【正文】 B1， 輸入端 X00 閉合，使接觸器 KM1 線圈得電，KM1 主觸頭閉合，輸出端Y00 和 Y05 同時(shí)接通，電源燈 HL1 點(diǎn)亮，Y00 端自鎖，而且接通三相電路；三相電壓變送器對(duì)三相電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把采集數(shù)據(jù)送進(jìn) AD 模塊，AD 模塊把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，在 PLC 內(nèi)進(jìn)行比較，當(dāng)電壓大于 或電壓小于 時(shí)，接觸器 KM1線圈失電，主觸頭斷開(kāi)，從而起到保護(hù)電路的作用。 三相電 源線路主要設(shè)備的計(jì)算和選擇選擇低壓斷路器的額定電流一般為電機(jī)額定電流的 2 倍。接觸器的額定電流應(yīng)大于或等于被控電路的額定電流，對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，通常按照 倍的電動(dòng)機(jī)額定電流來(lái)選擇。通過(guò)接觸器和導(dǎo)線的電流大小計(jì)算為：低壓斷路器： IQF1＝++2 ＝（A） 接觸器電流計(jì)算： IKM8＝++ 2=（A） 連接導(dǎo)線電流計(jì)算： IKM7＝++ 2=（A） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇相對(duì)應(yīng)的設(shè)備型號(hào)如下表 311 所示。表 311 三相電源線路主要設(shè)備型號(hào)電氣設(shè)備名稱 電氣設(shè)備額定電流（A） 電氣設(shè)備型號(hào)低壓斷路器 16 DZ1540/3902接觸器 9 CJX209連接導(dǎo)線 16 BV 型銅芯塑料線（）4 立式食品包裝機(jī)電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著食品包裝技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)包裝機(jī)的自動(dòng)化程度要求也越來(lái)越高。應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)、嵌入式單片機(jī)、PLC 等技術(shù)來(lái)提高包裝設(shè)備的自動(dòng)化程度，是實(shí)現(xiàn)食品包裝技術(shù)數(shù)字化處理與智能控制的基礎(chǔ)。當(dāng)食品完成制作加工工作后，包裝工作是食品工業(yè)中不可缺少的一環(huán)，其中較多使用小型立式食品包裝機(jī)。本研究根據(jù)立式食品包裝機(jī)在包裝食品過(guò)程中的工藝流程特點(diǎn)，將 PLC 應(yīng)用于食品包裝整個(gè)過(guò)程的控制，使包裝機(jī)完成高質(zhì)量的食品包裝工作。 可編程控制器（PLC）可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PC 或 PLC）于 1969 年在美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路、微型機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的 PLC 產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多過(guò)程控制領(lǐng)域。PLC 已和數(shù)控技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。 PLC 的構(gòu)成及各部件的功能（1）PLC 的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。（2）CPU 的構(gòu)成CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度，IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（3）I/O 模塊PLC 與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI ） ，開(kāi)關(guān)量輸出（DO） ，模擬量輸入（AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。開(kāi)關(guān)量是指只有開(kāi)和關(guān)（或 1 和 0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的 I/O 分類如下：開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（420mA,020mA） 、電壓型（010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按 I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。（4）電源模塊PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC） ，直流電源（常用的為 24VAC） 。 AD 模塊 FX2N4AD（1）特點(diǎn)AD 模塊 FX2N4AD 是三菱公司生產(chǎn)的特殊擴(kuò)展模塊，它用于將模擬量輸入轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將數(shù)據(jù)傳送到 PLC，這樣 PLC 就可以像處理開(kāi)關(guān)量一樣，同樣方便地處理模擬量。其模塊有如下幾個(gè)特點(diǎn)：①FX 2N4AD 模擬特殊模塊有四個(gè)輸入通道。輸入通道接收模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這稱為 A/D 轉(zhuǎn)換。FX 2N4AD 最大分辨率是 12 位。②基于電壓或電流的輸入/輸出的選擇通過(guò)用戶配線來(lái)完成，可選用的模擬值范圍是10V 到 10VDC（分辨率：5mV），并且/或者 4 到 20mA，20 到 20mA（分辨率：20μA）。③FX 2N4AD 和 FX2N 主單元之間通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X 2N4AD 共有 32 個(gè)緩沖存儲(chǔ)器（每個(gè) 16 位）。④FX 2N4AD 占用 FX2N 擴(kuò)展總線的 8 個(gè)點(diǎn)。這 8 個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出。FX2N4AD 消耗 FX2N 主單元 5V 電源槽 30mA 的電流。（2）性能指標(biāo)FX2N4AD 的性能技術(shù)指標(biāo)如表 41 所示。表 41 FX2N4AD 性能指標(biāo)電壓輸入 電流輸入項(xiàng)目電壓或電流輸入的選擇基于實(shí)際對(duì)端子的選擇，一次可同時(shí)使用 4 個(gè)輸入點(diǎn)模擬輸入范圍DC 10V 到 10V（輸入阻抗：200KΩ），注意：如果輸入電壓超過(guò)177。15V，單元會(huì)被損壞。DC 20mA 到 20mA（輸入阻抗:250Ω）,注意：如果輸入電流超過(guò)177。32mA，單元會(huì)被損壞。數(shù)字輸出12 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果以 16 位二進(jìn)制補(bǔ)碼方式存儲(chǔ)。最大值：+2047，最小值：2048分辨率 5mV（10V 默認(rèn)范圍：1/2022 ） 20μA（20mA 默認(rèn)范圍：1/1000 ）總體精度177。1%（對(duì)于10V 到 10V 的范圍） 177。1%（對(duì)于20mA 到 20mA 的范圍）轉(zhuǎn)換速度15ms/通道（常速），6ms/通道（高速）（3）緩沖寄存器（BFM）編號(hào)特殊功能模塊 FX2N4AD 的緩沖寄存器 BFM，是 FX2N4AD 同 PLC 基本單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的區(qū)域，這一緩沖寄存器由 32 個(gè) 16 位的寄存器組成，編號(hào)為 BFM 0～31。FX 2N4AD 模擬分配表如表 42 所示。表 42 FX2N4AD 模塊 BFM 分配表BFM 內(nèi)容*0 通道初始化 默認(rèn)設(shè)定值=0000 *1 通道 1*2 通道 2*3 通道 3*4 通道 4平均取樣次數(shù) 默認(rèn)值=85 通道 16 通道 27 通道 3平均值表 42 續(xù) 8 通道 49 通道 110 通道 211 通道 312 通道 4當(dāng)前值13～19 不能使用*20 重置為默認(rèn)設(shè)定值 默認(rèn)設(shè)定值=H0000*21 禁止零點(diǎn)和增益調(diào)整 默認(rèn)設(shè)定值=0，1（允許）b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0*22 零點(diǎn)、增益調(diào)整G4 O4 G3 O3 G2 O2 G1 O1*23 零點(diǎn)值 默認(rèn)設(shè)定值=0*24 增益值 默認(rèn)設(shè)定值=500025～28 空置29 出錯(cuò)信息30 識(shí)別碼 K202231 不能使用表中帶*號(hào)的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由 PLC 通過(guò) TO 指令改寫(xiě)。改寫(xiě)帶*號(hào)的 BFM的設(shè)定值即可改變 FX2N4AD 模塊的運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整其輸入方式、輸入增益和零點(diǎn)等。從指定的模塊量輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應(yīng)先將設(shè)定值寫(xiě)入，否則按默認(rèn)設(shè)定值執(zhí)行。PLC 用 FROM 指令可將不帶*號(hào)的 BFM 內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入。①在 BFM 0 中寫(xiě)入十六進(jìn)制 4 位數(shù)字 H使各通道初始化，最低位數(shù)字控制通道 1，最高位控制通道 4，各位數(shù)字的意義如下：=0：設(shè)定輸入范圍10 ～+10V=1：設(shè)定輸入范圍+4～ +20mA=2：設(shè)定輸入范圍20 ～+20mA=3：關(guān)閉該通道例如：BFM 0=H3310，則CH1：設(shè)定輸入范圍10～+10VCH2：設(shè)定輸入范圍+4 ～+20mACHCH4 ：關(guān)閉該通道②輸入的當(dāng)前值送到 BFM 9～12，輸入的平均值送到 BFM 5～8。③各通道平均值取樣次數(shù)分別由 BFM 1～4 來(lái)指定。取樣次數(shù)范圍從 1～4096，若設(shè)定值超過(guò)該數(shù)值范圍時(shí)，按默認(rèn)設(shè)定值 8 處理。④當(dāng) BFM 20 被置 1 時(shí)，整個(gè) FX2N4AD 的設(shè)定值均恢復(fù)到默認(rèn)設(shè)定值。這是快速地擦除零點(diǎn)和增益的非默認(rèn)設(shè)定值的方法。⑤若 BFM 21 的 bb0 分別置為（1，0），則增益和零點(diǎn)的設(shè)定值禁止改動(dòng)。要改動(dòng)零點(diǎn)和增益的設(shè)定值時(shí)必須令 bb0 的值分別為（0，1）。默認(rèn)設(shè)定為（0，1）。⑥在 BFM 23 和 BFM 24 內(nèi)的增益和零點(diǎn)設(shè)定值會(huì)被送到指定的輸入通道的增益和零點(diǎn)寄存器中，需要調(diào)整的輸入通道由 BFM 22 的 G、O（增益、零點(diǎn)）位的狀態(tài)來(lái)指定。例如：若 BFM 22 的 GO1 位置 1，則 BFM 23 和24 的設(shè)定值即可送入通道 1 的增益和零點(diǎn)寄存器。各通道的增益和零點(diǎn)既可統(tǒng)一調(diào)整，也可獨(dú)立調(diào)整。⑦BFM 23 和24 中設(shè)定值以 mV 或 μA為單位，但受 FX2N4AD 的分辨率影響，其實(shí)際響應(yīng)以 5mV/20μA為步距。⑧BFM 30 中存的是特殊功能模塊識(shí)別碼， PLC 可用 FROM 指令讀入。FX 2N4AD 的識(shí)別碼為 K2022。用戶在程序中可以方便地利用這一識(shí)別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能模塊。⑨BFM 29 中各位的狀態(tài)是 FX2N4AD 運(yùn)行正常與否的信息。例如：b2 為 OFF 時(shí)，表示 DC24V 電源正常，b2 為 ON 時(shí)，則電源有故障。用 FROM 指令將其讀入，即可作相應(yīng)處理。 電源電壓欠壓和過(guò)壓保護(hù)的實(shí)現(xiàn)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要電機(jī)的過(guò)流，電源的欠壓、過(guò)壓保護(hù)的控制是采用 FX2N的擴(kuò)充模塊 FX2N4AD 轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其過(guò)程為先將線路電壓或電流分別送入電壓變送器或電流變送器，經(jīng)過(guò)降壓處理，再送入 FX2N4AD 轉(zhuǎn)換器中，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，用程序?qū)﹄妷夯螂娏鞯牟蓸又蹬c設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)比較控制 PLC 的輸出。當(dāng)電壓大于設(shè)定值的 倍時(shí)，PLC 輸出，產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)，即過(guò)壓報(bào)警燈亮，過(guò)壓報(bào)警器響；當(dāng)電壓小于設(shè)定值的 倍時(shí)，PLC 輸出，產(chǎn)生欠壓保護(hù)，即欠壓報(bào)警燈亮，欠壓報(bào)警器響。 電壓變送器三相交流電壓變送器是一種將交流電壓轉(zhuǎn)換成按比例輸出的與負(fù)載無(wú)關(guān)的直流電流或電壓的裝置，廣泛的應(yīng)用在電力、石化、油田、冶金、自控等各個(gè)需要電量測(cè)量的行業(yè)。在這里選擇了 PASU3 交流電壓變送器。其型號(hào)用 PASU3V6P5O4， U3 代表的是三相交流電，V6 代表輸入電壓范圍為 0～500V，P5 代表加 AC220V 電源，O4 代表的是輸出范圍為 0～5V。 欠壓、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)先將線路電壓或電流送入三相交流變送器，對(duì)電壓和電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，根據(jù)上面的選擇輸入電壓范圍為 0～500V，輸出電壓為 0～5V。例如，設(shè)定電網(wǎng)的額定電壓為380V，根據(jù)要求，其過(guò)壓時(shí)的電壓為額定電壓的 倍，欠壓時(shí)的電壓為額定電壓的 倍，所以過(guò)壓時(shí)電壓 =380V=437V，欠壓時(shí)電壓 =380=285V，1NU2NU經(jīng)過(guò)三相交流變送器后，其 =， =。即輸入 FX2N4AD 模擬轉(zhuǎn)換器的39。 39。2N過(guò)壓電壓為 ，欠壓為 。而電流變送器輸入電流范圍為 0～5A ，輸出電壓選0～5V。對(duì)主電機(jī)來(lái)說(shuō)，他的額定電流為 ，根據(jù)要求，其過(guò)電流時(shí)的電流為額定值的 倍，所以過(guò)電流 I1==，經(jīng)過(guò)三相交流互感器后I2=*5/100=,再經(jīng)過(guò)交流變壓器變壓，這里選擇輸入為 05A,輸出為 05V 的交流變送器，經(jīng)過(guò)變送器后輸入 FX2N4AD 模擬轉(zhuǎn)換器的過(guò)流轉(zhuǎn)化為 的電壓。電壓變送時(shí) FX2N4AD 模擬轉(zhuǎn)換器選擇 2 號(hào)通道，則程序初始化為 H3303，其中前面的兩個(gè) 3 表示通道 3 和通道 4