【文章內(nèi)容簡介】 用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮因素如下： 結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場(chǎng)合，選用單元式結(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 功能強(qiáng)弱適當(dāng) 對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要 求不高，一般選用低檔的 PLC。如西門子公司的 S7200 系列機(jī)。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬控制的工程項(xiàng)目，可選用含有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔 PLC。 對(duì)于控制比較復(fù)雜、控制功能要求較高的工程項(xiàng)目，如要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中擋或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)和整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。 當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同地域時(shí)，應(yīng)根 據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 機(jī)型統(tǒng)一 選用 PLC 時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的 PLC， 其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計(jì)算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái) PLC 聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是 I/O 點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。 I/O 點(diǎn)數(shù)是基礎(chǔ) I/O 點(diǎn)數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控制對(duì)象的 輸入信號(hào)和輸出 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 8 信號(hào)的總數(shù)并考慮今后調(diào)整和擴(kuò)充，在實(shí)際統(tǒng)計(jì) I/O 點(diǎn) 數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%20%的備用量。 多數(shù)小型 PLC 為單元式，具有體積小，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比單元式方便靈活，維修更快模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。 用戶存儲(chǔ)器容量的估算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的 10%25%考 慮裕量。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如 I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè) I/O 點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下： 開關(guān)量輸入所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) = 輸入點(diǎn)數(shù) 10 開關(guān)量輸出所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) = 輸出點(diǎn)數(shù) 8 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) = 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 模擬所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) = 模擬量通道數(shù) 100 通信接口所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) = 接口個(gè)數(shù) 300 根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)裕量。 I/O 模塊的選擇 PLC 是一種控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工業(yè)環(huán)境是工業(yè)生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 I/O 接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。 通過 I/O 接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器有通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。 外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也不相同，而 PLC 的 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC 從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需要經(jīng)過一定距離。為了確保這些信 息的正確無誤， PLC 的 I/O 接口模塊都具有較好抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O 接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。 PLC 選擇 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 9 德國西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控 制等。 S7200 PLC 的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7200PLC 可提供 4 個(gè)不同的基本型號(hào)與 8 種 CPU 可供選擇使用。 經(jīng)過對(duì)幾家公司生產(chǎn)的 PLC 要從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況考慮等各個(gè)方面因素的考慮，依據(jù) 本設(shè)計(jì)需要 4 輸入口， 4 輸出口， 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用德國西門子生產(chǎn)的 S7200 系列可編程控制器， CPU 主機(jī)選用 CPU224，模擬量輸入模塊選用 EM235， S7200PLC 系統(tǒng)時(shí)緊湊型可編程控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由系統(tǒng)的 CPU 模塊和豐富的擴(kuò)展模塊組成。他能夠 滿足各種設(shè)備的自動(dòng)化控制需求。 S7200 還具有功能強(qiáng)大的指令集、豐富強(qiáng)大的通信指令功能、編程軟件的易用性 通常 PLC 的輸入類型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信號(hào)輸入 PLC。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由 PLC 自身的電源提供。 表 S722*系列 CPU 的基本配置 特 性 CPU221 CPU222 CPU224 CPU224XP CPU226 數(shù)字量 I/O數(shù)量 6/4 8/6 14/10 14/10 24/16 模擬量 I/O數(shù)量 0 0 0 2/1 0 允許擴(kuò)展模塊數(shù)量 0 2 7 7 7 程序空間（ B） 2048 2048 4096 6144 4096 數(shù)據(jù)空間 1024 1024 2560 5120 2560 I/O 分配表 表 模擬量輸入輸出信號(hào)代碼和地址編號(hào)表 名稱 符號(hào) 地址 啟動(dòng)按鈕 SF1 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 10 停止按鈕 SF2 檢測(cè)到來 ST 檢測(cè)離開 ST 水閥 YV 刷子 QA2~QA4 清洗機(jī)接觸器 QA6 啟動(dòng) 燈 PG1 清洗燈 PG2 停止燈 PG3 增壓泵 QA5 表 輸入輸出信號(hào)代碼和地址編號(hào) 序號(hào) 功能信號(hào) AIW0 壓力傳感器 1 的輸入 AQW0 給變頻器信號(hào) 擴(kuò)展模塊選型 系統(tǒng)采用西門子 S7200 模擬量編程。 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。本次設(shè)計(jì)選擇常用的 EM235作為擴(kuò)展模塊。 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 11 圖 及擴(kuò)展模塊 表 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 0～ 500mV 0～ 100mV 0～ 50mV 電壓（雙極性） 177。10V 177。5V 177。 177。1V 177。500mV 177。250mV 177。100mV 177。50mV 177。25mV 電流 0～ 20mA 數(shù)據(jù)字格式 雙極性 全量程范圍 32021～ +32021 單極性 全量程范圍 0～ 32021 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 32021～ +32021 電流 0～ 32021 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 12 分辨率電流 電壓 12 位 電流 11 位 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、起動(dòng)容易、能夠載重起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。 異步電動(dòng)機(jī) 異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向 器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、起重卷揚(yáng)設(shè)備、礦山機(jī)械、輕工機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機(jī)械以及家用電器和醫(yī)療器械等。 同步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)設(shè)備或者充當(dāng)控制元件。其中三相同步電動(dòng)機(jī)是其主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。 電機(jī)的選擇 經(jīng)過對(duì)幾種電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用、價(jià)格、可靠性、轉(zhuǎn)速和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況考慮等各個(gè)方面因素的考慮，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選異步電動(dòng)機(jī) SKK 中型 A 型。 表 電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 功率 馬力 電流 轉(zhuǎn)速 效率 堵轉(zhuǎn) 堵轉(zhuǎn) 重量 功率 PLC控制自動(dòng)洗車設(shè)計(jì) 13 水泵參數(shù)根據(jù)如下條件確定： a、沖車時(shí)電機(jī)頻繁啟停，根據(jù)電氣要求，電機(jī)功率不大于 5KW，否則影響電機(jī)使用壽命； b、水泵與用水點(diǎn)在同一平面，電機(jī)功率 5KW 左右的水泵揚(yáng)程在 20～ 30m 之間，流量不超過 60m3/h；因沖洗流量需 90～ 100m3/h，單臺(tái)水泵運(yùn)行不能滿足沖洗流量的需要，設(shè)計(jì)正常使用時(shí)兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，以滿足流量的需要；沖洗量不大時(shí)，可運(yùn)行單臺(tái)水泵沖洗。 根據(jù)上述要求，水泵的參數(shù)確定為： 表 水泵參數(shù) 流 量 揚(yáng) 程 電機(jī)功率 汽蝕余量 進(jìn) /出口管徑 50m3/h 20m 2m 100/65mm 變頻器選型 在電動(dòng)機(jī)的各種調(diào)速方式中，變頻調(diào)速傳動(dòng)占有極其重要的地位，有強(qiáng)大的生命力。這類傳動(dòng)系統(tǒng)功率有回路簡單、功率因數(shù)高、輸出諧波小、啟動(dòng)平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。變頻器大多運(yùn)行在惡劣的電磁環(huán)境，且作為電力電子設(shè)備，內(nèi)部由電子元件、微處理芯片等組成，會(huì)受到外界的電磁干擾。另外，變頻器的輸入和輸出側(cè)的電壓、電流含有高次諧波。當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)，既要防止外界的電磁干擾又要防止變頻器干擾外界其他設(shè)備，即所謂的電磁兼容性。 在選擇變頻器時(shí)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：根據(jù)負(fù)載特性選擇 變頻器。 選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加 10％而溫升會(huì)增加 20％左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量