【文章內(nèi)容簡介】 常麻煩，雖然繼電器 本身價格低廉，但是整個控制柜價格非常高，無法做到靈活、快速響應(yīng) [4]。 單片機(jī)是一種超大規(guī)模的集成電路，單片機(jī)的硬件組成包括中央處理器、存儲器、定時器與輸入 /輸出接口電路。單片機(jī)的優(yōu)點有低 功耗、低電壓、控制功能強(qiáng)，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中應(yīng)用最廣泛的計算機(jī)之一。但是，單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接外部信號輸入單片機(jī)。如果將它用于工業(yè)控制還要為其配套一些配套的集成電路和輸入輸出接口電路，整個設(shè)計、應(yīng)用過程工作量相當(dāng)大。 工業(yè)控制計算機(jī)結(jié)構(gòu)為總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品通用性、兼容性強(qiáng)，而且工業(yè)控制計算機(jī)有實時操作系統(tǒng)的支持，需求占有優(yōu)勢的領(lǐng)域是要求速度快、通用性強(qiáng)、應(yīng)用功能復(fù)雜的領(lǐng)域。其缺點為：工控機(jī)價格昂貴，將工控機(jī)用于開關(guān)量控制有些大材小用。且工控機(jī)的外 部輸入 /輸出接線都用多芯扁平電纜、插頭、插座，可靠性不如接線端子。 可編程控制器（ PLC）有豐富的硬件裝置供用戶選擇使用，不需要用戶自己設(shè)計、制作硬件，只需要確定 PLC 的硬件配置和外部接線設(shè)計圖，可編程控制器采用梯形圖語言編程，如果控制要求等發(fā)生變化，通過修改程序即可達(dá)到改變控制要求的目的 [5]。 從 20 世紀(jì) 70 年代起，可編程控制器從無到有，從弱到強(qiáng)經(jīng)歷了飛速的發(fā)展。最開始 PLC 的作用就是簡單的 針對開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制 ，利用它可以取代多種繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。 30 多年以來 ，隨著微電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，PLC 也 歷經(jīng)了不斷的升級換代，大大增強(qiáng)了 PLC 的功能?，F(xiàn)在可編程序控制器（ PLC）已經(jīng)發(fā)展成為具有邏輯控制功能、而且還具有過控、運控和數(shù)據(jù)處理、連網(wǎng)通訊等多種性能，是真正的多功能控制器。由可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有高度可靠性、強(qiáng)大的控制功能、高性價比等優(yōu)勢，是現(xiàn)在的工業(yè)自動化的首選控制系統(tǒng)。所以本次設(shè)計選擇 PLC 來實施。 系統(tǒng)方案的設(shè)計要求 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。 液體 混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求 ： 1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電 氣設(shè)備 最重要、最基本的特點 。 利用了 大規(guī)模集成電路技術(shù) 、生產(chǎn)工藝嚴(yán)格的 PLC，內(nèi)部電路 擁有 先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2．配備豐富，性能全面，經(jīng)濟(jì)實用 3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為 廣泛使用的控制系統(tǒng) ，它 的 接口 十分簡單 ，編程語言 采用梯形圖 。非常簡單使用、工藝過程一目了然。 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．控制系統(tǒng)建造簡單，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 [2] 第三章 混合 攪拌機(jī)的硬件設(shè) 計 硬件的選型 PLC 的型號選擇 選擇 PLC 時，應(yīng)該兼顧滿足控制要求和系統(tǒng)工作的可靠性、性價比。 具體應(yīng)考慮 以下 因素。 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 [6]。 2． 功能強(qiáng)弱 合適 對于 用于 開關(guān)量控制的工程， 如果系統(tǒng)要求的控制 速度不 是很 高， 通常情況下我們 選用低檔的 PLC， 例如 西門子公司的 S7200 系列機(jī) 、 歐姆龍公司的COM1。 3． 機(jī)型統(tǒng)一 PLC 按照其 結(jié)構(gòu) 分類有兩種： 整體式和模塊式。整體式把 PLC 的 I/O 口 和CPU 制作到 一塊印刷電路板上，并在一個殼體內(nèi)封裝， 不需要 插接環(huán)節(jié)，因此體積 較小 小、價格 較低 。但由于整體式結(jié)構(gòu)的 可編程控制器 功能 不強(qiáng) ， 通常 只用于控制要求簡單的系統(tǒng) 中 。 而一 般 復(fù)雜 的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)， 因為這樣 功能 容易 擴(kuò)展， 相對于整體式來說使用更加靈活 。 當(dāng)工 業(yè)生產(chǎn)單位 選用 PLC做控制裝置 時， 要 盡 最大可能 做到 PLC 型號 統(tǒng)一。 因為 同一 型號 的 PLC 的各個模塊 都是一樣的 ， 這樣一來，采購和維修都非常方便 ； 除此之外 ， 系統(tǒng)的 功能及編程方法統(tǒng)一， 使得使用者 的培訓(xùn) 更為容易 ；若 配套使用 了上位機(jī)， 可以提高管理的效率 。物料 攪拌機(jī) 控制系統(tǒng)要求比較 簡易，所以 選擇整體式結(jié)構(gòu)的 PLC齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 就可以。 4． 是否 能夠 在線編程 使用靈活 是 PLC 的特點之一。當(dāng)被控設(shè)備 工作 過程改變 的時候 ， 只需修改程序即可改變控制功能，十分簡便 。 PLC 的編程 方式分為 離線編程和在線編程兩種 [6]。 PLC 容量的選擇 PLC 的 容量 有 兩個方面：一 個 是 I/O 的點數(shù)； 另一個 是用戶存儲器的容量。PLC 容量的選擇 應(yīng)該在滿足控制要求的基礎(chǔ)上 ，留有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，?備不時之需 。根據(jù) 以往 經(jīng)驗，在選擇存儲容量 的時候 ，一般 要 按實際需要的 百分之十到百分之二十五 考慮裕量。 對于 開關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲器字?jǐn)?shù) 即為 開關(guān)量 I/O 乘以 八 ；對于 具備 模擬量控制功能的 可編程控制器 ，所需存儲器 的 字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以 一百 [7]。 I/O 點數(shù)也應(yīng) 該 留有適當(dāng)裕量。 因為通常 I/O 點數(shù)較多的 PLC 價格也較 昂貴 ，若 考慮裕量 的 I/O 點的數(shù)量太多，將 會導(dǎo)致 成本 過高 。根據(jù) 系統(tǒng) 的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到 裕量問題 ， 一般按 I/O 點數(shù)按實際需要的 百分之十到百分之十五 考慮備用量。 簡述 PLC 應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題 一、簡述 多年來，可編程控制器（以下簡稱 PLC）從 上個世紀(jì)從無到有、從弱到強(qiáng)，實現(xiàn)了 功能質(zhì)的飛躍，應(yīng)用領(lǐng)域更是染指社會生活各個領(lǐng)域，并在各行各業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。 二、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前， PLC 在國內(nèi)外已 經(jīng)被 應(yīng)用 到社會各個領(lǐng)域，其中包括 鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、 交通運輸、環(huán)保及文化娛樂， 應(yīng)用情況如下所示 ： 1．開關(guān)量邏輯控制 取代 了之前 的繼電器電路， 用于 實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既 能夠 用于單臺設(shè)備的控制，也 能夠 用于多機(jī)群控 與 自動化流水線。 [6]如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等 。 2．工業(yè)過程控制 在 實際 工業(yè)生產(chǎn)過程中， 經(jīng)?？刂?一些模擬量， 例如溫度、液位等。那么PLC 如何人處理這些模擬量呢？模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 和 數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊 可以把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 ， 以此 完成閉環(huán)控制。 通常 閉環(huán)控制系統(tǒng) 利用比例積分微分這 種調(diào)節(jié)方法。 3．運動控制 齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圓周運動或 者 直線運動 也可以用 PLC 來進(jìn)行 控制。 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 PLC 的數(shù)據(jù)處理功能包括： 數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送 和 排序 等等多種功能 ， PLC的數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，能夠勝任 數(shù)據(jù)的 收集 、分析及 運算 處理。數(shù)據(jù)處理一般用于 那些 大型 的 控制系統(tǒng) 。 5．通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信 包含 PLC 之 間的通信 和 PLC 與其它智能設(shè)備 之 間的通信。 以現(xiàn)如今自動化技術(shù)的發(fā)展和自動化程度的提高 ， 可編程控制器現(xiàn)如今都配備了 通信接口， 使得可編程控制器的 通信 變得 非常方便 [7]。 三 、 PLC 的應(yīng)用 優(yōu)點 ，維護(hù) 容易 ，成本 低廉 ，抗干擾能力強(qiáng) ，靈活方便 維修， 安裝 施工周期縮短 ，網(wǎng)絡(luò)化 程度高 I/O 模塊的選擇 可編程控制器主要的應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)生產(chǎn) ， 本文涉及的系統(tǒng)也是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，本系統(tǒng)控制的是生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)流程， 通過 輸入 /輸出 接口模塊檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù) 以實現(xiàn) PLC 與生產(chǎn)過程的聯(lián)系 ， 時刻把設(shè)備工作時的參數(shù)傳送到控制端， PLC 再據(jù)此進(jìn)行控制。另外生產(chǎn)當(dāng)中各種 設(shè)備 和 生產(chǎn)過程中的信號電平 是 各種各樣 的 ，各種 執(zhí)行機(jī) 構(gòu)需要 的信 號 電平也是 一樣 ， 都不是標(biāo)準(zhǔn)電平， 而 可編程控制器 的 中央處理器只能識別和處理標(biāo)準(zhǔn)電平的信號 ，所以 輸入 /輸出 接口模塊 需要能夠把不標(biāo)準(zhǔn)的電平信號轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電平信號 。 生產(chǎn)現(xiàn)場當(dāng)中，輸入和輸出的信號傳輸都肯定要經(jīng)過一段距離 。 為了是信號在傳輸?shù)臅r候不出現(xiàn)偏出 ， 可編程控制器 的 輸入 /輸出 接口模塊 必須達(dá)到 較好的抗干擾能力 的要求 。根據(jù)實際 生產(chǎn) 需要， PLC 有許多種 輸入 /輸出 接口模塊，包括開關(guān)量輸入、輸出模塊、模擬量輸入 、 輸出模塊， 使用時按照實際情況選擇輸入 /輸出模塊 。 [8] 1． 確定 I/O 的 點數(shù) 確定 I/O 點數(shù)的 時候，必 要的 裕量 是必不可少的 ，對功能進(jìn)行 擴(kuò)展提供了方便性 。 對于同樣的系統(tǒng)、同樣的控制要求 ， 不同的 控制方法 和相異的 編程水平， 都會影響輸入 /輸出 點數(shù) 的確定 。 [9] 2． 開關(guān)量 I/O 傳感器通過 I/O 接口和開關(guān)設(shè)備 之間進(jìn)行信息傳遞 。 標(biāo)準(zhǔn) 的交流 I/O 信號齊魯工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 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 的時候，具體需要考慮的如下 ： 首先 根據(jù)現(xiàn)場 設(shè)備 與 PLC 距離 （即傳輸距離） 來 選擇 電平的高低。 通常來說 24V 以下 的就屬于低電平 的范圍 ， 屬于低電平的， 傳輸距離 就應(yīng)該近一些 。 例 如 12V 電壓模塊 一般不 應(yīng)該 超過 10 米 ， 當(dāng)傳輸 距離 比 較遠(yuǎn)的 時候，就應(yīng)該 選用較高電壓模塊。 其次 是高密度的輸入模塊， 例 如 32 點 的 輸入模塊，輸入電壓和環(huán)境溫度 將決定 能允許同時接通的點