【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (2)熱繼電器額定電流選擇： 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來(lái)選擇熱繼電器的型號(hào)。 (3)熱元件額定電流的選擇和整定： 熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的 6 倍及啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò) 5S 時(shí)，熱無(wú)件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車(chē)時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的 倍。 中 間繼電器的選擇 中間繼電器，實(shí)質(zhì)是一種電壓繼電器，觸頭對(duì)數(shù)多，觸頭容量大（額定電流為 5～ 10A）動(dòng)作靈敏度高。其主要用途為：當(dāng)其他繼電器的觸頭對(duì)數(shù)或觸頭容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來(lái)擴(kuò)展它們的觸頭或觸頭容量，起到信號(hào)中繼作用。 1). 用途 該繼電器使用于各種自動(dòng)化線(xiàn)路中，以擴(kuò)大被控的電路，應(yīng)用這種繼電器的線(xiàn)路，其供電電源為直流電，電壓不超過(guò) 110V。 2). 動(dòng)作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ⑴ . 動(dòng)作原理 當(dāng)在繼電器的線(xiàn)圈加以直流電壓時(shí)，線(xiàn)圈中有電流通過(guò)因而使鐵心磁化將動(dòng)片吸住，接觸片被動(dòng)片的另一端所推動(dòng)使動(dòng) 合觸點(diǎn)閉合，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)。 當(dāng)線(xiàn)圈斷電時(shí)，磁力消失，而動(dòng)片受接觸系統(tǒng)的壓力而回到原來(lái)位置。 ⑵ . 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本繼電器為電磁式快速動(dòng)作之中間繼電器，繼電器由鐵芯，磁軛板，動(dòng)片，線(xiàn)圈及觸點(diǎn)系統(tǒng)等四部分所組成。 繼電器采用插入式結(jié)構(gòu)，插座內(nèi)有片狀彈簧以保證可靠的接觸，使用時(shí)將繼電器插入插座上。為了防止震動(dòng)引起繼電器滑出插座外面，因此繼電器與插座之間裝有彈簧環(huán)，如系固定安裝也可以不用插座，直接將接線(xiàn)焊與繼電器的底板上。 繼電器具有透明塑料制成的外殼，以便觀察繼電器的動(dòng)作情況。 3). 技術(shù)數(shù)據(jù) ⑴ . 繼電 器基本參數(shù)及線(xiàn)圈阻值表 1。 型 號(hào) 觸點(diǎn)數(shù) 額定電壓（ V） 電阻（ V ） 動(dòng)合 動(dòng)斷 轉(zhuǎn)換 DZ122 DZ144 DZ160 DZ106 6 6 2 4 6,12 24 48 110 52K 正負(fù) ,185K 正負(fù) 700K 正負(fù) 70 2500K 正負(fù) 225 150 15000K 正負(fù) 2250 ⑵ . 繼電器在 80%之額定電壓下應(yīng)可靠地動(dòng)作。 ⑶ . 繼電器在額定電壓的動(dòng)作時(shí)間不大于 。 ⑷ . 在長(zhǎng)期的額定電壓下，線(xiàn)圈的功率消 耗應(yīng)不大于 1W。 ⑸ . 繼電器的線(xiàn)圈能長(zhǎng)期耐受 110%的額定電壓。 ⑹ . 繼電器的介質(zhì)強(qiáng)度：繞組對(duì)磁軛板應(yīng)能耐受交流 50Hz 電壓 500V歷時(shí) 1min 應(yīng)無(wú)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。 ⑺ . 觸點(diǎn)容量與壽命：直流 100V， 電阻負(fù)載 100 萬(wàn)次。 本設(shè)計(jì)采用的是 DZ144 中間繼電器。 第四章 控制電路的設(shè)計(jì) 控制方式的選擇 在養(yǎng)護(hù)窯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)的核心采用可編程序控制器（ PLC），這是因?yàn)椋嚎刂葡到y(tǒng)的工作環(huán)境非常惡劣，工作環(huán)境潮濕 ,塵土較多 ,工作溫度高于常溫，由于 PLC 的輸入／輸出 系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)的輸入和輸出 ； PLC 的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)大小規(guī)模不同、功能復(fù)雜程度及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境各異的各種控制要求 ，為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)提供了方便、快捷的途徑，可以大大縮短整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試周期，節(jié)約系統(tǒng)投資 ； PLC 維護(hù)操作方便，擴(kuò)展容易 ， 具有較好的性能和較高的可靠性，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下正常運(yùn)行 ， 一般平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上 ， PLC 具有較高的性能／價(jià)格比 。 另外， PLC 還具有較完善的自診斷、自測(cè)試功能。 所以采用可編程序控制器來(lái)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的控制。 PLC、 I/O 點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及擴(kuò)展模塊的選擇 I/O 點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 因?yàn)?PLC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及到 PLC 的選型和軟件編制。 PLC選型時(shí)主要考慮如下幾個(gè)方面： 1） 多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，電壓分別為多少； 2） 有多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，輸出功率為多少； 3） 有多少個(gè)模擬量輸入輸出點(diǎn)； 4） 是否有特殊控制要求，如高速計(jì)數(shù)器等； 5） 機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多遠(yuǎn)； 6） 現(xiàn)場(chǎng)對(duì) PLC 的響應(yīng)速度有何要求（掃描速度）； 7） 內(nèi)存的估計(jì)； 8） I/O 模塊配置及系統(tǒng)電源容量校驗(yàn)。 第一 ,二種方案 : 本系統(tǒng)中控制對(duì)象的 I/O 點(diǎn)數(shù)如下： 總進(jìn)氣閥：開(kāi) 關(guān)輸入 1 個(gè)； 總排氣閥：開(kāi)關(guān)輸入 1 個(gè)； 一號(hào)風(fēng)機(jī)： 開(kāi)關(guān)輸入 3 個(gè)； 二號(hào)風(fēng)機(jī)： 開(kāi)關(guān)輸入 3 個(gè)； 電磁閥：開(kāi)關(guān)輸出 6 個(gè)； 風(fēng)機(jī)運(yùn)行 : 開(kāi)關(guān)輸出 2 個(gè)； 熱敏電阻溫度采集 :模擬量輸入 2 個(gè)； 總計(jì)：模擬輸入 2 個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸入輸出共 16 個(gè)； I/O 口共 18個(gè)。所以選用 CPU224 和 EM231 四路模擬輸入模塊。 第三種方案 : 本系統(tǒng)中控制對(duì)象的 I/O 點(diǎn)數(shù)如下： 總進(jìn)氣閥：開(kāi)關(guān)輸入 1 個(gè)； 總排氣閥：開(kāi)關(guān)輸入 1 個(gè)； 一號(hào)風(fēng)機(jī)： 開(kāi)關(guān)輸入 3 個(gè)； 二號(hào)風(fēng)機(jī)： 開(kāi)關(guān)輸入 3 個(gè)； 電磁閥：開(kāi)關(guān)輸出 4 個(gè)； 風(fēng)機(jī)運(yùn)行 : 開(kāi)關(guān)輸出 2 個(gè)； 熱敏 電阻溫度采集 :模擬量輸入 2 個(gè)； 進(jìn)氣電動(dòng)閥 :模擬量輸出 2 個(gè)； 總計(jì)：模擬輸入 2 個(gè)，模擬量輸出 2 個(gè) ,開(kāi)關(guān)量輸入輸出共 14個(gè)； I/O 口共 18 個(gè)。所以選用 CPU22 EM231 四路模擬輸入模塊和EM232 兩路模擬量輸出模塊。 本設(shè)計(jì)通過(guò) PID 算法結(jié)合模糊控制、 PWM 控制、 PID 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)護(hù)窯的溫度控制。 西門(mén)子 S7200 的控制性能的優(yōu)點(diǎn)如下： (1)．采用了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及控制設(shè)備，控制系統(tǒng)性能優(yōu)越。 (2)．實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)歸檔，包括過(guò)程數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息等。 (3)．很好的適應(yīng)了遠(yuǎn)距離通訊（ 1100 米左右），抗干擾能力強(qiáng)，控制性能優(yōu)越。 (4)．采用了多主站、多從站的多段 DP 網(wǎng)絡(luò)控制，數(shù)據(jù)交換實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。 (5)．工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，減少了布線(xiàn)施工費(fèi)用，降低了維護(hù)成本。 重要的是西門(mén)子 S7200 本身含有 PID 控制器。 根據(jù)上述的要求和西門(mén)子 S7200 的控制性能的優(yōu)點(diǎn)所以本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子 S7200 作為編程軟件； SIMATIC S7200 PLC 功能介紹 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān) 測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 S7200 系列 PLC 可提供 4 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 供您使用。 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7200 系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價(jià)格比。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ? 極高的可靠性 ? 極豐富的指令集 ? 易于掌握 ? 便捷的操作 ? 豐富的內(nèi)置集成功能 ? 實(shí)時(shí)特性 ? 強(qiáng)勁的通訊能力 ? 豐富的擴(kuò)展模塊 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 S7200 系列 PLC 可提供 4 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 供您使用。 ● CPU 單元設(shè)計(jì) 集成的 24V 負(fù)載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221， 222 具有 180mA 輸出， CPU 224， CPU 224XP， CPU 226 分別輸出 280， 400mA?？捎米髫?fù)載電源。 ● 不同的設(shè)備類(lèi)型 CPU 221～ 226 各有 2 種類(lèi)型 CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 ● 本 機(jī)數(shù)字量輸入 /輸出點(diǎn) CPU 221 具有 6 個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 222 具有 8 個(gè)輸入點(diǎn)和 6 個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 224 具有 14個(gè)輸入點(diǎn)和 10個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 224XP具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn)， CPU 226 具有 24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16個(gè)輸出點(diǎn)。 ● 本機(jī)模擬最輸入 /輸出點(diǎn) CPU 224XP 具有 2 個(gè)輸入點(diǎn)， 1 個(gè)輸出點(diǎn)。 ● 中斷輸入 允許以極快的速度對(duì)過(guò)程信號(hào)的上升沿作出響應(yīng)。 ● 高速計(jì)數(shù)器 CPU 221/222 4 個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入， 2 個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為 90176。的 A/B 相增量編碼器 CPU224/224XP/226 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器（ 30KHz），具有 CPU221/222 相同的功能。 ● CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對(duì)本機(jī)輸入信號(hào)進(jìn)行仿真，用于調(diào)試用戶(hù)程序。 ● 模擬電位器 CPU221/222 1 個(gè) CPU224/224XP/226 2 個(gè) CPU221/222/224/224XP/226 還具有 ● 脈沖輸出 2 路高頻率脈沖輸出（最大 20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。 ● 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 例如為信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制。 ● EEPROM 存儲(chǔ)器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無(wú)需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。 ● 電池模塊 用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶(hù)數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過(guò)內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約 5 天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到 200 天（ 10 年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)器模塊的卡槽中。 由上述對(duì) SIMATIC S7200 PLC 功能介紹及設(shè)計(jì)的需要第一，二種方案選擇 EM231 四路模擬量輸入模塊；第三種方案選擇 EM231四路模擬量輸入模塊及 EM232 兩路模擬量輸出模塊作為擴(kuò) 展模塊。 PID 控制算法簡(jiǎn)介： 以往的理論和實(shí)際都證明了，在連續(xù)控制系統(tǒng)中，對(duì)象為一階和二階慣性環(huán)節(jié)或同時(shí)帶有滯后時(shí)間不大的滯后環(huán)節(jié)時(shí)， PID 算法都能對(duì)其進(jìn)行很好的控制，用于金相切割機(jī)的磨削控制是可以滿(mǎn)足使用要求的。 PID 控制利用相對(duì)于控制誤差（目標(biāo)值與控制量之差）的比例（ Proportional）、積分（ Integral）和微分（ Derivative）三種動(dòng)作來(lái)決定控制對(duì)象系統(tǒng)的操作量。按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為 PID 調(diào)節(jié)器，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟且應(yīng)用廣泛的一種調(diào)節(jié)器。它的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不一定需要系統(tǒng)的確切數(shù)學(xué)模型，參數(shù)易于調(diào)整，在長(zhǎng)期應(yīng)用中已積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。在連續(xù)控制系統(tǒng)中。模擬 PID 調(diào)節(jié)器是一種線(xiàn)性調(diào)節(jié)器，其框圖如下圖所示。 KpK IK D被控對(duì)象r ( t )+—e ( t ) u ( t ) y ( t )+++ 模擬 PID控制系統(tǒng)原理圖 Principle diagram of analogue PID control system 該系統(tǒng)由模擬 PID 控制器和被控對(duì)象組成。圖中 r(t)是給定值，y(t)為系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成