【正文】 轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)按鈕默認(rèn)電機(jī)低速電機(jī)速度 1M M 4 4 0電機(jī)速度 2速度 2 輸入 圖 MM440 控制原理圖為了控制對輥式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，我選用 MM440 變頻器控制其速度。上圖 為對輥式破碎機(jī) MM440 變頻器的控制原理圖，如圖 所示，當(dāng) PLC 輸入正轉(zhuǎn)信號時，正轉(zhuǎn)輸入繼電器得電，正轉(zhuǎn)按鈕閉合，對輥式破碎機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)PLC 輸入反轉(zhuǎn)信號時，反轉(zhuǎn)輸入繼電器得電，反轉(zhuǎn)按鈕閉合，對輥式破碎機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行；MM440 變頻器默認(rèn)電機(jī)低速，當(dāng) PLC 輸入速度 1 選擇信號時，速度1 輸入繼電器得電，電機(jī)速度 1 按鈕閉合，電機(jī)以速度 1 運(yùn)行，當(dāng) PLC 輸入速度 2 選擇信號時，速度 2 輸入繼電器得電，電機(jī)速度 2 按鈕閉合，電機(jī)以速度2 運(yùn)行。 硬件選擇說明 主電路電動機(jī)選擇對輥式破碎機(jī)主電路兩破碎輥電機(jī)選擇為 Y315S8 型三相異步電動機(jī)，其額定功率為 55KW,額定電壓為 220V,額定電流為 110A,額定轉(zhuǎn)速為 740r/min，額定效率為 92%，額定頻率為 50Hz，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為 M，電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為 M，最小轉(zhuǎn)矩為 M； 油泵電機(jī)選擇對輥式破碎機(jī)油泵電機(jī)選用 DC24V /75WVB 直流油泵電機(jī)系列, 電源輸入220V，輸出 24V, 電機(jī)電壓 24V /75W，轉(zhuǎn)速可調(diào) ,油泵出口排量 ～；河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院24 電流互感器選擇電流互感器是一種測量用的特殊的變壓器，工作原理和變壓器相同。都是利用電磁感應(yīng)工作的，只不過用途不同。它有兩個互相絕緣的線圈，套在一個閉合的鐵芯柱上，在電路中與被測線路串聯(lián)的線圈叫一次側(cè)，與儀表相連的叫二次側(cè)。 電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。如變比為 400/5 的電流互感器，可以把實際為 400A 的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?5A 的電流。在本電路中我選用型號為 LQJ10 電流互感器,額定一次電流 150～400A,二次側(cè)額定電流為 5A,1s 熱穩(wěn)定倍數(shù)為 90，動穩(wěn)定倍數(shù) 225； 電流變送器選擇工業(yè)上普遍需要測量的溫度、壓力、速度、角度等各類物理量，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號的設(shè)備稱為變送器。電流變送器是一種將交流電流轉(zhuǎn)換成按比例輸出的與負(fù)載無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流的裝置，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石化、煤炭、給水等各個行業(yè)需要電流測控的電氣測量，自動控制以及調(diào)度系統(tǒng)。工業(yè)上最廣泛采用的是用 4～20mA 電流來傳輸模擬量。我選用型號為 BSMI150U／I 的電流變送器，檢測電流為 AC150／5A，輸入電流：AC　05A，變送輸出：電流 DC　420mA，負(fù)載電阻≤500Ω，電壓 DC210V，負(fù)載電阻≥5kΩ。 斷路器選擇斷路器可以是在正常情況下接通和斷開高壓電路中的空載及負(fù)荷電流，也可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時能與保護(hù)裝置和自動裝置相配合,迅速切斷故障電流,防止事故擴(kuò)大,從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。在主電機(jī)電路中我選擇 DZ20200J 型低壓電路器，其額定電壓 380V，額定電流 200A,脫扣器額定電流 160A,最大分?jǐn)嗄芰﹄娏鳎ㄓ行е担?2kA；在油泵電機(jī)電路中我選擇型號為 DZ20100Y 的斷路器，其觸頭額定電流 100A，額定電壓 380V，最大分?jǐn)嗄芰﹄娏鳛?18kA；第 6 章 對輥式破碎機(jī)的硬件設(shè)計25 熱過載繼電器選擇熱過載繼電器主要用來對異步電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動動作機(jī)構(gòu)來帶動觸點動作，從而將電動機(jī)控制電路斷開實現(xiàn)電動機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù) 。本次電路中主電路電機(jī) MM2 我選用TKE6PC 型熱過載繼電器，額定電流為 110～160A，油泵電機(jī) M3 我選擇型號為SZZM1E 的熱過載繼電器，適用于 AC220/230V， 的電路； 中間繼電器選擇中間繼電器用于在控制電路中傳遞中間信號，主要用于交流 50/60Hz 額定工作電壓至 660V 及直流額定電壓 220V（550V)的繼電器控制，信號放大，隔離等電路中，做接通，放大之用。本次電路主電路電機(jī) MM2 我選用西門子3TH80 型中間繼電器，適用于交流 50Hz 或 60Hz，電壓至 660V 和直流電壓至600V 的控制電路，有 4 對觸頭可組合，油泵電機(jī) M3 的中間繼電器 KM1 我選用OMRON 中間繼電器型號為 MY4J，常用線圈電壓 AC200/220/240V DC24V，4 觸點，額定通電電流 5A。 變頻器的選擇變頻器的容量應(yīng)滿足以下規(guī)則：變頻器的容量應(yīng)比變頻器說明書中的“配用電動機(jī)容量”加大一檔至二檔，并應(yīng)具有無反饋矢量控制功能；變頻器的電流應(yīng)大于電動機(jī)的電流。我選用西門子 MM440，額定功率 55KW，額定電流 110A的變頻器。該變頻器采用高性能的矢量控制技術(shù)，具有超強(qiáng)的過載能力，能提供持續(xù) 3S 的 200%過載能力。 PLC 硬件選擇 PLC 電源選擇S7300 PLC 有四種電源模塊，因為所選電路為交流電路，輸入電壓為DC24V,輸出電壓為 220V,所以我選用 PLC 的電源型號型為：PS 307 5A，序列河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院26號為：6ES7 3071EA000AA0； CPU 選擇因為對輥式破碎機(jī)是一種小規(guī)模應(yīng)用工程，而且 CPU312 適用于對處理速度有中等要求的小規(guī)模工程應(yīng)用，所以我將 CPU 選型為：CPU312, 序列號為：6ES7 3211AD100AB0； 數(shù)字量輸入模塊選擇與接線因為對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)的輸入點數(shù)較多，所以應(yīng)選用輸入點數(shù)為 32 的模塊，又根據(jù)所選 PLC 電源輸入電壓 DC24V,輸出電壓 AC220V,所以數(shù)字量輸入模塊應(yīng)選型為：DI32xDC24V,序列號為：6ES7 3211BL000AA0,下圖 為其數(shù)字量輸入接線圖；圖 數(shù)字量輸入接線圖 數(shù)字量輸出模塊選擇與接線因為對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)的輸出點數(shù)較多，所以應(yīng)選用輸出點數(shù)為 32 的模塊，又根據(jù)所選 PLC 電源輸入電壓 DC24V,輸出電壓 AC220V,所以數(shù)字量輸出模塊應(yīng)選型為選型為：DI32xDC24V/，序列號為：6ES7 3221BL000AA0，下圖 為其數(shù)字量輸出接線圖；第 6 章 對輥式破碎機(jī)的硬件設(shè)計27圖 數(shù)字量輸出接線圖 模擬量輸入模塊選擇與接線PLC 模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入 PLC 的外部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC所需的數(shù)字量。PLC 模擬量輸出模塊的基本功能就是將輸入 PLC 的內(nèi)部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC 外部所需的數(shù)字量。 圖 模擬量輸入模塊接線圖由于該干燥系統(tǒng)在工藝過程比較固定，不易選用整體式結(jié)構(gòu)的 PLC，易選河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院28用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，系統(tǒng)以開關(guān)量控制為主、帶少量數(shù)字量控制，對控制速度沒有太多要求，帶 A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能就能滿足要求，此外實際干燥系統(tǒng)控制功能還有可能要求要實現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等。因此，S7300 系列可編程控制器能滿足性能要求。 根據(jù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計中的對整體系統(tǒng) I/O 點數(shù)的確定和對 S7300 系列各型號的總體分析，以及考慮到系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)應(yīng)留有 15%的余量，根據(jù)查表所得模擬量輸入模塊選型為：AI8x12Bit，序列號為： 6ES7 3317KF000ABO,上圖為其模擬量輸入接線圖。 第 7 章 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計29第 7 章 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)的程序流程考慮到對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)的整個工藝流程跟控制過程，我選用FC1～ FC6 這 6 個模塊分步設(shè)計其流程，下圖是本控制系統(tǒng)的程序流程圖： 正轉(zhuǎn)啟動按鈕 I 0 . 1 = 1反轉(zhuǎn)啟動按鈕 I 0 . 2 = 1主電機(jī)帶電狀態(tài)I 0 . 6 = 1電流和溫度過高的停車條件 M 2 . 3 = 0電流和溫度過高的停車條件 M 2 . 3 = 1主電機(jī)帶電狀態(tài)I 0 . 6 = 0電源指示帶電輸出F C 1 F C 2主電機(jī)帶電判斷電流和溫度過高判斷正轉(zhuǎn)啟動 反轉(zhuǎn)啟動正轉(zhuǎn)指示 反轉(zhuǎn)指示正 / 反轉(zhuǎn)啟動判斷開始 開始結(jié)束結(jié)束油泵帶電狀態(tài)I 1 . 3 = 1油泵帶電狀態(tài)I 1 . 3 = 0F C 3油泵帶電判斷帶電指示油泵啟停油泵運(yùn)行指示開始結(jié)束圖 對輥式控制系統(tǒng)程序流程圖 1河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院30高低速選擇I 2 . 0 = 1高低速選擇I 2 . 0 = 0高速選擇低速指示高速指示低速選擇高 / 低速度選擇F C 6開始結(jié)束主電機(jī)啟動完全電流和溫度比較結(jié)果輸出F C 5開始結(jié)束F C 4主電機(jī)過載保護(hù)油泵電機(jī)過載保護(hù)開始開始結(jié)束結(jié)束圖 對輥式控制系統(tǒng)程序流程圖 2 I/O 符號表本控制系統(tǒng)有輸入點 18 個，輸出點 16 個，中間變量 11 個，8 個模擬量輸入下圖為本控制系統(tǒng)的 I/O 符號表：表 71 I/O 符號表主電機(jī)帶電狀態(tài) I BOOL油泵帶電狀態(tài) I BOOL主電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行 I BOOL主電機(jī)一過載保護(hù) I BOOL主電機(jī)二過載保護(hù) I BOOL油泵過載保護(hù) I BOOL高低速選擇 I BOOL油泵啟停集控信號 I BOOL主電機(jī)反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)啟停集控信號 I BOOL第 7 章 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計31主電機(jī)正轉(zhuǎn)啟停集控信號 I BOOL油泵運(yùn)行 I BOOL集中狀態(tài) I BOOL主電機(jī)本地停車信號 I BOOL油泵本地停車信號 I BOOL主電機(jī)一轉(zhuǎn)速信號 I BOOL主電機(jī)二轉(zhuǎn)速信號 I BOOL主電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行 I BOOL主電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行 I BOOL主電機(jī)反轉(zhuǎn)控制 Q BOOL主電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出 Q BOOL主電機(jī)正轉(zhuǎn)控制 Q BOOL主電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出 Q BOOL油泵運(yùn)行輸出 Q BOOL主電機(jī)帶電狀態(tài)輸出 Q BOOL油泵帶電狀態(tài)輸出 Q BOOL主電機(jī)過載保護(hù)輸出 Q BOOL油泵過載保護(hù)輸出 Q BOOL主電機(jī)高速 Q BOOL高速指示 Q BOOL油泵電機(jī)控制 Q BOOL設(shè)備集中狀態(tài)輸出 Q BOOL溫度超限值輸出 Q BOOL主電機(jī)電流異常輸出 Q BOOL主電機(jī)轉(zhuǎn)速異常輸出 Q BOOL軸承 1 溫度過高判斷 PIW INT軸承 2 溫度過高判斷 PIW INT軸承 3 溫度過高判斷 PIW INT軸承 4 溫度過高判斷 PIW INT軸承 5 溫度過高判斷 PIW INT軸承 6 溫度過高判斷 PIW INT主電機(jī)電流 1 過高判斷 PIW INT河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院32主電機(jī)電流 2 過高判斷 PIW INT電源指示 M BOOL電流和溫度過高的停車條件 M BOOL油泵停車條件 M BOOL 編輯系統(tǒng)程序 創(chuàng)建新項目安裝好 STEP7 軟件后，在桌面上雙擊“SIMATIC STEP7”軟件，將自動彈出一個小窗口，標(biāo)題為“STEP 7 Wizard ：‘New Project’ ”，即下面這個窗口：圖 STEP 7 Wizard 窗口 1然后點擊 Next 按鈕進(jìn)入下面窗口，選擇 CPU address 選擇 2。第 7 章 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計33圖 STEP 7 Wizard 窗口 2接著點擊 Next 按鈕進(jìn)入下面窗口，選擇組織塊 OB1 和編程語言 LAD。圖 STEP 7 Wizard 窗口 3然后仍點擊 Next 進(jìn)入下面窗口，并輸入項目的名稱“破碎機(jī)” 。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院34圖 STEP 7 Wizard 窗口 4最后點擊“Finish”按鈕，結(jié)束向?qū)?，同時也就建立了一個名為“破碎機(jī)”的新項目。它默認(rèn)存在于 STEP 7 的安裝目錄下，路徑為 Siemens\Step\s7proj，最后生成的新項目如下圖。圖 項目的 SIMATIC 管理器窗口第 7 章 對輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計35 設(shè)計 PLC 硬件組態(tài)在圖 窗口中，雙擊“SIMATIC 300 Station” ，然后雙擊“Hardware ”，就進(jìn)入硬件組態(tài)頁面，其中注意組態(tài)的硬件必須與 PLC 導(dǎo)軌上的 PLC 元器件訂貨號相符合。圖 硬件組態(tài)窗口圖中右上方的 UR 代表了 PLC 站中的機(jī)架，用一個可移動的表格形象地代表，表中的每一行代表機(jī)架中的一個插槽，圖中右下方 UR 為模塊的詳細(xì)組態(tài)信息，包括訂貨號、版本、地址分配等，在這里，可以修改網(wǎng)絡(luò)地址和 I/O 地址等。在機(jī)架和模塊的詳細(xì)組態(tài)信息中，雙擊每個模塊都會彈出其“Properties（屬性） ”對話框，用來設(shè)置各類參數(shù)。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院36圖 CPU 的“Startup”屬性頁