【正文】 斷路器在跳位后 ,方能合備用電 源的斷路器。 (5)避免備用電源合于永久性故障狀態(tài)。以往傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置通過裝置內(nèi)部電容器的充放電過程來保證只動(dòng)作一次。充電條件表示備自投條件滿足 ,放電條件表示備自投條件不滿足。據(jù)網(wǎng)上調(diào)查：十 個(gè)廠用電系統(tǒng) BZT 裝置自投情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在四十一次工作電源失電故障中，就有二十四次備用電源未能自投成功，占全部失電次數(shù)的 %，其中有七次是 BZT 裝置失靈造成。 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 備用電源自動(dòng)投入的控制原理 根據(jù)備用電源自 動(dòng)投入裝置的基本要求，以圖 為例，對(duì)其控制原理作進(jìn)一步分析：正常運(yùn)行時(shí)，有 兩 種情況，分別為線路 1 運(yùn)行（ QK1 閉合）、線路 2備用（ QK2 斷開）和線路 2 運(yùn)行、線路 1 備用。 (2)備用電源的電壓工作于正常范圍 ,備用設(shè)備處于正常的準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí) ,備自投裝置方可動(dòng)作 ,否則應(yīng)予以閉鎖。工作電源消失后 ,不管其進(jìn)線斷路器是否已被斷開 ,備自投裝置在啟動(dòng)延時(shí)到達(dá)以后總是先跳該斷路器 ,確認(rèn)該斷路器在跳位后 ,方能合備用電源的斷路器。 (5)避免備用電源合于永久性故障狀態(tài)。以往傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置通過 裝置內(nèi)部電容器的充放電過程來保證只動(dòng)作一次。充電條件表示備自投條件滿足 ,放電條件表示備自投條件不滿足。 控制信號(hào)有四個(gè)分別是 QF QF2 的分離與閉合信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)的輸出是通過燈和繼電器來顯示 和控制線路。初始狀態(tài) 是 CPU 內(nèi)部中間變量和暫存指令的地址都為 0。主 /備用切換：當(dāng)主電路或備用電路中的任意一路發(fā)現(xiàn)故障，主備電路互為備用。 1969 年美國(guó)最大的汽車制造商 通用汽車公司 (GM) ,為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷翻新 ,設(shè)想把計(jì)算機(jī)通用、靈活的優(yōu)點(diǎn)和繼電器系統(tǒng)的簡(jiǎn)單、易懂、操作方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來制造一種通用的控制裝置 ,并把計(jì)算機(jī)編程的方式加以簡(jiǎn)化 ,用面向控制過程、面向問題的自然語言進(jìn)行編程 ,使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便使用。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出了第一臺(tái) PLC,在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用成功。在美國(guó) PLC 的影響下 ,歐洲各國(guó)相繼投入力量研制 PLC,日本由于本國(guó)集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,使 PLC 的集成度進(jìn)一步提高。 1977 年底美國(guó) MO2TOROLA 公司研制成一位微處理器 MC14500 芯片 ,于是很快出現(xiàn)了一位機(jī) PLC。 70年代末 PLC技術(shù)進(jìn)入成熟階段。同時(shí)出現(xiàn)了緊湊型、低價(jià)格的新一代產(chǎn)品和多種不同性能的分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在功能上 PLC 已可以完全取代傳統(tǒng)的邏輯控制裝置、模擬控制裝置和小型的 DDC 控制系統(tǒng) ,應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。 PLC 儼然成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。 PLC 軟件不斷向前發(fā)展 ,與計(jì)算機(jī)連接更加方便完善。全球 PLC 發(fā)運(yùn)件數(shù) 1998 年為 1456 萬件 ,1999 年為 1620 萬件 , 2020 年達(dá)到 1778 萬件。而且隨著 PLC 與 IPC、 DCS集成 PLC、 IPC DCS ,逐漸成為占自動(dòng)化裝置及過程控制系統(tǒng)最大 PLC 市場(chǎng)份額的產(chǎn)品。在全球 PLC 制造商中 ,根 據(jù)美國(guó) Automation Research Corp (ARC)調(diào)查 ,世界 PLC 領(lǐng)導(dǎo)廠家的五霸為 Siemens(西門子 )公司、 Allen Bradley(A B)公司、 Schneider(施耐 德 )公司、 Mitsubishi(三菱 )公司和 Omron(歐姆龍 )公司 ,他們的銷售額約占全球總銷售額的三分之二 。 (2)位和字處理速度 80ns 至 200ns。 (4)強(qiáng)大的擴(kuò)展能力 S7 400 中央控制器最多能連接 21 個(gè)擴(kuò)展單元。 (6)CPU 上的 SINEC L2 DP 附加有分散 u0 的集成性能。 (8)高可靠性 ,完善的自診斷和清除故障功能。小型 PLC 已批量生產(chǎn) 。大型 PLC 已經(jīng)開始研 制。而且國(guó)產(chǎn) PLC 許多仍停留在全套引進(jìn)或以仿制為主的階段上。 (2)內(nèi)置 32 個(gè)定時(shí)器、 31 個(gè)計(jì)數(shù)器、幾百個(gè)中間繼電器和數(shù)據(jù)寄存器 ,可方便10 地完成邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、模擬量控制等功能。 (4)DIN 標(biāo)準(zhǔn)卡槽安裝 ,可拆端子排接線。 總體來說 ,國(guó)產(chǎn) PLC 的發(fā)展有一定的基礎(chǔ)。因此 ,我國(guó) PLC 的完全產(chǎn)業(yè)化還有一段很長(zhǎng)的路要走。僅僅將 PLC 理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去 , PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要 ,而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體 ,其功能也日趨完善。另是向高速多功能和分布式自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量 ,另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。 (2)CPU處理速度進(jìn)一步加快將來會(huì)使用 64位 RISC芯片 ,實(shí)現(xiàn)多 CPU并行處理或分時(shí)處理或分任務(wù)處理 ,實(shí)現(xiàn)各種模塊智 能化 ,且部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化。 (3)可編程控制技術(shù)的智能化提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì) ,在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)化通信能力也是 PLC 的重要發(fā)展方向 ,尤其是以 PC為基礎(chǔ)的控制產(chǎn)品增長(zhǎng)率不斷加快。以 PC 機(jī)為基礎(chǔ)的控制方法使得用戶編程更加方便 ,而且提供開放的體系結(jié)構(gòu) ,用戶可以根據(jù)需要選擇11 各類、各廠家的 PLC 或 I/O 設(shè)備進(jìn)行互聯(lián) ,從而可以降低生成成本和提高生產(chǎn)率。這樣使控制更有效 ,系統(tǒng)更可靠。目前有許多工業(yè)用自動(dòng)控制產(chǎn)品、機(jī)電一體化產(chǎn)品開始轉(zhuǎn)向以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的控制方式 ,這就是軟 PLC。同時(shí)與硬件的連接也十分方便。從而在軟、硬件兩方面可以達(dá)到工控機(jī)和 PLC 性能的完美結(jié)合 ,方便了性能擴(kuò)展和人機(jī)交流 ,是 PLC 未來的一大發(fā)展趨勢(shì)。 根據(jù) IEC 標(biāo)準(zhǔn)，給 PLC 下的定義 它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部?jī)?chǔ)存用戶設(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)算和通過數(shù)字或模擬輸入 /輸出來控制各種類型的機(jī)械或過程。由上述 PLC 的定義，可以看到 PLC 的許多特點(diǎn)，概括如下： 控制程序可變，具有很好的柔性 在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變 PLC 的硬 件 設(shè)備，只需改變程序就可滿足要求。 具有高度可靠性，適用于工業(yè)環(huán)境 PLC 產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間（ MTBF）一般可達(dá)到 5 年以上，因此是一種高度可靠的工業(yè)產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)設(shè)備的12 運(yùn)行效率。 功能完善 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)字和模擬量輸入 /輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、 PID 調(diào)節(jié)、各種智能模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、通信、人－機(jī)對(duì)話，自診斷，記錄和圖形顯示、組態(tài)等功能。 易于掌握，便于維修 由于 PLC 使用編程器進(jìn)行編程和監(jiān)控，使用人員只需掌握工程上通用的梯形圖語言（或語句表、流程圖）就可進(jìn)行用戶程序的編制和測(cè)試。也由于 PLC 有完善的自診斷功能，輸入／輸出均有明顯的指示，在線監(jiān)控軟件的功能很強(qiáng)，因此，很容易進(jìn)行維修，能很快查找出故障的原因。 體積小，省電與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比， PLC 的體積很小，一臺(tái)收錄機(jī)一樣大小的 PLC 具有相當(dāng)于三個(gè) 高繼電器控制柜的功能。 圖 PLC 及其外部設(shè)備聯(lián)系框圖 13 價(jià)格低廉 隨著集成電路芯片功能的提高，價(jià)格的降低，可編程控制器硬件的價(jià)格也一直不斷地在下降。雖然 PLC 的軟件價(jià)格在系統(tǒng)中所占的比重在不斷提高，但由于縮短了整個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，編程和投運(yùn)費(fèi)用以及縮短了整個(gè)投運(yùn)周期因此，使用 PLC 的總造價(jià)是低廉的，而且還呈不斷下降的趨勢(shì)?？删幊踢壿嬁刂破饔? CPU (中央處理單元 )、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊、可編程器和電源五大部分組成 ,結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 （ 2） 逐條讀入后解釋用戶程序 ,產(chǎn)生相應(yīng)控制信號(hào)去控制相關(guān)電路 ,完成數(shù)據(jù)存取、傳送和處理工 作 ,并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新各個(gè)相關(guān)寄存器內(nèi)容。 PLC 的 CPU是以分時(shí)操作的方式處理各項(xiàng)任務(wù)的。 PLC 的用戶程序由若干條指令組成 ,指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令的情況下 , CPU 從第一條指令開始 ,順序逐條的執(zhí)行用戶程序 ,直到用戶程序結(jié)束 ,然后 ,程序返回第一條指令開始新的一輪掃描。 開關(guān)量的邏輯控制。例如 :機(jī)床電器控制 ,沖床、鑄造機(jī)械、運(yùn)輸帶、包裝機(jī)械的控制 ,注塑機(jī)的控制 ,化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制 ,冶金企業(yè)的高爐上料系統(tǒng)、軋機(jī)、連鑄機(jī)、飛剪的控制 ,電鍍生產(chǎn)線、汽車裝配線、電視機(jī)和收音機(jī)的生產(chǎn)線控制 ,甚至核電站的系統(tǒng)控制等等。 PLC 可用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。例如 :金屬切削機(jī)床、金屬成型機(jī)械、配裝機(jī)械 、機(jī)器人和電梯等等。過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理一般用在大、中型控制系統(tǒng) ,如柔性制造系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)等。機(jī)器人作為工業(yè)過程自動(dòng)生產(chǎn)線中的重 要設(shè)備 ,已成為未15 來工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之一。隨著 PLC 體積進(jìn)一步縮小 ,功能進(jìn)一步增強(qiáng) , PLC 在機(jī)器人控制中的應(yīng)用必將更加普遍。因?yàn)轫樞蚩刂剖枪た夭豢扇鄙俚囊画h(huán) ,幾乎任何一個(gè)過程控制和生產(chǎn)管理都是有步驟地進(jìn)行的 ,因此都可以采用 PLC?？梢妼?duì) 于工控來說 PLC 占主導(dǎo)地位 ,而數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)管理等目前計(jì)算機(jī)仍是主體。C時(shí)最少 70 小時(shí) ) 200 天 /典型值 本機(jī)集成數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù) 輸入類型 額定電壓 最大持續(xù)允許電壓 浪涌電壓 邏輯 1 信號(hào) (最小 ) 邏輯 0 信號(hào) (最大 ) 輸入延遲 24 輸入 漏型 /源型 (IEC 類型 1/漏型 ) 24 VDC， 4mA 典型值時(shí) 30V DC 35V DC， 秒 15 VDC， 5 VDC， 1mA 可選 ( 至 ) 16 連接 2 線接近開關(guān)傳感器 (Bero) 允許漏電流最大 隔離 (現(xiàn)場(chǎng)與邏輯 ) 光電隔離 隔離組 高速輸入速率 高速計(jì)數(shù)器邏輯 1=15 – 30 VDC 高速計(jì)數(shù)器邏輯 1=15 – 26 VDC 同時(shí)接通的輸入 電纜長(zhǎng)度最大 屏蔽 非屏蔽 1mA 是 500 VAC， 1 分鐘 見接線圖 20KHz( 單相 ) ， 10KHz(兩相 ) 30KHz( 單相 ) ， 20KHz(兩相 ) 所有 500 米 (標(biāo)準(zhǔn)輸入 ) 50 米 (高速計(jì)數(shù)器輸入 ) 300 米 (標(biāo)準(zhǔn)輸入 ) I/O 特性 數(shù)字量輸出特性 本機(jī)數(shù)字量輸入 本機(jī)數(shù)字量輸出 本機(jī)模擬量輸入 本機(jī)模擬量輸出 數(shù)字 I/O 映象區(qū) 模擬 I/O 映象區(qū) 允許最大的擴(kuò)展 I/O模塊 允許最大的智能模塊 脈沖捕捉輸入 高速計(jì)數(shù)器 總數(shù) 單相計(jì)數(shù)器 24 輸入 16 輸出 無 無 256 (128 輸入 /128 輸出 ) 64(32 輸入 /32 輸 出 ) 7 個(gè)模塊 7 個(gè)模塊 24 6 個(gè)