【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有功功率），采用三相變頻器是的驅(qū)動(dòng)電流只是單相變頻器驅(qū)動(dòng)電流的1/3。由于在使用單相變頻器時(shí)需要給出更大的驅(qū)動(dòng)電流，所以在選擇變頻器時(shí)也應(yīng)該加以注意。在雙水相液位串級(jí)控制系統(tǒng)中，選用變頻器的目的是為了高效安全的恒壓控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制水介質(zhì)的流量。因此為非腐蝕性介質(zhì)，海拔一千五百米常溫下工作，不需要長(zhǎng)電纜運(yùn)行，又因?yàn)槿庾冾l器體積小，故障率低，運(yùn)行可靠，通過分析我選擇三菱FR D720 KCHT,型變頻器。單相200V級(jí)參數(shù)如下表型號(hào)FRD720S KCHT適用電機(jī)容量(KW)*1輸出額定容量（KVA）*2額定電流（A）過載額定電流*3150% 60s 200% (反限時(shí)特性)電壓*4三相200V~240V電源額定輸入交流電壓*頻率單相200V~240V 50Hz\60Hz交流電壓容許波動(dòng)范圍170~264v 50Hz\60Hz頻率容許波動(dòng)范圍177。5%額定容量（KVA）*5保護(hù)結(jié)構(gòu)（JEN 1030）封閉式（IP20）冷卻方式自冷強(qiáng)制風(fēng)冷大約重量（Kg） 手動(dòng)閥門我選擇旋塞閥。旋塞閥主要優(yōu)點(diǎn)：（1）適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速、輕便。（2）流體阻力小。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)體積小，重量輕，便于維修。（4）密封性能好（5）不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。（6）無振動(dòng)，噪聲小。旋塞閥安裝注意事項(xiàng)：①、要留有閥柄旋轉(zhuǎn)的位置。②、不能用作節(jié)流。③、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋塞閥應(yīng)直立安裝。適用介質(zhì)范圍：硝酸類、水公稱壓力范圍：二通不銹鋼旋塞閥主要性能規(guī)范：型號(hào)公稱壓力PN(MPa)試驗(yàn)壓力PS(MPa)適用介質(zhì)工作溫度殼體密封X43W—硝酸類≤250X43W—醋酸類20~150 熔斷器1）熔斷器的概念熔斷器是一種利用物質(zhì)過熱熔化的性質(zhì)制作的保護(hù)電器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)，將有超過限定值的電流通過熔斷器而將熔斷器的熔體熔斷而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。2)熔斷器的分析選型本設(shè)計(jì)所選熔斷器用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)，所以熔斷器額定電流應(yīng)為IFN=3*（P/V）.本設(shè)計(jì)中泵，所以泵線路因選熔斷器的額定電流應(yīng)為IFN=3*（P/V）=3*[(250+400)/220]=。在本設(shè)計(jì)中熔斷器保護(hù)的是小容量的電動(dòng)機(jī)，一般考慮它的過流保護(hù)即可，這時(shí)熔體的熔化系數(shù)可適當(dāng)小些，應(yīng)采用熔體為鉛錫合金的熔絲或RC1A系列熔斷器。故本設(shè)計(jì)選擇RC1A10型的熔斷器。其基本技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表RC1A10瓷插式熔斷器基本技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/V額定電流/A熔體額定電流/A熔體材料極限分?jǐn)嗄芰?KARC1A10380106,10鉛錫合金絲 斷路器1）斷路器的概念低壓斷路器又稱自動(dòng)開關(guān)，俗稱＂空氣開關(guān)＂也是指低壓斷路器，它是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。它可用來分配電能，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)與過欠熱繼電器等的組合。2）斷路器的分析選型斷路器的額定電流要不小于線路的計(jì)算負(fù)荷電流。計(jì)算負(fù)荷電流=有功功率/(*220*)=(250+400)/（*220*)=。線路的額定電壓為220V，故本設(shè)計(jì)選用DZ20G1250型斷路器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示:表 DZ20G1250塑料外殼式低壓斷路器主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/V殼架等級(jí)額定電流/A斷路器額定電流/A瞬時(shí)脫扣電流整定值備注DZ20G100交流380直流2201001,20,32,40,50,63,80,100配用10IN保護(hù)電動(dòng)機(jī)用7ING為高分?jǐn)嗄芰π?中間繼電器1）概念中間繼電器(intermediate relay)：用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。所以，它只能用于控制電路中。 它一般是沒有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國(guó)標(biāo)是KA。一般是直流電源供電。少數(shù)使用交流供電。2）分析選型 在本設(shè)計(jì)中最大負(fù)荷電流=Pmax/U=650/220=，泵線路因選中間繼電器的最大負(fù)荷電流應(yīng)為 最大負(fù)荷電流=Pmax/U=650/220=，線路的額定電壓為220V繼電器的線圈的電流類型應(yīng)為交流，工作環(huán)境是常溫，濕度適中，沒有強(qiáng)電磁干擾的室內(nèi)環(huán)境，所以所選中間繼電器的型號(hào)為JZ744型。 轉(zhuǎn)換開關(guān)1）概念轉(zhuǎn)換開關(guān)又稱組合開關(guān)，與刀開關(guān)的操作不同，它是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作。轉(zhuǎn)換開關(guān)具有多觸點(diǎn)、多位置、體積小、性能可靠、操作方便、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，多用于機(jī)床電氣控制線路中電源的引入開關(guān)，起著隔離電源作用，還可作為直接控制小容量異步電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)和停止的控制開關(guān)。轉(zhuǎn)換開關(guān)同樣也有單極、雙極和三極。2）分析選型 根據(jù)本設(shè)計(jì)的情況選擇LW62型的轉(zhuǎn)換開關(guān)，其觸頭排列特征如下表所示： 表LW62系列轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭排列特征型號(hào)觸頭座數(shù)觸頭座排列型式觸頭對(duì)數(shù)LW622單列式6 按鈕1）概念按鈕：是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路（其中電流很?。瑥亩_(dá)到控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。2）選型本設(shè)計(jì)中電 路電流不超過5A，故選擇按鈕型號(hào)為L(zhǎng)A1822。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表LA1822控制按鈕技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)規(guī)格結(jié)構(gòu)型式觸點(diǎn)對(duì)數(shù)按鈕常開常閉鈕數(shù)顏色LA1822500V5A元件221紅或綠或黑或白 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，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。以上為這次設(shè)計(jì)所需的低壓電器的選型。第四章 控制器的選擇及硬件設(shè)計(jì) PLC的選擇S7200系列PLC是德國(guó)西門子公司聲場(chǎng)的一類小型的PLC。其優(yōu)點(diǎn)有上述的出色表現(xiàn)，因此，S7200系列PLC一經(jīng)推出便受到了廣大工程技術(shù)人員的青睞。S7200系列PLC是一種小型的PLC系統(tǒng)，其功能非常強(qiáng)大，許多功能可以達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣，因此，在西門子公司剛推出S7200系列后，馬上就收到了廣泛的關(guān)注。S7200系列中的CPU22*系列，具有了多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，使得系統(tǒng)的集成非常方便，并且其在網(wǎng)絡(luò)中的強(qiáng)大功能，很容易地可以組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它具有功能齊全的變成和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。S7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7200系列PLC的強(qiáng)大功能使其無論是單機(jī)或連接在網(wǎng)絡(luò)上，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，其出色的表現(xiàn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）極高的可靠性。（2）極豐富的指令集。（3）易于掌握。（4）便捷的操作。（5）豐富的內(nèi)置集成功能。（6）實(shí)時(shí)特性。（7）強(qiáng)勁的通信能力。（8）豐富的擴(kuò)展功能。S7200系列PLC的一個(gè)完整組成系統(tǒng)如圖39所示，它主要由以下幾部分組成。圖39 S7200系列PLC系統(tǒng)組成S7200系列PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種類型的存儲(chǔ)器構(gòu)成，如圖 所示，CPU模塊內(nèi)部配備了一定容量的RAM和EEPROM。同時(shí)，S7200系列PLC的CPU模塊支持可選的EEPROM存儲(chǔ)器卡。在CPU模塊內(nèi)部的超級(jí)電容和電池模塊用于長(zhǎng)時(shí)間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機(jī)的超級(jí)電容存儲(chǔ)若干天。圖310 CPU的存儲(chǔ)系統(tǒng)組成S7200系列PLC的CPU的存儲(chǔ)容量如表31所示表31 CPU的存儲(chǔ)容量主機(jī)CPU類型CPU221CPU222CPU223CPU224用戶程序區(qū)1存儲(chǔ)容量2048KB2048KB4096KB4096KB用戶程序區(qū)2存儲(chǔ)容量1024KB1024KB2560KB2560KB用戶存儲(chǔ)器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM本系統(tǒng)有一臺(tái)電機(jī)、一個(gè)液位傳感器、一個(gè)變頻器、五個(gè)繼電器，共有十八個(gè)I/O點(diǎn)，它們構(gòu)成被控對(duì)象。綜合分析各類PLC的特點(diǎn)，最終選西門子公司的S7200系列的PLC。本系統(tǒng)由八個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，六個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，兩個(gè)模擬量輸入點(diǎn)，一個(gè)模擬量輸出點(diǎn)構(gòu)成被控對(duì)象。由于CPU224集成24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，共計(jì)40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)，完全能滿足控制要求。此PLC可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能 EM235的介紹 EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以EM235為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X＋和X－；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號(hào)的“＋”端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。EM235的常用技術(shù)參數(shù)：模擬量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）0～10V 0～5V 0～1V電壓（雙極性）177。10V 177。5V 177。電流0～20mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍32000～+32000單極性 全量程范圍0～32000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)1信號(hào)范圍電壓輸出 177。10V電流輸出0～20mA數(shù)據(jù)字格式電壓32000～+32000電流0～32000分辨率電流電壓12位電流11位模擬量值和A/D轉(zhuǎn)換值的轉(zhuǎn)換假設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A0—Am（如：4—20mA），A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)值為D0—Dm（如：6400—32000），設(shè)模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是A，A/D轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)值為D，由于是線性關(guān)系，函數(shù)關(guān)系A(chǔ)＝f（D）可以表示為數(shù)學(xué)方程：A＝（D－D0）（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。根據(jù)該方程式，可以方便地根據(jù)D值計(jì)算出A值。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系D＝f（A）可以表示為數(shù)學(xué)方程：D＝（A－A0）（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。具體舉一個(gè)實(shí)例，以S7200和4—20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：A＝（D－6400）（20－4）／（32000－6400）＋4假設(shè)該模擬量與AIW0對(duì)應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時(shí)，相應(yīng)的模擬電信號(hào)是640016／25600＋4＝8mA。又如，某溫度傳感器，－10—60℃與4—20mA相對(duì)應(yīng)，以T表示溫度值，AIW0為PLC模擬量采樣值，則根據(jù)上式直接代入得出：T=70（AIW0－6400）／25600－10可以用T 直接顯示溫度值。 控制電路的設(shè)計(jì)下面對(duì)圖中的數(shù)字量輸入DI、數(shù)字量輸出DO、模擬量輸入AI、模擬量輸出AO進(jìn)行說明數(shù)字量輸入點(diǎn)符號(hào)注釋KA1系統(tǒng)上電狀態(tài)檢測(cè)KA2允許自動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)KA3自動(dòng)狀態(tài)輸出KA4變頻器故障KA5變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)KA6變頻器正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)SB3停止按鈕SB4開始按鈕數(shù)字量輸入點(diǎn)符號(hào)注釋HL0系統(tǒng)上電指示HL1自動(dòng)狀態(tài)指示HL2變頻器故障指示HL3液位上限報(bào)警指示HL4液位下限報(bào)警指示HL5有異常狀態(tài)指示KA3自動(dòng)狀態(tài)輸出本設(shè)計(jì)進(jìn)行了模擬量輸入模塊的拓展，我選擇了四輸入一輸出的EM235，從流量變送器和液位變送器送來的兩路電流信號(hào)從AIW0和AIW2的輸入，從AQW0輸出控制電流。第五章 PLC軟件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)步驟1)制定運(yùn)行方案，制定方案就是根據(jù)熱處理工藝的要求，分析熱電偶輸入?yún)?shù)與控制接觸器和中間繼電器等的輸出信號(hào)與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制的方法。并設(shè)計(jì)出來真空爐系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此可畫出流程圖。2)畫出換熱器熱出溫度控制流程圖。3)制定PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施，比如電源隔離、外圍電路的光電耦合。4)編寫程序，分配硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編