【文章內容簡介】 了 PLC 和 IPC 的優(yōu)點，而且自身優(yōu)勢也很明顯。它采用了分時多任務操作系統(tǒng)，可十分靈活的利用操作系統(tǒng)調度和管理整個系統(tǒng)， PCC 模式和 IPC 模式相比，優(yōu)勢在于設計時能提供面向工業(yè)的專業(yè)化標準，符合軟件及硬件的模塊化的設計。此外，PCC 還能方便的處理設計中的開關量和模擬量、靈活的進行回路調節(jié)、能使用高級語言編程。 但作為新興的控制器，廣大工程技術人員對其可靠性和廠商能否提供優(yōu)良的后續(xù)服務和技術支持抱懷疑的態(tài)度。同時，作為先進的控制技術，工廠維護人員對之知之甚少，不利于維護。而 PCC 的技術成本也是我們不得不考慮的因素。 （四）可編程邏輯控制器(簡稱 PLC)可編程邏輯控制器(簡稱 PLC)是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術與自動化控制技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器產(chǎn)品，廣泛應用于各種生產(chǎn)機械的過程控制中，被認為是構成機電一體化產(chǎn)品的重要裝置。PLC 是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設計，采用了可編程的存儲器，用來在其內部存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字或模擬輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌渫鈬O備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴展其功能的原則設計。由于其面向用戶的指令系統(tǒng)、具有數(shù)字量或模擬量的輸入輸出能力，使得其應用非常方便，特別適用于各種工業(yè)設備的控制。PLC 之所以得到迅速發(fā)展和廣泛應用，主要是由于它具有以下特點：（1）可靠性高、抗干擾能力強、用軟件實現(xiàn)大量的開關量邏輯運算，克服了因繼電器觸頭不良而造成的故障；輸入采用直流低電壓，更加可靠、安全；面向工業(yè)環(huán)境設計，采用濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，遠遠超過了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計算機控制系統(tǒng)。（2）編程簡單、易于掌握. PLC 采用梯形圖方式的編程，與繼電器邏輯控制的設計相似，具有直觀、簡單、易于掌握等優(yōu)點。（3）功能完善、使用靈活方便. 隨著 PLC 技術的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關量邏輯控制功能、步進和計數(shù)功能，還具有模擬量處理、溫度控制、網(wǎng)絡通信等功能。既可單機使用，也可聯(lián)網(wǎng)運行；既可集中控制，也可分布控制。運行過程中可隨時修改控制邏輯，增減系統(tǒng)的功能。（4）體積小、質量輕、其體積小、 質量輕、結構緊湊、功耗低。進入 90 年代后，PLC 機的性能價格比大幅度地提高，尤其是 PLC 機較過去的繼電器回路，其硬件配置靈活，組態(tài)方便，控制系統(tǒng)簡單明了，接線簡單、可靠，便于查找故障點，使得 PLC 已經(jīng)成為新一代工業(yè)控制機的首選裝置。 方案論證及確定由于本次設計的系統(tǒng)要在現(xiàn)場使用，且通過對以上幾種控制方案的對比，我發(fā)現(xiàn)采用可編程序控制器(簡稱 PLC)不但能達到陽極組裝工藝控制系統(tǒng)需要的控制要求，而且控制精度和可靠性能也都令人滿意， PLC 這項控制技術在工程實際中應用的時間較長，范圍較廣，技術已經(jīng)相當成熟，在工程技術人員心目中有不可替代的地位。最重要的是 PLC 可根據(jù)電流保護的要求適時輸出，控制斷路器的脫扣跳閘裝置完成保護動作。綜 合比較以上四種方案，從可實時性等方面考慮，本設計采用方案四較好，故我決定采用 PLC 控制。在整個工藝的控制過程中，夾具小車的動作很關鍵，對于這部分控制采用了液壓驅動的控制方式，以便能更好的完成該組裝工藝中的夾具的各動作過程。與其它傳動控制方式相比，液壓傳動與控制具有能量大，易獲得較大的力矩、結構簡單、緊湊，動態(tài)響應快，便于大范圍無級調速，易于實現(xiàn)自動控制及機電一體化，易于實現(xiàn)過載保護，有標準化、系列化、通用化程度高等技術優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代機械裝備傳動與控制的重要技術手段及關鍵技術之一，其應用領域幾乎囊括了國民經(jīng)濟各個部門和領域，應用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志之一。第三章 系統(tǒng)硬件設計 設計依據(jù)軟件設計體現(xiàn)在怎樣去控制所要控制的對象，怎樣把整個控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。硬件的設計則能體現(xiàn)出整個控制系統(tǒng)的流程。硬件設計是軟件設計的基礎，軟件設計是硬件設計功能的集中體現(xiàn)。在本章主要是硬件設計及器件選擇。經(jīng)過對系統(tǒng)的功能要求和性能指標的分析，把整個控制系統(tǒng)的硬件設計分為兩個模塊來完成：（1）.主電路圖設計；（2）.系統(tǒng)控制圖設計。根據(jù)前面已經(jīng)確定了的方案來設計相關的硬件圖。硬件設計之前，要考慮到供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的設定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，故在設計硬件時是要據(jù)以下幾方面來設計：；，應不破壞控制器的程序和數(shù)據(jù)；，要考慮供電電源的冗余；，應不影響控制器的供電；綜合以上幾方面的考慮，可以把供電線路設計如下：供電直接采用市電網(wǎng)提供的 380V/AC 50HZ；配電方面主要是給 14 臺鼠籠式異步電動機、液壓系統(tǒng)中的加熱器和控制系統(tǒng)中 PLC 的電源模塊、輸入輸出模塊的電能分配，所用的 PLC 需要的電壓既有交流又有直流，交流電壓可以用照明電來供給，而直流電流則由電源模塊來供給。變頻器則是 380V 的三相交流電源來供給，電動機用的電也是380V 的三相交流電。在整個供電系統(tǒng)中采取了很多的保護環(huán)節(jié)，如：熔斷器，熱繼電器、斷路器等等。主電路設計中，給 PLC 供電時，要注意應該對電的質量進行控制。主電路設計主要是選擇電機，計算和選擇導線，斷路器，接觸器等裝置的參數(shù)和型號。 主電路設計主電路圖反映了現(xiàn)場設備的布置情況、接線原理以及相關的保護裝置，是系統(tǒng)硬件設計中必不可少的部分。從圖中可體現(xiàn)出對電器接線圖的畫法標準，同時也體現(xiàn)了變頻器的接線方式、系統(tǒng)的控制流程。設計主電路圖時，不但要求接線合理，而且要求對用到的每個器件進行選型。 （1）電器總配線主電路圖如下圖 （1）所示： 該電路圖中有四臺電機，M1 為油泵電機，拖動主軸旋轉； M2 為液壓站冷卻電機；M3 為小車移動電機；M4 為皮帶運輸機；5R 為油加熱器；5S 為小車抱閘出。三相交流電源通過刀開關 QS 將電源引入， FR 分別為主電機油泵電機 M1 的過載保護。FUFUFU3 為 M1 電動機的短路保護；FUFUFU6 為電動機 MMM4 的短路保護；電動機 MMM4 由于容量很小且小車快速移動電機 M3 短時工作，故不用設置過載保護。使用變頻器來控制電機的啟動，停止，加速，減速及故障停車；由于變頻器有過流保護，過載保護，欠壓保護等，因此在電路中不需要再單獨加入這些保護裝置；通過電流互感器 TA 接入電流表 A1A6 以監(jiān)視各電動機繞組的電流。圖 （1）電器總配線主電路圖a) 油泵電機 M1 為整個控制系統(tǒng)提供潤滑油之用。其控制方式可以有“自動”和“手動”兩種，在“自動” 方式下，將在各控制過程運行時自動地為其提供潤滑油；在“手動”方式下，則主要用于檢查油泵的工作情況或潤滑油的質量。b) 小車移動電機 M4: 由變頻器 UF 控制，變頻器的通電和斷電由空氣斷路器控制 QF6和接觸器 KM5 控制，前進、后退的轉速大小由電位器直接控制，正、反轉及點動則由 PLC 控制。c) 夾具的動作不需要調速，故不通過變頻器來控制，而由 PLC 控制。（2）陽極小車總配電圖如下圖 （2）所示： 圖 （2）陽極小車總配電圖（3）軌道電機控制主電路圖下圖 （3）所示： 圖 （3）軌道電機控制主電路圖以上電路圖中設計的短路、過載保護雖然都是電流型保護，但由于故障電流、動作值、保護特性、保護要求以及使用元件不同，故它們之間是不能互相取代的。 導線、電纜及元器件選型 導線和電纜 導線和電纜的選擇是供配電設計中的重要內容之一。導線和電纜是分配電能的主要器件，選擇的合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量與線路投資，以及電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。選擇導線和電纜以前應貫徹以鋁代銅的技術政策，盡量采用鋁心導線，目前提倡采用銅線，以減少損耗、節(jié)約電能，而在易爆炸、腐蝕嚴重的場所，以及用于移動設備、檢測儀表、配電盤的二次接線等，必須采用銅線。導線和電纜的選擇，必須滿足用電設備對供電安全可靠和電能質量的要求，盡量節(jié)省投資，降低年運行費，布局合理，維修方便。導線和電纜的選擇包括兩個方面內容：①型號選擇；②截面選擇。：建筑物或車間內采用的配電線路及從電桿上引進戶內的線路多為絕緣導線。絕緣導線的線芯材料有鋁芯和銅芯兩種。鑒于塑料絕緣的絕緣性能良好，價格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內敷設可取代橡膠絕緣線，所以選擇了塑料絕緣導線。常用塑料絕緣線型號有：BLV（BV） ，BLVV（BVV） ，BVR。這里選用 BV 型。： 按允許載流量選擇導線和電纜截面：在導線和電纜（包括母線）通過正常最大負荷電流（即計算電流）時，其發(fā)熱溫度不應該超過正常運行時的最高允許溫度，以防止導線或電纜因過熱而引起絕緣損壞或老化。這就要求通過導線或電纜的最大負荷電流不應大于其允許載流量。： 本設計在配電部分采用 BV 型銅心塑料線穿鋼管埋地敷設，假設當?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁貫?15 度。① 油泵電機：線路中電流的計算：PC=Pe/k=15KW/=IC=Pe/3UNCOSφ=相線截面的選擇：因為是三相四線制線路，所以查 4 根單芯線穿鋼管的參數(shù)，查下表得，4 根單芯線穿鋼管敷設的每相芯線截面為 16mm178。的 BV 型導線，在環(huán)境溫度為 25 度時的允許流量為65A，其正常最高允許溫度為 65 度，即 Ial=65A。39。?????導線額定負荷時的最高允許溫度 65 度l導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度 25 度o導線敷設地點實際的環(huán)境溫度 15 度39。? 導線的實際允許載流量為： ???180。 所以選擇 滿足允許載流量的要求。mS??保護線 的選擇：PE按 ??216PEmS?所以選擇的導線 BV500316110。② 液壓站冷卻電機、小車移動電機、皮帶運輸機、油加熱器由于這些設備的功率和驅動電流很小，所計算出來的計算電流也很?。ù蠹s都是在 3A 左右） 。故選擇的導線型號均為：5 根:BV500341③ 配電總線的型號選擇線路中電流的計算：Ic 大約=29A+4+=因為是三相四線制線路，所以查 4 根單芯線穿鋼管的參數(shù)，查下表得，4 根單芯線穿鋼管敷設的每相芯線截面為 25mm178。的 BV 型導線，在環(huán)境溫度為 25 度時的允許流量為 85A，其正常最高允許溫度為 65 度，即 Ial=85A。所以選擇的導線 BV500325116。 斷路器斷路器俗稱自動開關，兼有短路、過載和欠電壓保護等功能，這種開關能在線路發(fā)生故障時快速地自動切斷電源。它是低壓配電重要保護元件之一，常作低壓配電盤的總電源開關及電動機、變壓器的合閘開關。對熔斷器，在發(fā)生短路時，很可能造成一相熔斷器熔斷，造成單相運行，但對于斷路器，只要發(fā)生短路就會自動跳閘，將三相電源同時切斷，故可減少電動機斷相運行的隱患。本設計用的是低壓斷路器，低壓斷路器是指用于交流電壓 1200V、直流電壓1500V 及以下電壓范圍的斷路器，是低壓配電系統(tǒng)中的主要配電電器元件。 低壓斷路器主要用于保護交、直流低壓電網(wǎng)內用電設備和線路，使之免受過電流、短路、欠電壓等不正常情況的危害，同時也可用于不頻繁起動的電動機操作或轉換電路。Ⅰ.低壓斷路器結構低壓斷路器主要由觸點、操作機構、脫扣器、滅弧裝置等組成。操作機構有直接手柄操作、杠桿操作、電磁鐵操作、電動機驅動四種。脫扣器又分為電磁脫扣器，熱脫扣器，復式脫扣器、欠壓脫扣器、分勵脫扣器等五種。Ⅱ.低壓斷路器型號及含義如下圖 （1）所示：D低壓斷路器W—萬能式WX—萬能式限流型Z — 塑料外殼式ZX—塑料外殼式限流型ZL—漏電斷路器極數(shù)額定電流（A）設計代號圖 （1） 低壓斷路器型號及含義DZ15L 系列漏電保護開關的技術數(shù)據(jù)如下表所示：額定電壓（V） 380額定頻率（Hz） 50～60派生代號：L—漏電額定頻率（Hz） 40極數(shù) 3過電流脫扣器額定電流（mA） 40額定漏電動作電流（mA） 50額定漏電不動作電流（mA） 25額定漏電動作時間（s） ＜DZ15L 系列漏電保護斷路器適于在交流 380V 及以下、頻率為 50Hz、額定電流為63A 及以下的電路中作漏電保護之用。當有人觸電或回路泄漏電流超過規(guī)定值時，漏電保護斷路器能在 內自動切斷電源，保障人身安全和防止發(fā)生因泄漏電流造成的事故。同時可用來保護線路和電動機的過載及短路，也可作為線路的不頻繁轉換及電動機的不頻繁起動之用斷路器圖形符號如下圖 （2）所示： 圖 （2） 斷路器圖形符號Ⅲ.低壓斷路器選用原則低壓斷路器的選用應根據(jù)線路及電氣設備的額定電流及對保護的要求來選擇適合的類型。1. 若額定電流較?。?00A 以下） ，短路電流不太大，可選用塑料殼式斷路器；2. 若短路電流相當大的支路，則應選用限流式斷路器；3. 若額定電流很大，或需要選擇型斷路器時，則應選擇萬能式斷路器；4. 若有漏電電流保護要求時，應選用帶漏電保護功能的斷路器等；，應選用直流快速斷路器。Ⅳ.在選擇之前要進行一些負荷計算計算負荷是按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)元件而需要計算的負荷功率和負荷電流，是用來代替實際變動負荷的一種假想負荷。計算負荷的確定方法有“需要系數(shù)法” 、 “二項式法” 、 “ABC 法”等，計算結果比較相近。本設計計