【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)線設(shè)計(jì)和它的控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善。必須要在PLC選型和確定I/O點(diǎn)數(shù)的時(shí)候要多加考慮，多點(diǎn)備用就能達(dá)到今后工業(yè)自動(dòng)化的更新要求。易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體；易于擴(kuò)充其功能的原則選型；必須是成熟可靠的系統(tǒng)；硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)；選用可編程控制器必須是自己熟悉，了解，會(huì)運(yùn)用。PLC控制是采用循環(huán)掃描的工作方式，集中進(jìn)行輸入采樣，集中進(jìn)行輸出刷新。I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各中輸入狀態(tài)和執(zhí)行過(guò)程中各結(jié)果的狀態(tài)。PLC任務(wù)的完成是建立在其硬件的支持下，通過(guò)執(zhí)行反映用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)是和計(jì)算機(jī)工作原理是相一致的。因此，PLC的工作原理就是建立在計(jì)算機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上。PLC是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存儲(chǔ)于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令作周期性循環(huán)掃描。如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始一一順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。PLC的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。根據(jù)以上相關(guān)信息和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要求及自身所學(xué)考慮，最終選擇德國(guó)SIEMENS（西門子）PLC，該公司是歐洲最大的電氣設(shè)備制造商，是世界上研制、開發(fā)PLC較早的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一。S7系列PLC產(chǎn)品以其編程均使用STEP 7軟件，可靠性高，功能強(qiáng)大并且該軟件已經(jīng)完全漢化的性能，在我國(guó)也是應(yīng)用的十分普遍。這次設(shè)計(jì)選擇是德國(guó)西門子PLC S系列200的，其中CPU是采用CPU226，下表中是其參數(shù)表41物理特性尺寸（W寬+H高+D深）96 x 80 x 62 mm 重量660 g功耗17 W表42 存儲(chǔ)器特性在線程序編輯時(shí)16384 bytes 非在線程序編輯時(shí)24576 bytes數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10240 bytes(可選電池)200天/典型值表43 I/O特性本機(jī)數(shù)字量輸入 24 輸入本機(jī)數(shù)字量輸出16 輸出本機(jī)模擬量輸入無(wú)本機(jī)模擬量輸出無(wú)數(shù)字I/O映象區(qū)256 (128輸入/128輸出)模擬I/O映象區(qū)64(32輸入/32輸出)允許最大的擴(kuò)展I/O模塊7個(gè)模塊允許最大的智能模塊7個(gè)模塊脈沖捕捉輸入高速計(jì)數(shù)器24個(gè)總數(shù)6個(gè)單相計(jì)數(shù)器 6，每個(gè)30KHz兩相計(jì)數(shù)器4，每個(gè)20KHz脈沖輸出2個(gè)20KHz(僅限于DC輸出)表44 常規(guī)特性定時(shí)器總數(shù)256個(gè) 1ms4個(gè)10ms16個(gè)100ms236個(gè)計(jì)數(shù)器總數(shù)256(由超級(jí)電容或電池備份)內(nèi)部存儲(chǔ)器位掉電保持256(由超級(jí)電容或電池備份)時(shí)間中斷2個(gè)1ms分辨率邊沿中斷 4個(gè)上升沿和/或4個(gè)下降沿模擬電位器2個(gè)8位分辨率 布爾量運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間 時(shí)鐘內(nèi)置 卡件選項(xiàng)存儲(chǔ)卡和電池卡表45 集成的通訊功能接口 2個(gè)RS485接口PPI/T波特率, 自由口波特率 至 每段最大電纜長(zhǎng)度使用隔離的中繼器：，：50米最大站點(diǎn)數(shù)每段32個(gè)站，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)126個(gè)站最大主站數(shù)32點(diǎn)到點(diǎn)(PPI主站模式)是(NETR / NETW)MPI連接共4個(gè)，2個(gè)保留(1個(gè)給PG，1個(gè)給OP)表46 電源特性輸入電壓85至264V AC(47至63 Hz)輸入電流80/40mA(僅CPU，120/240V AC) 320/160mA(最大負(fù)載，120/240V AC)沖擊電流20A，264V AC時(shí)隔離(現(xiàn)場(chǎng)與邏輯)1500V AC保持時(shí)間(掉電)20 / 80ms，120/240VAC時(shí)保險(xiǎn)(不可替換)2A，250 V時(shí)慢速熔斷表47 數(shù)字量輸入輸出特性本機(jī)集成數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)24輸入輸入類型漏型/源型 (IEC 類型1/漏型)額定電壓24V DC，4mA典型值時(shí)最大持續(xù)允許電壓30V DC本機(jī)集成數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)16輸出輸出類型 干觸點(diǎn) 額定電壓24VDC或250V AC電壓范圍5至30V DC或5至250V AC此外還加兩個(gè)EM223 16*DI 16*DQ擴(kuò)充模塊，選擇這樣最后總共就有56個(gè)DI，48個(gè)DO。完全滿足這次設(shè)計(jì)要求，還余幾個(gè)輸入輸出接口備用。在生產(chǎn)線中存在著好幾個(gè)液體罐，在生產(chǎn)線中要求對(duì)各個(gè)罐內(nèi)的液體液位狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量并顯示出來(lái)，并且在自動(dòng)生產(chǎn)程序中許多動(dòng)作都與液位的狀況有直接的關(guān)系。所以選擇一個(gè)準(zhǔn)確的合適的經(jīng)濟(jì)的液位計(jì)就顯得尤為重要。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、便于安裝維護(hù)。最終經(jīng)過(guò)考慮我選擇了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的浮球液位計(jì)浮球液位計(jì)的結(jié)構(gòu)主要是基于浮力和靜磁場(chǎng)原理設(shè)計(jì)而生產(chǎn)的。它帶有磁體的浮球在被測(cè)介質(zhì)中的位置受浮力作用影響，液位的變化導(dǎo)致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關(guān)）作用，使串連入電路的元件（如定值電阻）的數(shù)量發(fā)生變化，進(jìn)而使儀表電路系統(tǒng)的電學(xué)量發(fā)生改變。也就是使磁性浮子位置的變化引起電學(xué)量的變化。通過(guò)測(cè)量電學(xué)量的變化來(lái)反映容器內(nèi)液位的情況。表48 浮球液位計(jì)參數(shù)測(cè)量范圍L≤6000mm介質(zhì)溫度≤120℃介質(zhì)比重≥（浮球φ75）；（浮球φ95）特殊可訂做容器法蘭DN80、DN100 HG2059397（FM）壓力等級(jí)—輸出信號(hào)4— 供給電源177。5%測(cè)量精度L=5001000mm，≤177。%FS，1000mm，≤177。%FS圖41 FLOWLINE浮球式液位計(jì)開關(guān)是作用于接通或斷開電路的電器。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、組合開關(guān)和自動(dòng)空氣開關(guān)，現(xiàn)今被取而代之的就是斷路器。斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異常回路條件下的電流的開關(guān)裝置。斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。目前，已獲得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的分類方式有多種，常見的有按結(jié)構(gòu)分：有萬(wàn)能式和塑殼式；按使用類別分：有選擇型和非選擇型；按滅弧介質(zhì)分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式；按極數(shù)分：有單極、二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式等。最終我左右思考選擇了小型斷路器，小型斷路器可用于交流50/60Hz額定電壓230/400V，小型斷路器主要用于工業(yè)、商業(yè)、高層和民用住宅等各種場(chǎng)所。圖42正泰小型斷路器DZ4760按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、電磁起動(dòng)器等。按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式和鑰匙式等，有單鈕、雙鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過(guò)多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。按鈕的分類方式很多，生產(chǎn)廠家也很多，下面我主要選擇介紹用到的幾種常用的按鈕開關(guān)。 圖43正泰NP4按鈕 圖44帶燈指示按鈕現(xiàn)今還有一種在工廠里也經(jīng)常用到的一種顏色不同帶燈的按鈕，這種按鈕可以方便與操作者能夠很清楚的知道按鈕的動(dòng)作狀態(tài)，像這種按鈕一般有指示燈電源。 接觸器接觸器是指能夠頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過(guò)載電流的開斷和關(guān)合裝置接觸器分為直流接觸器和交流接觸器，在該系統(tǒng)中我們運(yùn)用交流接觸器，下面我們主要介紹一下交流接觸器。交流接觸器工作原理是當(dāng)線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動(dòng)鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的，因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開，切斷電源。這條生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的主電路中有八臺(tái)電機(jī)，選擇與之匹配的接觸器去控制這些電機(jī)的通斷情況。這里我最終選擇的是交流接觸器，選擇的型號(hào)為CJX2D09。 圖45 國(guó)產(chǎn)CJX2D09 圖46 西門子 3TF系列交流接觸器 還有一種常見接觸器，那就是西門子生產(chǎn)的接觸器，西門子接觸器安全性能好，體積小，重量輕等特點(diǎn)。它的主觸頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，觸頭磨損比較低，使用壽命也得到增加，電磁鐵工作性能也可靠，損耗低，噪音也小，且具操作頻率和控制容量高。 熱繼電器熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。主電路中有八臺(tái)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，若機(jī)械出現(xiàn)特殊情況或電動(dòng)機(jī)遇到過(guò)載，電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將會(huì)增大，長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組老化，大大縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)燒毀。所以，這為了防止這樣的事