【正文】 件配置機(jī)構(gòu)框圖所示，包括中央處理單元及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件（光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)）等幾部分。執(zhí)行元件 輸入輸出單元中央處理單元CPU控制元件檢測(cè)元件 第三章 電氣元件的選擇 可編程控制器的介紹 .1可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器（Programmable Controller）的英文縮寫是PC，容易同個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，因此通常都稱其為PLC（Programmable Logic Controller）。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。它用計(jì)算機(jī)的軟組件的邏輯編程成功取代了繼電器控制的硬接線編程，生產(chǎn)硬設(shè)備的生產(chǎn)線是“柔性”的愿望終于實(shí)現(xiàn)了。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí) ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：（1）硬件方面（2）軟件方面2．編程簡(jiǎn)單、使用方便目前，大多數(shù)PLC采用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語(yǔ)言。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。4．設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很?。欢襊LC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便?？梢园凑战Y(jié)構(gòu)形式、I/O點(diǎn)數(shù)和功能兩種形式分類。整體式結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，適用于嵌入控制設(shè)備的內(nèi)部，常用于單機(jī)控制。②模塊式把各個(gè)組成部分CPU、I/O、電源等分開(kāi)，做成各自獨(dú)立的模塊，各模塊做成插件式，插入機(jī)架底板的插座上。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC具有配置靈活、組裝方便，擴(kuò)展容易。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱A2NQ系列PLC 。小型PLC的存儲(chǔ)器容量一般在2KB～4KB之間，I/O點(diǎn)數(shù)一般在64～128之間。 （3）PLC按功能分類PLC根據(jù)功能可分為低檔機(jī)，中檔機(jī)和高檔機(jī)。 圖35 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它按照用戶程序存儲(chǔ)中預(yù)先編制的控制程序，通過(guò)輸入接口采入現(xiàn)場(chǎng)信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，進(jìn)而通過(guò)輸出接口控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。（1）CPU 中央處理單元CPU是可編程序控制器的控制中樞。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。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(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 （3）電源模塊： 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過(guò)程中各結(jié)果的狀態(tài)。因此，PLC的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的。即PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描。在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。常用的開(kāi)關(guān)有刀開(kāi)關(guān)、鐵殼開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)和自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考嗦菲鞯姆诸惙绞接卸喾N，常見(jiàn)的有按操作方式分：有電動(dòng)操作、儲(chǔ)能操作和手動(dòng)操作；按結(jié)構(gòu)分：有萬(wàn)能式和塑殼式；按使用類別分：有選擇型和非選擇型；按滅弧介質(zhì)分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式；按動(dòng)作速度分：有快速型和普通型；按極數(shù)分：有單極、二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式和抽屜式等。(1)框架式（萬(wàn)能式）斷路器智能型萬(wàn)能式斷路器適用交流50Hz，額定電壓380V、660V，額定電流為200A6300A的配電網(wǎng)絡(luò)中,主要用來(lái)分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備免受過(guò)載、欠電壓、短路，單相接地等故障的危害，該斷路器具有多種智能保護(hù)功能，可做到選擇性保護(hù)，動(dòng)作精確，避免不必要的停電，提高供電可靠性。1250A以下的斷路器在交流50Hz電壓380V 的網(wǎng)絡(luò)中可用作保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載和短路。 圖36萬(wàn)能式斷路器 圖37西門子塑殼斷路器3VL系列 (2)塑殼式斷路器塑殼斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍。塑殼式斷路器可以和漏電器、測(cè)量模塊、電操模塊等功能單元配合使用。目前，塑殼式斷路器常被用作低壓電路的終端開(kāi)關(guān)或支路開(kāi)關(guān)。 塑殼斷路器隨著應(yīng)用需求的變化和技術(shù)的發(fā)展，額定電流的覆蓋范圍逐步增大，目前普通塑殼斷路器的額定電流可以達(dá)到1250A，足以滿足工業(yè)供電線路的使用需求。(3)小型斷路器小型斷路器適用于交流50/60Hz額定電壓230/400V，額定電流至63A線路的過(guò)載和短路保護(hù)之用，也可以在正常情況下作為線路的不頻繁操作轉(zhuǎn)換之用。 圖38正泰小型斷路器DZ4760按鈕開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。 　按鈕開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，有的產(chǎn)品可通過(guò)多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。正泰NP4系列按鈕適用于交流50Hz或60Hz、電壓至380V，直流工作電壓至220V的電路控制系統(tǒng)中。 圖39正泰NP4按鈕 圖310帶燈指示按鈕還有一種工廠企業(yè)里常用的一種帶燈按鈕，這種按鈕相對(duì)于一般的按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)主要是使操作者能夠清晰的觀察按鈕的動(dòng)作狀態(tài)，這種按鈕一般有指示燈電源。急停按鈕也可以稱為“緊急停止按鈕”，業(yè)內(nèi)簡(jiǎn)稱急停按鈕。 熔斷器的選擇熔斷器其實(shí)就是一種短路保護(hù)器，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過(guò)電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。對(duì)熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流的確定。例如，用于保護(hù)照明和電動(dòng)機(jī)的熔斷器，一般是考慮它們的過(guò)載保護(hù)，這時(shí)，希望熔斷器的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。若短路電流較小時(shí)，可采用熔體為錫質(zhì)的RCIA系列或熔體為鋅質(zhì)的RM10系列熔斷器。當(dāng)短路電流較大時(shí)，宜采用具有高分?jǐn)嗄芰Φ腞L1系列熔斷器。熔斷器有高壓熔斷器和低壓熔斷器熔之分，在這里我們運(yùn)用的是380V電壓，主要介紹低壓熔斷器。RT14系列高分?jǐn)嗄芰τ刑盍蠄A柱型熔斷器符合GB1353IEC6026VDE0636標(biāo)準(zhǔn)! 適用于交流50Hz，額定電壓交流380/500V，額定電流至63A的配電線路中，作過(guò)載和短路保護(hù)。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開(kāi)觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。接觸器分為直流接觸器和交流接觸器，在該系統(tǒng)中我們運(yùn)用交流接觸器，下面我們主要介紹一下交流接觸器。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸頭斷開(kāi)，切斷電源。這里我選擇的是交流接觸器。市場(chǎng)上有多種接觸器，在這里我們運(yùn)用國(guó)產(chǎn)CJX2D09型號(hào)交流接觸器。 熱繼電器熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，主電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。主電路中有兩臺(tái)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過(guò)程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過(guò)載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。但若過(guò)載時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過(guò)允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過(guò)載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過(guò)載保護(hù)的保護(hù)電器。 圖315電子式熱繼電器 圖316施耐德IR2熱繼電器施耐德熱繼電器主要應(yīng)用于工業(yè)控制、能源及基礎(chǔ)設(shè)施、建筑等；標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)保護(hù) ；線路保護(hù)；電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)、電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)及缺相保護(hù)；這里我們選擇的是施耐德IR2熱過(guò)載繼電器。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。（1）電容式接近開(kāi)關(guān)這種開(kāi)關(guān)的測(cè)量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開(kāi)關(guān)的外殼。當(dāng)有物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，不論它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)。當(dāng)檢測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開(kāi)關(guān)。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)關(guān)。這種接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)對(duì)象必須是磁性物體。（3）電感式接近開(kāi)關(guān)電感式接近開(kāi)關(guān)它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的接近開(kāi)關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這種接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電體。控制系統(tǒng)中要收集膜信號(hào)、動(dòng)盤到位情況和料位情況，所以采用光電傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 圖317 光電傳感器內(nèi)部電路圖圖317是光電開(kāi)關(guān)原理圖,在該圖中光電開(kāi)關(guān)具有電源極性及輸出反接保護(hù)功能。這樣光電開(kāi)關(guān)能檢測(cè)自身的光軸偏離、透面鏡（傳感器面）的污染、地面和背景對(duì)其影響、外部干擾的狀態(tài)等傳感器的異常和故障，有利于進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以便設(shè)備穩(wěn)定工作。 這里所選用的是歐姆龍公司的 J0SRW05型光電傳感器。 第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的電氣原理圖（電路）設(shè)計(jì)是硬件與軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，原理圖設(shè)計(jì)關(guān)系控制系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行等諸多問(wèn)題，設(shè)計(jì)完成后不可以隨意修改，因此必須引起重視，設(shè)計(jì)時(shí)不能因?yàn)镻LC具有靈活通用的特點(diǎn)，將全部控制都寄希望于軟件。主回路、控制回路、安全電路、I/O連接電路的設(shè)計(jì)思想與要求統(tǒng)一體現(xiàn)在電路圖上。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國(guó)際、國(guó)家或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，涉及安全性、可靠性的準(zhǔn)則不可違背。PLC控制系統(tǒng)的主回路通常包括電動(dòng)機(jī)主回路、各種驅(qū)動(dòng)裝置的電源回路與動(dòng)力回路、變壓器的初級(jí)輸入回路、向控制裝置提供電能的電源輸入回路等。（1）電源總開(kāi)關(guān)為了使得控制系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離，機(jī)械設(shè)備的電氣控制裝置必須安裝電源總開(kāi)關(guān)?？傞_(kāi)關(guān)原則上應(yīng)能斷開(kāi)系統(tǒng)中的所有用電設(shè)備的電源,例外的是,當(dāng)系統(tǒng)安裝有總電源切斷情況下使用的安全保護(hù)裝置時(shí),這部分的電源允許直接連接在進(jìn)線上。保護(hù)裝置必須具有足夠的分?jǐn)嗄芰?，能夠可靠分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)的用電設(shè)備。對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)、種類較多，構(gòu)成復(fù)雜，控制要求較高的控制系統(tǒng)，I/O宜采用分離供電，并安裝獨(dú)立的保護(hù)斷路器。系統(tǒng)易受干擾或產(chǎn)生諧波的電氣控制裝置（如PLC、CNC、驅(qū)動(dòng)器、變頻器等），應(yīng)安裝隔離變壓器、濾波電抗器等。（4）輔助控制電源的設(shè)計(jì)用于系統(tǒng)安全保護(hù)、緊急停機(jī)控制裝置的電源，應(yīng)確保不會(huì)因急停等操作而分?jǐn)?。PLC、CNC原則上不應(yīng)與其他控制電路和執(zhí)行元件（如電磁閥、控制電路）共用電源。 主電路電源供電模塊 包裝系統(tǒng)中，設(shè)備多，工作電壓也不盡相同。（1）電源進(jìn)線 如圖41所示，電源由滑線引入電器柜中，經(jīng)過(guò)刀開(kāi)關(guān)QS后，再經(jīng)由熔斷器后供給系統(tǒng)的控制回路及主電機(jī)電路部分。（2）電源模塊如圖42所示，直流電源能使電路中形成恒定電流的裝置，如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。24V電源模塊開(kāi)關(guān)電源為系統(tǒng)中的A/D模塊和電磁閥提供24V DC電壓。控制回路一般有AC 220V與DC24V兩類。AC 220V安全電路，如緊急分?jǐn)嚯娐贰踩T控制電路、雙手控制電路等。AC 220V接觸器通/斷控制電路。各種驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置的AC 220V輔助控制電路等。DC 24V繼電器/接