【正文】 作用是為PLC、模擬量輸入/輸出模塊和人機(jī)界面等提供正常工作電源。在器件的選型中，由于交流接觸器使用類別為AC－3（即頻繁控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和分?jǐn)啵?，故接觸器分?jǐn)嚯娏鳛殡妱?dòng)機(jī)額定電流Ie。選用的方法有查表法和查選用曲線法，在產(chǎn)品樣本中直接列出在不同額定工作電壓下的額定工作電流和可控制電動(dòng)機(jī)的功率，按電動(dòng)機(jī)功率或額定工作電流，用查表法選用接觸器，也要通過(guò)計(jì)算來(lái)得到電動(dòng)機(jī)額定電流Ie，再選取相應(yīng)的交流接觸器，計(jì)算公式如下所示：電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率=3UeIeCOSΦη其中：Ue－電動(dòng)機(jī)的額定電壓；　　　Ie－電動(dòng)機(jī)的額定電流；　　　COSΦ－電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)；　　　η電動(dòng)機(jī)的效率。熱繼電器的額定電流應(yīng)略大于水泵電機(jī)額定電流，～。 PLC控制器[5][6][7][8][9]PLC即可編程控制器，（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。以后國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。PLC具有以下特點(diǎn):n 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。n 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。n 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。n 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。n 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。本系統(tǒng)的控制器為松下FP0—C32CT型PLC。FP0系列PLC是松下電工推出的一種超小型的PLC產(chǎn)品，體積小，功能強(qiáng)，還增加了一些大型機(jī)的功能和指令，其編程口為RS—232C，可以直接和編程器或計(jì)算機(jī)連接，此PLC的輸入輸出端子由公頭式接插件組成(如下圖所示),使用非常方便。 圖3 I/O連接器前視圖FP0—C32CT型PLC只有晶體管式輸出型，為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載，其NPN晶體管輸出型和PNP晶體管輸出型如圖4所示： (a)NPN型 (b)PNP型 圖4 兩種晶體管輸出型示意圖 模擬量輸入/輸出模塊FP0—A21型特殊功能模塊。此功能模塊體積小巧、性能先進(jìn)，能與松下FP系列PLC組合使用，非常方便。FP0—A21模塊有2個(gè)模擬輸入通道(CH0,CH1)、一個(gè)模擬輸出通道。此模塊的I/O接口如下圖所示,其中V表示電源模擬信號(hào)，I表示電流模擬信號(hào)[11]。圖5 模擬量輸入/輸出模塊的I/O接口FP0A21的I/O分配是由安裝的位置來(lái)決定的，其I/O編號(hào)如表1所示。表1 FP0A21的I/O編號(hào)單元第一擴(kuò)展單元第二擴(kuò)展單元第三擴(kuò)展單元輸入CHO(16點(diǎn))WX2(X20～X2F)WX4(X40～X4F)WX6(X60～X6F)CH1(16點(diǎn))WX3(X30～X3F)WX5(X50～X5F)WX7(X70～7F)輸出(16點(diǎn))WY2(Y20～Y2F)WY4(Y40～Y4F)WY6(Y60～6F) 人機(jī)界面[10][11]觸摸屏即根據(jù)顯示屏表面接觸(如用手指、筆或其它物)，靠電腦來(lái)識(shí)別其位置的裝置。當(dāng)手指、筆或電流等接觸到觸摸屏，則接觸點(diǎn)信號(hào)改變(光，聲或電流等)傳感器接收后根據(jù)算法，確定觸點(diǎn)X或Y的坐標(biāo)，配以應(yīng)用軟件，便可執(zhí)行相應(yīng)的操作，它比鍵盤(pán)操作更直觀。從精度、靈敏度和密閉性上考慮，應(yīng)選用電容或電阻型觸摸屏。電阻型觸摸屏比其它類型的觸摸屏可靠性高，適用于各種工業(yè)環(huán)境。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏主要有以下幾種類型:（1）電阻式觸摸屏；（2）電容式觸摸屏；（3）紅外線觸摸屏；（4）表面聲波觸摸屏。比較之模擬儀表、操作臺(tái)控制的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小，幾乎不占空間；（2）連線簡(jiǎn)單化；（3）能儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù)（配方數(shù)據(jù)和采樣數(shù)據(jù)）；（4）通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機(jī)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)中采用Pro—face GP32W2型觸摸屏。GP系列觸摸屏工業(yè)圖形顯示器（簡(jiǎn)稱觸摸屏）是一種連接人類和機(jī)器的（主要為PLC）的人機(jī)界面（國(guó)外稱為HMI或MMI），被稱為PLC的臉面。它是替代傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤(pán)的智能化操作顯示器?？捎糜趨?shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)、并以曲線、動(dòng)畫(huà)等形式描繪自動(dòng)化控制的過(guò)程，并可簡(jiǎn)化PLC的控制程序。GP系列觸摸屏的主要作用：監(jiān)視：以數(shù)據(jù)、曲線、圖形、動(dòng)畫(huà)等各種形式來(lái)反映PLC的內(nèi)部狀態(tài)，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，從而直觀反映工業(yè)控制系統(tǒng)的流程、走向。控制：可以通過(guò)觸摸來(lái)改變PLC內(nèi)部狀態(tài)位，存儲(chǔ)器數(shù)值，從而參與過(guò)程控制。數(shù)據(jù)處理：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的大容量CF卡存儲(chǔ)配方數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采樣的數(shù)據(jù)和歷史報(bào)警信息。 還可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet不增加工廠成本的情況下接入工廠現(xiàn)有的局域網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機(jī)器的過(guò)程監(jiān)控。 變頻器[12][13]如圖（圖 6變頻器的構(gòu)成）所示為通用變頻器的結(jié)構(gòu)原理，用變頻器把工作電流（50HZ或60HZ）變換成各種頻率的交流電路，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行。變頻器由主電路和控制電路構(gòu)成。圖6 變頻器的構(gòu)成給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。包括整流電路（工頻電源的電流變換成直流電且對(duì)直流電進(jìn)行平滑濾波）和逆變電路（直流電路變換成各種頻率的交流電）兩部分。給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路?？刂齐娐吠瓿蓪?duì)主電路的控制。控制電路由