【正文】 直流接觸器與交流接觸器在結(jié)構(gòu)上基本相同。觸頭系統(tǒng)：它包括主觸頭和輔助觸頭。接觸器可以接通和斷開負(fù)荷電流，但不能切斷短路電流，因此，常與熔斷器、熱繼電器配合使用。是一種適用于頻繁地接通和斷開交直流主電路及大容量控制電路的電器。由于采用膜片式結(jié)構(gòu)，密封性能好。在本系統(tǒng)中選擇DF 2型二位二通（常閉）電磁閥。(4) 經(jīng)濟(jì)性 有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。(1) 適用性 管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致；流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度；電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明；工作壓差，,2W,ZQDF,ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥；流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好；注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)節(jié)；注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響；電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許177。特點(diǎn)：在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能可動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。(1) 直動(dòng)式電磁閥原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。2.+V 體：不銹鋼 1Cr18Ni9Ti ：丁腈橡膠或氟橡膠 表31 HP31B液位變送器性能指標(biāo)傳感部件美國Sensors充油硅芯體測量范圍0....200 m過 整個(gè)系統(tǒng)的工業(yè)流程如圖31所示。利用PPI通訊協(xié)議進(jìn)行通訊非常簡單方便，只用NETR和NETW兩條語句即可進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞，不需額外再配置模塊或軟件。要與計(jì)算機(jī)相連需要經(jīng)過專用的PC/PPI電纜。“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與相連。(4) 通信端口通信端口與編輯器、計(jì)算機(jī)或其他的外圍設(shè)備相連，以實(shí)現(xiàn)程序輸入、調(diào)試、監(jiān)視等功能。用戶程序存放在RAM中，為防止電源掉電后程序的丟失，通常需安裝鋰電池，用于電源掉電時(shí)對(duì)RAM中用戶程序存儲(chǔ)區(qū)供電。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同，但根據(jù)工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下3個(gè)區(qū)域。集成有兩個(gè)DP接口的CPU有兩個(gè)對(duì)應(yīng)的LED（BUS1F和BUS2F）。⑤ RUN（運(yùn)行方式，綠色）：CPU處于RUN狀態(tài)時(shí)亮；重新啟動(dòng)時(shí)以2Hz的頻率閃亮；HOLD（單步、斷電）。圖24 RUN/STOP 開關(guān)(2) 狀態(tài)與故障顯示LED① SF（系統(tǒng)出錯(cuò)/故障顯示，紅色）：CPU硬件故障或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮。圖23 CPU模塊面板布置示意圖(1) 方式切換開關(guān)PLC的方式切換開關(guān)有兩種，一種是RUN/STOP開關(guān)，它只有RUN和STOP兩種方式。既能以脈沖寬度可調(diào)（PWM）方式輸出,又能以高速脈沖串（ PTO）方式輸出。CPU模塊還可以進(jìn)行自我診斷，即當(dāng)電源、存儲(chǔ)器、輸入/輸出端子、通信等出現(xiàn)故障時(shí)，它可以給出相應(yīng)的指示或做出相應(yīng)的動(dòng)作。S7300為模擬量模塊保留了專用的地址區(qū)域，字節(jié)地址范圍為IB256767。模擬I/O模塊每個(gè)槽劃分為16 B（等于8個(gè)模擬量通道），每個(gè)模擬量輸入通道或輸出通道的地址總是一個(gè)字地址。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個(gè)機(jī)架上最多只能再安裝8個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊。它的主要組成部分有導(dǎo)軌（RACK）、電源模塊（PS）、中央處理單元模塊（CPU）、接口模塊（IM）、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）等。CPU3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP都具有現(xiàn)場總線擴(kuò)展功能。(4) 口令保護(hù)，多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)且具有易于用戶掌握等特點(diǎn)，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應(yīng)用的首選產(chǎn)品。 主要抗干擾措施(1) 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾(2) 硬件濾波及軟件抗干擾措施(3) 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對(duì)有些干擾情況還需做具體分析，采取對(duì)癥下藥的方法，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對(duì)系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行，這就要在采用國外產(chǎn)品時(shí)，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）合理選擇。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)主要以下兩個(gè)方面。為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計(jì)階段開始便采取三個(gè)方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。(5) 來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。② 信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。PLC電源通常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。(8) 編程工具可以使用編程器或者使用專用的編程軟件。種類和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能編寫程序的最大長度，一般中小型的PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。盡管使用PLC首次投資要大些，但從全面及長遠(yuǎn)看，使用PLC還是經(jīng)濟(jì)的。PLC還有很多防止及檢測故障的指令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號(hào)。① 在硬件方面：PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離，其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。⑤ 改用方便：PLC用于某設(shè)備，若這個(gè)設(shè)備不再使用了，其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。這是因?yàn)镻LC都設(shè)有很多故障提示信號(hào)，如PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號(hào)指示。使用PLC的軟件也很多，不僅可用類似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語言，有的還可用BASIC語言、C語言，以至于自然語言。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開關(guān)量，以及模擬量的控制。② 安裝方便：PLC硬件安裝簡單，組裝容易。正因如此，用可編程序控制器才有這個(gè)“可”字。其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲(chǔ)，可打印，數(shù)據(jù)送入可鍵入，可以讀卡入等等。它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)還可用以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。(1) 功能豐富PLC的功能非常豐富。信息不同于物質(zhì)與能量，有自身的規(guī)律。由于PLC有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個(gè)要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的?？窟\(yùn)行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器，這個(gè)映射也稱輸出刷新。這些位置成1，表示接點(diǎn)通，置成0為接點(diǎn)斷。它們與計(jì)算機(jī)內(nèi)存交換信息通過計(jì)算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。還需要指出一點(diǎn)，在PLC中常采用一種被稱為“看門狗”（Watchdog）的監(jiān)視定時(shí)器來監(jiān)視PLC的實(shí)際工作周期是否超出預(yù)定的時(shí)間，以避免PLC在執(zhí)行程序過程中進(jìn)入死循環(huán)，或“跑飛”（PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序）而造成系統(tǒng)癱瘓。PLC工作的主要特點(diǎn)是輸出信號(hào)集中批處理，執(zhí)行過程集中批處理，輸出控制也集中批處理。PLC的掃描工作是重復(fù)進(jìn)行的，因此，其輸出和輸入存儲(chǔ)器不斷被刷新（I/O刷新）。(3) 輸出刷新階段在執(zhí)行完所有用戶程序后PLC將映像寄存器中的內(nèi)容送入到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備，這就是輸出刷新。但這個(gè)結(jié)果在整個(gè)程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端口上。PLC的工作過程圖如圖21所示。PLC每重復(fù)一次這4個(gè)階段所用的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期（或稱循環(huán)周期、工作周期）。另一方面它作為繼電器控制電路的替代物，由于其核心是計(jì)算機(jī)芯片，因而與繼電器控制邏輯的工作過程也有很大差別。(3) PLC的流派分類世界上PLC的生產(chǎn)廠家約200多家，生產(chǎn)的產(chǎn)品大概有400多種。整體PLC根據(jù)需要也可以進(jìn)行擴(kuò)展。另外，小型、中型和大型PLC的分類不是絕對(duì)的，有些小型PLC的功能可以具備部分中型PLC的功能。小型PLC、中型PLC和大型PLC不光體現(xiàn)在輸入輸出端子數(shù)量上，更重要的是功能的差別。這一階段可編程序控制器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和工業(yè)過程的各個(gè)角落，已成為企業(yè)提高裝備技術(shù)水平的重要標(biāo)志。(3) 可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段（90年代初期到現(xiàn)在）進(jìn)入90年代，我國的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：① 政府重視：1991年成立了可編程序控制器行業(yè)協(xié)會(huì)。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過程中，我們打開了眼界，了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器，這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國的發(fā)展。這些智能模塊以處理器為基礎(chǔ)，其CPU與PLC的CPU并行工作，占用主機(jī)CPU時(shí)間很少，有利于提高PLC掃描速度和完成特殊的控制任務(wù)。PLC未來的發(fā)展不僅依賴于對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于PLC與其他工業(yè)控制設(shè)備和工廠管理技術(shù)的綜合。在功能上PLC已可以代替某些模擬控制裝置和小型機(jī)的DDC系統(tǒng)。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算，閉環(huán)控制，提高了運(yùn)算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。 PLC技術(shù)發(fā)展概況以往的順序控制主要由繼電器組成，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)都是按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間或條件順序的工作，若要改變控制的順序就必需改變控制器的硬件接線，使用起來不靈活。80年代后期到90年代中期，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用，超大規(guī)模集成電路、門陣列以及專用集成電路的迅速發(fā)展，可編程序控制器的CPU已發(fā)展為由16位或32位微處理器構(gòu)成，處理速度得到很大提高，高速計(jì)數(shù)、中斷、PID、運(yùn)動(dòng)控制等功能引入了可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破鞴δ艹壿嬤\(yùn)算外，增加了數(shù)值運(yùn)算、計(jì)算機(jī)接口、模擬量控制等，可靠性進(jìn)一步提高，初步形成系列，結(jié)構(gòu)上開始有模塊式和整體式的區(qū)分，整機(jī)功能從專用向通用過渡。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向[1]。本文在此介紹一種采用可編程控制器對(duì)液體攪拌系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法，其電路結(jié)構(gòu)簡單，投資少，可靠性好，自動(dòng)化程度高。 PLC在液體攪拌系統(tǒng)中的應(yīng)用在化工、機(jī)械等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，液體攪拌是十分重要也是必不可少的重要環(huán)節(jié)，液體攪拌的關(guān)鍵是保證混料過程中原料的準(zhǔn)確性和比例以及保證原料的充分混合。⑤ 液位變送器：選用HP31B液位變送器，并轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流輸入S7300,用于采集現(xiàn)場液位數(shù)據(jù)。(1) 系統(tǒng)硬件組成及功能：① 可編程控制器：系統(tǒng)下位機(jī)選用西門子S7300型PLC，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(3) 報(bào)警指示：當(dāng)超過所設(shè)定的液位時(shí)，報(bào)警輸出。系統(tǒng)的控制框圖如圖11所示。設(shè)計(jì)要求在混料罐內(nèi)混合兩種液體，首先確定混料罐內(nèi)無殘留液體，即讓放料閥打開10s，然后注入A液體，當(dāng)A液面上升到L位時(shí)關(guān)斷A液；B 液開始注入, B 液面上升到H位時(shí)關(guān)斷B液，進(jìn)液動(dòng)作停止；攪拌電機(jī)M開始攪拌，攪拌均勻后(時(shí)間設(shè)定為20 s)停止；出料閥打開，兩個(gè)出料泵按照順序進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)出料，當(dāng)出料動(dòng)作結(jié)束后整個(gè)系統(tǒng)停止工作。所以，對(duì)攪拌系統(tǒng)應(yīng)該進(jìn)行改進(jìn)，使它可以靈活的根據(jù)液體的不同而進(jìn)行混料的濃度可調(diào)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保目的。最后，系統(tǒng)使用RS232接口與上位機(jī)相連實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)的通訊。本文主要介紹采用西門子PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)液體攪拌系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。傳統(tǒng)的控制方式因技術(shù)手段落后、生產(chǎn)效率低等弊端已不能適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的需要。系統(tǒng)通過液位變送器將采集到的現(xiàn)場液位高度傳送給西門子PLC，并由PLC對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)邏輯處理后，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，完成系統(tǒng)的自動(dòng)控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)廠家對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平有了更高的要求。兩種原料液體進(jìn)料時(shí)達(dá)到設(shè)定的液面時(shí)停止進(jìn)料，且攪拌器攪拌時(shí)間可根據(jù)濃度的不同而自行設(shè)定。系統(tǒng)通過液位變送器采集現(xiàn)場液位高度并將其轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)送PLC，PLC根據(jù)現(xiàn)場狀況及外部輸入指令控制攪拌系統(tǒng)，并顯示操作指示及發(fā)出報(bào)警。(2) 模擬量信號(hào)采集：通過液位變送器及A/D轉(zhuǎn)換器完成現(xiàn)場液位的采集過程。軟件部分由PLC編程軟件組成。④ 中間繼電器：選用JZ1444Z型中間繼電器，主要起中繼作用，與接觸器配合使用。(2) 系統(tǒng)軟件組成：PLC編程軟件：由于系統(tǒng)采用西門子的PLC，故也是使用西門子PLC編程軟件STEP7，用于編寫PLC 控