【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 同時接通，電源燈 HL1 點亮，Y00 端自鎖，而且接通三相電路；三相電壓變送器對三相電壓進行監(jiān)測，并把采集數(shù)據(jù)送進 AD 模塊，AD 模塊把模擬量轉化成數(shù)字量，在 PLC 內進行比較，當電壓大于 或電壓小于 時，接觸器 KM1線圈失電，主觸頭斷開，從而起到保護電路的作用。 三相電 源線路主要設備的計算和選擇選擇低壓斷路器的額定電流一般為電機額定電流的 2 倍。接觸器的額定電流應大于或等于被控電路的額定電流，對于電動機負載，通常按照 倍的電動機額定電流來選擇。通過接觸器和導線的電流大小計算為：低壓斷路器： IQF1＝++2 ＝（A） 接觸器電流計算： IKM8＝++ 2=（A） 連接導線電流計算： IKM7＝++ 2=（A） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇相對應的設備型號如下表 311 所示。表 311 三相電源線路主要設備型號電氣設備名稱 電氣設備額定電流（A） 電氣設備型號低壓斷路器 16 DZ1540/3902接觸器 9 CJX209連接導線 16 BV 型銅芯塑料線（）4 立式食品包裝機電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計隨著食品包裝技術的發(fā)展，人們對包裝機的自動化程度要求也越來越高。應用微機系統(tǒng)、嵌入式單片機、PLC 等技術來提高包裝設備的自動化程度，是實現(xiàn)食品包裝技術數(shù)字化處理與智能控制的基礎。當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。本研究根據(jù)立式食品包裝機在包裝食品過程中的工藝流程特點，將 PLC 應用于食品包裝整個過程的控制，使包裝機完成高質量的食品包裝工作。 可編程控制器（PLC）可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱 PC 或 PLC）于 1969 年在美國數(shù)字設備公司（DEC）出現(xiàn)以來，經過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已成為一種最重要、高可靠性、應用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。它應用大規(guī)模集成電路、微型機技術和通訊技術的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的 PLC 產品，應用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多過程控制領域。PLC 已和數(shù)控技術及工業(yè)機器人并列為工業(yè)自動化的三大支柱。 PLC 的構成及各部件的功能（1）PLC 的構成從結構上分，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、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。（2）CPU 的構成CPU 是 PLC 的核心，起神經中樞的作用，每套 PLC 至少有一個 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)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析 CPU 的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。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)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU 速度和內存容量是 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狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關量輸入（DI ） ，開關量輸出（DO） ，模擬量輸入（AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。開關量是指只有開和關（或 1 和 0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的 I/O 分類如下：開關量：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，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AD 模塊 FX2N4AD 是三菱公司生產的特殊擴展模塊，它用于將模擬量輸入轉化為數(shù)字量，并將數(shù)據(jù)傳送到 PLC，這樣 PLC 就可以像處理開關量一樣，同樣方便地處理模擬量。其模塊有如下幾個特點：①FX 2N4AD 模擬特殊模塊有四個輸入通道。輸入通道接收模擬信號并將其轉換成數(shù)字量，這稱為 A/D 轉換。FX 2N4AD 最大分辨率是 12 位。②基于電壓或電流的輸入/輸出的選擇通過用戶配線來完成，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 主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)X 2N4AD 共有 32 個緩沖存儲器（每個 16 位）。④FX 2N4AD 占用 FX2N 擴展總線的 8 個點。這 8 個點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FX2N4AD 的性能技術指標如表 41 所示。表 41 FX2N4AD 性能指標電壓輸入 電流輸入項目電壓或電流輸入的選擇基于實際對端子的選擇，一次可同時使用 4 個輸入點模擬輸入范圍DC 10V 到 10V（輸入阻抗：200KΩ），注意：如果輸入電壓超過177。15V，單元會被損壞。DC 20mA 到 20mA（輸入阻抗:250Ω）,注意：如果輸入電流超過177。32mA，單元會被損壞。數(shù)字輸出12 位的轉換結果以 16 位二進制補碼方式存儲。最大值：+2047，最小值：2048分辨率 5mV（10V 默認范圍：1/2022 ） 20μA（20mA 默認范圍：1/1000 ）總體精度177。1%（對于10V 到 10V 的范圍） 177。1%（對于20mA 到 20mA 的范圍）轉換速度15ms/通道（常速），6ms/通道（高速）（3）緩沖寄存器（BFM）編號特殊功能模塊 FX2N4AD 的緩沖寄存器 BFM，是 FX2N4AD 同 PLC 基本單元進行數(shù)據(jù)通信的區(qū)域，這一緩沖寄存器由 32 個 16 位的寄存器組成，編號為 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 內容*0 通道初始化 默認設定值=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當前值13～19 不能使用*20 重置為默認設定值 默認設定值=H0000*21 禁止零點和增益調整 默認設定值=0，1（允許）b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0*22 零點、增益調整G4 O4 G3 O3 G2 O2 G1 O1*23 零點值 默認設定值=0*24 增益值 默認設定值=500025～28 空置29 出錯信息30 識別碼 K202231 不能使用表中帶*號的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由 PLC 通過 TO 指令改寫。改寫帶*號的 BFM的設定值即可改變 FX2N4AD 模塊的運行參數(shù)，調整其輸入方式、輸入增益和零點等。從指定的模塊量輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應先將設定值寫入，否則按默認設定值執(zhí)行。PLC 用 FROM 指令可將不帶*號的 BFM 內的數(shù)據(jù)讀入。①在 BFM 0 中寫入十六進制 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：設定輸入范圍10 ～+10V=1：設定輸入范圍+4～ +20mA=2：設定輸入范圍20 ～+20mA=3：關閉該通道例如：BFM 0=H3310，則CH1：設定輸入范圍10～+10VCH2：設定輸入范圍+4 ～+20mACHCH4 ：關閉該通道②輸入的當前值送到 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 來指定。取樣次數(shù)范圍從 1～4096，若設定值超過該數(shù)值范圍時，按默認設定值 8 處理。④當 BFM 20 被置 1 時，整個 FX2N4AD 的設定值均恢復到默認設定值。這是快速地擦除零點和增益的非默認設定值的方法。⑤若 BFM 21 的 bb0 分別置為（1，0），則增益和零點的設定值禁止改動。要改動零點和增益的設定值時必須令 bb0 的值分別為（0，1）。默認設定為（0，1）。⑥在 BFM 23 和 BFM 24 內的增益和零點設定值會被送到指定的輸入通道的增益和零點寄存器中，需要調整的輸入通道由 BFM 22 的 G、O（增益、零點）位的狀態(tài)來指定。例如：若 BFM 22 的 GO1 位置 1，則 BFM 23 和24 的設定值即可送入通道 1 的增益和零點寄存器。各通道的增益和零點既可統(tǒng)一調整，也可獨立調整。⑦BFM 23 和24 中設定值以 mV 或 μA為單位，但受 FX2N4AD 的分辨率影響，其實際響應以 5mV/20μA為步距。⑧BFM 30 中存的是特殊功能模塊識別碼， PLC 可用 FROM 指令讀入。FX 2N4AD 的識別碼為 K2022。用戶在程序中可以方便地利用這一識別碼在傳送數(shù)據(jù)前先確認該特殊功能模塊。⑨BFM 29 中各位的狀態(tài)是 FX2N4AD 運行正常與否的信息。例如：b2 為 OFF 時，表示 DC24V 電源正常，b2 為 ON 時，則電源有故障。用 FROM 指令將其讀入，即可作相應處理。 電源電壓欠壓和過壓保護的實現(xiàn)在本次畢業(yè)設計中，主要電機的過流，電源的欠壓、過壓保護的控制是采用 FX2N的擴充模塊 FX2N4AD 轉換器來實現(xiàn)的。其過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，經過降壓處理，再送入 FX2N4AD 轉換器中，對模擬信號進行數(shù)字化處理，用程序對電壓或電流的采樣值與設定值進行自動比較控制 PLC 的輸出。當電壓大于設定值的 倍時，PLC 輸出，產生過壓保護，即過壓報警燈亮，過壓報警器響；當電壓小于設定值的 倍時，PLC 輸出，產生欠壓保護，即欠壓報警燈亮，欠壓報警器響。 電壓變送器三相交流電壓變送器是一種將交流電壓轉換成按比例輸出的與負載無關的直流電流或電壓的裝置，廣泛的應用在電力、石化、油田、冶金、自控等各個需要電量測量的行業(yè)。在這里選擇了 PASU3 交流電壓變送器。其型號用 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、過壓、過流保護的實現(xiàn)先將線路電壓或電流送入三相交流變送器，對電壓和電流進行轉換，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，設定電網(wǎng)的額定電壓為380V，根據(jù)要求，其過壓時的電壓為額定電壓的 倍，欠壓時的電壓為額定電壓的 倍，所以過壓時電壓 =380V=437V，欠壓時電壓 =380=285V，1NU2NU經過三相交流變送器后，其 =， =。即輸入 FX2N4AD 模擬轉換器的39。 39。2N過壓電壓為 ，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。對主電機來說，他的額定電流為 ，根據(jù)要求，其過電流時的電流為額定值的 倍，所以過電流 I1==，經過三相交流互感器后I2=*5/100=,再經過交流變壓器變壓，這里選擇輸入為 05A,輸出為 05V 的交流變送器，經過變送器后輸入 FX2N4AD 模擬轉換器的過流轉化為 的電壓。電壓變送時 FX2N4AD 模擬轉換器選擇 2 號通道，則程序初始化為 H3303，其中前面的兩個 3 表示通道 3 和通道 4