【文章內(nèi)容簡介】 的 線 圈回路。 反 轉(zhuǎn)啟動 —— 撳 5SB2，首先是 5KM1 失 電 ，其互 鎖 觸 點 恢 復(fù)閉 合，才是 5KM2得 電動 作，其中一 個 觸 點 自 鎖 ，另一 個 觸 點則 用于互 鎖 ，即 斷開 5KM1 的 線 圈回路。 再次正 轉(zhuǎn)啟動 —— 撳 5SB1，首先是 5KM2 失 電 ，其互 鎖 觸 點 恢 復(fù)閉 合，才是5KM1 得 電動 作，其中一 個 觸 點 自 鎖 ，另一 個 觸 點則 用于互 鎖 ，即 斷開 5KM2 的 線 圈回路。 設(shè)計 小 車 送料 裝 置 為實現(xiàn) 板料自 動輸 送到下一工位并返回 ,可采用交流 電 通 過帶傳動帶動驅(qū)動軸 ,驅(qū)動 行走 輪來 完成 小 車 往返各機構(gòu)的 運動動 力 來 自 電 機 ,根據(jù)控制的特 點 和 經(jīng)15 濟性 要求 ,用交流 電 機 來實現(xiàn)進 料、小 車 送料、托架下料，采用伺服 電 機控制 擋 料器精確定 長 。 伺服 電機內(nèi) 部的 轉(zhuǎn) 子是永磁 鐵 ， 驅(qū)動 器控制的 U/V/W 三相 電 形成 電 磁 場，轉(zhuǎn)子在此磁 場的作 用下 轉(zhuǎn)動 ，同 時電 機自 帶 的 編碼 器回 饋 信 號給驅(qū)動 器， 驅(qū)動 器根據(jù)回 饋 值與目 標 值 進 行比 較 ， 調(diào) 整 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn)動 的角度。伺服 電 機的精度 決定 于 編碼器的精度（ 線數(shù) ）。 交流伺 服驅(qū)動裝 置在 傳動領(lǐng) 域 的發(fā) 展日新月異。而且永磁交流伺服 電動 機同直流伺服 電動 機比 較 ，主要優(yōu) 點 有： 1） 無電 刷和 換 向器，因此工作可靠， 對維護 和保 養(yǎng) 要求低。 2）定子 繞組 散 熱 比 較 方便。 3） 慣 量小，易于提高系 統(tǒng) 的快速性。 4） 適應(yīng) 于高速大力矩工作 狀態(tài) 。 伺服的 額 定速度比一般異步 電 機高的多，并且可以控制 轉(zhuǎn) 速和位移，而一般的 變頻 器只 側(cè) 重于 轉(zhuǎn) 速控制，適用于 開環(huán)調(diào)速 ，而伺服可以做到精確定位，速度環(huán) 控 制響應(yīng) 比 變頻 器加外 圍 速度控制更直接， 動態(tài)響應(yīng) 好。 為了實現(xiàn)對 交流 電 機的控制，采用 圖 34 所示 主電 路 ,控制 對 象 為 4 臺 電 機和一 個 蜂 鳴 器。 KM1~KM7 為 接觸器， KM1 是 緊 急停止接觸器 ,KM2 控制蜂 鳴 器 ,KM3~KM7分 別 控制送料、 壓塊 、剪切和小 車電 機。 FR1~FR5 都采用 熱 敏 電阻 作 為測 量 組 件的 熱繼電 器 ,FR FR3 的 設(shè) 定值取送料和剪切 電 機上限 溫 度的 95%,當(dāng) 到 達此溫 度 時進 行 閃光報 警。 該 控制系 統(tǒng) 需要完成 對工 作機構(gòu)的控制情 況 如下： 1） 進 料控制 ,執(zhí) 行器件 為進 料 電 機 ,通 過對進 料 電 機的起停控制 ,實現(xiàn)進給 機構(gòu) 輸送板料，停止 輸 送板料的控制。 2）刀具剪切控制 ,執(zhí) 行器件 為電 磁離合器和 電 磁制 動 器。通 過 控制 主電 機 傳動 路線 中的 電 磁離合器 ,控制 傳動 機構(gòu) 帶動 刀具完成向下剪切板料 ,撤回利 用彈 簧完成。 為 了防止 慣 性造成 連續(xù) 剪切需要控制制 動 器剪切一次制 動 一次。 3） 小 車 往返 運動 及停止控制 ,執(zhí) 行器件 為 小 車電 機 ,通 過 控制小 車電 機的起、停、正反 轉(zhuǎn) ,控制送料小 車 在剪板機與下一工位往返送料。 16 3MFU13MFU23MFU33MFU4KM3 KM4 KM5 KM6 KM7L2 L3L1KM1KM2 FU5FR2 FR3 FR4 FR5FR1送料電機 壓塊電機 剪切電機 小車電機變壓 圖 34 控制系 統(tǒng) 的 主電 路 圖 其中 ,1） 執(zhí) 行機構(gòu)都可采用光 電 、 開關(guān) 量控制。由于可 編 程控制器是低 壓 直流 輸 出 ,所以 ,我們 使用中 間繼電 器作 為 控制 器輸 出的第 1級執(zhí) 行機構(gòu) ,通 過繼電 器的觸 電 控制大功率接觸器的通 斷 ,從 而控制交流 電 機的起、停。 執(zhí) 行機構(gòu)中的 電 磁離合器、制 動 器需要采 用專用輸 出 驅(qū)動 控制 電 路。 系 統(tǒng) 原 來 采用 繼電 器 — 接觸器控制 ,但控制系 統(tǒng)較 復(fù) 雜 ,大量 的硬件接 線 使系統(tǒng) 可靠性降低 , 也 間 接降低了 設(shè)備 的工作效率。采用可 編 程控制器 較 好地解 決 了 這 一 問題 , 它 不僅減 少了系 統(tǒng) 的硬件接 線 , 提高了工作可靠性 , 而且在加 工工藝 改 變時 , 只需修改程序 , 就可 適應(yīng) 新的加工要求 , 大大提高了工作效率。 PLC控制器的 選擇 PLC的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1968年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路17 和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn)在，仍常常將 PLC簡稱 PC。 PLC的定義有許多種。國際電工委員會（ IEC）對 PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的 電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計。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，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？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，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 上世紀 80年代至 90年代中期，是 PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期， PLC在處理模擬量 的 能力、數(shù)字運算 的 能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代 了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。 PLC的分類 PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU的構(gòu)成 CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC至少有一個 CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 18 CPU主要由運算器 、 控制器、寄存器及實現(xiàn) 它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元。 存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。 PLC常用的存儲類型有RAM 、 ROM、 EPROM、 EEPROM 在此 設(shè)計 中，采用 德國西門子 公司生 產(chǎn) 的 S7200系列 PLC系 統(tǒng) 作 為 主機。 德國西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛， 德國西門子公司 S7系列 PLC是可 編 程控制器市 場 上的領(lǐng)軍者，它具有豐富的指令系 統(tǒng) 。 在冶金、化工、印 刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括 LOGO， S7200， S7300， S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， HMI人機界面，工業(yè)軟件等。 西門子 S7系列 PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。 S7系列 PLC產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。 1． SIMATIC S7200 PLC S7200 PLC是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測 及控制等。 S7200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7200PLC可提供 4個不同的基本型號與 8種 CPU可供選擇使用。 2． SIMATIC S7300 PLC S7300是模塊化小型 PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與 S7200 PLC比較， S7300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（ ~ ）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用 戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。 SIMATIC人機界面（ HMI）從 S7300中取得數(shù)據(jù)， S7300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。 S7300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改； S7300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，19 操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出， 當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能， S7300 PLC可通過編程軟件 Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接 ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（ MPI）集成在 CPU中，用于同時連接編程器、 PC機、人機界面系統(tǒng)及其他 SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。 3． SIMATIC S7400 PLC S7400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的 CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。 4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是自動化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動化網(wǎng)絡(luò)平臺提供了從控制級一直到現(xiàn)場級的一致性通訊， “SIMATIC NET” 是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同 的自動化站以及通過不同的級交換數(shù)據(jù)，有標準的接口并且相互之間完全兼容。 5． 人機界面（ HMI）硬件 HMI硬件配合 PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板 TD200（可顯示中文）， OP3， OP7， OP17等；圖形 /文本操作面板 OP27， OP37等，觸摸屏操作面板 TP7， TP27/37， TP170A/B等； SIMATIC面板型 PC670等。個人計算機（ PC）也可以作為 HMI硬件使用。 HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如 ProTool）組態(tài)才能配合 PLC使用。 6． SIMATIC S7工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類： （ 1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于 PLC或 PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。 STEP 7標準軟件包 SIMATIC S7是用于 S7300/400，C7 PLC和 SIMATIC WinAC基于 PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護的項目管理工具， STEP 7Micro/WIN是在 Windows平臺上運行的 S7200系列 PLC的編程、在線仿真軟件。 20 （ 2）基于 PC的控制軟件 基于 PC的控制系統(tǒng) WinAC允許使用個人計算機作為可編程序控制器（ PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了 Windows 的 SIMATIC工控機或其它任何商用機。 WinAC提供兩種 PLC，一種是軟件 PLC，在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。另一種是插槽 PLC（在用戶計算機上安裝一個 PC卡），它具有硬件 PLC的全部功能。 WinAC與 SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的 SIMATIC編程工具（如 STEP 7），編制的程序既可運行在 WinAC上，也可運行在 S7系列處理