【正文】 ()式中：為熔體的額定電流，為電動機的額定電流。④用于保護多臺電動機（即供電干線）的熔斷器，在出現(xiàn)尖峰電流時不應(yīng)熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機啟動，而其余電動機正常運行時出現(xiàn)的電流作為其尖峰電流。為此，熔體的額定電流應(yīng)滿足下述關(guān)系 ()式中：為多臺電動機中容量最大的一臺電動機額定電流，為其余電動機額定電流之和。 ⑤為防止發(fā)生越級熔斷，上、下級（即供電干、支線）熔斷器間應(yīng)良好的協(xié)調(diào)配合。為此應(yīng)使上一級熔斷器的熔體額定電流比下一級大1~2個級差。⑥熔斷器額定電壓的選擇應(yīng)等于或大于所在電路的額定電壓。根據(jù)負(fù)載類型，選用正泰RT系列熔斷器，型號為RT361，額定電流80A，額定電壓500/690V，分?jǐn)嗄芰?20/50kA。 主令電器選型:控制按鈕簡稱按鈕，是一種結(jié)構(gòu)簡單且使用廣泛的手動電器，在控制電路中用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器等?？刂瓢粹o在結(jié)構(gòu)形式上有按鈕式、自鎖式、緊急式、鑰匙式、旋鈕式和保護式等。設(shè)計中選用的控制按鈕為正泰NP6系列[[] [J].南昌教育學(xué)院學(xué)報，2011，26(2):4243.]按鈕式控制按鈕，型號為NP6MB/Y，額定工作電壓DC24V。:轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多擋式、控制多回路的主令電器。廣泛用于各種配電裝置的電源隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動機遠(yuǎn)距離控制等；也常作為電壓表、電流表的換相開關(guān)還可用于控制小容量的電動機。目前常用的轉(zhuǎn)換開關(guān)主要有兩大類，即萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)和組合開關(guān)。設(shè)計中選用型號為LW1216的轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制電機的手動和聯(lián)動。:光電式接近開關(guān)簡稱光電開關(guān)，是利用光電效應(yīng)原理將光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。它具有體積小、功能多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測距離遠(yuǎn)以及抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，還可非接觸、無損傷地檢測和控制各種固體、液體、透明體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。設(shè)計中用到的光電開關(guān)型號為E3SAD61，工作電壓DC10V~DC30V。:信號電器主要用來對電氣控制系統(tǒng)中的某些信號的狀態(tài)、報警信息等進行指示。典型產(chǎn)品主要有信號燈（指示燈）、燈柱、電鈴和蜂鳴器等。指示燈在各類電器設(shè)備及電氣線路中做電源指示及指揮信號、預(yù)告信號、運行信號、故障信號及其他信號的指示，電鈴和蜂鳴器屬于聲響類的指示器件。設(shè)計中用到的信號燈型號為XDJ7H，額定工作電壓AC220V，配用燈泡電壓AC220V，功率15kW，信號顏色為紅色；蜂鳴器型號為NFM122/L，額定工作電壓AC220V?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計中所用的各種低壓電器元件如表 。表 序號符號名稱規(guī)格1QA*斷路器380V2CPU226PLCDC24VAC220V3EM223數(shù)字量輸入輸出模塊16輸入16輸出4EM221數(shù)字量輸入模塊8輸入5EM232模擬量輸出模塊4輸出6EM235模擬量輸入輸出模塊4輸入1輸出7EM277通信模塊profibus通信模塊8亞當(dāng)模塊通信模塊RS232RS485通信模塊9KA0KA17接觸器DC2410HL1HL3指示燈1W11SW1計米信號脈沖信號12SW2甩桶計數(shù)觸發(fā)信號13SF1SF6按鈕動合觸電且自動復(fù)位19SW**光電開關(guān)DC24V20*FA*熔斷器有/無填充管式熔斷器21*KA*接觸器直流/交流22*WK*溫控表CH40223*KG*固態(tài)繼電器DC24—AC220V40A24YV*電磁閥DC24V25H*加熱棒,26*BB*熱繼電器根據(jù)電機參數(shù)來選27*SF*旋轉(zhuǎn)開關(guān)交流 控制面板的設(shè)計: 為新型溫度控制器, 能實施高精度控制且價格最為合理。采用大型LED顯示，適用于遠(yuǎn)距離讀取數(shù)據(jù)，易于監(jiān)視溫度狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)機型均具有最新的自主校正功能，可以自動校正PID常數(shù)。加熱/制冷模式為數(shù)字通訊（RS485），溫度報警，加熱器斷線報警（3相加熱器可用）控制環(huán)斷線報警等功能可供選擇。通過設(shè)定溫度值，能夠精確的控制在設(shè)定上偏量和下偏量之間其控制原里如圖 。其外觀極其按鍵操作如圖 。圖 圖 :如圖 。圖 、輔機的溫區(qū)溫度和加熱電流情況。從上到下它們分別是：；(上：實時溫度PV、下：設(shè)定溫度SV)；；；；。CH402溫控表通過溫度傳感器檢測擠出機主輔頭各段實時溫度（PV）與設(shè)定溫度（SV）進行實時比較，其內(nèi)部的PID控制對所比較的結(jié)果進行動態(tài)調(diào)整其實時溫度，使各段溫度保持在設(shè)定溫度的允許誤差的范圍之內(nèi)。如果實時溫度超出設(shè)定溫度，則溫控表控制相應(yīng)區(qū)段冷卻風(fēng)扇啟動；如實時溫度低于設(shè)定溫度，則溫控表控制相應(yīng)區(qū)段加熱器工作；使實時溫度維持在一個動態(tài)平衡的范圍之內(nèi)。其操作面板上的按鈕是控制相應(yīng)各段加熱啟動的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。根據(jù)實際生產(chǎn)當(dāng)中的要求對某個設(shè)備或者某段需要與不需要工作而確定開關(guān)的開與關(guān)，也就是確定加熱或者不加熱。圖 圖 。從上到下它們分別是：擠出機的總電流表和電壓表、觸摸屏、還有各種提示燈和開關(guān)。通過這個面板可以監(jiān)控總機工作的總電流、總電壓和對其啟停進行操作。并且可以通過觸摸屏實時監(jiān)控和設(shè)定生產(chǎn)線纜過程中各種工藝參數(shù)。觸摸屏良好的人機交互界面，可以使操作人員及時跟蹤生產(chǎn)過程中的信息。從而生產(chǎn)出質(zhì)量良好的制品。如果要啟動擠出機生產(chǎn)工作時，首先設(shè)定擠出機的主機和輔機啟動實時速度，再啟動擠出機的主機和輔機的加熱和運行的速度。當(dāng)擠出機正常工作啟動后，再設(shè)定目標(biāo)實時速度；同時可以通過設(shè)定操作界面的按鈕“同步加速”達(dá)到實時速度的調(diào)整。其中如圖 ，還有主機和輔機電源開/關(guān)按鈕，還有吹吸干機器啟動/停止按鈕。圖 觸摸屏功能設(shè)計 監(jiān)控畫面設(shè)計：監(jiān)控各個部分功能如圖 1．實際線速：顯示當(dāng)前擠出機的運行實時速度值。2．開機轉(zhuǎn)速：自動模式下的開機參數(shù)設(shè)定運行速度，在切換到手動和聯(lián)動后失效。3．微調(diào)：在聯(lián)動模式下，當(dāng)線徑不理想時進行設(shè)置調(diào)整當(dāng)前速度，一般無需調(diào)整。4．生產(chǎn)線速：設(shè)定期望的速度，通過同步加速按鈕達(dá)到想要的速度值。5．甩桶計米：被動放線甩桶的放線的米數(shù)，以便用于換線。6．收線長度：顯示每盤收線的長度，米數(shù)到或計米清零時，產(chǎn)品收線計米到。7．收線盤數(shù)：顯示值表明已收到的線盤總數(shù)，收線處米到或計米清零時累加。8．報警次數(shù)：顯示在收線過程中，火花機擊穿所報警總數(shù)目。9．收線總長：顯示收線過程的總長度，表示所擠出的線所有的長度。10．收線米數(shù)：固定米數(shù)（固定水槽+活動水槽+引取輪）可以設(shè)置和儲線米數(shù)。圖 設(shè)定界面設(shè)計：在圖 ，可以對擠出機產(chǎn)品質(zhì)量各種參數(shù)設(shè)置。1．訂單編號：每一個編號（120）對應(yīng)以上存儲6個數(shù)據(jù)，可供存儲和調(diào)用。2．冷熱端設(shè)定線徑及偏差：即是擠出機將要生產(chǎn)的線纜的直徑，要在線徑控制啟用之前先預(yù)定設(shè)置好。即是合格產(chǎn)品的外徑偏差，超差時報警。3．設(shè)定收線盤長和總長：即是設(shè)定當(dāng)前生產(chǎn)線盤要收多長的線，配合擠出生產(chǎn)調(diào)試畫面的收線報警長度提前預(yù)報提示換盤。同時配合擠出機生產(chǎn)調(diào)試畫面的收線的總長度與報警時間提示總長快到了。4．放線張力設(shè)定：是在銅芯線在進入擠出前段磁粉張力大小設(shè)置。5．同步加減速時間：表示速度從剛開始啟動加速到設(shè)定的實時速度的時間。6．運行時間：設(shè)備擠出機運行工作的總時間。7．剩余時間：表示還剩下多長時間完成收線的總長。8．儲線近點和遠(yuǎn)點張力：當(dāng)引取啟動時，可以通過設(shè)置這兩個值來調(diào)節(jié)儲線張力的增加幅度，是成線性增加的，這時可以通過儲線電箱上儲線張力加和張力減按鈕把張力調(diào)節(jié)到最好狀態(tài)。9．儲線待機張力：此值當(dāng)引取停機時張力的大小，可以設(shè)置到適合大小（張力可設(shè)置大小為024V之間任意值，可根據(jù)實際情況設(shè)定）.10．設(shè)定色母比例：設(shè)定色母出膠量所占主料最大出膠量的多少用百分?jǐn)?shù)來表示。這里以限制最大色母。主料和色母最大的出膠量可以通過調(diào)試畫面設(shè)置，一般在其出廠時已設(shè)置好。圖 操作界面設(shè)計操作界面主要進行對色母的操作和手動單動方式的操作。與面板上的操作按鈕不同，現(xiàn)如圖 ：單動聯(lián)動：單動聯(lián)動選擇開關(guān)，當(dāng)引取啟動時可選擇，啟動后一般聯(lián)動。線徑控制開（關(guān)）：線徑控制選擇開關(guān)，當(dāng)引取啟動時可選擇，啟動后一般開。火花投入開（關(guān)）：選擇火花是否投入，當(dāng)擠出機正常生產(chǎn)后都投入。手動模式：有手動與自動控制模式，用于人工或者自動工作的選擇。報警復(fù)位：當(dāng)有故障報警且故障已排除時，可按下報警復(fù)位。主主料開關(guān)：控制主料的開關(guān)。主機色母開關(guān)：此按鈕式控制主機色母開關(guān)，只有在主料打開后才能打開。主手動下料：當(dāng)主機正常落料時，此按鈕可停止落料，反之主機未在落料可以按此按鈕讓其落料，到上料位時可停止。只有當(dāng)下料桶里邊的料在上料位和下料位之間時此鍵才有用。如果下料桶里沒有料時，此鍵沒有作用。圖 品質(zhì)和設(shè)備報警畫面此報警畫面（如圖 ）包括熱端線徑偏粗；熱端線徑偏細(xì)；火花報警；主機變頻報警，放線未啟動；引取變頻未啟動；引取變頻器報警；收線變頻報警，急停；收線故障；溫度異常報警，儲線未啟動報警等等。通過此控制畫面可以看到擠出機所報警的原因和報警的項目，以此能解決報警的問題。圖 擠出機整體方案設(shè)計1．?dāng)D出機工作流程：擠出機工作過程中涉及的電機調(diào)速方案都是結(jié)合以上所有的資料，通過擠出機工作控制過程和電機的調(diào)整繪制出擠出機工作流程圖，如圖 。2．電氣原理圖繪制：在繪制擠出機控制系統(tǒng)電氣原理圖過程中，按照低壓電氣原理選型手冊來選擇各個部分控制電器，并嚴(yán)格按照電氣原理制圖規(guī)范進行原理圖繪制[[] Dong Yulin,Zheng Chunjiao,et al. Design and Research of Embedded PLC Development System [J].IEEE Review,2011,（3）：S23S26.]，本設(shè)計的擠出機控制系統(tǒng)電氣原理圖繪制見附錄A。圖 本章小結(jié)本章主要進行擠出機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。對控制系統(tǒng)所用的控制器CPU主機及其擴展模塊、電機及驅(qū)動器、檢測元件和低壓電器進行選型；并對電機主電路，系統(tǒng)供電電源進行設(shè)計和在擠出機系統(tǒng)控制面板的設(shè)計過程中，核心介紹了CH402型溫控表的工作原理及其特性，并且簡要說明了操作面板的功能及其使用；在觸摸屏控制部分，給出了不同的控制界面功能作用并予以簡單的說明；最后結(jié)合出擠出機工作流程圖繪制了電氣控制原理圖，在圖紙繪制方面將整個設(shè)計的擠出機系統(tǒng)模塊化，主要分為電源線路、PLC接線線路、控制電路、報警顯示電路、色母控制電路機身測溫和機身加熱冷卻電路、主機輔機驅(qū)動電路、引取啟動電路、溫水槽溫控電路、儀器接線電路、收線電路，以及在最后給出所有電氣元件設(shè)計過程中需要連線的接線端子布局圖等。第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 編程軟件STEP7Micro/WIN32西門子編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件[[] [J].電線電纜，2011，（4）：3840]，它是西門子公司專門為S7200系列可編程控制器而設(shè)計開發(fā)，是西門子PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具。STEP7是用于可編程邏輯控制器硬件組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，是西門子公司PLC產(chǎn)PA編程組態(tài)軟件，適用于SIMATIC S7, SIMATIC C7和SIMATIC WINAC等系列自動化產(chǎn)品。其主要功能和特點如下:1．硬件組態(tài)靈活，參數(shù)設(shè)置快捷，能實現(xiàn)PLC與計算機之間的兩種通信連接。2．支持多種編程方法（如梯形圖、語句表、功能塊、S7SCL、S7GRAPH）。指令集的指令相當(dāng)豐富，即使是非常復(fù)雜的功能使用簡單的編程便能實現(xiàn)。（S7PLCSIM），可以讓程序開發(fā)人員在沒有PLC硬件的情況下，仿真運行PLC程序和調(diào)試工作。編程軟件在聯(lián)機工作方式（PLC與計算機相連）可以實現(xiàn)用戶程序的輸入、編輯、上載、下載運行，通訊測試及實時監(jiān)視等功能。在離線條件下，也可以實現(xiàn)用戶程序的輸入、編輯、編譯等功能。 控制程序設(shè)計程序塊用于完成程序的編輯以及相關(guān)注釋。程序編寫就是對PLC控制器工作過程進行編程，為了便于管理，功能與主程序相似的程序編在一個子程序里。程序包括主程序（OBI）、子程序（SBR）和中斷程序（INT）等。初始化部分：如圖 ，通電時，程序上電運行，主程序中程序（MAN）剛剛運行，程序首先進入初始化的步驟，然后初始化程序各個部分。程序初始化時，要調(diào)用初始化的子程序才能初始化程序中各個部分的程序。初始化的程序如圖 。當(dāng)程序進入調(diào)用初始化子程序時，初始化子程序運行初始化各個功能部分。由于初始化內(nèi)容較多，只能列出其中一部分。圖 圖 主程序部分：在程序梯形圖中主程序（MAN）初始化完成后，程序中各部分功能就準(zhǔn)備就緒，程序進入功能實現(xiàn)的部分。主程序的運行如圖 。初始化后完成后，上電復(fù)位，主程序運行，報警部分、觸摸屏部分、主機部分等進入工作狀態(tài)。圖 報警部分：當(dāng)主程序運行時，程序運行進入報警模塊，然后調(diào)用報警中的子程序運行。報警的子程序如圖 。圖中所示只是報警程序中其中一部分，當(dāng)被調(diào)用時，各個故障提示或者報警進入準(zhǔn)備的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障報警工作。圖 主機部分：當(dāng)程序上電初始化后，運行到主機程序時并調(diào)用主機子程序時，主機程序所有的準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒。，而且是在上升沿脈沖時。主機進入工作狀態(tài)，電機啟動。主機程序如圖 。圖 牽引部