【文章內(nèi)容簡介】 了 PLC 和 IPC 的優(yōu)點(diǎn)，而且自身優(yōu)勢也很明顯。它采用了分時多任務(wù)操作系統(tǒng)，可十分靈活的利用操作系統(tǒng)調(diào)度和管理整個系統(tǒng)， PCC 模式和 IPC 模式相比，優(yōu)勢在于設(shè)計時能提供面向工業(yè)的專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，符合軟件及硬件的模塊化的設(shè)計。此外，PCC 還能方便的處理設(shè)計中的開關(guān)量和模擬量、靈活的進(jìn)行回路調(diào)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(shù)人員對其可靠性和廠商能否提供優(yōu)良的后續(xù)服務(wù)和技術(shù)支持抱懷疑的態(tài)度。同時，作為先進(jìn)的控制技術(shù)，工廠維護(hù)人員對之知之甚少，不利于維護(hù)。而 PCC 的技術(shù)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(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械的過程控制中，被認(rèn)為是構(gòu)成機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要裝置。PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計，采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械的生產(chǎn)過程。可編程控制器及其外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)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(yīng)用非常方便，特別適用于各種工業(yè)設(shè)備的控制。PLC 之所以得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主要是由于它具有以下特點(diǎn)：（1）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、用軟件實現(xiàn)大量的開關(guān)量邏輯運(yùn)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(shè)計，采用濾波、屏蔽、隔離等抗干擾措施，適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和一般的計算機(jī)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(shè)計相似，具有直觀、簡單、易于掌握等優(yōu)點(diǎn)。（3）功能完善、使用靈活方便. 隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，其功能更加完善，不僅具有開關(guān)量邏輯控制功能、步進(jìn)和計數(shù)功能，還具有模擬量處理、溫度控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。既可單機(jī)使用，也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；既可集中控制，也可分布控制。運(yùn)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(zhì)量輕、其體積小、 質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低。進(jìn)入 90 年代后，PLC 機(jī)的性能價格比大幅度地提高，尤其是 PLC 機(jī)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(diǎn)，使得 PLC 已經(jīng)成為新一代工業(yè)控制機(jī)的首選裝置。 方案論證及確定由于本次設(shè)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(dá)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(shù)在工程實際中應(yīng)用的時間較長，范圍較廣，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在工程技術(shù)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(hù)的要求適時輸出，控制斷路器的脫扣跳閘裝置完成保護(hù)動作。綜 合比較以上四種方案，從可實時性等方面考慮，本設(shè)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(guān)鍵，對于這部分控制采用了液壓驅(qū)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(jié)構(gòu)簡單、緊湊，動態(tài)響應(yīng)快，便于大范圍無級調(diào)速，易于實現(xiàn)自動控制及機(jī)電一體化，易于實現(xiàn)過載保護(hù)，有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度高等技術(shù)優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代機(jī)械裝備傳動與控制的重要技術(shù)手段及關(guān)鍵技術(shù)之一，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊括了國民經(jīng)濟(jì)各個部門和領(lǐng)域，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 設(shè)計依據(jù)軟件設(shè)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(shè)計則能體現(xiàn)出整個控制系統(tǒng)的流程。硬件設(shè)計是軟件設(shè)計的基礎(chǔ)，軟件設(shè)計是硬件設(shè)計功能的集中體現(xiàn)。在本章主要是硬件設(shè)計及器件選擇。經(jīng)過對系統(tǒng)的功能要求和性能指標(biāo)的分析，把整個控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為兩個模塊來完成：（1）.主電路圖設(shè)計；（2）.系統(tǒng)控制圖設(shè)計。根據(jù)前面已經(jīng)確定了的方案來設(shè)計相關(guān)的硬件圖。硬件設(shè)計之前，要考慮到供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的設(shè)定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，故在設(shè)計硬件時是要據(jù)以下幾方面來設(shè)計：；，應(yīng)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(yīng)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(shè)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(jī)、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(jī)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(hù)環(huán)節(jié)，如：熔斷器，熱繼電器、斷路器等等。主電路設(shè)計中，給 PLC 供電時，要注意應(yīng)該對電的質(zhì)量進(jìn)行控制。主電路設(shè)計主要是選擇電機(jī)，計算和選擇導(dǎo)線，斷路器，接觸器等裝置的參數(shù)和型號。 主電路設(shè)計主電路圖反映了現(xiàn)場設(shè)備的布置情況、接線原理以及相關(guān)的保護(hù)裝置，是系統(tǒng)硬件設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，同時也體現(xiàn)了變頻器的接線方式、系統(tǒng)的控制流程。設(shè)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(jìn)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(jī)，M1 為油泵電機(jī)，拖動主軸旋轉(zhuǎn)； M2 為液壓站冷卻電機(jī)；M3 為小車移動電機(jī)；M4 為皮帶運(yùn)輸機(jī)；5R 為油加熱器；5S 為小車抱閘出。三相交流電源通過刀開關(guān) QS 將電源引入， FR 分別為主電機(jī)油泵電機(jī) M1 的過載保護(hù)。FUFUFU3 為 M1 電動機(jī)的短路保護(hù)；FUFUFU6 為電動機(jī) MMM4 的短路保護(hù)；電動機(jī) MMM4 由于容量很小且小車快速移動電機(jī) M3 短時工作，故不用設(shè)置過載保護(hù)。使用變頻器來控制電機(jī)的啟動，停止，加速，減速及故障停車；由于變頻器有過流保護(hù)，過載保護(hù)，欠壓保護(hù)等，因此在電路中不需要再單獨(dú)加入這些保護(hù)裝置；通過電流互感器 TA 接入電流表 A1A6 以監(jiān)視各電動機(jī)繞組的電流。圖 （1）電器總配線主電路圖a) 油泵電機(jī) 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(yùn)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(zhì)量。b) 小車移動電機(jī) 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(jìn)、后退的轉(zhuǎn)速大小由電位器直接控制，正、反轉(zhuǎn)及點(diǎn)動則由 PLC 控制。c) 夾具的動作不需要調(diào)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(jī)控制主電路圖下圖 （3）所示： 圖 （3）軌道電機(jī)控制主電路圖以上電路圖中設(shè)計的短路、過載保護(hù)雖然都是電流型保護(hù)，但由于故障電流、動作值、保護(hù)特性、保護(hù)要求以及使用元件不同，故它們之間是不能互相取代的。 導(dǎo)線、電纜及元器件選型 導(dǎo)線和電纜 導(dǎo)線和電纜的選擇是供配電設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。導(dǎo)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(jì)運(yùn)行。選擇導(dǎo)線和電纜以前應(yīng)貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁心導(dǎo)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(yán)重的場所，以及用于移動設(shè)備、檢測儀表、配電盤的二次接線等，必須采用銅線。導(dǎo)線和電纜的選擇，必須滿足用電設(shè)備對供電安全可靠和電能質(zhì)量的要求，盡量節(jié)省投資，降低年運(yùn)行費(fèi)，布局合理，維修方便。導(dǎo)線和電纜的選擇包括兩個方面內(nèi)容：①型號選擇；②截面選擇。：建筑物或車間內(nèi)采用的配電線路及從電桿上引進(jìn)戶內(nèi)的線路多為絕緣導(dǎo)線。絕緣導(dǎo)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(nèi)敷設(shè)可取代橡膠絕緣線，所以選擇了塑料絕緣導(dǎo)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(dǎo)線和電纜截面：在導(dǎo)線和電纜（包括母線）通過正常最大負(fù)荷電流（即計算電流）時，其發(fā)熱溫度不應(yīng)該超過正常運(yùn)行時的最高允許溫度，以防止導(dǎo)線或電纜因過熱而引起絕緣損壞或老化。這就要求通過導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。： 本設(shè)計在配電部分采用 BV 型銅心塑料線穿鋼管埋地敷設(shè)，假設(shè)當(dāng)?shù)氐淖顭嵩缕骄鶜鉁貫?15 度。① 油泵電機(jī)：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(shè)的每相芯線截面為 16mm178。的 BV 型導(dǎo)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(dǎo)線額定負(fù)荷時的最高允許溫度 65 度l導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度 25 度o導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實際的環(huán)境溫度 15 度39。? 導(dǎo)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(hù)線 的選擇：PE按 ??216PEmS?所以選擇的導(dǎo)線 BV500316110。② 液壓站冷卻電機(jī)、小車移動電機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、油加熱器由于這些設(shè)備的功率和驅(qū)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(dǎo)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(shè)的每相芯線截面為 25mm178。的 BV 型導(dǎo)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(dǎo)線 BV500325116。 斷路器斷路器俗稱自動開關(guān)，兼有短路、過載和欠電壓保護(hù)等功能，這種開關(guān)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(hù)元件之一，常作低壓配電盤的總電源開關(guān)及電動機(jī)、變壓器的合閘開關(guān)。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(yùn)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(jī)斷相運(yùn)行的隱患。本設(shè)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(hù)交、直流低壓電網(wǎng)內(nèi)用電設(shè)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(jī)操作或轉(zhuǎn)換電路。Ⅰ.低壓斷路器結(jié)構(gòu)低壓斷路器主要由觸點(diǎn)、操作機(jī)構(gòu)、脫扣器、滅弧裝置等組成。操作機(jī)構(gòu)有直接手柄操作、杠桿操作、電磁鐵操作、電動機(jī)驅(qū)動四種。脫扣器又分為電磁脫扣器，熱脫扣器，復(fù)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(shè)計代號圖 （1） 低壓斷路器型號及含義DZ15L 系列漏電保護(hù)開關(guān)的技術(shù)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(hù)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(hù)之用。當(dāng)有人觸電或回路泄漏電流超過規(guī)定值時，漏電保護(hù)斷路器能在 內(nèi)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(hù)線路和電動機(jī)的過載及短路，也可作為線路的不頻繁轉(zhuǎn)換及電動機(jī)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(yīng)根據(jù)線路及電氣設(shè)備的額定電流及對保護(hù)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(dāng)大的支路，則應(yīng)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(yīng)選擇萬能式斷路器；4. 若有漏電電流保護(hù)要求時，應(yīng)選用帶漏電保護(hù)功能的斷路器等；，應(yīng)選用直流快速斷路器。Ⅳ.在選擇之前要進(jìn)行一些負(fù)荷計算計算負(fù)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(fù)荷功率和負(fù)荷電流，是用來代替實際變動負(fù)荷的一種假想負(fù)荷。計算負(fù)荷的確定方法有“需要系數(shù)法” 、 “二項式法” 、 “ABC 法”等，計算結(jié)果比較相近。本設(shè)計計