【正文】 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4 控制系統(tǒng)程序設(shè)計 可編程控制器應(yīng)用于液壓機的可行性分析 可編程控制器的特點 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同。 ，易于使用。 LPC有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。用掃描的方式通過 I/O 部件接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲器或數(shù)據(jù)存儲器中；診斷 PLC 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等； PLC 進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。已出現(xiàn)兆級的，這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲器區(qū)，則可存儲大量數(shù)據(jù)。時間精度可到秒級，甚至更精。 PLC 與智能儀表、智能執(zhí)行裝置 (如變頻器 )也可聯(lián)網(wǎng)通信，交換數(shù)據(jù)，相互操作。 單元 (1)CPU226 的技術(shù)規(guī)格說明如表 表 CPU226 的技術(shù)規(guī)格 特性 CPU226 外形尺寸（ mm） 190 80 62 程序存儲區(qū) 4096 字 數(shù)據(jù)存儲區(qū) 2560 字 斷電保持時間 190 小時 本機輸入 /輸出 24 入 /16 出 擴展模塊數(shù)量 7 高速計數(shù)器 單向 6路 30KHz 雙向 4路 20KHz 脈沖輸出 2路 20KHz 模擬電位器 2 實時時鐘 內(nèi)置 通訊口 2RS485 浮點數(shù)運算 有 輸入 /輸出映像區(qū) 256（ 128 入 /128 出） (2)電源預(yù)算 所有的 S7200CPU 都有內(nèi)部電源，可為 CPU自身、擴展模塊和其它用電設(shè)備提供5V、 24V 直流電源。當(dāng)在 或 上激活 PTO 功能時，PTO 發(fā)生器對輸出擁有控制權(quán)，輸出波形不受其它影響。時需要 1642 個脈沖，電機需轉(zhuǎn)動 圈。電機正轉(zhuǎn)，需要 1323 個脈沖。需要 334個脈沖。 (1)數(shù)字 PID 控制算法 在模擬 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中， PID控制算法的表達式 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ??? ? dt tdetdteTtetu Tk dp11 42 由于數(shù)字 PID 控制是一種采樣控制，它根據(jù)采樣時刻的偏差值來計算控制量，因此，在 PLC控制系統(tǒng)中，必須對上式進行離散化，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，此時積分項和微分項可用求和及求增量式表示 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ????? ?? T kekeTjeTTkekku Dijp 101 43 式中 T:采樣周期 必須足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。 CPU 模塊采用西門子的 CPU226DC/DCD/C24 輸入 /16 晶體管輸出模塊，對油溫控制采用西門子的 EM231RTD 型溫度測量模塊， CPU 模塊控制整個系統(tǒng)按照所給定的程序有條不紊地運行。 具體的輸出分配如 表 : 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 定時器分配 定時器 功能 T37 油泵電機星 三角啟動 T38 延時頂出 T39 延時退回 T40 延時到下一個工作循環(huán) 這個控制系統(tǒng)在整個工作過程中需要用到多個內(nèi)部繼電器，其具體的輸出分配如表 : 表 內(nèi)部繼電器分配 內(nèi)部繼電器 功能 自動狀態(tài)啟動 自動狀態(tài)進入快轉(zhuǎn)慢 自動狀態(tài)滿足初始條件 自動狀態(tài)快速下行速度標(biāo)示 自動狀態(tài)快轉(zhuǎn)慢速度標(biāo)示 自動狀態(tài)回程速度標(biāo)示 油泵斜盤復(fù)位標(biāo)示 油泵斜盤角度復(fù)位 手動狀態(tài)啟動 手動狀態(tài)進入快轉(zhuǎn)慢 手動狀態(tài)回程到位 外部接線圖設(shè)計 PLC 外部接線圖見圖 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ C O MI 0 . 1I 0 . 0I 0 . 2I 0 . 4I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6自 動 啟 動 按 鈕回 程 到 位 及 上 死 點 接 近 開 關(guān)快 轉(zhuǎn) 慢 接 近 開 關(guān)光 柵 保 護 輸 入下 死 點 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 頂 出 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 退 回 接 近 開 關(guān)壓 力 設(shè) 定 電 接 點手 動 啟 動 低 壓 油 泵 電 機停 止 按 鈕手 動 壓 制 按 鈕手 動 回 程 按 鈕手 動 頂 出 按 鈕手 動 退 回 按 鈕自 動 / 手 動 選 擇 開 關(guān)高 速 控 制 開 關(guān)中 速 控 制 開 關(guān)低 速 控 制 開 關(guān)加 熱 / 冷 卻 選 擇 開 關(guān)手 動 啟 動 主 油 泵 電 機手 動 停 止 主 油 泵 電 機時 間 繼 電 器 延 時 觸 點手 動 停 止 低 壓 油 泵 電 機FU3回 程 電 液 閥快 行 電 液 閥頂 出 電 液 閥退 回 電 液 閥下 行 電 液 閥低 壓 油 泵 電 機 接 觸 器主 油 泵 電 機 星 三 角 啟 動 1主 油 泵 電 機 星 三 角 啟 動 2主 油 泵 電 機 星 三 角 啟 動 3步 進 電 機 旋 轉(zhuǎn) 方 向油 溫 冷 卻 進 水 閥加 熱 元 件C O M 2C O M 1~ 2 2 0 VQ 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3Q 1 . 4Q 1 . 5PLC 圖 外部接線圖 根據(jù)液壓機的控制要求，所需的器件有：西門子 S7200 系列 PLC、起動按鈕 SB停止按鈕 SB紅綠色信號燈等，輸入／輸出端口接線如外部接線圖所示。 程序設(shè)計 編 程 軟 件 采 用 西 門 子 公 司 為 其 生 產(chǎn) 的 PLC 機 而 設(shè) 計 的 編 程 軟 件STEP7Micro/Win32。 、 子程序分別是 6子程序中的嵌套子程序。 自動、 2手動子程序是用來控制液壓機的整個工作過程。 選擇自動運行，系統(tǒng)進入自動運行狀態(tài)，控制油泵開 。 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ I/0 地址分 配 這個控制系統(tǒng)的輸入有自動 /手動選擇開關(guān)、加熱 /冷卻選擇開關(guān)、自動啟動按鈕、停止按鈕、手動啟動主油泵電機、手動停止主油泵電機、手動壓制、手動回程、手動頂出、手動退回、壓力設(shè)定電接點、光欄保護、手動啟動低壓油泵電機、主缸控制接近開關(guān)、頂出缸控制接近開關(guān)、速度選擇開關(guān) (高、中、低 )等共 23 個輸入點。其控制方式采用模擬量入 /開關(guān)量出的形式，利用 EM231RTD 的 2輸入通道，當(dāng)油溫超過 55℃時，打開油溫冷卻電磁閥通循環(huán)冷卻水降低油溫，當(dāng)油溫低于 35℃關(guān)閉電磁閥停止通冷卻水 。 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (2)PID 參數(shù)設(shè)置 由于可編程控制器運行速度的提高，運算能力的增強，因此 PLC 都可用于數(shù)字PID 控制。 PID調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整，在長期應(yīng)用中已積累了豐富的經(jīng)驗。需要 334 個脈沖。需要 334個脈沖。 (3)參數(shù)的脈沖化 控制油泵斜盤的拉桿直徑為 120mm，斜盤角度的調(diào)整范圍為 :O186。電源容量完全滿足要求，無須增加外接電源。 液壓機的 PLC 控制系統(tǒng)構(gòu)成 根據(jù)設(shè)備控制及工作過程要求，其 PLC 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ P L C選 擇 速 度 開 關(guān) （ 高 中 低 ）自 動 / 手 動 選 擇 開 關(guān)加 熱 / 冷 卻 / 停 止 選 擇 開 關(guān)自 動 啟 動 按 鈕光 柵 保 護停 止 按 鈕手 動 壓 制手 動 回 程手 動 頂 出手 動 退 回手 動 啟 動 主 油 泵手 動 停 止 主 油 泵壓 力 設(shè) 定 電 接 點手 動 啟 動 低 壓 油 泵 電 機手 動 停 止 低 壓 油 泵 電 機主 缸 控 制 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 控 制 接 近 開 關(guān)下 行 電 液 閥回 程 電 液 閥頂 出 電 液 閥退 回 電 液 閥快 行 電 液 閥功 率 驅(qū) 動 器低 壓 油 泵 電 機油 溫 冷 卻 進 水 閥油 溫 加 熱 裝 置主 泵 電 機 啟 動 圖 PLC 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 I/O 分析及 PLC 選型 四柱 式液壓機自動控制系統(tǒng)采用西門子公司的 S7200 系列整體式 PLC。并不斷有新的連網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。 PLC 有自診斷功能。如機床部件的位移，常以脈沖數(shù)量表示。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了 PLC 的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。除基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配合特殊功能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、 PDI運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。 PLC 中含有大量的相當(dāng)于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時間都大大超過了 EIC 規(guī)定的 10 萬小時。 (3)為了設(shè)備及人身安全設(shè)置急停按鈕及光欄保護開關(guān)。 (2)液壓機利 用手動控制頂出缸作薄板反拉伸。這一過程持續(xù)到主缸上腔壓力降低到較低時，卸荷閥 11 關(guān)閉為止。單向閥 13保證了主缸上腔良好的密封性，主缸上腔保持高壓。實際上，此時主閥滑塊 22 在自重作用下