【文章內(nèi)容簡介】 外部輸入 輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。 在內(nèi)部處理聯(lián)合階段?？删幊绦蚩刂破鳈z查 CPU 模塊 內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工 作。 PLC 工作過程就是 CPU 掃描程序過程 CPU 對(duì)程序過程為： CPU 不能同時(shí)處理多個(gè)操作任務(wù)，只能分時(shí)操作任 務(wù)，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作、一個(gè)操作完成后再接 著執(zhí)行下一個(gè)操作。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 10 圖 21 PLC的運(yùn)行過程 PLC 進(jìn)行自診斷查錯(cuò)，檢查系統(tǒng)硬件和用戶程序儲(chǔ)存器。若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤， PLC進(jìn)入出錯(cuò)處理，并判斷錯(cuò)誤的嚴(yán)重性，如果嚴(yán)重， PLC 切斷一切輸出，停止運(yùn)行用戶程序，并通過指示燈發(fā)出警報(bào)，如果一般錯(cuò)誤， 只發(fā)出警報(bào)等待處理，但不停機(jī)。 當(dāng)未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)， PLC 將輸入接口采樣的輸入信號(hào)從輸入緩沖器讀入，存放在輸入映像存儲(chǔ)器備用。 接著 PLC 從第一條指令開始逐步執(zhí)行用戶程序，直到最后一條。執(zhí)行完用戶程序后，再次復(fù)位 WDT。設(shè)置 WDT 目的保證系統(tǒng)正常工作。如果在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 11 WDT 不能被復(fù)位，則發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào) 然后將存放在映像存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)送到鎖存器鎖存。刷新 I/O 數(shù)據(jù)后，復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器 WDT。 最后 PLC 進(jìn)入服務(wù)外設(shè)命令的操作，設(shè)置外設(shè)服務(wù)是為了方便操作人員的介入，有利于系統(tǒng)的控制和管理，但并不影響 系統(tǒng)正常工作，若沒有外設(shè)命令或外設(shè)命令處理完畢， PLC 自動(dòng)再次進(jìn)入自診斷操作，自動(dòng)循環(huán)掃描運(yùn)行。 本章小結(jié) 本章主要介紹了可編程控制器的相關(guān)內(nèi)容，有可編程控制器的產(chǎn)生開始到可編程控制器的定義引入了可編程控制器，在分別介紹可編程控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用、主要技術(shù)指標(biāo)和一般結(jié)構(gòu)，再到具體介紹可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理。才能應(yīng)用可編程控制器解決問題。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 12 3 PLC 在稀油站潤滑控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 硬件 總體設(shè)計(jì) 稀油站 主要由油箱、油泵、濾油器、油冷卻器、管道、閥門、儀表盤、電控箱等組成，稀油站工作時(shí)，油液由工作油泵從油箱吸出，經(jīng)單向閥、雙筒網(wǎng)片式油濾器、列管式油冷卻器，被直接送到設(shè)備的軸承、齒輪等潤滑點(diǎn)。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)對(duì)大型電機(jī)的稀有潤滑設(shè)備進(jìn)行控制，主要控制加熱器、儀器儀表和兩臺(tái)低壓油泵電機(jī)。兩臺(tái)低壓油泵電機(jī)一開一備，加熱器用來控制油箱溫度，儀器儀表對(duì)稀油系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。電控柜采用可編程序控制器實(shí)行自動(dòng)控制、對(duì)油箱電加熱器自動(dòng)控制；對(duì)稀油站油溫、油壓、油箱油位等數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和運(yùn)行 以保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行 安全 。 起到保護(hù)及故障 報(bào)警功能，而且具有與中控聯(lián)接的 DCS 接口。 硬件總體流程設(shè)計(jì) 考慮到以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性兼顧性價(jià)比，我們選用西門子公司的西門子S7200系列可編程序控制器。 S7200系列 PLC具有定時(shí)中斷、自檢功能、自定義故障終端服務(wù)程序、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等、使維護(hù)工作變得簡單。故其高級(jí)的編程工具以及品種繁多的 I/O模塊，提供了解決成套控制任務(wù)的能力和靈活性，能滿足多種行業(yè)的控制任務(wù)。 如下圖 31稀油站總體系統(tǒng)潤滑圖，在流程圖中可以看出，系統(tǒng)運(yùn)行包括現(xiàn)場手動(dòng)和遠(yuǎn)程自控，若油箱溫度低，則首先運(yùn)行加熱 器，等溫度到達(dá)合適溫度值時(shí)，應(yīng)將加熱器停止再啟動(dòng)油泵，待低壓油壓達(dá)到一定值，供油系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到要求時(shí)，控制才會(huì)發(fā)出允許主機(jī)啟動(dòng)信號(hào)。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 13 油壓低 油箱溫度低 溫度合適 溫度合適 油泵過載 油位過高 /過低 供油溫度過高 /過低 過濾壓差過高 油壓過高 油壓低 油泵過載 油位過高 /過低 供油溫度過高 /過低 過濾壓差過高 油壓過高 圖 31 稀油站潤滑系統(tǒng)總體流程圖 低壓電機(jī)可以選擇開 1/備 2或開 2/備 1，當(dāng)啟動(dòng)油站信號(hào)發(fā)出 或手動(dòng)啟動(dòng)油站允許主機(jī)工作 開 始 返 回 系統(tǒng)運(yùn)行反饋 系統(tǒng)運(yùn)行反饋 重故障報(bào)警 對(duì)應(yīng)信號(hào)燈亮 預(yù)警故障 加熱器 系統(tǒng)啟動(dòng) 主油泵 開 1/備 2？ 開 2/備 1 現(xiàn)場手控？遠(yuǎn)程自控 主機(jī)停止工作 對(duì)應(yīng)信號(hào)燈亮 油站允許輸出 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 14 后，油泵首先啟動(dòng)，壓力滿足要求，無任何預(yù)報(bào)警、停車報(bào)警信號(hào)、供油溫度滿足要求時(shí)，控制柜發(fā)出主機(jī)允許信號(hào)，主機(jī)運(yùn)行。 主機(jī)運(yùn)行過程中，若發(fā)生油泵過載、油位過高 /過低、供油溫度過高 /過低、過濾壓差過高、油壓過高等預(yù)報(bào)警信號(hào)，相應(yīng)故障燈亮，電鈴報(bào)警。 主機(jī)運(yùn)行過程中，若發(fā)生油壓低等重故障報(bào)警信號(hào)，油壓低信號(hào)燈亮，電鈴報(bào)警，同時(shí)發(fā)出主機(jī)停車信號(hào)。 PLC 機(jī)型的選擇 (1)PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 整體型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 PLC 稀油潤滑控制系統(tǒng)中選擇西門子的 PLC S7200，由于西門子 S7200 系列 PLC 采用整體式結(jié)構(gòu)，緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令集使其成為性價(jià)比很高的小型 PLC。此外，豐富的 PLC 類型和電壓等級(jí)使其 在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問題時(shí)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。 (2)S7200 的 CPU 選擇 S7200系列 PLC包括多種 CPU，在稀油站潤滑控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇 CPU224。在稀油站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制變量共有 19 個(gè)輸入變量和 15 個(gè)輸出變量。而CPU224 共有 14 個(gè)輸入接口和 10 個(gè)輸出接口。但 CPU224 是第二代系列 CPU，也是目前小型 PLC 的主流產(chǎn)品 其中 CPU224 擁有 8KB 用戶程序區(qū)， 5KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，內(nèi)置 DI/DO 點(diǎn)數(shù)為 14/10， 32 個(gè)模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)，最大數(shù)字量輸入輸出為256 且有 256 位存儲(chǔ)區(qū)。 相比于 CPU222 有更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和 CPU 內(nèi)置 DI/DO點(diǎn)數(shù)，而 CPU226 同樣可以滿足要求但 CPU 內(nèi)置 DI/DO 點(diǎn)數(shù)過多。綜上所述，選擇 再添加一個(gè)擴(kuò)展模塊就可以增加系統(tǒng)輸入輸出接口且滿足運(yùn)行要安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 15 求。 (3)電源的選擇 PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，西門子提供 DC（ 24V）和 AC（ 120~220）兩種電源供電的 CPU 類型。S7200CPU224 電源有兩種，分別為 CPU224 DC/DC/DC 和 CPU224 AC/DC/Relay 兩種類型。 DC/DC/DC:CPU 是直流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是晶體管直流電路。 AC/DC/Relay： CPU 是交流供電，直流數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出點(diǎn)是繼電器觸點(diǎn)。 (4)存儲(chǔ)器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 PLC 稀油控制中由控制變量較多，所以選擇擴(kuò)展模塊 EM223， 8 輸入、 8 輸出接口，滿足擴(kuò)展需要。 (5)經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇 PLC 時(shí) ，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì) CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 S7200 是一款性價(jià)比很高的小型 PLC。 （ 5）溫度 檢測裝置選擇 溫度采集處理器由溫度傳感器等組成。溫度傳感器 采用鉑熱電 阻 PT100。 PT100 是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。 PT100 的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng) PT100 溫度為 0℃時(shí)它的阻值為 100 歐姆，在 100℃時(shí)它的阻值約為 歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時(shí)候他的阻值為 100 歐姆，安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 16 它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長的。 本章小結(jié) 本章主要介紹 PLC 在稀油潤滑控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)，首先介紹 PLC 的選型 ,選擇西門子的 PLC S7200 系列，其中 CPU 選擇 CPU224，擴(kuò)展模塊選擇 EM223，測溫選擇 PT100 鉑 金屬測溫。在介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括盤面的布置圖、本柜聯(lián)接圖和現(xiàn)場裝置以及郵箱測溫和現(xiàn)場裝置。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 17 4 PLC 稀油站潤滑系統(tǒng)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)啟動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 主回路有兩臺(tái)低壓油泵，一 開 一備，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制，加熱器用來給油箱的油溫進(jìn)行控制。 系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過選擇手動(dòng)和自動(dòng)系統(tǒng)可以選擇現(xiàn)場控制或遠(yuǎn)程自控。 若油箱溫度低，首先應(yīng)啟動(dòng)加熱器，待溫度達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)將加熱器停止在啟動(dòng)油泵，帶低壓油壓達(dá)到一定值，油系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到要求時(shí) ，控制才會(huì)發(fā)出允許主機(jī)啟動(dòng)的信號(hào)。 控制柜具有現(xiàn)場手動(dòng)和遠(yuǎn)方自動(dòng)控制方式，現(xiàn)場手動(dòng)是電機(jī)調(diào)試或緊急調(diào)試時(shí)操作位，而遠(yuǎn)方調(diào)試是設(shè)備運(yùn)行時(shí)的操作位。 現(xiàn)場手動(dòng)設(shè)計(jì) 一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，通過轉(zhuǎn)換開關(guān) SB1 和 SB2 進(jìn)行控制，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SB1置于現(xiàn)場程控（中間）位置時(shí)， SB2 置于左側(cè)為 1油泵工作， 2油泵備用； SB2置于右側(cè)，則 2油泵工作， 1油泵備用。用 SA3 啟、停加熱器； HG3 指示燈顯示加熱器工作狀態(tài)。 遠(yuǎn)程控制運(yùn)行設(shè)計(jì) 將 SB1 開關(guān)置于遠(yuǎn) 方自動(dòng)（右側(cè)）位，選擇運(yùn)行油泵， 用按鈕 SA1 啟動(dòng) /停止 1油泵；用按鈕 SA2 啟動(dòng) /停止 2油泵 。電路初始運(yùn)行時(shí)，電控發(fā)出允許遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)（備妥），中控收到信號(hào)，待中控啟動(dòng)油站信號(hào)運(yùn)行時(shí)，油泵首先啟動(dòng)，壓力滿足要求，無任何預(yù)報(bào)警、停車報(bào)警信號(hào)、供油油溫滿足要求時(shí)，電控柜發(fā)出允許主機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，中控收到信號(hào)，待主機(jī)運(yùn)行信號(hào)發(fā)出時(shí)，以連鎖現(xiàn)場電控與中控的聯(lián)接，低壓油泵仍在繼續(xù)運(yùn)行。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 18 在遠(yuǎn) 程控狀態(tài)下，當(dāng)系統(tǒng)壓力下降到下限值時(shí)，備用泵自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，之后當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到上限值，備用泵停止工作； （ 1）低壓油油泵電機(jī)運(yùn)行 當(dāng) SB1 置于手動(dòng)位置（右側(cè)）時(shí)， SB2 置于中間位置，手動(dòng)通常用于試驗(yàn)調(diào)試或應(yīng)急運(yùn)行，備用泵不能自動(dòng)啟動(dòng) /停止。 HG1和 HG2 指示燈分別顯示兩臺(tái)低壓泵的工作狀態(tài)。具體設(shè)計(jì)電路見下圖 41 所示。 圖 41 低壓油泵 電路 （ 2）加熱器運(yùn)行 根據(jù)圖 42 所示，電加熱器自動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)油箱油溫降到下限值時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì) 觸點(diǎn)閉合， 工作，自動(dòng)加熱，當(dāng)油溫升至上限設(shè)定值時(shí)，電接點(diǎn)溫度計(jì) 觸點(diǎn)閉合， 斷開，加熱器停 止工作；手動(dòng)時(shí)，用 SA3 啟、停加熱器； HG3 指示燈顯示加熱器工作狀態(tài)。 安徽建筑 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙