【正文】 系統(tǒng)。 （四）可編程邏輯控制器 (簡稱 PLC) 可編程邏輯控制器 (簡稱 PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械的過程控制中，被認(rèn)為是構(gòu)成機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要裝置。此外， PCC 還能方便的處理設(shè)計中的開關(guān)量和模擬量、靈活的進(jìn)行回路調(diào)節(jié)、能使用高級語言編程。而且 由于 IPC 本身可靠性及其它的限制，目前除了在工廠中作為監(jiān)控機(jī) 以外， 在工業(yè)現(xiàn)場已很少采用。 工業(yè)計算機(jī) IPC 用于工業(yè)現(xiàn)場的個人計算機(jī)系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大、軟件豐富和界面友好等優(yōu)點。因此， IPC在要求快速、實時性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計算工作 量大的工業(yè)對象的控制方面占有優(yōu)勢。鑒于這個原因且按照工程上的慣例，眾多工程技術(shù)人員還是喜歡采用 PLC進(jìn)行控制。 由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。 由于單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級的，抗干擾性 ， 特別是抗電源干擾能力很弱，可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。但是，由于 IPC、單片機(jī)和 PLC三者的技術(shù)起源不同，在技術(shù)發(fā)展的側(cè)重點和主要應(yīng)用背景上也有差異，它們又保持著各自的特點和優(yōu)勢，適合的應(yīng)用場合也不完全一樣。 近幾十年來， IPC、單片機(jī)和 PLC三者在技術(shù)上都有了長足的發(fā)展，在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，它們之間也有許多相同之處。 自動控制系統(tǒng) 由可編程控制器（ PLC）控制柜、軌道電機(jī)操作臺等組成。這種作業(yè)方式工作流程長。 （ 2） 設(shè)計殘極壓脫控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的手自動控制、自動狀態(tài)下各環(huán)節(jié)參數(shù)的修正，以及觸摸屏畫面的設(shè)計等。使用殘極處理生產(chǎn)線和設(shè)備來安全、高效地處理陽極殘極已經(jīng)成為一個發(fā)展趨勢。 PLC 也由最初的只能處理開關(guān)量而發(fā)展到可以處理模擬量和數(shù)據(jù)，加之與 DCS、 PID 調(diào)節(jié)器、工 業(yè) PC 等技術(shù)相結(jié)合，使之不再是一種簡單的控制設(shè)備，而且必將隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展生存下去。 2020 年銷售額約為 86 億美元，占工控機(jī)市場份額的 50%， PLC將在工控機(jī)市場中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢頭。模塊式 PLC包括 CPU 模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 Automatic control system。 控制方案中 PLC 采用德國西門子 S7200 系列可編程控制器， CPU主機(jī)選用 CPU226，觸摸屏采用 SIEMENS TP170 系列彩色觸摸屏 TP170B COLOR，可以方便的實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的操作、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置等功能。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作 了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。人機(jī)界面和 PLC的有機(jī)結(jié)合，借助其產(chǎn)品的功能，能夠很靈活的構(gòu)造控制方案，它相對傳統(tǒng)的電氣控制方案具有更高的可靠性，控制更精確。 Touch screen 目錄 .第 1 章 緒論 .............................................................. 1 1. 2 殘極壓脫控制系統(tǒng)研究的背景和意義 ............................................................................................ 6 課題背景 ......... ........................................................................................................... 1. 2 殘極壓脫控制系統(tǒng)研究的背景和意義 第一章 第一章 緒論 選題背景 工業(yè)控制計算機(jī) (簡稱工控機(jī) )是以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，目前已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，工控機(jī)是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的最佳配套產(chǎn)品，而工業(yè)可編程序控制器 (PLC)則在工控領(lǐng)域中占有主要的地位?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 PLC 作為工控機(jī)的一員，在主要工業(yè)國家中成為自動化系統(tǒng)的基本電控裝置。 PLC 在 60年代末引入我國時，只用作離散量的控制，其功能只是將操作接到離散量輸出的接觸器等，最早只能完成以繼電 器梯形邏輯的操作。 可實現(xiàn)高精度要求生產(chǎn)線控制，循環(huán)控制，精確的測控，材料檢測等等。與此同時，殘極處理生產(chǎn)線和設(shè)備也正逐步向全面機(jī)械化和自動化的方向發(fā)展。 設(shè)計實現(xiàn)的主要功能 (1)手動控制功能：通過觸摸屏實現(xiàn)對殘極壓脫系統(tǒng)各設(shè)備的手動控制 （ 2）自動控制功能：在 PLC 上實現(xiàn)對殘極壓脫系統(tǒng)的自動控制，同時實現(xiàn)控制參數(shù)的修正功能。早期殘極壓脫工藝電氣控制系統(tǒng)多為 繼電器 、接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。系統(tǒng)以 PLC 為核心，配以合理的低壓電氣、先進(jìn)的檢測元件、控制電動機(jī)，液壓閥等機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)陽極處理工藝過程的自動化。例 如，從硬件的角度來看，它們都是由微電子元件，微處理器，大容量半導(dǎo)體存儲器和 I/O模件等組成。 （一）單片機(jī) 所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用單片機(jī) CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板，最終設(shè)計成一臺簡易的計算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè) 計程序以達(dá)到所要求的控制功能。 而且 一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長 。 一般 單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采 用自 動 設(shè)計的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用 LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。 （二）工業(yè)計算機(jī)（ IPC） 所謂 IPC系統(tǒng)就是采用工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所設(shè)計的功能。 由于 IPC的主要器件均不是工業(yè)級的，相對單片機(jī)系統(tǒng)，抗干擾性特別是抗電源干擾能力雖然有一定提高，但變頻調(diào)速對電源的干擾很大，因此也可能引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。但是 IPC 軟件開發(fā)周期長，接口模塊少，布線不靈活，安裝 體積大，擴(kuò)展性差，而且 IPC 主要通過接口模塊轉(zhuǎn)換各種信號，如何抗干擾也是個問題。 （三）可 編程計算機(jī)控制器（ PCC） PCC是一種不同于 PLC 和 IPC 的新一代控制器，代表了當(dāng)今工業(yè)控制技術(shù)。 但作為新興的控制器，廣大工程技術(shù)人員對其可靠性和廠商能否提供優(yōu)良的后續(xù)服務(wù)和技術(shù)支持抱懷 疑的態(tài)度。 PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計，采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬輸 入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。 （ 2）編程簡單、易于掌握 . PLC 采用梯形圖方式的編程，與繼電器邏輯控制的設(shè)計相似，具有直觀、簡單、易于掌握等優(yōu)點。 （ 4）體積小、質(zhì)量輕、功耗低 .由于采用了單片機(jī)等集成芯片，其體積小、 質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低。 綜 合比較以上四種方案，從可實時性等方面考慮，本設(shè)計采用方案四較好，故我決定采用 PLC控制。在本章主要是硬件 設(shè)計 及器件選擇。 供電系統(tǒng)的 設(shè) 定直接影 響 到控制系 統(tǒng) 的可靠性，故在 設(shè)計 硬件 時 是要據(jù)以下幾方面 來設(shè)計 ： 入 電 源 電壓 在一定的 允許 范 圍內(nèi)變 化； 入交流 電斷電時 ， 應(yīng) 不破壞控制器的程序和 數(shù) 據(jù)； 控制系 統(tǒng) 不 允許斷電的場 合，要考 慮供電電 源的冗余； 部 設(shè)備電 源 斷電時 ， 應(yīng) 不影 響控 制器的 供電； 綜 合以上幾方面的考 慮 ，可以把 供電線 路 設(shè)計 如下： 供電直接采用市電網(wǎng) 提供的 380V/AC 50HZ；配電方面主要是給 3 臺鼠籠式異步電動機(jī)和控制系統(tǒng)中 PLC 的電源模塊、輸入輸出模塊的電能分配，所用的PLC需要的 電壓 既有交流又有直流，交流 電壓 可以用照明 電來 供 給 ，而直流 電 流則由 電 源模塊 來 供 給 。主電路設(shè)計主要是選擇電機(jī)，計算和選擇導(dǎo)線，斷路器，接觸器等裝置的參數(shù)和型號。 （ 1） 電氣總配線主電路如圖 (1)所示： 該電路中有三臺電機(jī)， M1 為主油泵電機(jī)， M2 為輔油泵電機(jī)， M3 為懸鏈電機(jī)。選擇導(dǎo)線和電纜以前應(yīng)貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁心導(dǎo)線，目前提倡采用銅線，以減少損耗、節(jié)約電能，而在易爆炸、腐蝕嚴(yán)重的場所，以及用于移動設(shè)備、檢測儀表、配電盤的二次接線等，必須采用銅線。絕緣導(dǎo)線的線芯材料有鋁芯和銅芯兩種。 ： 按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜截面：在導(dǎo)線和電纜（包括母線）通過正常最大負(fù)荷電流（即計算電流）時，其發(fā)熱溫度不應(yīng)該超過正常運行時的最高允許溫度，以防止導(dǎo)線或電纜因過熱而引 起絕緣損壞或老化。的 BV 型導(dǎo)線，在環(huán)境溫度為 25度時的允許流量為 150A，其正常最高允許溫度為 65度，即 Ial=150A。滿足允許 載流量的要求。的 BV 型導(dǎo)線，在環(huán)境溫度為 25度時的允許流量為 65A，其正常最高允許溫度為 65度，即 Ial=65A。 所以選擇 216mmS? ? 滿足允許載流量的要求。 39。 保護(hù)線 PES 的選擇： 按 PESS??要求選擇 216PE mmS ? 所以選擇的導(dǎo)線 BV5003 161 10。 本設(shè)計用的是低壓斷路器，低壓斷路器是指用于交流電壓 1200V、直流電壓 1500V 及以下電壓范圍的斷路器，是低壓配電系統(tǒng)中的主要配電電器元件。脫扣器又分為電磁脫扣器，熱脫扣器，復(fù)式脫扣器 、 欠壓脫扣器 、 分勵脫扣器等五種。 1. 若額定電流較小（ 600A 以下），短路電流不太大，可選用塑料殼式斷路器； 2. 若短路電流相當(dāng)大的支路，則應(yīng)選用限流式斷路器； 3. 若額定電流很大，或需要選擇型斷路器時，則應(yīng)選擇萬能式斷路器； 4. 若有漏電電流保護(hù)要求時，應(yīng)選用帶漏電保護(hù)功能的斷路器等； ，應(yīng)選用直流快速斷路器。 1. 用電設(shè)備容量及單臺計算負(fù)荷的確定： (1) 設(shè)備的設(shè)備容量 PS： 指在長期工作制下的電動機(jī)的設(shè)備容量 ,是指其銘牌上的額定功率 PN (2) 成組用電設(shè)備的設(shè)備容量 PSΣ =Σ PSI (3) 照明設(shè)備容量 PS=AW (A 建筑物面積 W 單位容量 ) (4) 單臺用電設(shè)備的計算 負(fù)荷 Pjs1=ps (對于不計及效率的單臺用電設(shè)備 ) 對于需要計及效率（ η ）的單臺用電設(shè)備， Pjs1=ps/η 。它與計算電流不同，它比計算電流大得多。） 4. 本設(shè)計的負(fù)荷計算過程如下： ①主 油泵電機(jī) Pc= kd Pe = 75=60KW Qc= Pc tgφ =60╳ =45kW Sc=Pc/cosφ =60/= 75kVA Ic=Sc/ 3 UN=75/╳ 3 =341A 尖峰電流 的計算： (其中 IN=144A) Ipk=Ist=Kst IN=7╳ 144=1008A ②輔油泵電機(jī) Pc= kd Pe =╳ 15= 12kW Qc= Pc tgφ =12╳ =9kW Sc=Pc/cosφ =12/= 15kVA Ic=Sc/ 3 UN=15/╳ 3 = 尖峰電流的計算： (其中 IN= A) Ipk=Ist=Kst IN=7╳ = 202A ③ 懸鏈電機(jī) Pc= kd Pe = 3= Qc= Pc tgφ =╳ = Sc=Pc/cosφ =Ic=Sc/ 3 UN=3/╳ 3 = 尖峰電流的計算： (其中 IN=) Ipk=Ist=Kst IN=7╳ = Ⅴ . 低壓斷路器的選擇 : 本設(shè)計中選擇的斷路器是具有過載和短路功能的塑料外殼式自動空氣斷路器， 該斷路器又稱裝置式自動開關(guān)，選擇這種斷路器后不用再選擇熱繼電器了。