缠绕式提升机提升容器速度检测与保护控制

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图 7.14 光电编码器结构示意图

由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90o的两路脉冲信号。两台光电装置产生的脉冲相位有一定的差别，这也就是产生了方向信号，如A装置产生脉冲相位超前于B相时时正转的话，反转时，B装置产生的脉冲相位就会超前于A装置产生的脉冲相位。光电编码器判断旋转方向的工作原理如图7.2.5所示。

图 7. 15 光电编码器判断旋转方向的工作原理

编码器跟随滚筒轴转动，输出2列A／B相脉冲，分别接到主控PLC的高速计数器HSC1的A／B相脉冲输入端，由主控PLC根据A／B脉冲的相位关系，自动确定HSC1的加、减计数方式。根据HSC1的计数值，

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就可以计算出提升行程并显示。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

目前，工业控制中，光电编码器相对于接近开关、光电开 光，有以下特殊功能及优点：

信息化:除了定位，控制室还可知道其具体位置;还可换算运动速度， 对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。

柔性化:定位可以在控制室柔性调整。

现场安装的方便安全:一个光电编码器，可以测量从几个林到几百米 的距离、n个位置;只要解决一个光电编码器的安全安装问题，可以避免诸多

接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和环境恶劣等问题； 由于是旋转码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。

经济化:对于多个控制位置，只需一个光电编码器的成本，降低了安装、维护、损耗成本，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。

在本系统中，光电编码器主要应用在测速、定位等方面，使用增量式编码器就可以满足要求，故在本系统中增量式光电编码器用于速度的检测。

3.4 可编程控制器的选型

3.4.1 可编程控制器的简介

可编程序控制器（Programmable Controller ）简称PC，为了不与个人计算机混淆，通常将可编程序控制器称为PLC 。它是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。目前，PLC 已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC 、机器人、CAD/CAM ）之一。

国际电工委员会（IEC ）在1987颁布的可编程序控制器标准草案中对可编程序控制器的定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统、专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来

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在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计” 。

近年来，可编程序控制器发展很快，其功能已远远超出了上述定义的范围。其基本组成部分大致如图7.2.6所示。

图 7.16 PLC的典型结构

3.4.2 PLC的基本特点

可编程控制器（PLC）的诞生给工业控制带来革命性的飞跃，与传统的继电器控制相比有着突出的特点：

(1)灵活性、通用性强 继电器控制系统如果工艺要求稍有变化，控制电路必须随之作相应的变动，所有布线和控制柜极有可能重新设计，耗时且费力然而是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的。因此当工艺过程改变时，只需修改程序即可，外部接线改动极小，甚至可以不必改动，其灵活性和通用性是继电器控制电路无法比拟的。

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(2)可靠性高，抗干扰能力强

继电器控制系统中，由于器件的老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象是不可避免的，大大降低了系统的可靠性。而在控制系统中，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，加之在硬件和软件方面都采取了强有力的措施，使产品具有极高的可靠性和抗干扰能力可以直接安装在工业现场稳定地工作。

PLC在硬件方面采取电磁屏蔽、光电隔离、多级滤波等措施在软件方面采取警戒时钟、故障诊断、自动恢复等措施，并利用后备电池对程序和数据进行保护,因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。 (3)编程简单，使用方便

PLC采用面向过程，面向问题的“自然语言”编程方式，直观易懂，主要采用梯形图和语句表编写程序，使得广大电气技术人员更易接纳和理解。同时设计人员也可根据自己的喜好和实际应用的要求选择其他编程语言。标准是编程语言的标准，除了梯形图和语句表之外，还存在顺序流程图、结构化文本和功能块图三种编程语言的表达方式。一个程序的不同部分可用任何一种语言来描述，支持复杂的顺序操作功能处理以及数据结构。

(4)功能强大，可扩展 PLC的主要功能包括开关量的逻辑控制、模拟量控制部分还具备控制或模糊控制功能、数字量智能控制、数据采集和监控、通信、联网及集散控制等功能。

PLC的功能扩展也极为方便，硬件配置相当灵活,根据控制要求的改变，可以随时变动特殊功能单元的种类和个数，再相应修改用户程序就可以达到变换和增加控制功能的目的。 PLC的工作原理

整个扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几 个阶段，全过程扫描一次所需要的时叫称为扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信服务阶段，PLC与一些智能模块通 信、响应编程器键入的命令、更新编程器的丛示内容等。門PLC处于停止(STOP)状态 时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行(RUN)状态时，从内部 处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

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