【文章內(nèi)容簡介】 計。 (1) 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2) 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品 幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 (3) 閉環(huán)過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 (4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無 人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (5) 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 系統(tǒng)方案的設(shè)計思想 控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。物料混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求 ： 1． 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 2． 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能 6 力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 3． 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近 ，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4． 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5． 體積小，重量輕，能耗低 6． 硬件配套齊全，擁護使用方便，適應(yīng)性強 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 在該混合液體裝置中，需要完成兩種液體的進料、混合、卸料的功能，如圖 控制要求如下： ：開始排放混合液體閥打開延時 10S 后自動關(guān)閉， A液體閥 Y1打開，注入 A 液體。當(dāng)液面上升到 SL2 時，關(guān)閉 A 液體閥 Y1，同時注入 B 液體閥 Y2 打開，注入 B 液體。當(dāng)液面上升到 SL3 時，關(guān)閉 B 液體閥，并開始定時攪拌，攪拌 10S 后停止。 ：停止攪拌后自動排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁面下降到 SL1 時，開始計時到 10S 后關(guān)閉排氣閥 Y4。一個循環(huán)結(jié)束。 ，報警燈閃爍。保護動作自動關(guān)閉相應(yīng)的閥門 和開啟相應(yīng)的閥門。停止混合系統(tǒng)運行。 H、 I、 L 3 個傳感器控制液體 A、液體 B的進入和混合液排出的 3個電磁閥門及攪拌機的啟停。 7 Y 2Y 1 液 體 A 液 體 BS L 3 ( H )S L 2 ( I )S L 1 ( L )Y 4混 合 液 體M3 ~攪 拌 機電 圖 本章小結(jié) 本章介紹了控制方式系統(tǒng)的要求以及系統(tǒng)方案的設(shè)計思想和對整體設(shè)計的要求，對設(shè)計的整體有個完整的認識。 8 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件選用 選擇接觸器 CJX19， 220V 型接觸器（如圖 ） 圖 CJX19， 220V型交流接觸器 其中“ C” 表示接觸器，“ J” 表示交流， 20為設(shè)計編號， 10/16 為主觸頭額定電流 CJX1 系列交流接觸器 (以下簡稱接觸器 )適用于交流 50Hz 或 60Hz，壓至 660V，額定絕緣電壓至 660V；電流 9～ 475A（ 380V、 AC3使用類別）的電力線路中供遠距離接通或分斷電路之用，可頻繁地起動及控制交流電動機。適用于控制交流電動機的起動、停止及反轉(zhuǎn)。 海拔高度不超過 2021 米； 周圍環(huán)境溫度： 25～ +40℃； 空氣相對濕度：在 40℃時不超過 50%，低溫時允許有較大的相對濕度； 大氣條件：沒有會引起爆炸危險的介質(zhì)，也沒有會腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和導(dǎo)電塵埃 。 安裝位置： 安裝面與垂直面的傾斜度不超過177。 5176。； 在無顯著搖動和沖擊的地方； 在沒有雨雪侵襲的地方； 9 控制電壓允許變動范圍： 85%～ 110%US。 總體結(jié)構(gòu)：接觸器為 E 字形鐵芯，雙斷點觸頭的直動式運動結(jié)構(gòu)。接觸器動作機構(gòu)靈活，手動檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入接觸器活動部位。接線端有罩蓋，人手不會直接接觸帶電部位，可確保使用安全。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小 。安裝方式可用螺釘堅固， 9~38A 也可扣裝在 35 毫米寬的標準安裝導(dǎo)軌上，裝卸迅速、方便。 觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭均為橋式雙斷點結(jié)構(gòu)，觸頭材料由導(dǎo)電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長及良好的接觸可靠性，滅弧室成封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全。 磁系統(tǒng)： 9～ 38A 接觸器的磁系統(tǒng)是通用的，電磁鐵工作可靠、損耗小、具有很高的機械強度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格的標志牌，標志牌按電壓等級著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。 選擇攪拌電 機 三相異步電動機 （如圖 ） 應(yīng)用非常廣泛，因而正確的選擇電動機顯得極為重要。三相異步電動機的選擇包括它的功率、種類、方式、電壓和轉(zhuǎn)速等。 合理選擇電動機的功率是運行安全和經(jīng)濟的可靠保證。所選電動機的功率是由生產(chǎn)機械所需的功率確定的。 1). 連續(xù)運行電動機功率的選擇 原則：對于連續(xù)運行的電動機，若負載是恒定負載，先算出生產(chǎn)機械的功率，所選電動機的額 定功率稍大于或等于生產(chǎn)機械功率（即若負載是變化的，計算比較復(fù)雜，通常根據(jù)生產(chǎn)機械負載的變化規(guī)律求出等效的恒定負載，然后選擇電動機）。 2). 短時運行電動機功率的選擇 原則：通常是根據(jù)過載系數(shù)λ來選擇短時運行電動機的功率。 （原因由于發(fā)熱慣性，在短時運行時可以容許過載。工作時間愈短，過載可以愈大。但電動機的過載是受限制的）。 電動機的額定功率是生產(chǎn)機械所要求功率的 1/λ。 種類選擇原則：主要從交流或直流、機械特性、調(diào)速與起動性能、維護及價格等方面來考慮。 結(jié)構(gòu)型式選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機械的周圍環(huán)境條件來確定。 10 電動機常用的結(jié)構(gòu)型式有：開啟式、防護式、封閉式、防爆式。 電壓等級選擇原則： 要根據(jù)電動機類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。 Y系列籠型電動機的額定電壓只有 380V 一個等級；大功率異步電動機才采用 3000V、6000V 的電壓等級。 轉(zhuǎn)速選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定。 圖 電動機型號為 Y90S6/ Y 系列三相異步電動機是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動機基本系列。該系列可以滿足國內(nèi)外一般用途的需要，機座范圍 80315，是全國統(tǒng)一設(shè)計的系列產(chǎn)品。 Y系列電動機具有高效、節(jié)能、性能好、振動小、噪聲低、壽命長、可靠性高、維護方便、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。安裝尺寸和 功率等級完全符合 IEC 標準。采用 B級絕緣、外殼防護等級為 IP44，冷卻方式 IC418. 選擇小型三極斷路器 （如圖 ） 圖 DZ4763系列小型斷路器 11 適用范圍： 交流 50Hz 額定工作電壓至 380V 額定電流至 63A 額定短路分斷能力不超過 6000A 的配電線路中 作為過載和短路保護之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用，斷路器符合 標準。 選擇液位傳感器 選用 型液位傳感器（圖 ） 圖 其中 “ L” 表示光電的，“ S” 表示傳感器，” F“表示防腐蝕的， 為最大工作壓力。 LSF 系列液位開關(guān)可提非常準確、可靠的液位檢測，其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液體時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點或多點液位開關(guān)。 LSF 光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1. 工作壓力可達 ； 2. 工作溫度上限為 125℃； 3. 觸點壽命為 100萬次； 4. 觸點容易為 70W； 5. 開關(guān)電壓為 24VDC； 6. 切換電流為 。 12 選擇電磁閥 入罐液體的選用 VF425型電磁閥（如圖 ） 圖 VF425型電磁閥 其中“ v” 表示電磁閥，“ F” 表示防腐蝕， 4 表示設(shè)計序號， 25 表示口徑（ mm)寬度。 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： l).材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體； 2).介質(zhì)溫度 ≤ 150℃／環(huán)境溫度 20 一 60℃； 3).使用 電壓： AC:220V50HZ/60HZ DC:24V； 4). 功率： AC:； 5). 操作方式：常閉：通電打開，斷電關(guān)閉，動作響應(yīng)迅速，高頻率。 出罐液體的選用 AVF40型電磁閥（如圖 ） 13 其中“ A” 表示可調(diào)節(jié)流量 ， “ V” 表示電磁閥，“ F” 表示防腐蝕， 40 為口徑（ mm） 圖 AVF40型電磁閥 相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下： 1). 其最大特點就是能通過設(shè)備上的按健設(shè)置來控制流量，達到定時排空的效果； 2). 其閥體材料為： ABS，有比較強的抗腐蝕能 力； 3). 使用電壓： AC:220V 50HZ/60HZ DC:24V； 4). 功率： AC:5KW。 PLC 選型基本原則 產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的 PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用 PLC，對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標有著重要意義。在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)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(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)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(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)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)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(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的 控制 系統(tǒng)。 14 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： （ 1）最大限度地滿足被控對象的控制要求 （ 2）保證 PLC控制系統(tǒng)安全可靠 （ 3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 （ 4）適應(yīng)發(fā)展的需要 綜合以上選型原則，本課題 PLC S7200 作為控制器。 S7200 由 4 種不同的基本單元和 6 種型號的擴展單元組成。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。 PLC 容量選擇 PL