本思想[5][6]
专家控制是智能控制的一个重要分支，它是把专家系统的思想和方法引入控制系统及其工程应用。就其实质而言，专家控制是基于控制对象和控制规律的各种知识的总和，而且要以智能的方式使用这些知识，求得受控系统更可能地优化和实用化，它反映出智能控制的许多重要特征和功能。

2.1 专家控制的基本思想
专家控制=自动控制理论和方法+人工智能专家系统技术
实际系统中存在的启发式逻辑本质上是实现控制目标的各种规律性的经验知识，这些经验知识难以用一般性的数值形式表达，而适合用符号形式加以描述;再者，这些经验知识既不能简单的罗列，有难以用用解析的方法综合，因而必须给予恰当的组织，并能自动地进行推理，人工智能中的专家技术恰恰为这种经验知识的表示和处理提供了有效办法。
人工智能领域中发展起来的专家系统是一种基于知识的、智能的计算机程序系统。
(1) 专家系统的两个要素
l 知识库:存储有某个专门领域中事先总结的按某种格式表示的专家水平的知识条目。
l 推理机制:按照类似专家水平的问题求解方法，调用知识库中的条目进行推理、判断和决策。
专家系统的知识库和推理机制在组织结构上分离建造，而在运行过程中又相互作用，这使得系统具有较大的灵活性:知识的增删、修正和更新独立于推理机制，具有很好的透明性—推理的结论和根据可以与系统外部交互。
专家系统将专门领域的问题求解思路、经验、方式组织成一个实际运行的形式系统，表现出一种拟人的智能性，它与传统的自动控制理论和方法的结合，形成了专家控制的基本思想。
将专家系统技术引入控制领域，首先必须把控制系统看成一个基于知识的系统，而作为系统的核心部件的控制器则要体现知识推理的机制和结构。
知识库内部的组织结构可采用人工智能中知识表示的合适方法，其中，一部分知识可称为数据，例如事实(先验知识)、证据(动态信息)、假设(由事实、证据推得的中间状态)和目标(离线设定的或在线建立的性能指标)、数据组织在一起，形成数据库。另一部分知识可称为规则，即定性的推理知识，它们往往表示为产生式规则，组成知识库，在专家控制中，定量知识，即各种有关的解析算法，一般都独立编码，按常规的程序设计方法组织。
推理机制的基本功能在于按某种策略选用推理规则，对于专家控制，同样可采用人工智能中的前向推理或后向推理策略。
一种典型的专家控制系统的组织结构如图1所示:

图1 一种典型的专家控制结构

(2) 专家控制的两个特点
l 定量知识和定性知识分离构造。数值算法直接与受控对象或过程相连，以便得到快速的控制响应。知识系统处于较高的智能层次，实现以智能启发式逻辑推理为主的控制功能。
l 知识库系统。数值算法和人—机通讯三个子过程并发运行，其中，用户通过人—机接口可以直接地与知识库系统，进而间接的与数值算法交互，以便操作人员对于控制系统进行离线的修改或在线的监督、干预。

2.2 专家控制的目标与实现
专家控制系统≠专家系统
专家系统的理想目标是要实现这样一个控制器或控制系统:
(1) 满足复杂动态过程的控制需要，例如任何时变的、非线性的，受到各种干扰的控制过程;
(2) 控制系统的运行可以利用一些经验知识，而且只需要一些少量的经验知识;
(3) 有关受控过程的知识可以不断的增加、积累，据以改进控制性能;
(4) 潜在的控制知识以透明的方式存放，易于修改和扩充;
(5) 用户可以对控制系统的性能进行定性的说明，例如“速度可能快”、“超调要小”等;
(6) 用户可以访问系统的内部信息，进行交互，例如受控过程的动态特性、控制性能的统计分析、限制控制性能等因素，以及对当前采用的控制作用的解释等等。
专家控制的上述目标可以看作是一种比较含糊的功能定义，它们覆盖了传统控制在一定程度上可以达到的功能，但又超过了传统控制技术。作一个形象的比喻，专家控制是试图在控制闭环中加入一个有经验的工程师，系统能为他提供一个“控制工具箱”，即可对控制、辩识、测量、监视等各种算法选择自便，调节自如。因此，专家控制实质上是对一个“控制专家”的思路、经验、策略的模拟、延伸、扩展。

3 基于PLC的专家控制系统开发工具[2][4]
3.1 现代PLC技术的发展
可编程序控制器问世以来，经过近30年的发展，产品已经发展到第四代。其技术日臻完善，应用范围也不断扩展。目前，为了适合大中小企业的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着以下两个方向发展:其一是低档PLC向小型、简易、廉价的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器控制;其二是中、PLC向大型、高速、多功能方向发展，使之能取代工业控制微机的部分功能，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。

3.2 基于PLC的专家控制系统开发工具
“基于PLC的专家控制系统开发工具”(ECST V2.2)所开发出的专家控制系统是用于工业实时控制，它是专家控制与常规控制的集成，即专家控制的控制策略通过常规的控制机构来实现，从而到达智能控制与常规控制相结合。Paradym-31是世界工控厂家Wizdom公司的Paradym-3(P31)工作平台，它有硬件和软件两部分组成，软件部分是基于bbbbbbs操作系统逼供内具备图形化开发环境的工作平台，在图形化的编程界面下，用户可以在其中制作和调试自己的应用程序(如梯形图、顺控图、功能模块图)，编译过的应用程序可下载到硬件部分进行工作;硬件部分拥有独立的CPU模块，具备实时的控制器内核。同时，通用的通讯端口可方便地与外部设备进行RS232、Modbus、及以太网通讯。因此，P31可通过该通讯端口进行监视、暂停、开始、更改某一变量数值等操作，从而达到可视化的控制被控对象的目的。
(1) “基于PLC的专家控制系统开发工具”结构图
“基于PLC的专家控制系统开发工具”结构图如图2所示。与其它开发工具相比，“基于PLC的专家控制系统开发工具”的不同之处是:在主窗口处增加了“导入专家控制器”;在编辑子窗口处，“设计专家系统”菜单下的内容又有所变化，该菜单下各项子菜单的作用如下:“创建专家系统控制器”是创建一个新的专家系统控制器，“导出专家系统控制器”是把创建好的专家系统控制器打开在“多页编辑窗口”。在“创建专家系统控制器”中，“创建功能块对话框”为用户提供了创建输入输出变量以及内部变量的接口，该窗口为用户产生了一个空的专家系统，具体实现要在“多页编辑窗口中”添加。

图 2 基于PLC的专家控制系统开发工具结构图

“多页编辑窗口中”共有五项，它们分别是“专家控制头文件”、“专家控制模块”、“控制算法集”、“动态数据库”、“知识库”。其中，需要说明的是“专家控制头文件”是由“创建功能块对话框”产生的，在一般情况下，无须添加和修改。“存储专家控制器到P31”是把编辑或修改后的内容作为P31常规控制的一部分保存起来。
(2) 基于PLC的专家控制器的产生过程
图3讲述了基于PLC的专家控制器的产生过程，该过程有以下几个步骤:

图 3 基于PLC的专家控制器的产生过程

l 首先，利用“基于PLC的专家控制系统开发工具”产生一个专家系统;
l 其次，通过相应常规控制的开发平台嵌入到常规PLC控制中，与常规控制的其它模块一起构成了专家控制器;
l 然后，下载专家控制器的程序(梯形图)到常规PLC控制设备中，就能够完成对一实际被控对象的控制任务。如图4所示:

图 4 基于PLC的专家控制器对实际过程的控制

4 结束语
本文所介绍的基于PLC的专家控制系统开发工具ECST具有专家控制系统的开发环境，灵活的知识表示和正向、反向的推理方法，可以与常规控制相结合，构成实时专家控制系统。但是，与其它新技术一样，专家控制所要求的目标既难于全面实现，也难于一步到位，它仍需进一步地完善。

三层楼宇电梯动画模拟如图所示。图中为模拟轿箱升降运动及井道中有关电器元件的动作情况，设有井道的剖面示意图；各层楼门厅右侧设有呼叫按钮；轿箱内指令按钮及有关操作和显示设在示意图的左上角； 

　　1．控制要求 

　　1 ）电梯的运行电源由基站钥匙开关控制 

　　2 ）呼梯控制 

　　顾客在电梯的非停靠站门厅呼梯后，电梯可自动起动并向呼梯站运行；若有多处呼梯要求时，电梯则按顺向停靠，反向等待的原则处理。 

　　顾客在电梯的停靠站呼梯时，电梯将点动开门。 

　　•  选层控制 

　　乘客进入轿箱后，按下选层按钮，电梯应自动驶向所选楼层停靠。 

　　•  开关门控制 

　　•  电梯起用时，打开钥匙开关后，应能自动开门。 

　　•  电梯停靠某站，按门厅呼叫按钮或按轿内操纵箱上的开门按钮，均应实现点动开门。 

　　•  运行过程中，电梯到达停靠站时，应能自动开门。 

　　•  上述开门停止后，应能在一定时间后实现自动关门。 

　　•  电梯在有人出入轿箱时，不应关门。 

　　•  联锁保护 

　　•  所有厅门及轿门关闭后，电梯方能上行或下行。 

　　•  电梯在停靠站出现过载时，应能自动开门，并在超载消除后自动关门运行。 

　　•  自动关门时若出现乘客出入轿箱事宜，电梯应能再次开门，并在确认无出入乘客后自动关门。 

　　•  轿箱的上行或下行均设有极限保护。 

　　•  检修控制 

　　将检修开关投入检修侧，电梯将进入检修状态，此时： 

　　•  厅外呼梯及轿内选层全部失效。 

　　•  点动轿内操纵箱上的上行、下行按钮，可实现轿箱的上下移动。 

　　•  点动轿内操纵箱上的开、关门按钮，可实现厅轿门的开启与关闭。 

　　2．设计要求 

　　1）PLC输入输出端子分配 

　　2）控制程序的编制与调试 

　　电梯的控制程序是比较复杂的。编写复杂程序时，应设法将程序分成若干个小程序来编写。根据电梯的工作过程，电梯的控制程序可分为如下几部分，开关门程序、自动定向程序、轿箱升降程序。每段程序编写完后，可单独联机通过监控软件进行调试，后再根据连锁关系进行统调。 

　　3．问题思考 

　　电梯若为四层、五层或更高时，其 PLC 控制程序应如何编写？当电梯的升降电机采用变频器供电时，其 PLC 程序又如何与其配合工作？开关门电机需要调速时，应如何控制？ 

系统简介
　　本系统为医院手术室空调控制系统，控制目标为温度和湿度，控制系统包括PLC， TD400c和手术设设定面板。
　　PLC采用X5-1410RD的CPU带一个E5-0800A模块和一个E5-0004A模块。
　　其中TD400c和手术室设定面板都能手动设定温度和湿度。但TD400具有优先权，也就是说TD400可以使能手术室面板设定，反之不可。另外 TD面板上要求能够手动设置温湿度，以及强制检测传感器温度工作模式及手动复位故障信号等。
　　二 具体工艺要求
　　系统启动后，要先延时一分钟，然后启动送风机(do输出)，排风机(do输出)和(控制送风机的)变频器(ao输出)。由于整个系统是定静压系统 所以也需要对变频器做pid控制。此时风机若正常工作 ，必然在风道内有压差，故在开始检测水温、判断工作模式前，需先检测系统是否故障，若有故障，根据传感器信号相应报警;无故障，有水温检测传感器，判断水温度，若大于30°，则空调系统工作在冬季模式。
　　在冬季模式里 ，若房间温度高于设定值 则水阀执行器关闭，房间湿度低于设定值则加湿器执行器打开(冬季模式里，一般比较干燥 故不考虑 湿度高于设定值)。低于30°则空调系统工作在夏季模式。
　　在夏季模式里，房间温度高于设定值 则水阀执行器打开和加热执行器均要打开，房间温度低于设定值，则加热执行器打开。房间湿度高于设定值，水阀执行器打开和加热执行器均要打开(夏季模式里，一般由于高温影响 较为潮湿)，在夏季调节模式里 要求湿度优先调节。
　　其中变频器，水阀执行器，加热执行器，加湿执行器都需要PID调节
　　三 IO点分配及流程图
 
　　四 结束语
　　在医院手术室空调控制系统中，采用X5系列PLC控制系统是切实可行的，我公司此空调PLC控制系统运行以来工作稳定、可靠，便于维护，创造了运行舒适运行环境，且性能价格比高，为智能建筑的建筑设备自动化创造了条件，具有推广使用价值。