【導讀】本課題來自SMC公司的氣缸伸縮性試驗,研究的主要問題是針對氣源裝置而展。開.試驗中用到的螺桿式空氣壓縮機是我的課題主要研究對象.課題包括螺桿壓縮。機的機械結構設計,螺桿壓縮機的氣路系統(tǒng)設計以及用電氣PLC對整個氣路實現(xiàn)自。動控制,通過顯示屏的簡單?？刂茖崿F(xiàn)對供氣壓力,溫度的實時控制.考慮到環(huán)境限制采用螺桿式壓縮機,噪聲。小,課題中還有螺桿壓縮機與活塞式壓縮機在各方面的比較.

　　

【正文】 程序執(zhí)行、輸出處理 PLC 完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。程序執(zhí)行、輸出處理 PLC 完成，一次掃描過程的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。內部處理階段， CPU 檢查內部各硬件是否正常。在 RUN 模式下，還要檢查用戶程序第 5章 系統(tǒng)的電氣控制 27 存儲器是否正常，如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機并顯示報警信息。通信處理階段 CPU 自動檢測各通信接口的狀態(tài)，處理通信請求，如與編程器交換信息，與微機通信等。在 PLC 中配置 網(wǎng)絡通信模塊時， PLC 與網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。 當 PLC 處于 STOP 狀態(tài)時，只完成內部處理和通信服務工作。當 PLC 處于 RUN狀態(tài)時，除完成內部處理和通信服務的操作外，完成用戶程序的整個執(zhí)行 — 輸入掃描、程序執(zhí)行和輸出處理。 。 圖 53 過程 PLC的掃描 （ 2） PLC 的程序執(zhí)行過程 PLC 的程序的執(zhí)行過程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段，如圖 54所示。 1．輸入采樣階段：輸入采樣階段， PLC 以掃描方式按順序將所有輸入端的信號狀態(tài)（“ 0”或“ 1”，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓）讀入輸入映像寄存器區(qū)，如圖所示。這個過程稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新。 2．程序執(zhí)行階段： PLC 對程序順序進行掃描，如果程序是梯形圖，則總是按開始 內部處理 RUN 方式 通信處理 輸入掃描 程序執(zhí)行 輸出處理 電子科技大學本科學士論文 28 先上后下，先左后右的順序對由接點構成的控制器線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng) RAM 區(qū)的對應位的狀態(tài)。 3．輸出刷新階段 PLC 將輸出映像寄存器中的內容送到輸出鎖存器中，再通過一定的方式去驅動用戶設備的 過程。 PLC 的執(zhí)行過程如圖 32所示。 以上為 PLC 的程序執(zhí)行的過程，一般 PLC 在一個工作周期中，輸入掃描和輸出刷新的時間為 4ms 左右，而程序執(zhí)行時間可因程序的長度不同而不同 [3]。 圖 PLC的程序執(zhí)行過程 可編程控制器的編程語言 PLC 的編程語言有梯形圖語言、助詞符語言、順序功能圖語言等。其中前兩種語言用得較多，順序功能圖語言也在許多場合被采用。本試驗項目中用到的編程語言是梯形圖語言，這里介紹梯形圖語言編程要素。 1．梯形圖從上到下編寫，每一行從左至右順序編寫。 PLC 程序執(zhí)行與梯形圖的編寫順序一致。 2．圖左，右邊垂直線 稱為起始母線，終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開始畫起，終止母線可以省略。 3．梯形圖中的觸頭有兩種，即常開觸頭和常閉觸頭。這些觸頭可以是 PLC 的輸入觸頭或 繼電器觸頭，也可以是內部繼電器、定時器 /計數(shù)器的狀態(tài)。與傳統(tǒng)的繼電器控制圖一樣，每一觸頭都有自己的特殊標記，以示區(qū)別。因每一觸頭的狀態(tài)有存入 PLC 的存儲單元中，可以讀寫，所以同一標記的觸頭可以反復使用，次數(shù)不限。 元件映像寄存器 輸出端 輸出鎖存器 輸入端子 輸入映像寄存器 讀 輸出刷新階段 程序執(zhí)行階段 輸入采樣階段 第 5章 系統(tǒng)的電氣控制 29 4． 梯形圖的最右側必須連接輸出元素。 5．梯形圖中的觸頭可以任意的串 、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。 可編程控制器的選用 在眾多的臺達可編程控制器中，如何根據(jù)實際情況選用合適的可編程控制器是能否實現(xiàn)工作要求的關鍵。 選型依據(jù)：高運算速率及高輸出反應。 本實驗選用 DVP64EH00T2，它 是一種小型 PLC（點數(shù)只有 64 點，交流輸入，晶體管輸出）。 臺達 DVP 系列可程式 PLC 具有精巧的體積，兼容各類性能，高容量的程式規(guī)則空間，可搭載多樣化的特殊擴充模組，所有的主機均內建強大的通訊功能與便利的通訊指令，無須附加其余的通訊模組即可與全系列臺達工業(yè)自動化產(chǎn)品架構完整的控制網(wǎng)絡。主 機的性能符合各式各樣的需求，從基礎的順序控制主機，內建類比功能或運動控制功能的特殊主題，到強大的運算性能要求的高階主題，臺達 DVP 系列可程式控制器提供小型 PLC最具經(jīng)濟效益的解決方案。 DVPEH2系列有優(yōu)越的運算效能，可搭配多樣化的調整特殊擴充模組與功能卡，可滿足各式各樣的高速運算場合。它的指令執(zhí)行速度為 （基本指令） [4]。 臺達 PLC 編程語句簡介 （ 1）邏輯指令 包括各種進行邏輯運算的指令 AND（ And）：“與”指令用于單個常開觸點串聯(lián)，完成邏輯“與”的運算 OR（ Or）：“或”運算 SET（ Set）：，“置位”輸出 ZRET 區(qū)間置位 RST（ Reset）：“復位”輸出 ZRST 區(qū)間復位指令 （ 2）定時器，計數(shù)器指令 定時器： TMR指令所指定的定時器，若計時到達，則此同編號 T的接點將會 ON。 計數(shù)器： DCNT (32 位計數(shù)器 ) CNT (16 位計數(shù)器 ) （ 3）比較器指令 CMP CMP S1 S2 D 電子科技大學本科學士論文 30 指令說明： S1 為比較值 1， S2 為比較值 2， D 為比較結果。將操作數(shù) S1 和S2 的內容作大小比較，其比較結果在 D 中作表示。大小比較是以代數(shù)來進行，全部的數(shù)據(jù)是以有號數(shù)二進制數(shù)值來做比較。因此 16 位指令， b15 為 1 時，表示為負數(shù)， 32 位指令，則 b31 為 1時，表示為負數(shù)。 操作數(shù)使用注意： S S2 操作數(shù)若使用 F 裝置僅可使用 16位指令 D 操作數(shù)會占用連續(xù) 3 點，各裝置使用范圍請參考各系列機種功能規(guī)格表。 16 位指令 (7 STEP)； CMP 是連續(xù)執(zhí)行型， CMPP 是脈沖執(zhí)行型； 32 位指令 (13 STEP)，DCMP 是連續(xù)執(zhí)行型， DCMPP 是脈沖執(zhí)行型； （ 4）算術運算指令 ADD：加 DEC：減 MUV：乘 DIV：除 （ 5）與擴展模塊的通信指令 FROM 和 TO 1． FROM 指令 指令說明： m1：特 殊模塊所在之編號。即特殊模塊的排列號碼， PLC 主機所連接特殊模塊編號。特殊模塊追還的編號算法是以最靠近主機的模塊編號為 0，依序排列，最多可掛 8臺特殊模塊，且不占用 I/O 點數(shù)。（由于本試驗中只接了一個 A/D 轉換模塊，所以 M1為 k0。） m2：欲讀取特殊模塊的控制寄存器 CR(Controlled Register)編號。 d：存放讀取數(shù)據(jù)的位置。 n：一次讀取之數(shù)據(jù)筆數(shù)。 DVP 系列 PLC 利用此指令讀取特殊模塊之 CR數(shù)據(jù)。 2． TO 指令 指令說明： m1：特殊模塊的排列號碼， PLC 主機所連接特殊模塊的編號。 m2： CR的號碼，特殊模塊的內部內建 36 組 16 位長度的內存，稱之為 CR (Controlled Register)。 CR 的編號以 10 進制編碼 0～ 35，特殊模塊的各種運行情況及設定值均被包含在里面。 FORM m1 m2 d n To m1 m2 d n 第 5章 系統(tǒng)的電氣控制 31 PLC 程序編譯 程序設計思路介紹 : 控制器上電后有 3秒 時間自檢 ,按 ON 鍵不能啟動 。 自檢結束后 按 ON 鍵主機開始起動 。 主機啟動過程為 : KM3得電 ,KM1 得點→星形啟動狀態(tài)→延 時時間到 (星三角形轉換時間 ),KM3 失電 (KM2,KM3 互鎖 ),KM2 得電→電機進入自 動控制狀態(tài) ,星三角啟動 電機完成 。 圖 近地自動控制運行圖 程序設計思路介紹 : 電機啟動到三角狀態(tài)后 ,延時一段時間后加載電磁閥得電 ,空壓機開始加載 ,油氣罐壓力開始提高 .當氣壓升高超過設定高限壓力時 (卸載壓力值 ),加載電磁閥失電 ,放空閥開始動作 ,空壓機進入空車運行狀態(tài) 。 如果在規(guī)定的時間內 (空車時間內 ),氣壓又降低于設定的低限壓力 (加載壓力值 ),加載電磁閥又得電 ,卸放閥失電 ,壓縮機正常壓縮空氣 ,提高氣罐壓力 .如果在 空車時間內 ,氣 罐壓力沒有降到低限壓力 ,控制器將自動停止電機工作 ,實現(xiàn)空車過久自動停機 。只有當壓力降低到低限壓力 ,電機自動按啟動過程起動運行 ,如此往復循環(huán) 。 在程序執(zhí)行前將 M0M11 中的數(shù)設定為 3200 一個 16 位數(shù) ,將 M12M23 中的數(shù)設定為 1V5V 的電壓信號 。 PLC 內部設定 1V10V 對應曲線圖 PLC電壓特性從 10V+10V 對應數(shù)字 8000+8000,壓力傳感器對應的數(shù)字 電子科技大學本科學士論文 32 量程是 +800+4000[5],試驗中的高限壓力 值 (卸載壓力值 )為 (加載值 )為 ,經(jīng)計算分別對應數(shù) 字 2400 和 3200 所以程序中預先給 D10 和 D11 設定兩初始值 .K14壓力傳感 器通道 。 圖 自動運行控制圖 第 5章 系統(tǒng)的電氣控制 33 圖 PLC電壓特性曲線 狀態(tài) 程序設計思路介紹 : 在自動 狀態(tài)下 ,設備處于卸載狀態(tài) ,按一下 “ M” 加載 ,如果壓力高于卸載壓力 ,加載電磁閥點動一下后回到卸載狀態(tài) 。如果壓力低于卸載壓力 ,加載電磁閥得電直到供氣壓力大于卸載壓力后重新回到卸載狀態(tài) 。 圖 58 手動加載 程序設計思路介紹 : 設備處于加載狀態(tài) ,按一下 ” M” 卸載 ,如果壓力高于加載壓力 ,加載電磁閥失電直到供氣壓力小于加載壓力后重新回到加載狀態(tài) 。如果壓力低電子科技大學本科學士論文 34 于加載壓力 ,此時卸載不起作用 . 圖 手動卸載 : 程序設計思路介紹 : 按 “ OFF” 鍵 ,加載電磁閥 失電和卸放電磁閥得電 ,延時一段時間 (停機延時 )后 ,電機接觸器失電 ,主機和風扇電機停止運轉 ,重起延時結束后卸放電磁閥失電 。 只有按 “ ON” 鍵才能重新啟動 。 按 “ OFF” 停機 ,空車過久停機 ,故障停機使電機停轉時不能馬上起動電機 ,需有一定延遲 ,本控制器在各種停機狀態(tài)下時間顯示窗口倒計時顯示剩余延時時間 ( 如 90秒 ),只有延時時間為零時才能起動電機 [6] 第 5章 系統(tǒng)的電氣控制 35 圖 正常停機 7. 預警與提示 :即通過三個輸入點空濾開關 ,油濾開關 ,油分開關進行預警和提示 .不同的輸入點動作在液晶顯示屏上會顯示不同的字樣 。 第 6章 結束語 36 第 6章 結束語 通過此次學習 ,了解到了空壓機的相關發(fā)展情況 ,理解了螺桿式空壓機的工作原理和工作過程 ,了解了系統(tǒng)原理圖和電氣原理圖的繪制方法 。 掌握了基本的 PLC編程方法和思想 ,理解了電氣元件對機械系統(tǒng)的控制方法 。 掌握了一些繪圖編程軟件 .認識到了螺桿式空壓機在整個實現(xiàn)系統(tǒng)中的作用 ,基本了解了 SMC 氣缸伸縮性試驗的試驗原理 。 通過與其他同學的溝通 ,了解到了其他試驗部件的作用和大致工作情況和原理 ,如傳感器 ,冷干機等 。 用到的主要軟件 : AUTOCAD 2021 用于繪制電氣原理圖和機械系統(tǒng)原理圖 TPEDITOR 用于對顯示界面進行設計 正式版開發(fā)軟件 進行 PLC 的編程 參考文獻 37 參考文獻 [1]王新蘭 .液壓與氣動 .北京 .電子工業(yè)出版社 .2021 [2]姜繼海 ,宋錦春 ,高常識 .液壓與氣壓傳動 .北京 .高等教育出版社 .2021 [3]求是科技 .PLC 應用開發(fā)技術與工程實踐 .北京 .人民郵電出版社 .2021 [4]中達電通有限公司 .DVP 可編程程序控制器使用手冊 .上海 .2021 [5]Jen of a Soltless PMMotor For a Screw Compressor institute of [6]Xin wu,Yaoyu eff