【正文】 桿旋轉帶動星輪在封閉的機殼內做周而復始的吸氣、壓縮、排氣回轉運動，螺桿每轉動一周產生 12 個壓縮循環(huán)。 單螺桿空氣壓縮機的工作過程分為吸氣、壓縮、排氣三步。 壓縮 如圖圖 12(b)所示，隨著轉子的旋轉，這種壓縮腔的體積不斷減小，即其中氣體隨之被壓縮，直到該壓縮腔的前沿轉至排氣口。 這個系統(tǒng)屬于高氣壓設備。除此之外，壓縮機主電機，風機的過載保護，電源相序的正確（壓縮機絕對不能反轉）性等對空壓機組的正常工作也至關重要。 ?壓力方面 在空氣濾清器排氣口裝有真空壓力開關，以防其堵塞； 在油氣細分離器，油過濾器中裝有壓差開關，以防其堵塞； 為保證控制系統(tǒng)氣壓平衡，裝有可調壓力上下限開關； 加載電磁閥控制加載和卸載。 5 ?供油方面 供油電磁閥兩端裝有壓差發(fā)訊器，確保主機啟動運行時不斷供油，故障時緊急停車。 ?工作狀態(tài)指示裝 置 正常狀態(tài)指示； 聲光故障報警，同時顯示故障代碼。其英文原名為“ Programmable Logic Controller”，簡稱為 PLC，中文稱“可編程邏輯控制器”。但 PC 又容易與個人計算機（ Personal Computer）的簡稱 PC產生混淆，所以近年來人們又傾向于使用 PLC 這一簡稱，中文仍然稱“可編程控制器”。 1968 年美國通用汽車公司提出使用新一代控制器的設想，從用戶的角度考慮，該公司對新一代控制器提出了 10 點要求，為各大公司提供了明確的開發(fā)目標。差不多同時，美國 MODICON 公司也研制出 084 控制器。 由于 PLC 吸取微電子技術和計算機技術的最新成果，因此發(fā)展十分迅速，從單機自動化到整條生產線的自動化，乃至整個工廠的生產自動化，從柔性制造系統(tǒng)、工業(yè)機器人到大興分散型控制系統(tǒng)， PLC 均承擔著重要角色。通過 PLC 與各種單元自動化裝置（如智能儀表 、數字化傳單裝置、智能的液壓和氣動閥組等）以及現(xiàn)場總線、計算機網絡系統(tǒng)，構成了車間和工廠自動化的完整體系。但是，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，生產規(guī)模越來越大，勞動生產率及產品質量的要求在不斷提高，對于控制系統(tǒng)的可靠性也提出了更高的要求，原有“繼電器控制系統(tǒng)”已不適應需要，究其原因是：動作緩慢；壽命短、可靠性差；體積大、耗電多；設計制造周期長、程序修改費時；不能實現(xiàn)與計算機對話。由于生產的需要與可能性，促使人們尋求新的出路， PLC 應運而生。 自 1976 年以來，微處理器開始引入 PLC 領域，大大加強了 PLC 的作用，使 PLC 由簡單地代替繼電器電路，而發(fā)展為先進的控制裝置。 由于 PLC 同時提高了功能和柔性度，使其應用迅速增 長，并普及 到 許多其它離散零件鋼鐵和有色冶金 35% 汽車和機械制造 20% 輕工、視頻包裝、造紙 16% 化工、石油、工藝過程 13% 交通運輸、礦山 7% 能源、電站、泵站、水處理 7% 科研試驗、教學 2% 7 制造工業(yè)領域。隨著 CIMS(計算機集成制造系統(tǒng) )的發(fā)展， PLC 當前還被人們用于工廠通信網絡之中，與其他智能控制器和計算機系統(tǒng)一起成為計算機綜合控制系統(tǒng)中的重要組成部分，特別是單元級和工作站級。用戶存儲區(qū)容量在 2KB 左右，掃描速度為 20～ 50ms/KB，指令較為簡單，只有邏輯運算、計時、計數等，編程語言采用簡單的語句表語言。 第二階段： PLC 的容量有所擴展， I/O 點數從 512 點至 1024 點，用戶程序存儲區(qū)擴展到 8KB 以上，速度也有提高，掃描速度達到 5～ 6ms/KB，指令功能除了基本的邏輯運算、計時、計數外，還增加了算術運算指令，以及模擬量處理指令等，輸入 /輸出類型也由純開關量 I/O，擴展為帶模擬量的 I/O。 第三階段： 進入 80 年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術的迅猛發(fā)展，以 16 位和 32位微處理器構成的 PLC 得到驚人 的發(fā)展，其功能遠遠超出了上述兩階段的產品。這一階段的產品向大型和小型兩個方面發(fā)展。編程語言普遍采用梯形語言， 同時也使用語句表和順序功能圖語言（典型的有 GRAFCET 語言）。這一階段的小型產品向超小型化和加強型功能發(fā)展有 16點 I/O,24dian I/O 的整體型小型 PLC 在小型 PLC 上配置模擬量 I/O、通信口、高速計數，指令上也設置有算術運算、比較指令以及 PID 調節(jié)指令。 這一階段 PLC 的軟件設計也有很大改進普遍實現(xiàn)了軟件模塊化設計，在 PLC 產品上提供大量的通用和專用 軟件功能模塊，用戶通過簡單的功能調用就可實現(xiàn)復雜的控制任務，給使用帶來極大的方便，使用的編程器越來越完善，專用編程器實際上已經是一臺個人計算機，可以實現(xiàn)離線編程或在線編程及監(jiān)控，程序打印以及程序固化，實現(xiàn)圖形組態(tài)，可以聯(lián)網（即掛在 PLC 網絡上），有些編程器還可以使用高級語言。 8 未來發(fā)展方向： 隨著計數的進步 PLC 的功能越來越強，應用范疇 越來越廣，與其他工業(yè)控制機，如分散型控制系統(tǒng)（ DCS）的界限已經不十分明顯，很多以往必須由分散型控制系統(tǒng)來完成的控制，現(xiàn)在用 PLC 都能實現(xiàn)，因此在應用上“交錯”已經成為普遍的現(xiàn)象隨著 PLC 應用領域的不斷擴大， PLC 本身也在不斷發(fā)展，表現(xiàn)為功能越來越強性能越來越可靠，速度越來越快，及程度越來越高，使用越來越方便。 20 世紀 80 年代末、 90 年代初推出的小型機，在元件上大都選擇表面封裝元件，進一步提高了產品的可靠性，且體積趨于超小型化。 FX2 系列 PLC 除了有開關量 I/O 外，還具有模擬量輸入、輸出以及多種智能模塊，并具有聯(lián)網通信功能，擴大了小型 PLC 的應用范圍。 (2)向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展。如三菱公司的 A3a系列高檔 PLC就采用了 MSP 芯片，指令速度可達 步。 智能模塊與 PLC 的 CPU 并行工作，提高了 PLC 的速度和效率。這些智能模塊使過程控制功能大為加強，一些 PLC 的過程控制還具有自適應、參數自整功能，控制精度明顯提高。 (3)PLC 編程工具與編程語言的多樣化、高級化、標準化。 (4)向網絡化方向發(fā)展。 PLC 與計算機之間的聯(lián)網能進一步實現(xiàn)計算機輔助制造（ CAM）和計算機輔助設計（ CAD）。為了滿足某些系統(tǒng)那個極高可靠性和安全性的要求，一些 PLC 增加了其功能，如雙機熱備用、自動切換 I/O、雙機表決、 I/O 三重表決 。為了及時診斷故障，有的公司研制了智能、可編程 I/O 系統(tǒng)或故障診斷程序，供用戶了解 I/O 組態(tài)的狀態(tài)和檢測系統(tǒng)的故障。 9 PLC 的結構及基本配置 一般講， PLC 分為箱體式和模塊式兩種。對模塊式 PLC，有 CPU 模塊、 I/O 模塊內存 、電源模塊、底板或機架。 PLC 的基本結構框圖如下： 接受現(xiàn)場信號中央處理單元板驅動受控部件電源部件輸入接口部件接口部件輸出 一、 CPU 的構成 PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經中樞的作用，每臺 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內部的電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是 PLC 不可缺少的組成單元。但工作節(jié)奏由振蕩信號控制。 CPU 的寄存器參與運算，并存儲運算的中 間結果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU 模塊的外部變化就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、各種接口及設定或控制開關。箱體式PLC 的主箱體也有這些顯示。有的還有通訊接口 ，用于進行通訊。 二、 I/O 模塊： PLC 對外的功能，主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點數確定模塊規(guī)格及數量， I/O 模塊可多可少，但其最大數受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或槽數限制。 三、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 220VAC 或 110VAC；直流電源，加的為直流電壓，常用的為 24V。 五、 PLC 的外部設備 外部設備是 PLC 系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類： 1. 編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)一些設定、監(jiān)控 PLC及 PLC 所控制的系統(tǒng) 工作狀況。 2. 監(jiān)控設備：有數據監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。 3. 存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數據，使用戶程序不丟失，如 EPROM、 EEPROM 寫入器等。 六、 PLC 的通信聯(lián)網 PLC 具有通信聯(lián)網的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計算機以及其它智能設 備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。 當然， PLC 之間的通訊網絡是各廠家專用的， PLC 與計算機之間的通訊，一些生產廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的 PLC 之間， PLC 與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網。 可編程控制器的特點 ? 硬件可靠性高 PLC 專為在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應用而設計，一個設計良好的 PLC 能置于有很強的電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。例如，在輸入 /輸出（ I/O）電路中都采用了光電隔離措施，各個 I/O 端口除采用常規(guī)模擬器濾波外，還加上數字 濾波；內部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了絞線機的電源電路，以防止由電源回路傳入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進行在線插拔、調試時不會影響各機的正常工作。為了及時診斷故障，有的公司研制了智能可編程控制 I/O 系統(tǒng)，供用戶了解 I/O 狀態(tài)和檢測系統(tǒng)的故障，也有的公司研制了故障檢測程序。 ? 編程簡 單，使用方便 PLC 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。 ? 接線簡單，通用性好 在電信號匹配的情況下， PLC 的界限只需要將輸入信號的設備（按鈕、開關等）與 PLC端子連接，將接收輸出信號執(zhí)行控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 PLC 輸出端子鏈接。 PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的邏輯關系，這種生產線的自動化過程就能隨意改變。 用于連接現(xiàn)場設備的硬件接口實際上已經設計成為 PLC 的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設計就使現(xiàn)場電氣人員與技術人員易于使用。一般 PLC 網絡可分為兩類：一類是低俗網絡，采12 用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為 500— 2500m；另一類為高速網絡，采 用令牌傳送方式通信，速率為 1M— 10Mbps，傳輸距離為 500— 1000m，網點上結點可達 1024 個。 ? 易于安裝，便于維護 PLC 安裝簡單，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間一半的地方。 PLC 以易維護作為設計目標。 從以上各點可見，在工業(yè)應用中使用 PLC 的好處是很多的。 可編程控制器的工作原理 (1)與計算機工作方式的區(qū)別 雖然 PLC 本質上是一臺微型計算機，其工作原理與普通計算機類似，均有微型計算機的許多特點，坍塌的工作方式與微型計算機有較大不同，具有一定 的特殊性。 而 PLC 則采用對 I/O 操作，數據處理等的循環(huán)掃描的工作方式。如此周而復始地不斷循環(huán)刷新，故障診斷等操作。由于 CPU 運算處理速度很高，使得外部處理的結果從宏觀來看似乎是同時完成的，這種分時操作的過程稱作 CPU 對出現(xiàn)的掃描。 (2)梯形圖程序的掃描原理 當 PLC 處理運行狀態(tài)時，它首先執(zhí)行系統(tǒng)程序，進行自檢等工作。梯形圖程序的運行總是從第一個梯形級開始，按照梯形遞增的方向逐個掃描，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結束。若程序中有中斷或跳 轉控制指令，則掃描在所在處中斷或跳轉執(zhí)行完其他操作后再返回中斷或跳轉處繼續(xù)掃描。一方面，所掃描的指令被執(zhí)行后，其結果馬上就可以通過 CPU 設置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內部故障使用程序執(zhí)行進入死循環(huán)而造成故障的影響。所謂輸入刷新就是對 PLC 的輸入進入一次讀取，將輸入端 各 變量的狀態(tài)重新讀入 PLC 中存入寄存器，輸出刷新就是將刷新的 運算結果送到PLC 的輸入端。其中對應于輸入端的數據區(qū)，被稱為輸入映像存儲器。當 CPU 輸出時，就將映像區(qū)的內容輸出到寄存器，這就是數據輸出的狀態(tài)刷新。通常把輸出寄存器稱為“軟寄存器：所謂“軟繼電器”實際上就是存儲器中一位觸發(fā)器。而在 PLC 中，卻是用微處理器和存儲 器來代替繼電器控制線路，是通過用戶程序來控制這種“繼電器”的斷和通，所以這種繼電器稱為“軟繼電器”。由輸入和輸出操作中可以看出，在刷新期間，如輸入變量狀態(tài)發(fā)生變化則在本次掃描期間， PLC 的輸出端也會相應地發(fā)生變化，也就是說輸出端對輸入產生響應，但如果在本次刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描期間 PLC 輸出保持不變，而要到下次 刷新之后，輸入變量才發(fā)