【正文】 （ 1）對(duì)輸入／輸出點(diǎn)的選擇 要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15～ 20％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。 通過比較認(rèn)識(shí)，以及對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中的要求分析，本系統(tǒng)中選用“ DZ10100/330 Ie=20A”的空氣開關(guān)。 空氣開關(guān)的選擇 市面上的空氣開關(guān)多種多樣，以“ DZ10100/330 Ie=60A ”來說明各個(gè)參數(shù)的含義 ： 13 DZ－－“自動(dòng)”的反拼音 ； 10－－設(shè)計(jì)序號(hào) ； 100－是它的殼架等級(jí) ； 3－－－表示極數(shù)即三相 ； 3－－－脫扣形式（ 0－－無脫扣器， 1－－熱脫扣器式， 2－－電磁脫扣器式， 3－－復(fù)式） ； 0－－－有無輔助觸頭（ 0－－無輔助觸頭， 2－－有輔助觸頭） ； Ie=60A－－－過電流調(diào)節(jié) 額定電流。 相關(guān)元件主要技 術(shù)參數(shù)及原理如下： （ 1）操作頻率為 1200/h； （ 2）機(jī)電壽命為 1000 萬次； （ 3）主觸頭額定電流為 10/16（ A）； （ 4）額定電壓為 380/220（ V）； （ 5）功率為 。 Y2E 系列電機(jī)是為了提高電動(dòng)機(jī)效率而設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，其滿載效率比 Y2 系列提高 %，主要適用于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)載率較高的各種機(jī)械設(shè)備上。 Y2 系列電動(dòng)機(jī)在 Y系列電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了電磁和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了電機(jī)的 噪聲及振動(dòng)，節(jié)約了材料，并使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更合理，外形新穎、美觀。 Y2 系列電動(dòng)機(jī)采用 F 級(jí)絕緣等級(jí)，但溫升仍按 B 級(jí)絕緣考核（除機(jī)座為 315 部分及 355 部分規(guī)格外），故電動(dòng)機(jī)的溫升裕度較大。功率 3kwt 以下為 Y 接法，其他功率均為 △ 接法。Y2 系列電機(jī)的安裝尺寸和功率等級(jí)符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，與德國 DIN42673 標(biāo)準(zhǔn)一致，也與 Y 12 系列電機(jī)一樣，其外殼防護(hù)等級(jí)為 IP54，冷卻方法為 IC41l，連續(xù)工作制（ S1）。 圖 22 籠型三相異步電動(dòng)機(jī) 它是 我 國九十年代最新產(chǎn)品，其整體水平已達(dá)到國外同類產(chǎn)品九十年代初的水平。 傳送系統(tǒng)的硬件選擇 電機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)中的電機(jī)采用普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中沒有對(duì)電機(jī)的什么特別要求，因此選用普通的三相異步電機(jī)，本設(shè)計(jì)中選用 Y2型異步電機(jī) 。 ：?jiǎn)蝿?dòng)與循環(huán)控制連鎖，任何一個(gè)單動(dòng)按鈕“ ON”，循環(huán)控制不能建立，反之，如果循環(huán)控制已建立，單動(dòng)按鈕的動(dòng)作對(duì)循環(huán)操作沒有任何影響。 ，貨物應(yīng)先停止裝填，待料運(yùn)送完畢后 5 秒后第一級(jí)皮帶運(yùn)輸機(jī)停止再依次停止其它級(jí)，各級(jí)延時(shí)均為 10 秒。 某廠的生產(chǎn)工序有 1 組四級(jí)皮帶輸送機(jī)，其示意圖如圖 21所示 。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。接著就可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （ 3）選擇合適的 PLC 類型 根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊 的選擇等。 圖 13可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟 N N Y N Y 10 （ 2）確定 I/O 設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。 （ 1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求 ①被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程 ； ②控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。所以采用方案三設(shè)計(jì)。這個(gè)方案包含了方案三的優(yōu)點(diǎn)，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性之外，還可以簡(jiǎn)化程序。 方案三：利用 PLC 可編程控制器來控制，再加上強(qiáng)電電路組成的控制部分。 方案二：只利用 PLC 可編程控制器，若只利用 PLC 可編程控制器，其高可靠性是絕對(duì)可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性的，存在強(qiáng)電容易損壞 PLC 的問題。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容即為 PLC 在皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 PLC 不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時(shí)、計(jì)算和各種閉環(huán)控制功能。能耗較小，使用成本低。噪音較小，適合于工作環(huán)境要求比較安靜的場(chǎng)合等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于輕工，電子，食品，化工，木業(yè)，機(jī)械等行業(yè)。該機(jī)種具 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)方便，使用可靠，傳輸平穩(wěn)，輸送量大，效率高，低噪音等優(yōu)點(diǎn)。 課題的研究目的和內(nèi)容 8 皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，皮帶輸送機(jī)控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。 （ 5）組成分散控制系統(tǒng)：把 PLC 作為下位機(jī)，與上位機(jī)的計(jì)算機(jī)共同組成分散控制系統(tǒng)。 （ 3）位置、速度控制：在機(jī)器人、機(jī)床、電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域進(jìn)行位置、速度控制。 （ 1）取代繼電器控制：在燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉庫、生產(chǎn)流水線等方面進(jìn)行邏輯控制。 PLC 的應(yīng)用 隨著 PLC 技術(shù)的飛躍發(fā)展， PLC 系統(tǒng)已成為一種綜合的控制系統(tǒng)，特別是 PLC 己經(jīng)深入到智能控制領(lǐng)域中，如在機(jī)械手控制、機(jī)器 人控制、實(shí)現(xiàn)離散數(shù)學(xué)模型等方面都獲得廣泛應(yīng)用，使 PLC 技術(shù)已大大超出了過去僅代替繼電器電路的范疇。主要使用于不連續(xù) I/O 狀況，不需在通信與其它先進(jìn)功能，如應(yīng)用于單臺(tái)機(jī)床控制等場(chǎng)所；二是隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，劃分 PLC 規(guī)模的 I/O 點(diǎn)數(shù)的界限不斷向上增移。 PLC 的另一個(gè)發(fā)展方向是大型和超大型，這些PLC 具有上萬個(gè)輸入輸出量，用于石化、冶金、汽車制造等領(lǐng)域。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。 I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的 7 過程中，直接讀輸入，刷新輸出。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開關(guān)量 I/O 以外，還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。 ①微型： I/O 總點(diǎn)數(shù)（ 20～ 64）點(diǎn)，后上移到 128 點(diǎn)。 （ 2）按 I/O 點(diǎn)總數(shù)分類 隨著微型 PLC 技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，售價(jià)也趨向合理，每臺(tái)約（ 200～ 400）美元。為適應(yīng)用戶的不同應(yīng)用要求，很多廠家均開發(fā)生產(chǎn)了相互有關(guān)聯(lián)的系列產(chǎn)品，為區(qū)別 PLC 的綜合特性，通常以下述兩種辦法分類： （ 1）按 I/O 點(diǎn)數(shù)及存儲(chǔ)器容量分類 ①小型：最多 I/O 為 40/40，用戶存儲(chǔ)器 1KB； ②中型：最多 I/O 為 128/128，用戶存儲(chǔ)器 4KB； ③大型： I/O128/128，用戶存儲(chǔ)器 4KB。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(yùn)行。 （ 4）編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形 式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 （ 3）采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器 件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。從上述 PLC 的定義，我們可以看到 PLC 的許多特點(diǎn)，概括起來有以下幾點(diǎn)： （ 1）高可靠性 ①所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離； ②各輸入端均 采用 RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為 1020ms； ③各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾； ④采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源； ⑤對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選； ⑥良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況， CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大； ⑦大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進(jìn)一步提高。 圖 12 PLC的工作過程 PLC 的特點(diǎn) 根據(jù) IEC 標(biāo)準(zhǔn)草案給 PLC 下的定義：它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系自診斷 與外設(shè)通信 輸入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài) 解算用戶邏輯 輸出結(jié)果 5 統(tǒng)，它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部?jī)?chǔ)存的用戶設(shè)計(jì)的指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算以及通過數(shù)字或模擬輸入，輸出來控制各種類型的機(jī)械或過程。如此不斷的反復(fù)循環(huán)掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)全過程及設(shè)備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、出現(xiàn)故障或載物。解算用戶邏輯時(shí)，每一步所得到的輸出信號(hào)被存入輸出映像寄存器而并未發(fā)送到輸出模塊，相當(dāng)于輸出信號(hào)被 輸出門阻隔，待全