【正文】 40 TSX67 40 TSX87 40 TSX107 40 512 104 2 204 8 204 8 204 8 32 32 128 256 256 56 K 1 12 K 224 K 352 K 352 K √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 西屋 PC 1 100 PC 503 PC 700 HPPC 1700 128 256 512 819 2 16 32 64 512 7 2 7 1 K 10 K 8 K 224 K 1796 2 K 1796 32 K √ √ √ √ √ 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 硬件電路設(shè)計 1．常用 I/O模塊的選擇 (1) 數(shù)字量輸入模塊 。 9030系列可編程序控制器可以使用運(yùn)行在個人計算機(jī)上的Logicmaster 9030組態(tài)軟件和手持式編程器。 CompoBus/S是高速 ON/OFF總線，在最大 1 ms通信掃描周期內(nèi)可與最多 32個從站通信，交換 256點數(shù)據(jù)，干線最長 100 m，可對 I/O點進(jìn)行分散控制。CPM1A/2A/2C具有中斷輸入 、 脈沖鎖存輸入 、 高速計數(shù) 、 間隔定時器中斷和模擬量設(shè)定功能 。 (3) CS1系列 PLC。此外， C1000H PLC采用多處理器結(jié)構(gòu)，功能齊全而且處理速度快。 ⑤ I/O LINK: 雙絞線總線網(wǎng)，方便靈活的輸入 /輸出端子連接網(wǎng)絡(luò)，用于連接遠(yuǎn)程 I/O裝置。可使用光纖電纜或同軸電纜，采用雙環(huán)式或總線式結(jié)構(gòu)，提供 10 Mb/s的高速數(shù)據(jù)傳送。 AnS系列具有 50余種特殊功能模塊，如高速計數(shù)模塊、模擬量輸入 /輸出模塊、溫度傳感器模塊、熱電偶感應(yīng)模塊、脈沖捕捉模塊、模擬定時模塊、高速中斷模塊、單軸 /雙軸 /3軸位置控制模塊、計算機(jī)通信模塊、 MODBUS通信模塊、智能通信模塊 (用 BASIC語言編程 )、網(wǎng)絡(luò)模塊和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊。 A系列 PLC具有控制模擬量系統(tǒng)的 PID回路調(diào)節(jié)能力及很強(qiáng)的通信能力 。 它們的開關(guān)量 I/O總點數(shù)為 12～ 120點 ， 可進(jìn)行多種組合 ，用模擬量單元可進(jìn)行模擬量控制 。 AB公司的三級通信網(wǎng)絡(luò)將控制系統(tǒng)中的設(shè)備有機(jī)地結(jié)合為一個整體，過程控制數(shù)據(jù)與信息可以在可編程序控制器、人機(jī)接口、變頻器和集散控制系統(tǒng) (DCS)之間交換傳遞。這個系列的產(chǎn)品可方便地應(yīng)用在生產(chǎn)、過程控制等廣闊的領(lǐng)域。 (3) PLC3系列。 本系列 PLC都具有通信功能 。 COROS LSB是功能強(qiáng)大的圖形 HMI系統(tǒng) ， 可實現(xiàn)圖形化的過程監(jiān)控 、 數(shù)據(jù)采集 、 標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)數(shù)據(jù)交換和指定文檔的數(shù)據(jù)管理功能 。它有多種不同性能檔次的 CPU可供選擇。 用 CPU上集成 DP接口 ， S7300可以作為主機(jī)或從機(jī)接入 PROFIBUSDP現(xiàn)場總線 。模板品種齊全，包括不同規(guī)格的數(shù)字量和模擬量 I/O模板、 EX I/O模板、多種功能模板、通信模板、多機(jī)架連接用接口模板等，能適應(yīng)各種類型應(yīng)用場合的需要。 S7300系列 PLC采用板式結(jié)構(gòu)，可以用模板上的凹槽，裝在 DIN導(dǎo)軌上。 除個別 CPU無擴(kuò)展能力外 ， 其他都有很強(qiáng)的開關(guān) 、 模擬量 I/O擴(kuò)展能力 ， 還有一些附加功能和較強(qiáng)的通信能力 。 它功能很強(qiáng) ， 可以完成最復(fù)雜的控制任務(wù) ， 可以與上位機(jī)和現(xiàn)場控制器聯(lián)網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ， 也可插接各種智能模板 。 CPU編號越大 ， 附加功能越多 ， 例如閉環(huán)調(diào)節(jié) 、 位置控制 、 計數(shù)與通信功能等 。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 考慮到上述的多種因素 ， 總的內(nèi)存容量的經(jīng)驗公式為 總存儲器字?jǐn)?shù) =I/O點數(shù) 10+模擬量輸入、輸出總點數(shù) 150 為提高可靠性，在上面求得總字?jǐn)?shù)后再考慮增加 25%左右作為裕量，就可以最后確定出可編程控制器的內(nèi)存容量。顯然，高的內(nèi)存利用率是有好處的，同樣的程序，因較少的內(nèi)存量，可縮短程序的掃描時間而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 合理選擇 I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求 ， 又可使系統(tǒng)造價投入最低 。選擇時主要考慮現(xiàn)場設(shè)備與可編程控制器之間的距離，距離遠(yuǎn)時，可選電壓等級高一些的模塊；距離較近時，選擇電壓等級低一些的模塊即可。 從結(jié)構(gòu)上講，單臺設(shè)備或幾臺設(shè)備共享一臺可編程控制器時往往選用整體式結(jié)構(gòu)，考慮到工業(yè)控制的發(fā)展方向時，選用具有通信能力的可編程控制器為好。 (8) 上海香島機(jī)電制造有限公司： ACMYS25 ACMYS80。 (3) 中型機(jī)：控制點數(shù) 500～ 1000點左右，如 OMROM公司的C200H，西門子公司的 S7300。組合式 PLC為總線結(jié)構(gòu)，其總線做成總線板，上面有若干個總線槽，每個總線槽上可安裝一個 PLC模塊，不同的模塊實現(xiàn)不同的功能。 可編程控制器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作方式，使它的設(shè)計內(nèi)容和步驟與繼電器控制系統(tǒng)及計算機(jī)控制系統(tǒng)都有很大的不同，主要表現(xiàn)是允許硬件電路和軟件編程可以分開進(jìn)行設(shè)計。作為畢業(yè)設(shè)計，最普遍的是用前兩種較為簡單的類型 —— 開關(guān)量控制和模擬量控制。較高級的 PLC還專門開發(fā)了位控單元模塊 、 運(yùn)動單元模塊等 ，可實現(xiàn)曲線插補(bǔ) 。 (4) 設(shè)計施工周期短，接線簡單，維護(hù)工作量小。 (5) 體積小，重量輕，能耗低，易于實現(xiàn)機(jī)電一體化。 新開發(fā)的運(yùn)動單元還能識別數(shù)控技術(shù)的編程語言 ， 為 PLC進(jìn)行數(shù)字量的智能控制提供了方便 。而開關(guān)量的順序控制又是工業(yè)自動化設(shè)計的首選。這一特點，使得可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計變得簡單和方便。 PLC的 CPU、存儲器做成一個模塊 (有的把電源也做在上面 )，該模塊在總線上的安裝位置一般來說是固定的，其它的模塊可根據(jù) PLC的控制規(guī)模、實現(xiàn)的功能選用，安裝在總線板的其它任一總線槽上。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 3． 按生產(chǎn)廠家分類 (1) 德國西門子公司：有 S5系列的 PLC產(chǎn)品 ， 如 S5950、100U、 135U及 155U； S7系列機(jī) ， 常用的有 S7200(小型 )、 S7300(中型 )及 S7400(大型 )機(jī) 。 (9) 機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動化所： MPC MPC20。組合式結(jié)構(gòu)組態(tài)靈活，宜于擴(kuò)充，特別適合用于較大控制規(guī)模的場合。這樣的選擇主要是為了提高系統(tǒng)工作的可靠性。 傳統(tǒng)設(shè)備及各種電器組件所需的編程 I/O點數(shù)在不同的場合應(yīng)用時不盡相同 ， 比如用可編程控制器控制一臺 (—△ 啟動的交流電動機(jī)時 ， 輸入點有四點 ， 分別為：電源合閘 、 起動 、 停止和過載；而輸出則為三點 ， 分別用于控制三個接觸器線圈的吸合和斷開 。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 開關(guān)量輸入 /輸出點數(shù)與所需內(nèi)存容量有很大的關(guān)系。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) (5) 響應(yīng)時間：可編程控制器的響應(yīng)時間是指輸入信號產(chǎn)生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔 。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) (3) S5115U中型 PLC， 模板式結(jié)構(gòu) 。 S5155U可以取代作為過渡型的 S5150U與 S5135U。 S7200型可編程序控制器的點對點鏈接口 (PPI)可以連接編程設(shè)備 、 操作員界面和具有串行接口的設(shè)備 ， 用戶程序有三級口令保護(hù) 。系統(tǒng)配置靈活，有 8種 CPU模板及其他擴(kuò)展板供用戶選擇，能滿足不同自動控制系統(tǒng)的要求，特別是機(jī)床設(shè)備、包裝機(jī)械、各種機(jī)械工程及樓宇自動化等。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 可利用MPI、 PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)等 。在一個 S7400中央控制器中可包括多個 CPU，可以使不同的功能分離開來。 裝有該軟件的 OSB操作站 ， 可以直接連接到 SINEC H1高速以太網(wǎng)和 SINEC L2局域網(wǎng)上 。 SLC500有多種處理器可供選擇 ， 存儲器容量為 1～ 60 KB指令 ， 本地 I/O最大點數(shù)為 52～ 960點 ， 掃描時間為 ～ 8 ms。也是 AB公司原先的 PLC產(chǎn)品，可經(jīng)過通信模塊上網(wǎng)，是一種大型模塊式 PLC。 PLC5系列具有閉環(huán) PID控制、數(shù)據(jù)文件管理等功能，該系列將順序控制、過程控制和數(shù)據(jù)處理等集成于一體。最上面一層網(wǎng)絡(luò)是信息網(wǎng) (以太網(wǎng) )，用來連接數(shù)據(jù)高速公路和廠區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)，中間一層是控制網(wǎng)絡(luò) (DH， ControlNet)，又叫過程網(wǎng)，用來實現(xiàn) PLC與計算機(jī)之間的通信。 近年推出的 FX2系列和 FX2N系列是三菱公司的小型高性能整體式 PLC， 它由基本單元 、 擴(kuò)展單元 、 擴(kuò)展模塊和特殊適配器單元組成 ， 系統(tǒng)的最大 I/O點為256點 。 它既有同軸電纜通信接口 ， 又有光纖通信接口 。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) (4) Q系列 PLC。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) ② MELSECNET/Ⅱ ：光纖電纜或同軸電纜 ， 采用雙環(huán)式網(wǎng)絡(luò) 。每一主模塊可控制 128個 I/O點，刷新時間為 ms。大型 PLC如C2021H， I/O點數(shù)可達(dá) 2048點，同時多處理器和雙冗余結(jié)構(gòu)使得C2021H不僅功能全、容量大，而且速度快。 CS1系列是中型模塊式可編程控制器，指令處理速度高達(dá) μs/條，內(nèi)置 RS232C接口和實時時鐘，通過以太網(wǎng)接口可用 Email進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。 CPM2A/2C內(nèi)置 RS232C接口和實時時鐘 ， 有軟 PID功能 。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 5． GE Fanuc公司的 PLC (1) 90MT30系列 PLC。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) (2) 90TM70系列 PLC。 與數(shù)字量輸入端相連的輸入設(shè)備可以是各種開關(guān)量 ， 例如轉(zhuǎn)換開關(guān) 、 按鈕 、 限位開關(guān) 、 接近開關(guān) 、繼電器觸點或編碼盤等 ， 它們所連的電源可以是交流的 ， 也可以是直流的 。 常見的有： ① 電流 /電壓測量信號 。 系統(tǒng)配置的基本原則為： (1) 完整性原則 。 (3) 依照完整性原則計算出所需的模塊數(shù)后 ， 應(yīng)注意加上一定的裕量 ， 一般為 20%。 在有些可編程控制器中 ， 輸出點是分組的 ， 在這種情況下 ， 具有相同驅(qū)動電源要求的被控組件可集中分在同一組中 。然后在軟件編程說明書的基礎(chǔ)上使用相應(yīng)的編程語言 (指令 )進(jìn)行程序設(shè)計。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 2． 程序結(jié)構(gòu)的分析和定義 模塊化的程序設(shè)計方法，是可編程控制器應(yīng)用程序設(shè)計的最有效、最基本的方法。 (5) 程序調(diào)試 。對于初次搞畢業(yè)設(shè)計的人，程序設(shè)計可采用繼電接觸器系統(tǒng)設(shè)計方法中的逐步探索法，以步為核心一步一步設(shè)計下去，逐步修改調(diào)試，直至完成整個程序的設(shè)計。 (2) 由于 PLC內(nèi)部繼電器數(shù)量較大，其接點在內(nèi)存允許的情況下可重復(fù)使用，具有存儲數(shù)量大，執(zhí)行速度快等特點，為縮短設(shè)計周期、減少費(fèi)用，推薦應(yīng)大量使用。一般情況下， PLC程序不允許出現(xiàn)重復(fù)輸出，即一個線圈被禁止重復(fù)使用兩次以上。 第 2章 可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計指導(dǎo) 設(shè)計實例：￠ 60 m水泥回轉(zhuǎn)窯電控系統(tǒng) 水泥回轉(zhuǎn)窯工藝概況 水泥生產(chǎn)是由原料預(yù)處理 (均化、破碎、烘干等 )、生料制備 (配料、粉磨、均化 )、熟料鍛燒 (分解預(yù)熱、鍛燒、煤磨 )、水泥制成 (水泥配料、粉磨、包裝 )四大部分組成，其中水泥熟料的煅燒是水泥生產(chǎn)中最重要的過程，所用的設(shè)備 —— 水泥回轉(zhuǎn)窯，常被稱為水泥廠的心臟。 機(jī)械部分由筒體 、 支承裝置 、 擋輪 、 傳動裝置 、 減速器 、 活動窯頭 、 窯頭窯尾密封裝置 、 噴煤管裝置等部分組成 。 (2) 輔助電機(jī)：型號為 Y180L6，功率 15 kW，轉(zhuǎn)速 9000 r/min，制動開關(guān)型號為 YWE3315/，限位器型號為 LX2121。熟料經(jīng)再次配料后，先由輥壓機(jī)將進(jìn)料壓成實餅 (小型的水泥