【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于機(jī)械設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，如操作臺(tái)面的高低、操作程序的合理化、操作界面的視覺(jué)效果（視疲勞的產(chǎn)生程度）、操作的安全性、維修的方便性、調(diào)整的方便性等。制料廠家由于各種因素對(duì) 破碎機(jī)更新?lián)Q代比較頻繁，那么一種型號(hào)的設(shè)備就不能只用于一種產(chǎn)品的。由于不同破碎機(jī)的態(tài)、特性，即使工藝相同，也會(huì)涉及到模具不同、加料方式不同等問(wèn)題。 現(xiàn)今市場(chǎng)上的破碎機(jī)設(shè)備兼容性較小，適用也不廣泛，一般為一對(duì)一的，既使可以包不同的破碎機(jī)，更換模具也不是很方便。如果把工序相同或類似的機(jī)械做成一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要更換的部位做成能獨(dú)立運(yùn)行的基本單元體，通過(guò)接口相連實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的連機(jī)，使其和主機(jī)成為一個(gè)共同體（類似積木的形式，可以根據(jù)要求進(jìn)行組合），在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)自己的需要對(duì)基本單元體進(jìn)行自行組合就行了。如果能實(shí) 現(xiàn)這種設(shè)計(jì)，既方便操作者更換模具，又可以極大的減少浪費(fèi)，同時(shí)增大了機(jī)器的靈活性和適用性。 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 自動(dòng)化已成為一種必然的趨勢(shì)，而且我們也正朝著這個(gè)方向努力。但現(xiàn)在的自動(dòng)化只能說(shuō)是相對(duì)的，要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化我們的路還很長(zhǎng)，會(huì)碰到諸如檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整等一系列問(wèn)題。對(duì)形態(tài)各異、物理特性各不相同的破碎機(jī)在檢測(cè)過(guò)程中所碰到的問(wèn)題會(huì)更多，而檢測(cè)之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不會(huì)就停。 留在當(dāng)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(jī)械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹夹g(shù)及時(shí)的應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)，需要兩個(gè)行業(yè) 的共同探索。 有些制料機(jī)械企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始用伺服電機(jī)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，這種替代就是對(duì)傳統(tǒng)框框的一種改革和突破。用伺服系統(tǒng)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)即可以通過(guò)程序的編寫來(lái)控制整個(gè)動(dòng)作的同步問(wèn)題，又可以消除傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)容易形成積累誤差的缺點(diǎn)，在調(diào)試的過(guò)程還可以對(duì)每個(gè)動(dòng)作單獨(dú)控制，也節(jié)省了調(diào)試所形成的浪費(fèi)。在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中我們強(qiáng)調(diào)“模塊化”設(shè)計(jì)，將相關(guān)動(dòng)作分解開(kāi)來(lái)，由系統(tǒng)獨(dú)立控制，并可方便地實(shí)現(xiàn)整體控制，實(shí)際上是增加了機(jī)械運(yùn)行和調(diào)節(jié)的靈活性，提高了自動(dòng)化。在對(duì)醫(yī)療機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化上，我們對(duì)自動(dòng)化定義越來(lái)越廣，越來(lái)越河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 4 細(xì)，研究的 也越來(lái)越深，從一種機(jī)械自動(dòng)化上升到整個(gè)車間的自動(dòng)化，從的一部分工序到整個(gè)過(guò)程，整條生產(chǎn)線及整個(gè)車間的設(shè)計(jì)將成為一種必然的趨勢(shì)。整體自動(dòng)化車間的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是對(duì)破碎機(jī)提供一套完整的解決方案，是對(duì)自動(dòng)化一種全新的飛躍，隨著這種趨勢(shì)的發(fā)展，工業(yè)也會(huì)加入其中，發(fā)揮它強(qiáng)大的功能。 從綠色設(shè)計(jì)的角度看待機(jī)械，我們需要改進(jìn)的地方還很多。泡罩采用的無(wú)邊沖裁，就是成功的典型一例，它既是破碎機(jī)廠家的節(jié)約之舉，也是社會(huì)資源的節(jié)約，同時(shí)還減少了環(huán)境污染。剛剛修訂過(guò)的《固體環(huán)境污染防治法草案》 ,草案的實(shí)施對(duì)過(guò)度問(wèn)題提出了具體的限制， 雖然仍不完善，但這說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)將所引起的環(huán)境問(wèn)題提到日程上來(lái)了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(guò)度。順著這個(gè)思路思考一下醫(yī)料機(jī)械的整體狀況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們距離“綠色”有多遠(yuǎn)。我們應(yīng)當(dāng)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(fèi)，都可能對(duì)環(huán)境造成污染。在這條原則的下，我們可以從結(jié)構(gòu)、工藝組合及原材料等方面來(lái)考慮我們的機(jī)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(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件 進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)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(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國(guó) 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(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱 PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC） 。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。 PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 60 年 代中期以來(lái) 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(lái)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展 , 不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格 , 使 PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過(guò)程控制軟件都獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步 , 也使 PLC 的廣泛應(yīng)用成為可能。下面通過(guò)兩組數(shù)據(jù) (引自工控網(wǎng) ) 說(shuō)明 PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀。 PLC 在冶金行業(yè)的市場(chǎng)將持續(xù)增加 20xx 年中國(guó)的工業(yè)出現(xiàn)了快速增長(zhǎng) , 工業(yè)產(chǎn)值同比增長(zhǎng)在 12% 以上 , 而且中國(guó)的最大鋼鐵出口對(duì)象 — 美國(guó)在 20xx 年下半年取消了鋼鐵附加稅 , 中國(guó)鋼材對(duì)其出口也將迅速回升。這些有利 因素刺激了中國(guó)冶金行業(yè)的投資。據(jù)調(diào)查 , 中國(guó)冶金行業(yè)對(duì)設(shè)備的投資同比增長(zhǎng)接近50%。冶金設(shè)備的大量增長(zhǎng)帶動(dòng)了 PLC 在該行業(yè)的增長(zhǎng) , 20xx 年 PLC 在冶金行業(yè)的市場(chǎng)達(dá)到 216 億元 , 20xx 年有望達(dá)到 3 億元。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 6 PLC 在紡織行業(yè)的應(yīng)用分析。在中國(guó) , PLC 在紡織機(jī)械上的運(yùn)用已經(jīng)有 17 年的歷史了 , 從最早的進(jìn)口合成纖維生產(chǎn)設(shè)備到目前的中小型紡機(jī) , PLC 無(wú)處不在。占各類紡織機(jī)械 60% 以上的織機(jī)平均每臺(tái)帶有一個(gè)小型的 PLC, 主要用于檢測(cè)、報(bào)警、速度控制和機(jī)器啟?？刂?。紡機(jī)的比例在紡織機(jī)械中 不到 5% , 卻用到更多的 PLC, 單臺(tái)紡紗機(jī)最多用到 17臺(tái) PLC, 主要是 60個(gè) IO點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。梳棉機(jī)也用微小型 PLC 控制。其它各類紡織機(jī)械基本上都采用 PLC 控制 , 只有一些相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備采用單片機(jī)或者其它控制方式。紡織機(jī)械的輔助設(shè)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(shí)際上 PLC 在中國(guó)的應(yīng)用已分布到各行各業(yè) , 根據(jù)工控網(wǎng)的調(diào)查 , 20xx 年中國(guó)控制類產(chǎn)品市場(chǎng) PLC的占有率已超過(guò) 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(huì)被先進(jìn)的 FCS 控制所取代 ,但是目前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間 , PLC 還會(huì)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(dòng)化、信息化、開(kāi)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(lái)。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來(lái)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(fèi)。 (2) 基于以上市場(chǎng)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(jí)網(wǎng)絡(luò) ,開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)軟件 ,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、信息化 ,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。 (3) 目前 , PLC 的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 , IO 模塊趨向分散化、智能化 ,編程工具和編程語(yǔ)言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。 (4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強(qiáng) , 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開(kāi)放式的通信發(fā)展。 (5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線IO技術(shù)相結(jié)合 ,結(jié)構(gòu)開(kāi)放、擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。由以上分 析可以預(yù)見(jiàn) ,未來(lái) PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化的方向發(fā)展 ,故 PLC 雖然面臨其它自動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn) , 互相融合 ,不斷創(chuàng)新 ,在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)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(duì) PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。 第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型 7 （ 1） 按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù) PLC的結(jié)構(gòu)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(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC由不同 I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU、 I/O接口、與 I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O和電源等，沒(méi)有 CPU?；締卧蛿U(kuò)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(kuò)展。 PLC 模塊式 PLC是將 PLC各 組成部分，分別 做 成若干個(gè)單獨(dú)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(diǎn)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(kuò)展和維修。大、中型 PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些 PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)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(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)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。 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(shù)運(yùn)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(jī)控制系統(tǒng)。 PLC 除具有低檔 PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入 /輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系 統(tǒng)。 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔 PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 （ 3） 按 I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù) PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC分為小型、中型和大型三類。 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 小于 256點(diǎn)；單 CPU、 8位或 16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量 4K字以下。 2. 中型 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 256～ 2048點(diǎn)；雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容 量 2～ 8K。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 8 PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多 CPU， 16位、 32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8～ 16K。 PLC 的選型方法 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(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所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 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)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及 有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 PLC 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(shuō)明書(shū)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 。 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 整體型 PLC 的 I/O 點(diǎn)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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)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