【文章內(nèi)容簡介】 用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮因素如下： 結(jié)構(gòu)合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場合，選用單元式結(jié)構(gòu)的 PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC。 功能強弱適當(dāng) 對于開關(guān)量控制的工程項目，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。 對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬控制的工程項目，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算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔 PLC。 對于控制比較復(fù)雜、控制功能要求較高的工程項目，如要求實現(xiàn) PID 運算、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。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自動化等。 當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根 據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。 機型統(tǒng)一 選用 PLC 時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的 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。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺 PLC 聯(lián)成一個多級分布控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字?jǐn)?shù)）。 I/O 點數(shù)是基礎(chǔ) I/O 點數(shù)可以衡量 PLC 規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計被控制對象的 輸入信號和輸出 PLC控制自動洗車設(shè)計 8 信號的總數(shù)并考慮今后調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計 I/O 點 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，價格便宜等優(yōu)點，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)。 用戶存儲器容量的估算 根據(jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的 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 點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個 I/O 點及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下： 開關(guān)量輸入所需存儲器字?jǐn)?shù) = 輸入點數(shù) 10 開關(guān)量輸出所需存儲器字?jǐn)?shù) = 輸出點數(shù) 8 定時器 /計數(shù)器所需存儲器字?jǐn)?shù) = 定時器 /計數(shù)器 2 模擬所需存儲器字?jǐn)?shù) = 模擬量通道數(shù) 100 通信接口所需存儲器字?jǐn)?shù) = 接口個數(shù) 300 根據(jù)存儲器的總字?jǐn)?shù)再加上一個裕量。 I/O 模塊的選擇 PLC 是一種控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(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。 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 I/O 接口模塊來實現(xiàn)的。 通過 I/O 接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時控制器有通過 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)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。 外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(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 接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需要經(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)實際需要進(jìn)行選擇使用。 PLC 選擇 PLC控制自動洗車設(shè)計 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，可靠性更高。 S7200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控 制等。 S7200 PLC 的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7200PLC 可提供 4 個不同的基本型號與 8 種 CPU 可供選擇使用。 經(jīng)過對幾家公司生產(chǎn)的 PLC 要從應(yīng)用、價格、可靠性和實驗室的實際情況考慮等各個方面因素的考慮，依據(jù) 本設(shè)計需要 4 輸入口， 4 輸出口， 本系統(tǒng)設(shè)計采用德國西門子生產(chǎn)的 S7200 系列可編程控制器， CPU 主機選用 CPU224，模擬量輸入模塊選用 EM235， S7200PLC 系統(tǒng)時緊湊型可編程控制器。系統(tǒng)的硬件構(gòu)架由系統(tǒng)的 CPU 模塊和豐富的擴展模塊組成。他能夠 滿足各種設(shè)備的自動化控制需求。 S7200 還具有功能強大的指令集、豐富強大的通信指令功能、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代碼和地址編號表 名稱 符號 地址 啟動按鈕 SF1 PLC控制自動洗車設(shè)計 10 停止按鈕 SF2 檢測到來 ST 檢測離開 ST 水閥 YV 刷子 QA2~QA4 清洗機接觸器 QA6 啟動 燈 PG1 清洗燈 PG2 停止燈 PG3 增壓泵 QA5 表 輸入輸出信號代碼和地址編號 序號 功能信號 AIW0 壓力傳感器 1 的輸入 AQW0 給變頻器信號 擴展模塊選型 系統(tǒng)采用西門子 S7200 模擬量編程。 EM235 是最常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了 4 路模擬量輸入和 1 路模擬量輸出功能。本次設(shè)計選擇常用的 EM235作為擴展模塊。 PLC控制自動洗車設(shè)計 11 圖 及擴展模塊 表 參數(shù) 模擬量輸入特性 模擬量輸入點數(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 模擬量輸出點數(shù) 1 信號范圍 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控制自動洗車設(shè)計 12 分辨率電流 電壓 12 位 電流 11 位 電機及驅(qū)動控制 直流電動機 直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應(yīng)用于收錄機、錄像機、影碟機、電動剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動機具有調(diào)速性能好、起動容易、能夠載重起動等優(yōu)點，所以目前直流電動機的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。 異步電動機 異步電機是一種交流電機，其負(fù)載時的轉(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。異步電機包括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向 器電機。感應(yīng)電機應(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)電機為異步電機。異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電動機主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動機床、水泵、鼓風(fēng)機、壓縮機、起重卷揚設(shè)備、礦山機械、輕工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機械以及家用電器和醫(yī)療器械等。 同步電動機 同步電動機主要用于大型機械，如鼓風(fēng)機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機以及小型、微型儀器設(shè)設(shè)備或者充當(dāng)控制元件。其中三相同步電動機是其主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。 電機的選擇 經(jīng)過對幾種電動機的應(yīng)用、價格、可靠性、轉(zhuǎn)速和實驗室的實際情況考慮等各個方面因素的考慮，本系統(tǒng)設(shè)計選異步電動機 SKK 中型 A 型。 表 電機參數(shù) 型號 功率 馬力 電流 轉(zhuǎn)速 效率 堵轉(zhuǎn) 堵轉(zhuǎn) 重量 功率 PLC控制自動洗車設(shè)計 13 水泵參數(shù)根據(jù)如下條件確定： a、沖車時電機頻繁啟停，根據(jù)電氣要求，電機功率不大于 5KW，否則影響電機使用壽命； b、水泵與用水點在同一平面，電機功率 5KW 左右的水泵揚程在 20～ 30m 之間，流量不超過 60m3/h；因沖洗流量需 90～ 100m3/h，單臺水泵運行不能滿足沖洗流量的需要，設(shè)計正常使用時兩臺水泵并聯(lián)運行，以滿足流量的需要；沖洗量不大時，可運行單臺水泵沖洗。 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 程 電機功率 汽蝕余量 進(jìn) /出口管徑 50m3/h 20m 2m 100/65mm 變頻器選型 在電動機的各種調(diào)速方式中，變頻調(diào)速傳動占有極其重要的地位，有強大的生命力。這類傳動系統(tǒng)功率有回路簡單、功率因數(shù)高、輸出諧波小、啟動平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點。變頻器大多運行在惡劣的電磁環(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)變頻器運行時，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。 在選擇變頻器時的幾點注意事項：根據(jù)負(fù)載特性選擇 變頻器。 選擇變頻器時應(yīng)以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機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，會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機的電流會增加 10％而溫升會增加 20％左右。所以在選擇電動機和變頻器時，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量