电动葫芦遥控系统设计.doc

第1章 绪论1.1电动葫芦的发展电动葫芦是集电动机，减速机和钢丝绳卷筒（或环链）为一体的小型起重设备，大多数还带有行走小车，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。电动葫芦的主体，是钢丝绳卷筒居中，一端是电动机，通过中间的转动轴，将动力传递到另一端的减速机，减速机带动卷筒（或环链）钢丝绳起重。现在电动葫芦的电动机多采用锥形转子电动机，这种电动机能够在断电时自行制动。传统的电动葫芦控制系统都采用继电器接触器等元件组成的硬件逻辑控制电路，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性较差，使用手动启动按钮很不方便。所以要对其进行遥控改造。电动葫芦近几年的发展十分缓慢。上世纪60年代到70年代初，我国从前苏联引进了TV型钢丝绳电动葫芦，70年代初我国自行设计了CDl型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电动葫芦，至目前为止CDl型钢丝绳电动葫芦在国内生产制造、使用已达30多年的历史。其间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。 钢丝绳电动葫芦技术水平在国内发展迟缓，其原因是多方面的：(1)国内钢丝绳电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术基础较低； (2)近20年来，国内经济体制由计划经济转向市场经济，许多国营企业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上；(3)CDl型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。 近年来，国外的钢丝绳电动葫芦技术水平发展很快。随着我国加入WTO，外资企业纷纷打进中国市场，国外钢丝绳电动葫芦对国内产品的冲击将越来越大。国内低价、低档次的产品，已不再有广泛的市场，用户对产品的性价比越来越重视。所以，国内钢丝绳电动葫芦如不很快地适应国内、国际市场的要求进行产品更新换代，将很快被淘汰。1.2电动葫芦的设计概括 本文采用的是基于PLC的一种遥控无线控制系统来实现对电动葫芦的基本操作，在设计过程中用到了TWH92组件，该组件包括发射器和接收器电路TWH9236/38。TWH9236为该系列组件的遥控发射组件，包括数字编码电路TWH9256和由晶体管VT与C1-C4及电感L组成的超高频发射电路。TWH9238为遥控接收组件，该组件将微带电感环形天线及超高频放大，振荡，检波，选通整形，译码（译码电路为TWH9257）,锁存，输出保护等单元电路集成于模块内。通过遥控器来控制电机的上升和下降，左右平移。这样的设计不仅能够提高工厂的工作效率，更重要的是能够把危险系数降低到最低，可以在50米的距离对其进行遥控控制。第2章 电动葫芦的有关介绍2.1电动葫芦的介绍电动葫芦是集电动机，减速机和钢丝绳卷筒（或环链）为一体的小型起重设备，大多数还带有行走小车，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。电动葫芦的主体，是钢丝绳卷筒居中，一端是电动机，通过中间的转动轴，将动力传递到另一端的减速机，减速机带动卷筒（或环链）钢丝绳起重。现在电动葫芦的电动机多采用锥形转子电动机，这种电动机能够在断电时自行制动。传统的电动葫芦控制系统都采用继电器接触器等元件组成的硬件逻辑控制电路，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性较差，使用手动启动按钮很不方便。所以要对其进行遥控改造。可编程控制器（Programmable Logical Controller）是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强，可靠性高，配置灵活，使用方便以及体积小，重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。在控制系统设计上，与传统的继电器接触器电器控制系统相比，PLC控制具有可靠性高，柔性好，开发周期短等优点，特别适合应用于机床的电气控制和鼓掌自诊断系统，可以大大减少继电器等硬件逻辑单元的数量，提高电气控制系统的稳定性可可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。2.2电动葫芦国内发展现状电动葫芦近几年的发展十分缓慢。上世纪60年代到70年代初，我国从前苏联引进了TV型钢丝绳电动葫芦，70年代初我国自行设计了CDl型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电动葫芦，至目前为止CDl型钢丝绳电动葫芦在国内生产制造、使用已达30多年的历史。其间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。 钢丝绳电动葫芦技术水平在国内发展迟缓，其原因是多方面的：(1)国内钢丝绳电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术基础较低； (2)近20年来，国内经济体制由计划经济转向市场经济，许多国营企业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上；(3)CDl型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。 近年来，国外的钢丝绳电动葫芦技术水平发展很快。随着我国加入WTO，外资企业纷纷打进中国市场，国外钢丝绳电动葫芦对国内产品的冲击将越来越大。国内低价、低档次的产品，已不再有广泛的市场，用户对产品的性价比越来越重视。所以，国内钢丝绳电动葫芦如不很快地适应国内、国际市场的要求进行产品更新换代，将很快被淘汰。 2.3国内钢丝绳电动葫芦发展方向 (1)系列设计合理化。推荐参数：起重量从0.2580t，起升高度6-63m，利用较少的基型覆盖整个系列。起升速度多样化推荐值：单速8mmin、10mrain、12.5mmin；双速110、13、14速比变化。双速方案应考虑子母机、双绕组及变极式，或采用变频无极调速技术。设计时参考GB38111983起重机设计规范工作级别划分，将工作级别覆盖范围扩充到M3-M6。 (2)结构形式应能满足多种工况如：低净空、双吊点等多种安装固定方式；可遥控操纵、绝缘型、防腐防潮、耐高温高热、防爆等多种功能的产品。 (3)外形设计改变传统的圆形设计，采用方形结构形式，模块化设计，增加零部件的通用性，布置方式由原来的电机一中间轴一减速器一卷筒的形式，改为电机一减速器一卷筒的布置方式，既有利于有效地提高钢丝绳电动葫芦起升高度，又避免高速轴长轴传动，可提高运行的平稳性和可靠性，降低制造成本。增加滑轮倍率范围，提高单机使用范围。(4)采用优质高强度钢丝绳，按GB38111983标准要求，在满足抗拉强度安全系数的前提下，尽可能减小钢丝绳直径，采用相适应的卷筒直径与钢丝绳直径之比及滑轮直径与钢丝绳直径之比，以利于缩小整机结构和自重。(5)优化齿轮设计提高齿轮的承载能力。齿轮可采用40Cr或42CrMn、40MnB材质，调质和表面淬火处理或氮化，原采用的20CrMnTi或20MnTiB材质虽然在齿轮的抗弯强度和接触强度方面较理想，但是受国内基础加工水平影响，齿轮加工精度低，渗碳淬火热处理变形量难控制，后序又无磨齿工艺，难免存在齿轮噪声大、效率低等缺点。新材质及热处理方法已在国内许多厂家推广。此外，采用硬齿面与中硬齿面配对啮合的齿轮副，高速级齿轮采用剃齿工艺，齿轮螺旋角选在12左右，这些都是提高齿轮传动平稳性的有效途径。齿轮传动箱体、箱盖结构设计应有利于噪声的吸收与减振，传动轴承应提高精度等级。 (6)电机采用2、4、6极锥形转子电机以适用各种不同工况。电机绝缘等级应提高至F级和11级，防护等级提高至IP54；电机设置过热保护元件；电机的设计应考虑有效提高有用功率，降压能力和起、制动能力；提高电机设高外，还应从设计上考虑降低电磁噪声和风道涡流噪声的措施。电机的设计也应遵循工作级别划分原则，提高单机使用用途。 (7)增加电气保护措施，除上下限位保护外，还应增加超载保护(个别情况下考虑欠载保护)；错相、缺相、失压保护；吊钩防脱绳保护。开发多制动功能机型如：双制动(电机锥形制动轮制动+高速轴上补偿制动)；三制动(锥形制动轮制动+高速轴上补偿制动+卷筒上安全闸)。根据用户需要增加起升高度、负载数字显示功能。 (8)高耐磨、高强度导绳器材料及导绳器导绳性能一直是国内许多生产电动葫芦的企业探讨的课题，目前，国内已掌握了一部分成功经验。 (9)其他零部件如吊钩、小车等设计要考虑成组性和通用性。 (10)提高配套件如钢丝绳、轴承等标准件质量。(11)提高接触器、变压器等电控元件的机械寿命和电寿命，电控箱的外形设计应考虑与葫芦塞体的协调。(12)注重整机的油漆、包装等外观品质。第3章PLC的应用3.1 PLC发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。3.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。3.3 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。3.4 I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。3.5电源模块路提供电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。底板或机架大多数模块PLC式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。3.6 PLC系统的其它设备编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。3.7 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。3.8 PLC 的应用现状自20 世纪60 年代中期以来PLC 产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用, 尤其近20 年来计算机和信息技术的飞速发展, 不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格, 使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步, 也使PLC 的广泛应用成为可能。下面通过两组数据(引自工控网) 说明PLC 的应用现状。PLC 在冶金行业的市场将持续增加2003 年中国的工业出现了快速增长, 工业产值同比增长在12% 以上, 而且中国的最大钢铁出口对象美国在2003 年下半年取消了钢铁附加税自20 世纪60 年代中期以来PLC 产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用, 尤其近20 年来计算机和信息技术的飞速发展, 不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格, 使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足进步, 也使PLC 的广泛应用成为可能。下面通过两组数据(引自工控网) 说明PLC 的应用现状。PLC 在冶金行业的市场将持续增加2003 年中国的工业出现了快速增长, 工业产值同比增长在12% 以上, 而且中国的最大钢铁出口对象美国在2003 年下半年取消了钢铁附加税钢材对其出口也将迅速回升。这些有利因素刺激了中国冶金行业的投资。据调查, 中国冶金行业对设备的投资同比增长接近50%。冶金设备的大量增长带动了PLC 在该行业的增长, 2003 年PLC 在冶金行业的市场达到216 亿元, 2004 年有望达到3 亿元。PLC 在纺织行业的应用分析。在中国, PLC 在纺织机械上的运用已经有17 年的历史了, 从最早的进口合成纤维生产设备到目前的中小型纺机, PLC 无处不在。占各类纺织机械60% 以上的织机平均每台带有一个小型的PLC, 主要用于检测、报警、速度控制和机器启停控制。纺机的比例在纺织机械中不到5% , 却用到更多的PLC, 单台纺纱机最多用到17 台PLC, 主要是60 个IO 点以下的微型产品。梳棉机也用微小型PLC 控制。其它各类纺织机械基本上都采用PLC 控制, 只有一些相对简单的设备采用单片机或者其它控制方式。纺织机械的辅助设备也主要由PLC 控制, 如循环水系统、空调系统、蒸气系统、废水处理系统、包装线等。实际上PLC 在中国的应用已分布到各行各业, 根据工控网的调查, 2003 年中国控制类产品市场PLC的占有率已超过50% , 而且保持着10% 15% 的发展速度。3.9 PLC 控制系统的发展前景现在虽然出现了性能更加优越的DCS 和FCS控制系统, PLC 控制也终将会被先进的FCS 控制所取代, 但是目前以及今后相当长的一段时间, PLC 还会与DCS 和FCS 共存, 这主要基于以下原因:1) 现在企业的确正在朝着自动化、信息化、开放化的方向发展, 但这并不意味着要将现有控制系统推倒重来。企业投入大量的人力和财力建立起来的PLC 控制系统已经成型, 如果要完全推翻再建立新的DCS 或FCS 控制系统, 需要更大的资金投入, 将造成很大的浪费。(2) 基于以上市场需求, 许多软件厂商(例如: 华富惠通软件公司) 正在考虑如何利用企业已经成型的控制系统及新建的厂级网络, 开发控制系统软件, 帮助企业实现工厂自动化、信息化, 为企业提供控制系统与管理网络的集成。(3) 目前, PLC 的功能增强、结构优化, IO 模块趋向分散化、智能化, 编程工具和编程语言更具标准化和高级化。(4) PLC 的联网通信能力增强, 向高速度、多层次、大信息量、高可靠性及开放式的通信发展。(5) 现在的PLC 系统与DCS 技术、现场总线。技术相结合, 结构开放、扩展方便、技术先进、价格低廉。由以上分析可以预见, 未来PLC 将朝着多功能化、集成化、智能化、标准化、开放化的方向发展, 故PLC 虽然面临其它自动化控制系统的挑战, 但同时也在吸收它们的优点, 互相融合, 不断创新,在今后一段时间内将与其它先进控制方式并存, 共同发展。第4章 电动葫芦的设计主体 4.1电动葫芦的结构和工作原理起升机械由钢丝绳、卷筒、减速器及制动器等组成，其作用是提升重物。运行机构则是使重物实现水平移动。电动葫芦的传动原理如图4-1所示。 1起升电机 2 卷筒 3 吊具4 花键套 5 输入轴 6 外盘 7 内盘 8 衔铁 9弹簧10电磁铁11运行电动机 12车轮 13轨道图4-1 电动葫芦的传动原理起升机械由起升电动机 , 带动输入轴5转动，再经齿轮 Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6,Z7 带动齿轮Z8转动，而Z8用花键与花键套4连接，花键套空套在输入轴上，其左端与卷筒固接。这样Z8的转动就带动卷筒转动，并通过绕在卷筒上的钢丝绳的作用使重物升降。输入轴的右端用花键装上圆盘式电磁制动器的内盘7，而制动器的外盘6通过固定在外壳上的花键套与外壳相接。制动时，靠弹簧的压力将内、外盘压在一起；松闸（工作中）时，电磁铁10 通电产生磁力，吸引外盘上的衔铁8，克服弹簧9压力，使内、外盘离开。电磁铁的电路与起升电动机的电路并联，所以电磁铁与起升电动机通断电是同步的。为防止吊钩上升超过极限位置造成事故，在卷筒的下部装有限位器，当吊钩上升至极限位置时，吊钩上的压板与按钮接触，切断主电路。电动葫芦一般采用地面控制，控制电缆下吊挂一个开关盒，盒上装有升、降及左、右行走4个按钮。运行机构由运行电动机11，通过齿轮Z9,Z10,Z11,Z12驱动车轮12，使电动葫芦在轨道13上行驶。运行机构一般有4-6个车轮，运行比较平稳。同时，由于运行速度较低，为了简化结构，运行机构一般不设制动器。4.2 PLC控制电动葫芦PLC控制电动葫芦可以使操作更方便和安全，具体介绍如下。4.2.1输入/输出端子地址分配 电动葫芦控制系统共使用了12个输入点，6个输出点。地址分配图如下。信号名称地址号说明输入信号自动方式I0.0按纽手动方式I0.1按纽启动I0.2按纽下限I0.3下限开关上限I0.4上限开关左限I0.5左限开关右限I0.6右限开关停止I0.7按纽手动下降I1.0按纽手动上升I1.1按纽手动右行I1.2按纽手动左行I1.3按纽输出信号下降Q0.0接触器上升Q0.1接触器右行Q0.2接触器左行Q0.3接触器图4-2 电动葫芦的输入/输出分配图 根据电动葫芦的输入/输出分配图作出系统的PLC控制电路设计，如图4-3。图4-3 PLC控制电路 4.2.2 PLC控制方案 采用 PLC控制，电动葫芦的动作过程如下。当按下启动按钮时，电动葫芦从原点开始下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降停止。同时接通定时器，定时结束，电动葫芦上升，上升到顶时，碰到上限位开关，上升停止。此时，电动葫芦右移，直至碰到右限位开关时，右移停止。电动葫芦下降，下降到底时，碰到下限位开关，下降停止。同时接通定时器，定时结束时，电动葫芦上升，上升到顶部碰到上限位开关时，上升停止。此时，电动葫芦左移，左移到原点碰到左限位开关时，左移停止。于是电动葫芦的一个动作周期完成。电动葫芦的动作过程如图4-4所示。 图4-4 电动葫芦的动作过程图4.2.3 PLC的常用编程语言介绍PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。1.梯形图语言（LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。2.指令表语言（IL） 指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。3.功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。功能模块图编程语言的特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。4.顺序功能流程图语言（SFC）顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。 顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大5.结构化文本语言（ST）结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。它是类似于高级语言的一种编程语言。在大中型的PLC系统中，常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。结构化文本编程语言采用计算机的描述方式来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数PLC制造商采用的结构化文本编程语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。4.3 PLC程序的编写若选择手动操作方式，执行手动控制。手动操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。实现手动操作的程序如图4-5所示。 图4-5 手动操作梯形图电动葫芦的整体程序结构图如图4-6所示。 图4-6 电动葫芦控制系统整体程序实现自动操作功能图如图4-7所示。 图4-7 自动操作功能图（SFC） PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。当电动葫芦在原点时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原工作状态继电器S0。0清零，输出继电器Q0.0得电，Q0.4复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。当下降到底碰到下限位开关时，I0.3接通，将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器Q0.0复位，于是电动葫芦停止下降，定时器T37开始计时，延时5秒后，接通T37动合触点将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。当上升到上限位时，I0.4接通，将状态继电器S0.4置1，同时将状态继电器S0.3清零，Q0.1失电，不再上升，而Q0.2得电，执行右行动作。当右行至右限位时，I0.6接通，Q0.2失电，电动葫芦右行停止，将状态继电器S0.5置1，同时将状态继电器S0.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作。当下降到底碰到下限位开关时，I0.3接通，将状态继电器S0.6置1，同时将状态继电器S0.5清零，输出继电器Q0.0复位，于是电动葫芦停止下降，定时器T38开始计时，延时5秒后，接通T38动合触点将状态继电器S0.7置1，同时将状态继电器S0.6清零，而输出继电器Q0.1再次得电，执行上升动作。行至上限位置，I0.4接通，将状态继电器S1.0置1，同时将状态继电器S0.7清零,Q0.1失电，停止上升，而Q0.3得电，执行左行动作。到达左限位，I0.5接通，将状态继电器S1.0清零，同时将状态继电器S0.0置1，重复执行自动程序。在运行中，如按停止按钮，电动葫芦的动作执行完当前一个周期后，回到原点自动停止。在运行中，PLC掉电，电动葫芦动作停止。重新启动时，先用手动操作将电动葫芦移到原点，再按启动按钮，便可重新开始自动操作。电动葫芦采用PLC控制系统后，可以在小型机上实现大型机的功能，可以与计算机自由联接，可将原有电动葫芦的吊盒式行程开关控制改用计算机的显示器控制，还可以对有关数据进行存储和处理，大大简化了中间环节，更提高了电动葫芦的自动控制中的技术含量。由于手动控制电动葫芦时，使用手持控制按钮在其运行时感觉不便，所以在手动控制时用遥控将其实现。4.4采用TWH92组件遥控控制电动葫芦TWH92组件是广州达华电子厂生产的无线电遥控组件，该组件包括TWH9236/38,TWH9236A/38A-D及G六对组件，按照其后缀的不同，它们的外形尺寸，天线形式，工作频率，有效控制距离，通道数目及固定编码或自编码方式也不同，如表4-1所示，但其内部电路结构和工作原理是相同的。 表4-1 TWH9236/9238组件系列发射/接收尺寸（mm）天线频率（MHZ）距离（M）通道编码TWH9236/38743715/463216内藏265504固定TWH9236A/38A463413/463216外接/内藏3101004固定TWH9236B/38B463413/463216内藏/外接2651004自编TWH9236C/38C463413/463216内藏/外接2651004固定TWH9236D/38D743715/463216外接3101504固定TWH9236G/38G1225720/463216外接26515012固定TWH9236为该系列组件的遥控发射组件，它采用了内藏式天线结构，工作频率265MHz，遥控距离大于50米，为四通道固定编码方式，其内部电路组成如图4-8所示，包括数字编码电路TWH9256和由晶体管VT与C1-C4及电感L组成的超高频发射电路。图4-8 TWH9236的内部电路TWH9236的引脚排列与功能如图4-9（a）所示，它有7个引脚，其中1脚Vss为电源负端；2-5脚为数据编码A-D输入端，与发射按键连接；6脚E为编码器A-D提供5V的编码工作高电平；7脚VDD为电源正端，工作电压范围为612V。 （a） （b）图4-9 TWH9236/9238的引脚功能为了方便用户使用，该组件在出厂时都组装成带有外壳和发射按键的匙扣式微型发射器，并在外壳上装设了发射指示灯，如图4-10（a）所示。在发射器内，将组件，印刷天线，按键及电源卡座组装于印刷电路板上。TWH9238为遥控接收组件，该组件将微带电感环形天线及超高频放大，振荡，检波，选通整形，译码（译码电路为TWH9257）,锁存，输出保护等单元电路集成于模块内。它具有体积小，微功耗，免调试和电路一致性好等特点。电路具有完善的接收功能，它的五个数字输出端能直接驱动LED。光电耦合器，输出的高低电压分 别为5V和0V，所以也可以直接和计算机连接。它的输出端可通过晶体管电路驱动直流继电器，实现对电路的控制。TWH9238的引脚功能如图4-9（b）所示，其中1脚Vss为电源负端；2-5脚A-D为数据输出端，输出数据与发射组件输入状态相对应；6脚Io为译码输出端，在电路内为译码器的VT端，当接收信号有效时，Io端输出一个正脉冲，指示译码成功；7脚VDD为电源正端。在表4-1中，TWH9236B/9238B的地址端留有接线端口，可通过连线自行设置地址码，供多个遥控组件组成的遥控系统作地址编码时使用。其余各组件的地址编码是固定的，一般只设置一位地址码，但其内部印刷电路板上都留有跳线孔，可根据使用需要，打开机壳，重新设置地址编码。表中天线形式一项，标有“内藏”者为已在组件内的印刷电路板上印制有微带电感环天线，使用时不须外接天线；标有“外接”的组件，使用时须外接天线。发射组件TWH9236G的通道数虽然标为12，但其数字编码器的数字编码输入端仍然为D1-D4四个输入端，在使用中须通过二进制编码器将其进行编码组合才能形成（最多可形成16个输入通道）。而对于接收组件TWH9238G也只有A-D四个输出端，在使用中须通过一个四-十六线译码器（如CD4514，CD4515等）将其译码转换成十二位（最多十六位）输出。TWH9238的输出端Io为非锁存控制端，输出端A-D为互锁输出端，它可以通过与Io端的连接组合，组成自锁，互锁及混合锁存的控制输出，TWH9238的外形如图4-10（b）所示。 （a） (b)图4-10 TWH9236/9238的外形图4-11所示为TWH9238的互锁型输出的应用电路，图中输出端A-D各自通过一路晶体管驱动器驱动一个直流继电器，该电路在同一时间内只能有一路输出起控制作用。D路输出连接一指示灯，用来指示停机状态。图4-11 TWH9238的互锁应用电路图4-12所示为自锁，互锁混合型应用电路，电路中，A，B两通道为互锁型输出，在同一时间内，只能有一路起控制作用。C，D两通道为非锁存型输出的接法，C，D两输出端通过二极管VD1，VD2与Io端相连。平时，电源经R4，R5及R3，R6分别加至VT3，VT4的基极，但因此时Io为低电平，使VD3，VD1及VD4，VD2处于正向偏置状态，因此，VT3，VT4保持截止状态。当TWH9238的C端输出高电平控制信号时，Io端也随之输出一个正向脉冲，这就使VD1，VD3瞬时处于反向偏置，电源经R4，R3加至VT3的基极并使其导通，继电器K3被接通。继电器K4的接通由VT4及VD4，VD2控制，其工作原理与K3的接通相同。在非锁存型输出控制中，继电器K4，K3应采用自锁型继电器。若使用普通继电器，则应在VT3，VT4的后面（或在输出端C，D端）加接一组双稳态电路。图4-12 TWH9238的混合型应用图4-13所示为通过二次译码电路CD4514组成的十六路输出控制电路，在CD4514的十六个译码输出端各连接一个由双D触发器CD4013组成的双稳态电路的Q输出端通过一个晶体管驱动器接一个直流继电器。TWH9238的四个输出端A-D与CD4514的译码输入端A-D相连，输出端Io直接与CD4514的选通控制端ST相连，同时又通过晶体管反相器VT1与CD4514的禁止端INH相连。当TWH9238的输出端输出译码数据信号时，它的Io端输出正向脉冲，一方面使CD4514的ST端得到高电平，同时又使INH端获得低电平，译码器CD4514进行译码，它的输出端输出相应的译码信号。该译码信号加至双稳态电路的CP端并使其翻转，实现双稳态控制，接通或断开控制继电器。图4-13 用二次译码电路组成的十六路控制电路4.5电动葫芦的遥控改造电动葫芦通常总是采用拖线开关操作，很不方便。本文介绍用无线电遥控组件对电动葫芦进行无线遥控。遥控发射器为成品件，只对其中遥控接收与控制电路进行介绍。图4-14(a) 电动葫芦遥控器图4-14(b) 电动葫芦遥控器在图4-14(a)所示电路中，M1与M2分别为吊车的升降电机和行走控制电机，它们均为三相交流异步电机，J1J4位控制电机正、反旋转的交流接触器。图4-14(b)所示为遥控接收与控制电路，图中的K1K4位小型直流继电器，用来控制交流接触器J1J4的接通与断开，实现电机的正、反转，完成吊车的进、退和吊钩的升、降运动。其中K1、K2用来控制交流接触器J1、J2，实现电机M1的正反转，完成吊车的进、退行走运动；K3、K4用来控制交流接触器J3、J4，实现电机M2的正、反转，完成吊钩的升、降运动。电路的工作过程是这样的：当按下遥控器的发射器的按键A时，接受器TWH9238的A输出端与Io端输出高电平，通过而输入端与门Y1使VT1导通，继电器K1通电吸合，将交流接触器J1的线圈回路接通，接触器J1吸合，电机M2正转，吊车前进。松开发射按键后，Io变为低电平，K1断电释放，J1断开，电机M2停转，吊车停止运动。按下发射按键B后，TWH9238的B输出端与Io端输出高电平，经与门Y2使VT2导通，K2吸合，接触器J2将电机M2的J2接触点接通，电机M2反转，吊车返回。松开B按键，J2触点断开，电机M2停转，吊车停止。当按下遥控器发射按键C或D后，TWH9238的输出端C或D与Io输出高电平，VT3或VT4导通，K3或K4将J3或J4接通，电机M1正转或反转，吊钩上升或下降。电路中，直流继电器的型号为JZC-22F，工作电压12V。XK为上升限位开关。以上介绍的是传统的继电器接触器控制时的遥控实现，当用PLC控制时，电路图只要稍微改动一下，去掉四个继电器，四个输入端口连