【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(shí)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(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2) 運(yùn)動控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制，世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品 幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)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(jī)，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(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(jī)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(jì)、使用和維護(hù)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(qiáng) 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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)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(qiáng) 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(yùn)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(jī)，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(dá)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(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)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(hù)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(hù)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(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 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(jìn)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(hù)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(yùn)行。 H、 I、 L 3 個傳感器控制液體 A、液體 B的進(jìn)入和混合液排出的 3個電磁閥門及攪拌機(jī)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(jī)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(rèn)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(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯娐分?，可頻繁地起動及控制交流電動機(jī)。適用于控制交流電動機(jī)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(diǎn)觸頭的直動式運(yùn)動結(jié)構(gòu)。接觸器動作機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格的標(biāo)志牌，標(biāo)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(jī) 三相異步電動機(jī) （如圖 ） 應(yīng)用非常廣泛，因而正確的選擇電動機(jī)顯得極為重要。三相異步電動機(jī)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(jī)的功率是運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)的可靠保證。所選電動機(jī)的功率是由生產(chǎn)機(jī)械所需的功率確定的。 1). 連續(xù)運(yùn)行電動機(jī)功率的選擇 原則：對于連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)，若負(fù)載是恒定負(fù)載，先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選電動機(jī)的額 定功率稍大于或等于生產(chǎn)機(jī)械功率（即若負(fù)載是變化的，計算比較復(fù)雜，通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的變化規(guī)律求出等效的恒定負(fù)載，然后選擇電動機(jī)）。 2). 短時運(yùn)行電動機(jī)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(yùn)行電動機(jī)的功率。 （原因由于發(fā)熱慣性，在短時運(yùn)行時可以容許過載。工作時間愈短，過載可以愈大。但電動機(jī)的過載是受限制的）。 電動機(jī)的額定功率是生產(chǎn)機(jī)械所要求功率的 1/λ。 種類選擇原則：主要從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動性能、維護(hù)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(jī)械的周圍環(huán)境條件來確定。 10 電動機(jī)常用的結(jié)構(gòu)型式有：開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。 電壓等級選擇原則： 要根據(jù)電動機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來決定。 Y系列籠型電動機(jī)的額定電壓只有 380V 一個等級；大功率異步電動機(jī)才采用 3000V、6000V 的電壓等級。 轉(zhuǎn)速選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定。 圖 電動機(jī)型號為 Y90S6/ Y 系列三相異步電動機(jī)是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動機(jī)基本系列。該系列可以滿足國內(nèi)外一般用途的需要，機(jī)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(jī)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(hù)方便、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。安裝尺寸和 功率等級完全符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)。采用 B級絕緣、外殼防護(hù)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?jǐn)嗄芰Σ怀^ 6000A 的配電線路中 作為過載和短路保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)。 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(zhǔn)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(diǎn)或多點(diǎn)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(dá) ； 2. 工作溫度上限為 125℃； 3. 觸點(diǎn)壽命為 100萬次； 4. 觸點(diǎn)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(jī)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(diǎn)就是能通過設(shè)備上的按健設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時排空的效果； 2). 其閥體材料為： ABS，有比較強(qiáng)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(jì)指標(biāo)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，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、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(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)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(shí)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(jì)、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(kuò)展單元組成。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。 PLC 容量選擇 PL