【文章內(nèi)容簡介】 ，在實際應用中根據(jù)自己的需要對基本單元體進行自行組合就行了。如果能實現(xiàn)這種設計，既方便操作者更換模具，又可以極大的減少浪費，同時增大了機器的靈活性和適用性。 實現(xiàn)自動化自動化已成為一種必然的趨勢，而且我們也正朝著這個方向努力。但現(xiàn)在的自動化只能說是相對的，要實現(xiàn)真正的自動化我們的路還很長，會碰到諸如檢測、自動調(diào)整等一系列問題。對形態(tài)各異、物理特性各不相同的破碎機在檢測過程中所碰到的問題會更多，而檢測之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對控制系統(tǒng)的要求也不會就停。留在當前的程度上。這需要電子行業(yè)和行業(yè)的共同努力，需要醫(yī)料機械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹夹g及時的應用到實踐中來，需要兩個行業(yè)的共同探索。有些制料機械企業(yè)已經(jīng)開始用伺服電機控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動系統(tǒng)，這種替代就是對傳統(tǒng)框框的一種改革和突破。用伺服系統(tǒng)控制的傳動系統(tǒng)即可以通過程序的編寫來控制整個動作的同步問題，又可以消除傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)容易形成積累誤差的缺點，在調(diào)試的過程還可以對每個動作單獨控制，也節(jié)省了調(diào)試所形成的浪費。在自動化的設計中我們強調(diào)“模塊化”設計，將相關動作分解開來，由系統(tǒng)獨立控制，并可方便地實現(xiàn)整體控制，實際上是增加了機械運行和調(diào)節(jié)的靈活性，提高了自動化。在對醫(yī)療機械進行自動化上，我們對自動化定義越河北聯(lián)合大學電氣工程學院4來越廣，越來越細，研究的也越來越深，從一種機械自動化上升到整個車間的自動化，從的一部分工序到整個過程，整條生產(chǎn)線及整個車間的設計將成為一種必然的趨勢。整體自動化車間的設計，實際上是對破碎機提供一套完整的解決方案，是對自動化一種全新的飛躍，隨著這種趨勢的發(fā)展，工業(yè)也會加入其中，發(fā)揮它強大的功能。從綠色設計的角度看待機械，我們需要改進的地方還很多。泡罩采用的無邊沖裁，就是成功的典型一例，它既是破碎機廠家的節(jié)約之舉，也是社會資源的節(jié)約，同時還減少了環(huán)境污染。剛剛修訂過的《固體環(huán)境污染防治法草案》,草案的實施對過度問題提出了具體的限制，雖然仍不完善，但這說明國家已經(jīng)將所引起的環(huán)境問題提到日程上來了。據(jù)統(tǒng)計，垃圾已經(jīng)占到生活垃圾的30%，而這些垃圾絕大部分都是過度。順著這個思路思考一下醫(yī)料機械的整體狀況，就會發(fā)現(xiàn)我們距離“綠色”有多遠。我們應當遵守這樣一條原則：減少一切可以避免的，一切廢品都是浪費，都可能對環(huán)境造成污染。在這條原則的下，我們可以從結構、工藝組合及原材料等方面來考慮我們的機械。 第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型5第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型 PLC 發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（PC）。 個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（PLC）。上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC 逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)?！? PLC 具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC 在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 PLC 的應用現(xiàn)狀自20 世紀60 年代中期以來PLC 產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用, 尤其近 20 年來計算機和信息技術的飛速發(fā)展, 不斷成倍擴大的功能和成倍降低的價格, 使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術、過程控制軟件都獲得了長足進步 , 也使PLC 的廣泛應用成為可能。下面通過兩組數(shù)據(jù) (引自工控網(wǎng)) 說明PLC 的應用現(xiàn)狀。PLC 在冶金行業(yè)的市場將持續(xù)增加 2022 年中國的工業(yè)出現(xiàn)了快速增長, 工業(yè)產(chǎn)值同比增長在 12% 以上, 而且中國的最大鋼鐵出口對象—美國在 2022 年下半年取消了鋼鐵附加稅, 中國鋼材對其出口也將迅速回升。這些有利因素刺激了中國冶金行業(yè)的投資。據(jù)調(diào)查, 中國冶金行業(yè)對設備的投資同比增長接近 50%。冶金設備的大量增長帶動了 PLC 在該行業(yè)的增長, 2022 年 PLC 在冶金行業(yè)的市場達到 216 億元, 2022 年有望達到 3 億元。河北聯(lián)合大學電氣工程學院6PLC 在紡織行業(yè)的應用分析。在中國, PLC 在紡織機械上的運用已經(jīng)有17 年的歷史了, 從最早的進口合成纖維生產(chǎn)設備到目前的中小型紡機, PLC 無處不在。占各類紡織機械60% 以上的織機平均每臺帶有一個小型的PLC, 主要用于檢測、報警、速度控制和機器啟停控制。紡機的比例在紡織機械中不到5% , 卻用到更多的PLC, 單臺紡紗機最多用到17臺PLC, 主要是60個IO 點以下的微型產(chǎn)品。梳棉機也用微小型PLC 控制。其它各類紡織機械基本上都采用PLC 控制, 只有一些相對簡單的設備采用單片機或者其它控制方式。紡織機械的輔助設備也主要由PLC 控制, 如循環(huán)水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、線等。實際上PLC 在中國的應用已分布到各行各業(yè), 根據(jù)工控網(wǎng)的調(diào)查, 2022 年中國控制類產(chǎn)品市場PLC的占有率已超過50% , 而且保持著10%～ 15%的發(fā)展速度。 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展前景現(xiàn)在,雖然出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的 DCS 和 FCS 控制系統(tǒng), PLC 控制也終將會被先進的 FCS 控制所取代,但是目前以及今后相當長的一段時間, PLC 還會與 DCS 和 FCS 共存,這主要基于以下原因:(1) 現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動化、信息化、開放化的方向發(fā)展,但這并不意味著要將現(xiàn)有控制系統(tǒng)推倒重來。企業(yè)投入大量的人力和財力建立起來的 PLC 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型,如果要完全推翻再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統(tǒng),需要更大的資金投入 ,將造成很大的浪費。(2) 基于以上市場需求,許多軟件廠商(例如: 華富惠通軟件公司) 正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡,開發(fā)控制系統(tǒng)軟件,幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡的集成。(3) 目前, PLC 的功能增強、結構優(yōu)化, IO 模塊趨向分散化、智能化,編程工具和編程語言更具標準化和高級化。(4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強, 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開放式的通信發(fā)展。(5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術、現(xiàn)場總線IO技術相結合 ,結構開放、擴展方便、技術先進、價格低廉。由以上分析可以預見,未來 PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標準化、開放化的方向發(fā)展,故 PLC 雖然面臨其它自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時也在吸收它們的優(yōu)點 , 互相融合,不斷創(chuàng)新,在今后一段時間內(nèi)將與其它先進控制方式并存,共同發(fā)展。 可編程序控制器 PLC 的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型7其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。（1） 按結構形式分類根據(jù)PLC的結構形式，可將 PLC分為整體式和模塊式兩類。 PLC 整體式PLC是將電源、CPU 、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC 由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O 接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。 模塊式PLC是將PLC 各組成部分，分別做成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O 模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC 的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O 接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。（2） 按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。（3） 按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將 PLC分為小型、中型和大型三類?！?—I/O點數(shù)小于256點；單CPU 、8位或 16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。河北聯(lián)合大學電氣工程學院82. 中型PLC— —I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU ，用戶存儲器容量 2～8K 。 — —I/O點數(shù) 2048點；多CPU ，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8～16K。 PLC 的選型方法在 PLC 系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC 及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。 PLC 電源的選擇PLC 的供電電源，除了引進設備時同時引進 PLC 應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般 PLC 的供電電源應設計選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應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，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。PLC 按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型 PLC 的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型9 輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O 點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。 輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程 I/O 機架等。 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)