【正文】 摸屏相配合，為卷氈機(jī)提供更加現(xiàn)代化智能化的電器控制，仍屬行業(yè)領(lǐng)先地位。 我國(guó) 的 可編程控制器引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始 進(jìn)行的 。最初是 引進(jìn) 的 設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái) 是 在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備 以及 產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大 PLC的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)可編程控制器技術(shù) 現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi) 可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是 在 改革開(kāi)放 以后 開(kāi)始的。最初是在引進(jìn) 的機(jī)械 設(shè)備中大量使用了可編程控制器 （ PLC） 。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備 以及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 在工業(yè)設(shè)備上 的應(yīng)用。目前， 國(guó)內(nèi) 已可以生產(chǎn)中 小型可編程齊齊哈爾大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 2 控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列 、蘇州電子計(jì)算機(jī) 有限公司 生產(chǎn)的 YZ系列 、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連 機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列 等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了 很好 應(yīng)用。 除 此 之 外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等 許多 中外合資企業(yè)也是 國(guó)內(nèi) 比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家 [3]?？梢?看到 ，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入， PLC 在 國(guó)內(nèi) 將 會(huì) 有更 加 廣闊的應(yīng)用天地。 （ 1） 從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更 加 豐富、規(guī)格更齊全， 有更 完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備 ，能夠 更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需 求 。 （ 2） 從市場(chǎng)上看，各國(guó) 獨(dú)立 生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而 被 打破， 可能 會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面， 伴隨著 會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言 。 （ 3） 從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì) 越來(lái)越多的 地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有 存儲(chǔ)容量更大、 運(yùn)算速度更快、智能更強(qiáng)的 新 品種出現(xiàn) 。 （ 4） 從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況來(lái)看， PLC 和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 組合 構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是 未來(lái) 可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向 [4] 。 （ 5） 從產(chǎn)品規(guī)模上 來(lái) 看， PLC 會(huì)進(jìn)一步向超小型 和 超大型 兩個(gè) 方向發(fā)展。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（ Distributed Control System）中 已經(jīng) 有大量 可編程控制器 的 應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 進(jìn)一步 發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將 會(huì) 在工業(yè) 以及 工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮 出 越來(lái)越大的作用 [3]。 課題主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要對(duì)卷氈機(jī)的卷氈、打包、切斷、推氈 4 個(gè)階段控制，并設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷氈、打包、切斷、推氈 4 階段的切換啟動(dòng)、停止和急停。自動(dòng)方式先續(xù)頭后自動(dòng)完成以上 4 個(gè)階段。顯示要求：采用數(shù)字方式實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前卷氈長(zhǎng)度。自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn) 行以及 4 個(gè)階段均設(shè)指示燈。觸摸屏顯示當(dāng)前卷氈機(jī)的工作狀態(tài)時(shí)否正常，故障報(bào)警提示，操作說(shuō)明查閱，可執(zhí)行基本的控制操作。 齊齊哈爾大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 3 第 2 章 電氣控制系統(tǒng) 總體 方案 設(shè)計(jì) 及控制器選型 系統(tǒng)總體方案 在 當(dāng)今現(xiàn)代化控制系統(tǒng)中， 都少不了可編程邏輯控制器和觸摸屏，在 控制系統(tǒng)中，人機(jī)界面可以 實(shí)現(xiàn)操作人員 和機(jī)械 設(shè)備 之間 的人機(jī)對(duì)話，可編程邏輯控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器部件的直接操作和狀態(tài)監(jiān)控 等 。 由于這種控制結(jié)構(gòu)具有 開(kāi)發(fā)周期較短、 設(shè)計(jì)方便、 可靠性強(qiáng)、 速度快、安全系數(shù) 高，同時(shí)這種系統(tǒng)還可以 在系統(tǒng)中改變參數(shù)、易于控 制、 擴(kuò)展性好、 成本十分 低廉等諸多優(yōu)點(diǎn) [5]?？梢?jiàn)，采用這種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式非常適合 卷氈機(jī)的控制。 人機(jī)界面， 主要 用于用戶(hù)的登錄、卷氈機(jī)各階段控制信號(hào)輸入、 故障報(bào)警、 狀態(tài)顯示?？删幊踢壿嬁刂破?，通過(guò)梯形圖 程序 直接控制被控對(duì)象，如：卷氈、切斷、打包、推氈，同時(shí)也可把卷氈機(jī)工作狀態(tài)結(jié)果傳給人機(jī)界面予以顯示和處理。卷氈機(jī)總體控制系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。 圖 21 卷氈機(jī)總體控制系統(tǒng)圖 狀態(tài)指示燈 可編程邏輯控制器（ PLC） 上位機(jī) 可觸摸液晶顯示屏 上位機(jī) 觸摸屏 開(kāi)關(guān)量輸入 開(kāi)關(guān)量輸出 按鈕及限位開(kāi)關(guān) 計(jì)長(zhǎng)裝置 電磁閥 中間繼電器 計(jì)長(zhǎng)、切斷、打包、推氈 交流接觸器 電機(jī) 齊齊哈爾大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 4 可編程控制器 可編程控制器 (PLC)是計(jì)算機(jī)家族中 很重要 的 一員，它主要用來(lái)代替繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣元件的 邏輯控制，現(xiàn)在 PLC 的功能 強(qiáng)大， 品牌很多，特點(diǎn)各異， 質(zhì)量?jī)?yōu)良。其中有西門(mén)子、三菱、歐姆龍 等 PLC 是一種專(zhuān)門(mén)應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下 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 （ ＥＰ－ＲＯＭ ） ，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、邏輯運(yùn)算 和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并 能通過(guò) 模擬式或者數(shù)字式 的輸入和輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械和 生產(chǎn)過(guò)程 [6]。 可編程序控制器 (Programmable Logic controller)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制 技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有 功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、編程方便、對(duì) 惡劣環(huán)境 適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的諸多 領(lǐng)域，成為工業(yè) 系統(tǒng) 控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，與CAD/CAM 技術(shù)、 機(jī)器人技術(shù)并列稱(chēng)為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱 [7]。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì) 可編程控制器是這樣定義的 :PLC 是專(zhuān)門(mén)針對(duì)于 在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種能進(jìn)行 數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置， 它是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器， 能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行 順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù) 、邏輯運(yùn)算 和算術(shù)運(yùn)算等操 作，并通過(guò) 模擬式和數(shù)字式 的輸入輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 與其 有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng) 組合， 易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 廣義上講， PLC 也 是一種計(jì)算機(jī) 控制 系統(tǒng)，不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)帶有 更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的輸入輸出接口 功能 ， 具有更適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能， 具有更 適用于控制的編程語(yǔ)言。 PLC 的結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相像 ，一般由中央處理器 (CPU)、輸入 /輸出 (I/O)接口、電源 、 存儲(chǔ) 器 等 幾 部分組成。由于 PLC 的中央處理器都是由微處理器和 單 片機(jī)組成，存儲(chǔ)器和 I/0 部件也各式各樣 ，按照 其結(jié)構(gòu)形式的差異 ， PLC 還可以分為 組合式結(jié)構(gòu)和 整體式結(jié)構(gòu)。區(qū)別在于 組合式的結(jié)構(gòu)是將 PLC 的各個(gè)部分分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，模塊之間通過(guò)底板上的總線相互連接。 整體式的結(jié)構(gòu)將 CPU、RAM、 ROM、 I/O 單元等組裝成一個(gè)主體，構(gòu)成主機(jī)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 22 所示 。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的 PLC，外部 的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè) 信號(hào)均 可以 作為 PLC 的輸入變量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中， 再 經(jīng) 過(guò) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算、處理后送到輸出端子， 作為 PLC 的輸出變量 [8]。 齊齊哈爾大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 PLC 的 用戶(hù)程序和 系統(tǒng)程序都存放在 系統(tǒng) 存儲(chǔ)器中， 從 現(xiàn)場(chǎng) 送來(lái)的 輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)I/O 單元傳送至 CPU， 再由 CPU 按照用戶(hù)程序存儲(chǔ)器里的指令， 算術(shù)運(yùn)算或執(zhí)行邏輯，并發(fā)出相應(yīng) 的控制指令，控制 指令通過(guò) I/O 單元傳送至現(xiàn)場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而完成相應(yīng)的控制任務(wù) 。 可編程邏輯器的基本工作原理和主要技術(shù)指標(biāo) PLC 的程序工作方式和計(jì)算機(jī)的中斷處理方式相比，有很大不同。計(jì)算機(jī) 一般采用等待處理 的工作方式， 而 PLC 是 采用循環(huán)掃描的工作方式。在 PLC 中，用戶(hù)程序按 寫(xiě)入 先后順序存放， CPU 從 用戶(hù)存儲(chǔ)的第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后再返回第一條，這樣周而復(fù)始 循環(huán)。 PLC 的掃描過(guò)程如圖 23 所示。這樣的 過(guò) 程分為數(shù)據(jù)輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新 三個(gè)階段。 完成整個(gè)過(guò)程 所需 要 的時(shí)間被稱(chēng)為 為 一個(gè)掃描周期。 數(shù)據(jù)輸入采樣階段 中 ， PLC 是 以掃描方式讀入所有輸入端的通 /斷狀態(tài)并存入輸入映像存儲(chǔ)區(qū)，接著轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行階段。在非輸入采樣階段，無(wú)論輸入狀態(tài)怎樣 變化，輸入映像存儲(chǔ)區(qū)的 保存內(nèi)容都不變，直至 進(jìn)入下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段， PLC才會(huì)把輸入端的狀態(tài)讀取到 輸入映像存儲(chǔ)區(qū)中。在程序執(zhí)行中 ，根據(jù)梯形圖程序先左后右、先上后下的掃描原則，順序執(zhí)行用戶(hù) 寫(xiě)入的 程序指令。程序執(zhí)行結(jié)果并不 是 直接輸出， 而是先將它們 寫(xiě)入輸出映像存儲(chǔ)區(qū)。輸出映像 中 存儲(chǔ)單元 的每一位 會(huì)隨著程序執(zhí)行… PLC 打印機(jī) 編輯器 上位機(jī) 存 儲(chǔ) 器 圖 22 整體式 PLC組成圖 I/O 擴(kuò)展口 目 錄 前言 ................................ ................................ 1 第一章 緒論 ................................ ......................... 2 1 .1 國(guó)內(nèi)外卷板機(jī)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀 ................................ ... 2 國(guó)外卷板設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀 ................................ ... 2 國(guó) 內(nèi) 卷板設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀 ................................ ... 4 1 . 2 課題的研究意義 ................................ ............... 4 主要研究?jī)?nèi)容 ................................ ................. 4 第二章 電氣 控制系統(tǒng)總體方案 設(shè)計(jì) ................................ .... 13 機(jī)器結(jié)構(gòu)及 工藝過(guò) 程 ................................ .......... 13 機(jī)器結(jié)構(gòu) ................................ ............... 13 工藝過(guò)程 ................................ ............... 13 2. 2 功能需求分析 ................................ ................ 13 2. 3 總體方案設(shè)計(jì) ................................ ................ 13 第三章 電氣 控 制系統(tǒng)圖 的設(shè)計(jì) ................................ ........ 13 電氣控制系統(tǒng)圖 ................................ .............. 13 電氣原理圖 ................................ ............. 13 電器布置圖 ................................ ............. 13 安裝接線圖 ................................ ............. 13 3. 2 A UTOCAD 2021 簡(jiǎn)介 ................................ ........... 13 電氣原理圖的繪制 ................................ ............ 13 3 .3 器件的選型 ................................ ................... 1 低壓電器選型的一 般 原則 . 2 低壓電器型號(hào)的選擇 ................................ ..... 13 第四章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ................................ .......... 13 4 . 1 可編程邏輯控制器 配置 ................................ ...... 13 PLC 技術(shù)概述 ................................ ........... 13