【正文】 自 動 / 手 動 選 擇 開 關(guān)加 熱 / 冷 卻 / 停 止 選 擇 開 關(guān)自 動 啟 動 按 鈕光 柵 保 護(hù)停 止 按 鈕手 動 壓 制手 動 回 程手 動 頂 出手 動 退 回手 動 啟 動 主 油 泵手 動 停 止 主 油 泵壓 力 設(shè) 定 電 接 點(diǎn)手 動 啟 動 低 壓 油 泵 電 機(jī)手 動 停 止 低 壓 油 泵 電 機(jī)主 缸 控 制 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 控 制 接 近 開 關(guān)下 行 電 液 閥回 程 電 液 閥頂 出 電 液 閥退 回 電 液 閥快 行 電 液 閥功 率 驅(qū) 動 器低 壓 油 泵 電 機(jī)油 溫 冷 卻 進(jìn) 水 閥油 溫 加 熱 裝 置主 泵 電 機(jī) 啟 動 圖 PLC 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 I/O 分析及 PLC 選型 四柱 式液壓機(jī)自動控制系統(tǒng)采用西門子公司的 S7200 系列整體式 PLC。利用 PLC湖北文理學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的 CPU 具有的高速脈沖輸出 (PTO)功能對變量泵的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制。 單元 (1)CPU226 的技術(shù)規(guī)格說明如表 表 CPU226 的技術(shù)規(guī)格 特性 CPU226 外形尺寸（ mm） 190 80 62 程序存儲區(qū) 4096 字 數(shù)據(jù)存儲區(qū) 2560 字 斷電保持時間 190 小時 本機(jī)輸入 /輸出 24 入 /16 出 擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 高速計數(shù)器 單向 6路 30KHz 雙向 4路 20KHz 脈沖輸出 2路 20KHz 模擬電位器 2 實(shí)時時鐘 內(nèi)置 通訊口 2RS485 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 有 輸入 /輸出映像區(qū) 256（ 128 入 /128 出） (2)電源預(yù)算 所有的 S7200CPU 都有內(nèi)部電源，可為 CPU自身、擴(kuò)展模塊和其它用電設(shè)備提供5V、 24V 直流電源。 CPU 還向外提供一個 24V直流電源，從電源輸出點(diǎn) (L+， M)引出。電源容量完全滿足要求，無須增加外接電源。 PTO 可以輸出一串脈沖，用戶可以控制脈沖 (頻率 )和個數(shù)。當(dāng)在 或 上激活 PTO 功能時，PTO 發(fā)生器對輸出擁有控制權(quán)，輸出波形不受其它影響。 TPO 功能也立刻中止脈沖輸出。 (3)參數(shù)的脈沖化 控制油泵斜盤的拉桿直徑為 120mm，斜盤角度的調(diào)整范圍為 :O186。根據(jù)計算所對應(yīng)的直線距離為 :041mm。時需要 1642 個脈沖，電機(jī)需轉(zhuǎn)動 圈。電機(jī)正轉(zhuǎn)，需要 1642 個脈沖。需要 334個脈沖。需要 334 個脈沖。電機(jī)正轉(zhuǎn)，需要 1323 個脈沖。需要 334個脈沖。需要 334 個脈沖。電機(jī)正轉(zhuǎn)，需要 998 個脈沖。需要 334個脈沖。需要 334 個脈沖。 PID調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整，在長期應(yīng)用中已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。由于軟件系統(tǒng)的靈活性， PDI 算法可以得到修正而更加完善。 (1)數(shù)字 PID 控制算法 在模擬 調(diào)節(jié)系統(tǒng)中， PID控制算法的表達(dá)式 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ??? ? dt tdetdteTtetu Tk dp11 42 由于數(shù)字 PID 控制是一種采樣控制，它根據(jù)采樣時刻的偏差值來計算控制量，因此，在 PLC控制系統(tǒng)中，必須對上式進(jìn)行離散化，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，此時積分項(xiàng)和微分項(xiàng)可用求和及求增量式表示 : ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ????? ?? T kekeTjeTTkekku Dijp 101 43 式中 T:采樣周期 必須足夠小，才能保證系統(tǒng)有一定的精度。 ? ?1?ke :第 K1次采樣時的偏差。 湖北文理學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (2)PID 參數(shù)設(shè)置 由于可編程控制器運(yùn)行速度的提高，運(yùn)算能力的增強(qiáng)，因此 PLC 都可用于數(shù)字PID 控制。S7200 型 PLC 的 CPU226 自身具有數(shù)字 PID控制指令，只需填寫一張 PID 控制參數(shù)表(Table)后，執(zhí)行指令 PID Table， L00P 即可。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大微分時間 dT ，亦有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應(yīng)。其控制方式采用模擬量入 /開關(guān)量出的形式，利用 EM231RTD 的 2輸入通道，當(dāng)油溫超過 55℃時，打開油溫冷卻電磁閥通循環(huán)冷卻水降低油溫，當(dāng)油溫低于 35℃關(guān)閉電磁閥停止通冷卻水 。熱電阻選用Pt100? 。 CPU 模塊采用西門子的 CPU226DC/DCD/C24 輸入 /16 晶體管輸出模塊，對油溫控制采用西門子的 EM231RTD 型溫度測量模塊， CPU 模塊控制整個系統(tǒng)按照所給定的程序有條不紊地運(yùn)行。 由于 CPU 模塊有 24點(diǎn)數(shù)字量輸入，有 16 點(diǎn)數(shù)字量輸出，己能滿足需要，所以不再需要增加輸入 /輸出模塊。 湖北文理學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ I/0 地址分 配 這個控制系統(tǒng)的輸入有自動 /手動選擇開關(guān)、加熱 /冷卻選擇開關(guān)、自動啟動按鈕、停止按鈕、手動啟動主油泵電機(jī)、手動停止主油泵電機(jī)、手動壓制、手動回程、手動頂出、手動退回、壓力設(shè)定電接點(diǎn)、光欄保護(hù)、手動啟動低壓油泵電機(jī)、主缸控制接近開關(guān)、頂出缸控制接近開關(guān)、速度選擇開關(guān) (高、中、低 )等共 23 個輸入點(diǎn)。具體的輸出分配如表 : 表 輸出地址分配表 輸出地址 對應(yīng)的外部設(shè)備 脈沖輸出 回程電液閥 快行電液閥 頂出電液閥 退回電液閥 下行電液閥 低壓油泵電機(jī) 時間繼電器 主油泵電機(jī)星 三角啟動 1 主油泵電機(jī)星 三角啟動 2 主油泵電機(jī)星 三角啟動 3 步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向 油溫冷卻進(jìn)水閥 加熱元件 這個控制系統(tǒng)在進(jìn)行主油泵電機(jī)星三角啟動控制及回程到位后，延時一定的時間頂出缸頂出，頂出到位后，延時一定的時間頂出缸退回，延時一定的時間進(jìn)行下一個工作循環(huán)。 具體的輸出分配如 表 : 湖北文理學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 定時器分配 定時器 功能 T37 油泵電機(jī)星 三角啟動 T38 延時頂出 T39 延時退回 T40 延時到下一個工作循環(huán) 這個控制系統(tǒng)在整個工作過程中需要用到多個內(nèi)部繼電器，其具體的輸出分配如表 : 表 內(nèi)部繼電器分配 內(nèi)部繼電器 功能 自動狀態(tài)啟動 自動狀態(tài)進(jìn)入快轉(zhuǎn)慢 自動狀態(tài)滿足初始條件 自動狀態(tài)快速下行速度標(biāo)示 自動狀態(tài)快轉(zhuǎn)慢速度標(biāo)示 自動狀態(tài)回程速度標(biāo)示 油泵斜盤復(fù)位標(biāo)示 油泵斜盤角度復(fù)位 手動狀態(tài)啟動 手動狀態(tài)進(jìn)入快轉(zhuǎn)慢 手動狀態(tài)回程到位 外部接線圖設(shè)計 PLC 外部接線圖見圖 湖北文理學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ C O MI 0 . 1I 0 . 0I 0 . 2I 0 . 4I 0 . 3I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 1 . 7I 2 . 0I 2 . 1I 2 . 2I 2 . 3I 2 . 4I 2 . 5I 2 . 6自 動 啟 動 按 鈕回 程 到 位 及 上 死 點(diǎn) 接 近 開 關(guān)快 轉(zhuǎn) 慢 接 近 開 關(guān)光 柵 保 護(hù) 輸 入下 死 點(diǎn) 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 頂 出 接 近 開 關(guān)頂 出 缸 退 回 接 近 開 關(guān)壓 力 設(shè) 定 電 接 點(diǎn)手 動 啟 動 低 壓 油 泵 電 機(jī)停 止 按 鈕手 動 壓 制 按 鈕手 動 回 程 按 鈕手 動 頂 出 按 鈕手 動 退 回 按 鈕自 動 / 手 動 選 擇 開 關(guān)高 速 控 制 開 關(guān)中 速 控 制 開 關(guān)低 速 控 制 開 關(guān)加 熱 / 冷 卻 選 擇 開 關(guān)手 動 啟 動 主 油 泵 電 機(jī)手 動 停 止 主 油 泵 電 機(jī)時 間 繼 電 器 延 時 觸 點(diǎn)手 動 停 止 低 壓 油 泵 電 機(jī)FU3回 程 電 液 閥快 行 電 液 閥頂 出 電 液 閥退 回 電 液 閥下 行 電 液 閥低 壓 油 泵 電 機(jī) 接 觸 器主 油 泵 電 機(jī) 星 三 角 啟 動 1主 油 泵 電 機(jī) 星 三 角 啟 動 2主 油 泵 電 機(jī) 星 三 角 啟 動 3步 進(jìn) 電 機(jī) 旋 轉(zhuǎn) 方 向油 溫 冷 卻 進(jìn) 水 閥加 熱 元 件C O M 2C O M 1~ 2 2 0 VQ 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3Q 1 . 4Q 1 . 5PLC 圖 外部接線圖 根據(jù)液壓機(jī)的控制要求，所需的器件有：西門子 S7200 系列 PLC、起動按鈕 SB停止按鈕 SB紅綠色信號燈等，輸入／輸出端口接線如外部接線圖所示。如果電磁閥的功率較大，一個輸出繼電器不能帶動，可以采用輸出繼電器先帶動中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動電磁閥。 選擇自動運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入自動運(yùn)行狀態(tài)，控制油泵開 。若條件不滿足則停車 選擇手動運(yùn)行，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行狀態(tài)，控制油泵開，檢測是否滿足運(yùn)行條件，若滿足條件，則啟動主油泵，手動點(diǎn)動控制液壓機(jī)運(yùn)行。 程序設(shè)計 編 程 軟 件 采 用 西 門 子 公 司 為 其 生 產(chǎn) 的 PLC 機(jī) 而 設(shè) 計 的 編 程 軟 件STEP7Micro/Win32。 (2) 程序說明 O初始化子程序及 1自動、 2手動子程序組成。 自動、 2手動子程序是用來控制液壓機(jī)的整個工作過程。其中包括 1 12對溫控模量控制的子程序。 、 子程序分別是 6子程序中的嵌