DCS集散型控制系统安装调试施工方案完整

1、DCS集散型控制系统安装调试施工方案完整（完整版资料，可直接使用可编辑，推荐下载） * 5 万吨/年离子膜烧碱装置DCS 集散型控制系统安装调试施工方案施工单位：日期： 04年 6月 26日一、编制说明二、编制依据三、仪表施工程序四、主要调试方法五、施工技术保证措施六、质量保证措施（参见仪表总体施工方案） 七、安全技术措施一、编制说明方案主要依据以往施工项目如：*兴化工实验厂13.2万吨/年尿 素、*化工厂2万吨/年离子膜烧碱、*化工厂16万吨乙烯、兴* 石化总厂52万吨/年尿素、*兴乙烯“双苯”工程、兴*第二化工厂 4万吨/年离子膜烧碱工程等装置中 DCS集散型控制系统以及* 化肥厂磷酸氟化

2、铝装置由法国引进的 PLC程控系统安装调试的成功 经验所编制的。由于本工程的自控施工图纸及 DCS系统的软件、硬件资料暂无， 此方案有待于资料齐全后加以补充、完善，仅作为配合或共同进行 DCS集散型控制系统调试的作业指导书。本装置具有很高的自动化水平，其生产过程通过DCS过程控制计 算机和操作站对生产过程中的工艺参数实行集中控制、显示、监测、 报警、联锁，其中重要的参数状态通过数据高速公路适时反馈到主 控制室的管理监控计算机，配合其实现对全厂性的原料、产品、公 用工程及能耗的统一核算和管理.DCS综合控制装置具有综合运算的数据和数据采集功能，它以数据高速通道为支柱，综合了计算机、自动控制、数据

3、通讯、CRT显示 的先进技术（4C技术），系统功能分散、监视操作集中、控制逻辑可 扩，人机联系完善，运行安全可靠，与电动皿型仪表兼容，在目前 国内伺类装置中自动化水平处于领先地位。该工程DCS从功能层次上系统可分为二至三级，第一级是过程控 制级，过程控制微处理机直接与现场各类仪表（如变送器、执行器等） 相连,接收生产过程的模拟量、数字量、脉冲量、输出数字量，并对 信号进行安全隔离和模拟/数字量值转换。对所连接的装置实施监 测、控制，同时向上与操作站计算机相连，接收上层的管理信息，并向上传递装置的特性数据和采集到实时数据。第二级为过程管理级， 是以操作站、工程师站为核心的管理计算机系统，通过 C

4、RT丁印机、 操作盘等综合监视过程的所有信息， 集中显示操作 , 控制回路组态和 参数修改、优化过程处理等。本工程自控系统是以中央控制室操作站为中心的多层网络， 有机 整体。控制室与装置间的系统调试密不可分，调试工作在DCS系统安 装中显得尤为重要和复杂，需要有与之相适应的施工组织和施工方 法。二、编制依据* 氯碱树脂工程招标文件 ；工业自动化仪表工程施工：及验收规范 （佃J93-86）；自动化仪表安装工程质量检验评定标准 （GBJl3l 90）;三、仪表施工程序根据该工程的特点（DCS集散型控制系统）,宜将整个仪表安装工 程施工分成二条独立的作业线 , 进行平行施工。施工人员进入现场后，要认

5、真、细致地做好施工准备 , 在早期现 场条件不具备时，应尽可能进行各类仪表系统、部件的予组装 , 管、 支架的予制。与此同时，进行现场仪表的一次调试，箱、柜、操作 台及辅助设备的安装、校接线等工作 .中期密切配合工艺安装人员进行调节阀、 流量计、 孔板、 一次取 温、取压部件的施工。应“化整为块” “见缝插针”逐步完善电缆桥 架、线、支架及一次仪表的安装。同时在控制室内进行以端子排为 界的控制室内DCS集散型系统的硬件调试，应用软件的功能测试， 通过控制室内系统的局部调试，将大量的问题暴露于早期，实行质 量予控，为系统的联调打下坚实的基础。后期视现场仪表系统完成状况， 按完成的先后顺序及工艺单

6、机试 车控制点 , 逐步完成系统联调工作，达到与工艺配管同步施工的目 标。计算机系统各单元开通后， 按回路图对各种输入回路和输出回路 进行系统调试，调整测量和控制精度，检查各有关功能。先试简单 回路，再试复杂回路，在系统正常后，对控制回路的 PID 调节参数、 测温信号的折线数据、CRT显示的单位和小数点，报警元件的给定点 等等参数进行测定测试 , 此后，对各回路保持通电状态。四、主要调试方法4.1 系统调试的覆盖方法硬件调试项目覆盖 将所有单元、台件分类制定调试表格，将具体的检查、确认、测 量, 所要求的正确状态、标准数据和允许误差填好，调试时按表格次 序逐一检查、测量，并填入实际结果数据。

7、软件调试覆盖 计算机软件已经过制造厂的调试， 现场调试工作主要是检查使用 系统软件对应用软件进行结构性测试和功能性测试，覆盖内容为 :A根据操作站说明书和操作卡对系统基本功能逐项试验。B 根据设计组态数据表或规格书对程序和模块的组态数据进行 校对，修改完善。C利用功能画面、窗口、菜单等按设计程序图通过冷态调试对应 用程序进行试验。D在系统调试中进行参数给定、程序启动和投入过程控制。单回路调试覆盖：根据回路接线图将输入、 输出信号按模拟量输入、 输出，数字量 输入、输出和电阻飞毫伏、伏、毫安、脉冲、接点等类型 , 分类并按 其范围和特点分成调试组，排出调试顺序。无论一个回路的调试分几个部分完成，

8、 每完成一部分即用色笔在 回路图上对已调试的线路和单元作上标记，标记布满线路则表示此 回路调试覆盖完毕，简单清晰，同时做相应的数据记录 .要点:A 输入信号从回路的起点元件开始，输出信号到回路的终端元 件。注意回路的分支、指示、记录、报警回路等可同时试验。B 每个回路调试前，再测试核对一次线路，正确无误后通电 , 调 试完后在现场挂牌，投入运行，并及时向用户交接。联锁回路调试覆盖利用设计逻缉图， 如无逻缉图则将线路图整理成逻辑测试图， 然 后对联锁系统进行逻缉功能调试。要点 :A 测试前核对逻缉，逻缉“ 1”“ 0”的条件和结果需双重测试， 在逻缉图上做标记 , 不遗漏设计需要的逻辑功能 ,也

9、不能出现多的逻 辑功能。程序控制系统调试覆盖按程序表逐步测试 , 对每一步都进行条件、各元件状态、程序时 间全面检查试验。4。2 系统调试中的：模拟方法系统性能检查：A DCS冷态调试：即在外部多芯电缆尚未与主控室机柜连接时， 对I/O卡进行精度检查测试。包括 AI、A0 DI、DO精度检查。方法 对 AI、 DI、 PI 在机柜的输入端加入相应的模拟或数字， 用操作键盘， 调出相应的回路图，右 CRT上观察测试和记录测试结果。对DOA0通过操作员键盘,在机柜的输出端，接相应的电流表（电 压表 ） ，进行测试记录。B 回路系统调试 : 等现场仪表安装接线全部正确完成 , 并确认该 回路已经作好

10、隔离措施后，方能进行回路系统测试，方法同冷态调 试，但信号的加入点在现场变送器之前，尽量把整个回路都收集在 内。对各回路进行调试，使系统在系统误差范围之内，对控制回路 还要检查执行机构的正反作用和动作的正确性， 对复杂的控制回路， 分步模拟工艺条件逐步检查确认。C联锁报警回路的调试在事故接点处，加入相应的模拟信号，与 电气、工艺人员一起作报警和模拟联锁动作试验，确认动作无误， 符合规定要求。系统调试中采用综合模拟方法的目的 , 是为在系统投入生产过程 之前，完整、真实地模拟过程参数进行系统状态调试。输入信号模拟从系统输入端送入模拟过程变量的相应信号 ,使用 0。05级经计 量局检定合格的数字电

11、表和数字压力表作为标准表，保证精度和提 高效率。输出负载模拟冷态调试时， 现场负载不接入， 对模拟量输出负载可在控制室输 出端子上接入与负载对应的小功率电阻， 使DCSk的CRT显示正常. 数字输出信号的负载需要时，可用信号灯模拟。热态调试前拆除模 拟负载.系统模拟主要用于复杂而重要的联锁系统的冷态调试。 制作模拟板， 数字 信号用开关；和信号灯模拟，模拟量信号可用简易电子元件线路板 产生。故障模拟主要目的是检查计算机系统对故障的检测诊断和冗余功能， 送入 越限信号、故障接点信号，测试操作站的显示状态、用切断电源、 切断负载、拨出插卡、人为调整和临时跨越接线等方法模拟故障状 态, 测试操作站对

12、相应故障的检测诊断的冗余功能。4。3 调试中的人机对话利用DCS操作站和其它人机接口的功能，如各单元插卡的发光二 极管显示；以及现场的显示操作部分等，或在必要时在端子上插入 临时的人机接口，提高系统调试的速度、效率和准确性。要点：三个CRT画面同时进行三个回路的调试。 经合理分工、分组配合 也可同时调试一个回路的不同画面二运行操作时三屏幕常分别用来进行总 貌显示报警显示、编组显示。调试检测控制回路时要以点画面为主 .数据通道按三级优先权通讯，对不同的功能画面扫描周期不相 同，注意调试中的相应等待、监视延时，不要急于对话。延时也包 括调节元件的滞后，如向调节阀发出输出改变信号后需等待阀的行 程动

13、作时间 , 与现场联系要利用对讲机。4.4 DCS 系统现场调试中的故障诊断与处理DCS集散型控制系统尽管有很多的优越性，给现场安装调试带来 了很多方便条件，然而要保证控制系统上的输入输出点顺利开通， 所有回路、调节、联锁、检测及报警系统安全、正确可靠地投入运 行，仍然必须注意现场安装调试的高质量和高效率 , 及时排除隐患。 根据以往经验 , 在施工过程中要注意以下几个方面，并采取相应措 施。4.5 DCS 系统早期故障尽管制造厂已对DCS的硬、软件进行过检查、测试，但范围和时 间有限，不一定能充分发现故障，经过运输、存放和安装又产生了 新的故障。工程设计、 制造厂的设计存在着不完善和错误，

14、尤其是各专业设 计不够严密，或者条件不清楚，存在着错误。安装和接线不良造成的故障 .系统元件质量引起的故障 .现场环境因素 . 如温度、潮湿、灰尘、振动、冲击、干扰、鼠害 等造成的故障。调试投运期间操作人员不熟练引起的误操作和损坏 .4.6 现场常见的硬件故障 :系统插卡和元器件故障： 元器件质量不良， 使用条件不当， 调整不当，错误的接线：引入不正常，电压而形成的短路，都可能产生 这类故障线：路故障：因电缆导线端子、插头损坏或松动接触不良， 或因接线错误，调试中临时接线拆线或跨接处不当，以及因外界腐 蚀损坏都可能产生线路故障，这类故障常是隐蔽的 .电源故障： 供电线路事故、 线路与负载不匹配

15、， 可引起系统或局 部的电源消失，电压波动范围超限 . 某元器件的损坏，某些误操作也 会形成电源故障，这类故障常常影响范围较大。4.7 软件方面的错误 程序错误：设计、编程和操作都可能出现程序错误 , 特别是联锁、 顺控软件，不少问题往往是由于工艺过程对控制的要求未被满足而 引起。组态错误： 设计和输入组态数据时， 发生错误，这可以调出组态 显示进行检查和修改，组态错误引起信息传递处理出错。4。8 故障检测的基本途径现场调试工作主要包括三个部分： 硬件调试、软件调试和系统调 试。硬件调试和软件调试也可以和现场安装后对集散型控制系统的 设备检验工作合起来进行。系统调试是安装后投入运行前对硬件、

16、软件的综合性最终检查。对制造厂提供的故障检查流程图 , 故障诊断表等可充分加以利 用。4.9 故障的位置及处理故障的CRT显示：集散系统控制系统能及时对挂在总线上的各单 位进行周期诊断， 通过检查如发现异常现象八其内容就被编成代码， 经宙总线向操作站传递信息，从而在CRT上显示和报告故障发生的位 置，通过CRT了解故障情况后，应进一步通过机、柜有关插卡上的 一系列发光二级管的显示状态，从状态表中查询不正常状态的故障 内容，插卡外部的故障则要逐步检查分析。常用的故障定位方法 直接判断法：根据故障现象、范围、特点以及故障发生的记录， 直接分析判断产生的原因和故障部位，查出故障。外观检查法 : 对一

17、些明显的有外表特征的故障 , 通过外观检查，判 断故障部位。如插座松动、断线、碰线、短路、元件发热烧坏、虚 焊、脱焊等等口有的故障特别是暂时性故障可以通过人为摇动敲击 来发现。替换对比法：对有怀疑的故障部件 , 用备件或同样的插件部件、 元件进行替换，或互相比较 . 但要注意，在替换前要先分析排除一些 危害性故障。如电源异常、负载、短路等引起元件损坏的故障如不 先排除，则替换上的插件继续损坏。分析查找法 : 当故障范围不明时，可对故障相关的部件，线路进 行分段，逐段分析检查、测试或替换。隔离法：可与分段查找配合使用，将某些部件或线路暂时断开 , 观察故障现象的变化情况，逐步缩小怀疑对象 .4。

18、10 组态错误处理调试中发现的组态错误 , 可以核对组态表格、组态数据，对组态 的修改和键锁操作宜专人负责。对于点标记组态，除核对组态表外 还要在调试过程中根据组态功能逐点核对，对调试中某些输入信号 有时还需临时改变组态数据以便于回路调试，调试完后仍复原运行 组态.4。11 程序错误处理。应用软件的编制一般在设计制造阶段已完成， 现场调试中难免有 一些程序上的修改，包括程序编入错误和控制上的变化修改，每种 机型都有特定的编程语言 , 在调试中可对程序进行检查和运行， 如对 程控程序调试运行中的故障，可以通过CRT上的顺序错误代码，故障 代码及顺序状态说明符查明其意义并进行处理。逻辑控制程序常以

19、梯形图在屏幕上显示， 现场调试中要将逻辑与 梯行图进行核对 , 先查出梯形图的逻辑错误 , 然后对系统进行逻辑测 试，确任已改正错误后再与现场连通。4。12 离线诊断在系统调试中如发生故障无法进行在线诊断， 可进行离线诊断口 操作站的离线诊断主要是利用专用设备 （诊断磁盘和维修专用插卡 ） 进行测试 . 检查有关功能。五、施工技术保证措施5.1选派具有对DCS及PLC丰富调试经验的工程师作为 DCS及 PLC的技术负责人，并由具有丰富调试经验的专业 DCS调试队伍从事 对DCS及 PLC系统的上电，重新启动，硬件软件调试，冷态调试，系 统回路调试。5.2 选派有丰富经验的仪表工程师进行周密的技

20、术准备， 做好图 纸自审并参加会审工作， 编制先进的行之有效的各类施工方案 （或技 术交底）以指导施工，严格执行“五无五不”方针，即无施工方案（ 或技术交底 ） 不予施工 , 图纸未经会审不予开工 , 施工五指定规 范不予施工，质量检验无验收规范不验收，调试人员无证不上 岗.5.3 在施工中 , 采用和推广新技术、新机具及先进的施工工法DCS施工工法、M0 300 DCS调试施工工法。六、质量保证措施（参见仪表总体施工方案）七、安全技术措施7.1 进入施工现场必须穿工作服，戴好安全帽，登高作业要系安 全带。7.2 施工人员严格遵守项目部制订的安全防火十大命令7.3 施工现场备有防火器材， 在禁

21、火区动火必须先办好动火许可证后，方可施工 .7。4 与工艺介质相连的仪表， ：安装后必须关死根部阀 , 打开平 衡阀，防止管内压力窜入仪表，造成仪表单向受压或过压损坏仪表。7。5 仪表投入运行时一定要按操作顺序进行，以免损坏仪表。7.6 各种仪器 （ 表） 、机具在送电前，仔细检查屯源接线是否正确。7。7 使用各种器具，严格按其规程进行。7。 8 计调室严禁存放易燃易爆物品。基于PLC液压施工升降机控制系统设计摘要施工升降机为建筑施工中必不可少的一种运输工具 , 当前电机 - 机械传动式 升降机为主要生产的一种升降机。但是其采用接触器来进行控制，自动化水平 较低, 且在施工过程中具有很多缺点，

22、 如速度比较单一、启动制动时冲击力较大、 工作人员感觉不适等， 无法符合中高层甚至超高层施工项目的需求 . 所以对升降 机控制系统的研究具有非常重要的意义， 不仅可以提升工作效率 , 而且可以带来 巨大的经济效益。然而液压升降机具有较快的运行速度，能够实现无级调速，同时起动、制 动冲击力较小 , 所以本文基于液压施工升降机， 设计了升降机控制系统。 在对液 压施工升降机的工作原理深入研究的基础下 , 对 30 层的液压升降机控制系统进 行设计。该控制系统分为 PLC控制系统及监控系统.通过串口通讯的方式实现 PLC控制系统与监控系统之间进行通信，实现升降机的控制。PLC控制系统的主 CPU选取

23、三菱FX2N 48MR-001PLC，模拟量输出模块 选取FX2N-2DA。PLC控制系统实现了接收所有输入/输出信号以及触摸屏串口 通讯信号，通过其内部的程序进行处理，完成液压升降机的逻辑信号和速度的 控制。按照升降机控制系统的需要 , 对控制系统的主电路、电液比例控制电路， 安全运行等电路进行设计。监控系统选用昆仑通态触摸屏 TPC1061Ti，通过MCGS软件设计选层参数输 入以及监控运行状态界面。本文所设计的升降机控制系统不仅提高了施工升降 机的自动控制水平，而且提高了升降机的安全性和可操作性。关键词：液压升降机,PLC，触摸屏目录1 绪论 01.1 课题研究背景及意义 01.2 液压

24、升降机国内外发展现状 01.3 本文主要研究内容 12 液压升降机简介 22。1 液压升降机的工作原理 22.2 液压升降机组成 23 液压升降机控制系统硬件设计 33.1 系统总体设计 33.2 控制系统硬件选型 43.2.1 比例变量泵的选型 43.2。2 PLC及模块选型43.2。3 触摸屏选型 43。3 控制电路设计 53.3。1 PLC的 I/O存储地址分配53。3.2 输入输出回路设计 63。3.3 电液比例控制电路设计 63。3。 4 主电路设计 8抱闸、门锁、安全运行电路设计 94 液压升降机控制系统软件设计 114。1PLC既述 114。2PLC软件设计114。2。 1 楼层

25、信号产生与清除设计 12选层信号的登记、清除及显示设计4。 2。 3 停层信号的产生与清除设计 144.2。 4停车制动设计 144。 2 .5启动加速与稳定运行设计 154。2。6 速度曲线设计 164.3 触摸屏软件设计 195 液压升降机控制系统抗干扰设计 225.1 抑制电源系统引入的干扰 225。2 抑制输出端引入的干扰 225。3 安装与布线 225。4 选择正确的接地点 ,完善接地系统 226 总结 24 参考文献 251 绪论1.1 课题研究背景及意义施工升降机为一种通过平台或吊笼把人或物进行垂直运输的施工设备 , 其为 工业、建筑、桥梁施工过程中很重要的运输设备 . 升降机具

26、有运行稳定、安全可 靠、方便安装、搬运方便等特点，可以减少了施工人员的劳动强度，大大加快了 施工的进度，在施工过程中占据重要的作用。二十世纪八十年代我国生产了第一台施工升降机 , 历经四十年的不断发展， 无论结构形式还是功能、 用途等方面其都产生了巨大的变化。 由于城市高层建筑 难以使用井字架及龙头架等设备， 因此施工升降机在这些高层建筑施工中得到广 泛的使用。近几年来，随着经济的快速发展，建筑行业也进入了一个繁荣的阶段 , 施工 单位更加注重施工的安全及效率 . 施工升降机作为一种施工中不可缺少的垂直运 输设备，其是否可以安全高效的运行及自动化控制的实现，对于加速施工进度 , 减少施工成本以

27、及降低施工人员的劳动强度具有深远的现实意义。1.2 液压升降机国内外发展现状当前国外的高速升降机主要分为两种， 液压传动无极调速升降机， 其标定速 度为零至九十米 /分，采用手动停层控制； 调频调速升降机 , 标定速度为零至三十 / 四十至八十米 / 分，采用自动选层平层的控制方式 .当前我国使用的电机机械传动式施工升降机， 其采用接触器进行控制， 存 在启动与制动过程冲击较大、 运行速度比较单一等不足。 由于施工高度高于二百 米时其运行速度仅为三十四至三十八米 / 分，这延迟了施工的进度，降低了施工 单位的效益，因此无法符合高层及超高层施工项目的要求。液压升降机具有运行速度快、 启动及制动过

28、程比较平稳、 对电网的冲击较小、 可以实现无级调速及空载启动等优点。 因此液压升降机不存在重载时难以启动的 困难，为高层建筑比较理想的运输设备。 随着社会的不断发展， 建筑的高度不断 增加，当前施工升降机的自动化控制程度比较低 , 在施工过程中存在很多缺点 . 通常无超载的限制， 仅可以通过对人数及物料的重量进行估计， 不具有楼层的呼 叫显示及自动平层等功能， 所以当前的升降机在运行过程中， 其运输能力不能充 分的得到利用；随着按钮、接触器及继电器的不断老化 , 使得动作及响应的时间 发生变化 , 引起电机响应的滞后，使得升降机无法停到目标的位置，造成误差； 存在速度比较单一、 起动制动冲击较

29、大等问题 . 所以, 通过继电器接触器进行控制 的起动机无法负荷现场施工的需求。 对施工升降机自动控制系统进行设计具有重 要的意义，不仅可以提升工作的效率，而且可以产生更大的经济效益。1.3 本文主要研究内容 本文在研究国内外施工升降机的基础上， 以三十层的液压升降机为控制对象 , 设计了基于PLC的升降机自动控制系统，完成的主要内容如下：1、根据施工升降机的控制要求，考虑到短路保护、过载保护以及限位保护 等保护问题，对主控制回路、 电液比例控制回路、 安全运行回路等电气控制线路 进行设计 , 减少了运行过程中可能存在的问题。2、控制系统的PLC程序设计选用三菱的编程软件 G) develop

30、er，对升降 机的逻辑信号以及速度进行控制。3、 控制系统的人机界面选用昆仑通态触摸屏, 通过通讯完成触摸屏与 PLC 的通信，通过MCG编程软件，设计了比较形象直观的人机交互界面，实现对控 制系统的监控。2 液压升降机简介2。1 液压升降机的工作原理液压升降机主要包括异步电机、变量泵、马达、液压阀等部分，选用三菱 PLC作为主控制器,工作原理图如图2。1所示。升降机上行与下行的工作原理差 不多，所以本文介绍下行工作原理。图 2.1 施工升降机工作原理图下行开始时,PLC接收来自触摸屏的选层和下行的指令，PLC输出下行信号使 得下行电磁阀YV2带电，电机起动接触器KM1通电，变量泵运行，油液进

31、入马达， 带动拽引轮旋转，进而升降机的吊笼启动。PLC选择相应的加速信号通过D/A处 理送到比例放大器得到控制电流控制比例电磁铁进而对变量泵的流量进行控制， 从而对吊笼的启动运行速度进行控制 ,若达到最大速度 ,吊笼便以此速度稳定运 行.在运行工程中，PLC可接受来自井道装置的信号，并且在触摸屏上显示当前 楼层位置、运行状态等。若PLC收到减速信号，PLC根据减速曲线输出相应的减 速信号， 减少比例电磁阀的输入电流， 进而变量泵的流量减少， 吊笼的开始不断 减速。当升降机到达目标位置，PLC控制信号输出使电磁阀YV2不带电,KM2失电， 关闭液压系统 , 升降机停止运行。2。2 液压升降机组成

32、升降机主要包括钢结构、安全装置、驱动装置、电气设备这四部分。1 ）钢结构：由吊笼、天轮架、附着架等组成 .2）电气装置：电气控制系统包括电控箱、电源、操作台、电缆导向装置等。3）驱动装置：主要包括泵、阀门、马达、电动机、钢丝绳等部分。4）安全装置：主要包括限速器、防坠安全器、安全钳、缓冲弹簧、限位器、 安全钩、急停开关、电磁制动器、超载开关、断绳开关等。3 液压升降机控制系统硬件设计3.1 系统总体设计液压升降机控制系统的硬件部分主要包括 PLC 控制模块、模拟量输出模块、 触摸屏模块、井道装置、比例变量泵、安全装置等 ,结构框图如图 3.1 所示。图 3。1 系统结构框图控制系统以 PLC

33、为核心 ,负责处理输入信号的数据处理以及输出信号控制。 触摸屏实现参数设定及显示的功能。控制系统配有安全装置 ,保证液压升降机的 安全运行 ,否则产生报警信号。若升降机安全运行，在触摸屏输入层数，并在触 摸屏显示层数， 控制系统根据选取层数调用相应的加速曲线， 输出模拟信号对比 例泵进行控制，进而使吊笼按照预期的曲线运行。运行至目的层数,系统便产生停车信号，使液压电机以及比例泵停止运行。3。2 控制系统硬件选型3。2.1 比例变量泵的选型本文选取 BCY141B 型轴向柱塞泵 ,通过外控油压对变量机构进行控制，通 过输入电流大小对泵的流量进行调节。 BCY141B 的参数指标：滞环 H1 5%

34、 ,非线性 HLI 5%,重复复精 HR 3%,分辨率 H I 2%, 频响f 3dB 1.5MHz (160/250BCY泵)，f 3dB 3MHz (25/63BCY泵).该比例变量泵能在输入电流作用下，控制排量的比例。该泵具有灵活控制、 动作灵敏、精度高、较好的稳定性等优点 ,满足工业自动化的需求。3.2。2 PLC及模块选型PLC 的选型需要考虑到输入 /输出点数、存储容量、响应速度、电源容量等 问题。 PLC 的选型不但要符合控制系统的要求 ,还要考虑系统的成本。本文选取三菱FX系列PLC,该PLC电源为交流电，直流24V输入,继电器 输出。具有四十八点数字量输入 /输出，输入输出分

35、别为二十四点。该控制系统 要求输出模拟量信号控制变量泵，对升降机的速度进行调节，选用FX2N2DA模拟量输出模块。主单元 FX2N-48MR-001PLC 本身自带四十八点数字量输入 /输出量，可以扩 展到 256 点，运行速度快。有较强的通讯功能，有两个 COM 口，一个为 RS232 通讯口，用于PLC程序的编写、下载、调试。另一个为 RS485通讯口，可以连接 变频器等设备。模拟量输出模块 FX2N-2DA ，具有两通道的模拟量输出， 可以输出 420mA 电流， 05V 或 0-10V 电压信号，通过接线方式进行选择。精度为± 1,转换速 度为4ms/通道。主PLC通过FRO

36、M/TO指令实现对模拟量模快设定及转换值读 取。3。 2。 3 触摸屏选型升降机控制系统中，通过触摸屏，实现信息的输入及显示功能。触摸屏通过串口将信息传送至PLC, PLC按照井道装置的信号，输出相应信号控制变量泵 及电磁阀，实现升降机的自动运行，并对运行状态进行监控.本系统选取昆仑通态触摸屏 TPC1061Ti,其性能参数为：10.2英寸TFT液晶 显示屏，1024x600分辨率,存储器容量内存为128M,系统存储为128M,通讯接口 COM1(RS232), COM2( RS485)。3。3控制电路设计3.3。1 PLC的I/O存储地址分配升降机输入输出设备及端子分配如下表 3-1所示。表

37、3 1输入/输出端子输入端子名称输入端子名称X0门锁继电器KA1Y0上行电磁阀YV1X1运行继电器KA2Y1下行电磁阀YV2X2基站开关SA1Y2电源指示灯HL1X3上限位开关SQ3Y3超载报警指示灯HL2X4下限位开关SQ4Y4液压故障指示灯HL3X5上极限开关SQ5Y5吊笼开到位指示HL4X6下极限开关SQ6Y6电机主接触器KM1X7开到位开关SQ10Y7丫型接触器KM2X10关到位开关SQ11Y10三角型接触器KM3X11超载开关SQ44X12上减速感应开关1KRX13下减速感应开关2KRX14急停开关SB1 SB2X15液压接通SB3X16液压断开SB4X17电机断路器QF3。 3。2

38、 输入输出回路设计把触摸屏的输入信号以及升降机运行过程中的信号传送到 PLC 的输入端便 组成了输入电路。PLC输出端输出信号用于控制升降机运行过程中的执行元件以 及显示运行状态，便组成了输出电路，输入 /输出电路如图 3.2 所示.图 3。 2 PLC 输入/输出控制图3.3。3 电液比例控制电路设计本文选用 BCY14-1B 型电压比例变量泵， VT-PFDCA1-10V 型比例放大 器，直流电源供电， 0-10V 信号输入，电液比例控制电路如图 3。 3 所示。控制 系统主电路 25、26 端子输出电压作为该控制电路的供电电压。 PLC 的 D/A 模块 输出作为该控制电路的输入信号流量

39、比例阀的线圈F+、F与比例电磁铁连接， 使其带电 ,进而对比例调节泵进行驱动。图中的电容可以滤除 FX2N-2DA 模块输 出的波动。PLCPUIERmi>4>iIMT1ALM Hout)FCoul)(F)Dither Q(HDithM (F) Dw f J(F)D(mff)Up 跚o(F)MIN Q(BMIN O(F)MAX C：(P)MAX O卅聊R | h h| Fm FIB W 412OHL图3.3电液比例控制电路图中端子功能:1) V+ 为 DC 18 36V2) 0V 为 DC 0V3) P+、P为压力比例阀线圈4) F+、F为流量比例阀线圈5) Pin为压力信号输入口

40、6) Fin为流量信号输入口7) GND为信号输入公共点8) +12V作为电位器用电源9) (F)Dither为颤振频率10) (F)Down为下降斜坡时间11) ( F)Up为上升斜坡时间12) ( F)MAX 为最大设定值13) (F)MIN 为其实电流值3.3.4 主电路设计主电路需要一台异步电机对变量泵进行驱动 ,需要一个接触器 KM1 进行控制 . 电机选取星三角启动方式， 减少启动电流 .制动选取电磁抱闸断电的方式， 当 KM1 不带电时，抱闸线圈 YB 通过闸瓦抱紧闸轮，使得电机停止转动。当 KM1 得电 时,主触点闭合 ,YB 得电 ,闸瓦与制动轮分开，电机便启动运行。电机通过

41、热继电 器FR进行过载保护，若过载，FR的常闭触点便接入安全运行电路中.熔断器FU 具有短路保护功能，若短路，FU熔断将电路切断起保护的功能断路器QF具有 欠压保护功能，如出现失压、欠压等故障时 ,QF 自动将故障的电路断开。控制变 压器 T1、T2 具有降压、隔离的功能。将急停按钮 SB1、SB2 按下，可能导致接触器 KM1 失电，断开主电路，使 得电机停转；SB1、SB2断开，KA2断开,PLC的电源切断；SB1、SB2闭合时， KM4 得电，熔断器 FU 熔断，电机停止运行。 PLC 与电磁换向阀的供电电压为 交流220V,安全运行电路的供电电压为交流 110V,控制系统主电路如下图3

42、.4所 示。图3.4控制系统主电路3。3。5抱闸、门锁、安全运行电路设计该系统泵通过电机进行控制，电机通过KM1对其启停线圈就行控制，以此通 过KM1对抱闸线圈的通断就行控制。把全部楼层门的开关连接到一起，通过对门 锁继电器KA1进行控制，确保所有楼层的门正常关闭才可以控制升降机的运行 .把安全窗开关SQ1、安全钳开关SQ2、上下限位开关（SQ3、SQ4）、上下极 限开关（SQ5、SQ6）、安全防坠开关SQ7、限速开关SQ8、围栏关到位开关SQ12、 断绳开关SQ13、基站开关SA1、热继电器FR连接到一起，便组成了安全回路， 对安全运行继电器KA2进行控制，只有安全时，KA2闭合,升降机才可

43、以运行。 抱闸、门锁、安全运行电路如图 3.5所示。图3。5抱闸、门锁、安全运行电路4 液压升降机控制系统软件设计控制系统软件设计主要包含 PLC 软件设计以及触摸屏软件设计这两部分， PLC 程序设计包含信号控制与速度控制两部分。4.1PLC 概述可编程控制器从本质上来说，属于计算机系列，由于其硬件结构与计算机类 似，其主要服务于工业控制行业，具有编程语言简单易懂便于实现编程.可编程控制器由中央处理单元、存储器、输入 /输出单元、编程器、电源等组成。1）中央处理器 （CPU）PLC的核心为中央处理器，其根据输入的指令，执行相应的程序，其实现仓 库保管，检测校验功，执行程序，诊断故障的功能。2

44、）存储器PLC 同计算机在存储器方面比较相似，可以分为系统程序存储器、用户程序 存储器及工作数据存储器三类 .3）输入/输出接口输入/输出接口为 PLC 和外界进行连接的桥梁。输入接口实现信息的采集， 通过输入接口 PLC 便可清楚外围的信息指令。4）通信接口PLC 配有多种接口 ,便于 PLC 与 PLC 之间以及 PLC 与触摸屏之间进行通信 采用这些通信接口能够和监视器、打印机等设备进行连接。4.2PLC 软件设计PLC 程序开始时 ,在确保系统处于安全运行条件下， 才可以进入 PLC 主程序。 在 PLC 主程序中，需要看电机以及液压系统有无正常运行，基于此得出输出。 PLC 主程序主

45、要实现以下功能： 产生楼层信号以及信号清除、 登记选层信号以及 显示与清除、产生停层信号以及信号清除、停车制动、启动加速及稳定运行等。 其流程图如图 4.1 所示。冇图4.1系统程序流程图楼层信号产生与清除设计若升降机到达某一楼层时，将所处层数的信号传送到触摸屏来显示当前层数。 其部分梯形图如图4.2所示.其中D300为升降机所处的楼层数，在触摸屏上显示。 X3为上限位开关,安装于30层，上升到30层，D300为30.X4为下限位开关， 安装于1层，下降到1层,D300为1。中间的楼层，上升一层，D300加1,下降一 层，D300减1。升降机在1层到30层，分别将M301M330置1,强选层信

46、号 清除.ChlP£cyp K3QMOV03X1PHINC03LCI稻MdIItacrMCfcCj_LIIKK;图4.2楼层信号产生与清除梯形图4。2。2选层信号的登记、清除及显示设计工作人员可以通过触摸屏上1至30层选择相应的层数。选层信号 M401至M430置1时，将信号传送到PLC中进行登记，而且点亮该层数。若升降机直至选择的层数，则清除停层信号，触摸屏上点亮的层数熄灭。其部分梯形图如下图4.2。3停层信号的产生与清除设计升降机在停车以前，要确定出所要停的层数，每一层将产生停层辅助信号 三十层的停层辅助信号分别为 M201至M230.当升降机下降至一层在一层停层， 当升降机上升

47、至三十层在三十层停层，当升降机在中间层停层，登记所选层信号 然后控制升降机升降到相应的层数，其部分梯形图如下图4.4所示。HS1IW-3U1T-5II1 ITIT414X11 SEIi irH阳Iri觀T5-IIIIrsttbraESETkF2CB'I I图4。4产生于清除停车信号梯形图停车制动设计进行停车制动以前，首先将生成停车制动信号 M575、M576,进而通过停车制 动信号控制继电器M485来完成停车制动。为避免升降机进入平层区才产生停车 信号，引起升降机的过急停车的产生，选取微分命令把X12、X13转换为短信号.其部分梯形图如图4.5所示。在上升的过程中，首先将 X12接通，

48、那么M583接通，升降机便减速,若到达 X13接通，则升降机制动。下降过程中，首先将X13接通，升降机便减速，若X12 接通，则升降机制动.4。2.5启动加速与稳定运行设计在确保升降机的运行方向以及吊笼门关好的情况下，启动升降机，部分梯形 图如图4.6所示。上升的过程中，通过触摸屏将M195接通，X10接通，那么M585 接通，升降机加速上升。下降过程中，通过触摸屏将M196接通，X10接通，那么M585接通，升降机加速下降。若制动信号M583接通，上升过程中，接触到X13，便将M485清零,升降机停止，下降的过程中，接触到X12，便将M485清零, 升降机停止。图4。6启动加速与稳定运行梯形

49、图速度曲线设计因为施工升降机用于载人和货物，垂直方向的运输工具，人员对升降机的速度 的变化较为敏感。因此，升降机速度的设计要满足人体舒适感以及运行效率两种 要求。施工升降机运行过程中的加速度以及加速度的变化率决定了运行的舒适感， 特别是升降机进行启动以及制动的过程可能会引起乘客不舒服。而且，要确保升降机的运行效率，因而加速度及加速度变化率不能太小。本文将升降机的速度曲 线划分为五个工作时段，加速段、匀速段、减速段、平层段以及停靠段，如图4。7所示。从图中可看出，停靠段的速度比较低，对速度控制的影响较小，很难进 行准确的控制，引进对四工作段进行控制当进入第五个工作段时，将比例泵流 量关闭,让升降

50、机自然停靠。本系统选取的最大速度为一米 /秒，平层速度为0.1 米/秒，进行加速与减速的时间均是一秒，平层的时间是0.5秒。v2t2(t t1)v2t24t 1(t1 t t2)v1(t2 t t3)v19t2(t3 t t4)59218 2vtt2 1.9(t4 t t5)55v0.1(t5 t t6)图4.7升降机速度曲线图h u ttt(s)l«Po FT?由图得速度的表达式为:其中：t1为加速段的第2段始端，t2为匀速段始端,t3为减速段的第1段始端,t4为减速段的第2段始端，t5为平层段的始端，t6为平层段的末端。通过吊笼线速度V同液压转速n的关系、液压转速n同流量q的关系

51、、流量 q同比例变量泵电流I关系、变量泵I同比例放大板电压U的关系以及电压U与模拟量输出模块D的关系，计算出模拟量输出模块 D和吊笼速度的关系为D 1.607 3000v0.4通过PLC的模拟量扩展模块完成D/A转换功能，如图4.8所示。采取对模块 的增益进行设定，选取 010V的电压输出与04000的数字量相对应，把数字 化的速度曲线保存在 PLC的D301D400寄存器。本文通过PLC的定时中段来 生成速度曲线。1*51血溯kiuasK1QjKi图4.8数模转换梯形图D4QQ8 纳F3U2QK1因为该控制系统的逻辑控制部分的程序比较大，PLC运行采取周期扫描的方式。PLC在运行的工程中，采

52、用固定顺序循环扫描的方式对PLC和各种设备之间进行信息的交换、信息采集、控制量的输出等操作。一般一个扫描周期实现运 行监控、和编程器进行信息交换、同数字处理器进行信息交换、通过通信处理器 进行信息交换、用户程序的执行、输入输出接口服务。在一个扫描周期内，CPU顺序对程序执行一次，该方式的实时性比较差。扫描的时间比较长，可能对信号 的响应产生影响由于升降机逻辑控制部分的程序的扫描周期较长，速度曲线的 采用中断的方式生成，确保了系统具有良好的实时性。本控制系统选取的三菱 PLC的中断功能有三种分别为输入中断、定时器中 断、计数器中断。程序选取定时器中断的方式，系统运行状态的监测、运行保护、 选层等

53、逻辑控制的完成都在主程序中中断服务程序中完成运行条件的判断、查 表以及速度曲线的产生在中断服务器中设置启动运行条件，不符合条件，则执 行中断返回。加速段的中断服务程序需要对设定值条件进行修改，确保下一次中断的执行。其确保实现系统的制动，在主程序中要确定减速点以及判断制动条件， 为达到减速点前，升降机处于匀速或加速的过程。若加速达到最大值，便不再执 行加速程序，匀速到减速点便执行减速中断程序，对设定值进行修改，确保下一次中断的执行，加速与减速程序流程图如图4。9所示。图4。9加减速程序流程图这种生产速度曲线的方法，不仅简化了硬件系统的设计，而且提高的可靠性 以及舒适感。采用中断的方式进行速度曲线

54、的产生提高了系统的实时性。4.3触摸屏软件设计（1）触摸屏界面的设计人机界面是PLC应用中必不可少的组成部分，其与系统的性能有直接的联系 本文采取菜单界面与图形界面设计相结合的方式进行设计，显示系统画面菜单采 用MCGS软件进行设计，MCGS软件中具有很多控制器件库、图形控件，可以 显示系统的运行状态、当前值、以及故障报警等 .软件还可以对不同的操作人员 设定不同的权限.触摸屏软件的设计包含于 PLC程序的通讯、画面以及信息的建 立.主要分为以下几步：1）可视化设计。界面的组态包括输入/输出、指示器、功能键、控制键以及 文本的组态，按照实际的要求进行画面设计。2）设定变量.触摸屏中的变量与PL

55、C中对应的输入/输出和存储的单元相连 接,通过触摸屏完成层数信息输入以及 PLC当前值显示以及报警等。3）对通信参数的设置，完成 PLC与触摸屏之间的通讯。升降机控制系统主界面如图4。10所示，该界面为系统的默认界面，通过该 界面可以进入选层以及状态监控这两个界面。图4。10升降机控制系统主界面选层操作界面如图4.11所示，通过该界面来选择楼层，该界面具有选层按钮 可以选择130层，楼层位置显示、上行下行按钮，该界面可以切换到监控界面图4.11升降机选层界面状态监控界面如图4。12所示，通过该界面，可以实时监控该升降机的运行 状态，并对故障进行报警图4.12升降机状态监控界面5 液压升降机控制

56、系统抗干扰设计5。1 抑制电源系统引入的干扰选取性能较好的电源， 来减少电源引入产生的干扰， 电源在 PLC 控制系统中 占据非常重要的位置 .通过 PLC 的供电电源、变送器供电电源等将电网的干扰引 入 PLC 控制系统中。因为施工升降机用于室外， 干扰对其影响比较大， 为确保 PLC 控制系统的正 常运行，在PLC的220V供电电源前增加隔离变压器，电网电压通过隔离变压器 供电给PLC，隔离变压器的变比为1。5。 2 抑制输出端引入的干扰因为该系统的PLC的输出端与电磁阀、交流接触器等负载连接，在输出信号 由导通变为关断或由关断变为导通的过程中 ,有可能引起一些变量的变化因而产 生干扰。为避免输出端引入干扰，在交流负载的两端接 C