【文章內(nèi)容簡介】 善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合 。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 5 3． 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4． 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯 ，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5． 體積小，重量輕，能耗低 6． 硬件配套齊全，擁護(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 6 單元模塊設(shè)計 本設(shè)計為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下： 開始排放混合液體閥 Y4 打開延時 10S 后自動關(guān)閉 2. 啟動操作 按下啟動按鈕 SB1，液體裝置開始按以下順序工作： （ 1）進(jìn)液閥 Y1 打開， A 液 體流入容器，液位上升。 (2）當(dāng)液位上升到 SL2（ I）處時，進(jìn)液閥 Y1關(guān)閉， A液體停止流入，同時打開進(jìn)液閥 Y2， B液體開始流入容器。 （ 3）當(dāng)液位上升到 SL3（ H）處，進(jìn)液閥 Y2 關(guān)閉， B 液體停止流入，同時攪拌電動機(jī)開始工作。 （ 4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時攪拌 10S 后制動停止攪拌，同時 Y4打開，開始放液，液位開始下降。 （ 5）當(dāng)液位下降到 SL1（ L）處時，開始計時 10 秒后關(guān)閉放液閥 Y4，自動開始下一個循環(huán)。 工作中，若按下停止按鈕 SB2，裝置不會立即停止，而是完成當(dāng)前工作循 環(huán)后再停止。 如圖 31 所示， SL1（ L）、 SL2（ I）、 SL3（ H）為 3 個液位傳感器，液體淹沒時接通。進(jìn)液閥 Y Y2 分別控制液體 A 和液體 B 進(jìn)液，出液閥 Y4 控制混合液體出液。 Y 2Y 1 液 體 A 液 體 BS L 3 ( H )S L 2 ( I )S L 1 ( L )Y 4混 合 液 體M3 ~攪 拌 機(jī)電 圖 31 攪拌系統(tǒng)示意圖 7 主電路 根據(jù)以上所選的 CJX19， 220V 型接觸器、 DZ4763 系列小型斷路器、JR16B60/3D型熱繼電器和型號為 Y90S6/圖如圖 32所示。 其中本次設(shè)計中的混合液體攪拌由電動機(jī) M啟動 。 帶有短路保護(hù)、過載保護(hù)等，短路保護(hù)由 FU熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過載保護(hù)由 FR熱繼電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。 M3 ~L 1 L 2 L 3F RK MF U 1Q S 圖 32主電路 PLC 機(jī)型選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。 1． 結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 能夠達(dá)到要 求。 2． 功能強(qiáng)、弱適當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的 PLC， 8 西門子公司的 S7200 系列機(jī)或歐姆龍公司的 COM1。 3． 機(jī)型統(tǒng)一 PLC 的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用 PLC時，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的 PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺 PLC 聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結(jié)構(gòu)的 PLC。 4． 是否在線編程 PLC 的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。 PLC 的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的 PLC，其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程 。 5． PLC 的環(huán)境適應(yīng)性 由于 PLC 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設(shè)計成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶在選用時，特別是在設(shè)計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。一般 PLC及其外部電路（ I/O 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作： 溫度 ： 工作溫度 0～ 55℃ ，最高為 60℃ 儲存溫度 ： 40℃ ～＋ 85℃ 濕度 ： 相對濕度 5%～ 95%(無凝結(jié)霜 ) 振動和沖擊 ： 滿足國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn) 電源 ： 交流 200V，允許變化范圍為 15%～＋ 15%，頻率為 47～ 53Hz 瞬間停電保持 l0ms 環(huán)境 ： 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體 對于需要應(yīng)用在特殊環(huán)境下的 PLC，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行合理的選擇。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字?jǐn)?shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲容量時，一般按實(shí)際需要的 10%～ 25%考慮裕量。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字?jǐn)?shù)為開關(guān)量 I/O 乘以 8；對于有模擬量控制功能的 PLC，所需存儲器字?jǐn)?shù)為模擬 內(nèi)存單元數(shù)乘以 100。通常，一條邏輯指令占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字?jǐn)?shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊。 I/O 點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前 I/O 點(diǎn)數(shù)較多的 PLC 價格也較高，若備用的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常 I/O 點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的 10%～ 15%考慮備用量。 9 PLC I/O 模塊 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的 工 作 環(huán) 境 是 工 業(yè) 生 產(chǎn) 現(xiàn) 場 。 它 與 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 的 聯(lián) 系 是 通 過 通過 I/O 接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時控制器又通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各 種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而 PLC 的 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤， PLC 的 I/O 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。 1． 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進(jìn)行擴(kuò)展。對一個控制對象，由 于采用不同的控制方法或編程水平不一樣， I/O 點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。 2． 開關(guān)量 I/O 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開 /關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報警器、電動機(jī)起動器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流 I/O 信號為 24～ 240V（ AC），直流 I/O 信號為 5～ 24V（ DC）。 3． 選擇開關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與 PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電平的高低。一般 24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如 12V電壓模塊一般不超過 10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電 壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如 32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點(diǎn)數(shù)不得超過總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。 4． 選擇開關(guān)量輸出模塊時應(yīng)從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動作不頻繁的交／直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動電感性負(fù)載時，最大開閉頻率不得超過 1Hz。晶閘管輸出（交 流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時，不但要核算一個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。 通過分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要 5 個數(shù)字量輸入和 7 個數(shù)字量輸出， CPU 型號可以選擇 S7200PLC 的 CPU224（本機(jī)上有 14 個數(shù)