自己的论文：应用PLC高数计数器对自动开门机的设计改造

技技 师师 专专 业业 论论 文文 工种 维修电工 应应用用 PLC 高速高速计计数器数器对对开开门门机的机的设计设计改改 造造 姓 名 刘佩荣 身份证号等 级 国家职业资格二级 所在单位 杭州宝德汽车维修服务有限公司 1 应应用用 PLC 高速高速计计数器数器对对开开门门机的机的设计设计改造改造 杭州宝德汽杭州宝德汽车维车维修服修服务务有限公司有限公司 刘佩荣刘佩荣 摘要 摘要 本文介绍了如何利用编码器结合 PLC 的高速计数器指令 高速比较 置位指令在开门机控制系统上的工程设计改造实例 通过此实例讲述了编码器 配合三菱 FX1S PLC 的高速计数器和高速比较置位指令在实际工程中的灵活应 用 关键词 关键词 PLC 高速计数器 编码器 开门机 设计改造 一 引言 自动开门机是车库和仓库常用的设备 其控制核心是单轴定位 控制 我公司有一台美国马斯特自动开门机 其驱动定位系统是由单 片机控制的 因电脑板子的电源部分和几块集成块都被烧掉 又找不 到同型号或能代换的集成块 板子无法修复 此控制系统是早期产品 厂家也没有此系统的配件 只能采取改造这一途径 于是我想利用三 菱 PLC 的高速计数器功能结合编码器和三菱 PLC 的 CALL HSCS 应用指令对自动开门机进行程序设计和改造 二 改造的可行性分析 马斯特开门机的工作原理 该马斯特开门机是利用单片机首先 通过加 减 调整三个按钮手动调整好门的上限位和下限位 同时由 2 编码器把门在上限位和下限位时的门的驱动电机的脉冲数送入单片 机储存记忆起来 在要开门和关门时按开门或关门的按钮 由带机械 离合器的直流电机驱动带动卷闸门上升或下降 在上升到单片机记 忆的上限位或下降到单片机记忆的下限位时电机停转 并由机械离 合器抱闸制动 现在的大多数 PLC 都具有高速计数器功能 不需增加特殊功能 单元就可以处理频率高达几十或上百 KHz 的脉冲信号 合理的选用 编码器 让脉冲频率即能在 PLC 处理的范围内又可以满足升降的精 度要求 利用 PLC 对驱动电机进行脉冲计数成为可能 而开门机对 上升 下将系统的精度和响应速度要求不是很高 可以通过 PLC 对 开门机升降系统驱动电机的上升和下降脉冲数的计算 在升降过程 中 让 PLC 对所接收的两个脉冲数与设定好的两个脉冲数值进行比 较 根据比较结果确定是否到达门限 控制电机是否运转 从而保证 了门的升降的可行性 所有 PLC 都具有可擦写的软元件 使软元件 中的内容可根据要求随时动态更新 在需要更改上限位和下限位时 可把手动调整的上限位和下限位的驱动电机分别的脉冲数存储到 PLC 的辅助继电器中记忆起来 使用 PLC 做开门机的电子定位也成 为可能 在控制系统中 可以利用原来的 24V 直流电源 电源部分的 电容 二极管有配件 24V 电源可修复 作为需要 24V 的控制系统和 直流电机的供给电源 从而简化了直流电源部分 还有可以利用开门 机的四个按钮 不需另外增加输入按钮 三 主要控制部件的选取 3 一 PLC 的选取 首先确定 PLC 的输入输出点数及分配情况 开门 关门要分别 各用一个输入点 调试要用一输入点 防上限位冲程 防下限位冲程 要分别各用一个输入点 停止要用一个输入点 高速计数器要占用两 个输入点 合计要用 8 个输入点 驱动电机正转要用一个输出点 驱 动电机反转要用一个输出点 合计要用 2 个输出点 共计输入 8 点输 出 2 点 因没有用到 PWM 脉冲输出 只用继电器控制卷闸门电机的 正反转 所以选用继电器输出型 再加上 220V 电源方便提取 因此 要选用交流输入型 PLC 在这里我选用三菱的可编程序控制器 由 于输入要有 8 点 输出要 2 点 所以我选用 FX1S 14MR 001 FX1S 14MR 001 的输入点有 8 点 6 点继电器输出 交流 220V 供电 它 带有高速计数器指令 高速计数器等功能 另外此系列 PLC 的高速 计数器具有处理频率高达 60 千赫的脉冲的能力 再加上 FX1S 14MR 001 的性价比高 因此选用 FX1S 14MR 001 完全可以满足开 门机的要求 开门机需要的输入输出点分配如下 X0 脉冲输入 X1 脉冲输入 X2 下降 X3 上升 X4 停止 X5 调试 X6 防下限位超程 X7 防上限位超程 Y1 下降 Y2 上升 二 编码器的选取 编码器的选取要符合两个方面 一是 PLC 接收的最高脉冲频率 4 二是进给的精度 我选用旋转编码器 旋转编码器是一种光电式旋转 测量装置 它将被测的角位移直接转换成数字信号 高速脉冲信号 因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给 PLC 利用 PLC 的 高速计数器对其脉冲信号进行计数 以获得测量结果 不同型号的旋 转编码器 其输出脉冲的相数也不同 有的旋转编码器输出 A B Z 三相脉冲 有的只有 A B 相两相 最简单的只有 A 相 输出两相脉 冲的旋转编码器有 4 条引线 其中 2 条是脉冲输出线 1 条是 COM 端线 1 条是电源线 编码器的电源可以是外接电源 也可直接使用 PLC 的 DC24V 电源 电源 端要与编码器的 COM 端连接 与编码器的电源端连接 编码器的 COM 端与 PLC 输入 COM 端连 接 A B 两相脉冲输出线直接与 PLC 的输入端连接 连接时要注意 PLC 输入的响应时间 有的旋转编码器还有一条屏蔽线 使用时要 将屏蔽线接地 我选用的是宜科 EB28 A4 H6 微型增量型编码器 编码器 EB 是宜科的 EB 系列 A 是代表法兰式 4 代表轴径 4mm H6 代表 10V 30V 供电 分辨率是 500P R 每转每相输出 500 个脉冲 的 通 过验正可以知道此分辨率可以满足上面两个条件 验证所需的参数 电机最高转速是 1500 转 分 25 转 秒 门高是 3m 本系统脉冲最 高频率 25 转 秒 500 个 转 2 A B 两相 25KHz 由于此工程中 对编码器的 A B 两相脉冲进行了分别计数 使用了两个高速计数器 且在程序中应用了高速比较置位指令 则此 PLC 可处理的最高脉冲 频率为 60 2 30 千赫 30 千赫大于 25 千赫 因此满足要求 5 四 PLC 程序的编写 此工程中程序的难点主要在于数据的记忆与比较处理上 在开门 机工作过程中 要用一个上升按钮或下降按钮分别设定上限位和下 限位 还要用同一个上升按钮或下降按钮来控制门的上升和下将 为了简化程序中的计算 采用了两个高速计数器 C235 和 C236 C236 通过增 减计数方式计算上升 下降进行的脉冲数 再把 上升 下降的脉冲数分别储存到 PLC 的数据寄存器 D210 D200 中 C235 用于计数正常工作中的上升 下降脉冲数 当门下降时 C235 减计数的脉冲数等于 D200 中的数据时 M50 常闭触点断开 下降到 位自动停止 当上升时 C235 增计数的脉冲数等于 D210 中的数据 时 M60 常闭触点断开 上升到位自动停止 设定上 下门限的控制程序段见下图 开 关门动作的控制程序段见下图 6 另外 还要用到子程序调用指令 CALL SRET 在进行门的上 下限设定时就调用设定上下门限的控制程序段 设定完成后返回主 程序执行 PLC 与编码器的接线图如下 五 操作说明 7 在设定下限门限位时 要先按住 X5 再按 X2 点动门到合适的下 限位置时 先松掉 X2 在没设定下限门限位时不能松掉调试按钮 X5 在 设定下限门限位时 也要先按住调试按钮 X5 再按 X3 点动门到合 适的上限位置 再松掉 X3 最后才能松掉 X5 在设定门限的动作中 千万不要松开 X5 否则不能完成设定门限记忆 在工作中按停止 驱动电机中间停止 或紧急停止 在门停止时 由开门机原本有的机 械离合器自动制动停机 并锁住电机轴 确保卷闸门不会因自身重量 掉下来 还有 利用了它以前配有的手动链条离合器 在控制系统坏 了 或没电时 可以用手拉动链条 使离合器分离 并带动电机主轴 旋转 从而带动门的主轴旋转 完成开门或关门动作 在开门或关门 过程中 都有程序定位保护 当门开或关到程序记忆的数值时使电机 停止 完成开门或关门动作 但万一系统故障没有停机时 还有加装 在门上档和门的下档的两个限位超程开关可完成停机动作 确保门 不会冲出外面或门顶牢地面而使电机过载 还有在电机主电路有短 路和过载保险进行保护 六 结束语 通过上述的设计改造过程 我只花了一千来块就能替代 5 千多 元的开门机系统 并能完全恢复了我厂开门机的功能 解决了要急于 使用卷闸门而开门机故障不能使卷闸门打开的紧急问题 由这个应 用实