某工廠反應(yīng)爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、某工廠反應(yīng)爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要水玻璃生產(chǎn)過程主要包括加、混料過程和加熱爐燃燒換向過程，傳統(tǒng)生產(chǎn)控制采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)存在線路復(fù)雜、可靠性穩(wěn)定性差、故障診斷和排除困難等難題。本文分析了某工廠反應(yīng)爐系統(tǒng)的控制原理，同時(shí)根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求和特點(diǎn)，制定了采用PLC為核心的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并完成了電氣控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括電機(jī)的選型、電機(jī)主電路圖的繪制、閥門的選型、傳感器的選型、PLC機(jī)型的選擇、I/O端口的分配和I/O硬件接線圖的繪制等；軟件設(shè)計(jì)選用的是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，并根據(jù)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出PLC的梯形圖程序。本文對(duì)PLC控制的加、混料過程和加熱爐燃燒換向過程的

2、工作過程作了詳細(xì)闡述。最后對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行了模擬演示，通過調(diào)試，本設(shè)計(jì)能完成該系統(tǒng)所要求的控制功能。通過采用PLC設(shè)計(jì)該工廠控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)控制變得靈活、控制線路得到了簡(jiǎn)化、可靠性穩(wěn)定性得到提高、故障率降低。關(guān)鍵詞:水玻璃;PLC;控制;系統(tǒng)AbstractWater- glass production process includes adding, mixing process and the combustion furnace commutation process, the traditional production control using relay - contactor

3、electrical control system, such a system exists circuit complexity, reliability, poor stability, fault diagnostics and troubleshooting difficulties and other problems.This paper analyzes a plant reactor system control theory, and according to the system control requirements and characteristics devel

4、oped by PLC as the core of the control system design, and completed the electrical control system hardware and software design. The hardware design includes the selection of the motor, the motor main circuit drawing, valve selection, sensor selection, PLC choice of models, I / O port assignment and

5、I / O hardware wiring diagram drawing, etc.; software design empirical design method is chosen and designed according to the design method of the PLC ladder program. In this paper, plus PLC control, mixing process and the furnace combustion process of commutation process works elaborated.At last, th

6、e control system was simulated demonstration, through commissioning, the design of the system to complete the required control functions.By adopting the PLC design the control system of the plant, the system control becomes flexible control circuit is simplified and reliability improved stability, t

7、he failure rate is reducedKeywords：Water- glass; PLC; control; system目 錄1 緒論11.1研究背景與意義11.1.1水玻璃主要生產(chǎn)過程11.1.2研究目的與意義11.2 PLC研究現(xiàn)狀11.2.1 PLC的發(fā)展歷史及定義11.2.2 PLC的特點(diǎn)31.2.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域41.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容42 方案選擇與確定72.1 方案一：采用單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)72.2 方案二：采用PLC為核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)82.3 方案比較與確定83 硬件的設(shè)計(jì)及選擇103.1 系統(tǒng)總框圖103.2 電機(jī)選擇113.2.1 本設(shè)計(jì)中電機(jī)的選型1

8、13.2.2 電機(jī)主電路圖123.3 接觸器選擇123.3.1 接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理133.3.2接觸器選擇原則133.3.3本設(shè)計(jì)中接觸器的選型143.4 熱繼電器選擇143.4.1 熱繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理143.4.2熱繼電器選擇原則153.4.3本設(shè)計(jì)中熱繼電器選型153.5 熔斷器選擇163.5.1熔斷器結(jié)構(gòu)及工作原理163.5.2熔斷器選擇原則163.5.3本設(shè)計(jì)熔斷器的選型163.6 稱重傳感器的選擇173.6.1傳感器構(gòu)成及工作原理173.6.2稱重傳感器選擇原則183.6.3本設(shè)計(jì)傳感器選型193.7 指示燈及按鈕選擇193.7.1指示燈選型193.7.2按鈕的選型203.8

9、 閥門及回訊器的選擇203.9 PLC選擇213.9.1 I/O點(diǎn)數(shù)確定及型號(hào)選擇213.9.2 I/O地址分配223.9.3 PLC接線端子圖244軟件設(shè)計(jì)及編程254.1系統(tǒng)流程圖254.2 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法264.2.1 狀態(tài)流程設(shè)計(jì)法264.2.2 總的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖274.3 加、混料過程程序編程284.3.1 加、混料過程控制流程圖284.3.2 加、混料過程梯形圖及控制原理294.4 加熱爐燃燒換向過程控制編程314.4.1 加熱爐燃燒換向過程流程圖314.4.2 加熱爐燃燒換向過程梯形圖及控制原理325 模擬演示365.1 模擬方法365.2 模擬過程及結(jié)果36總結(jié)40謝辭41

10、參考文獻(xiàn)42V1 緒論1.1研究背景與意義本研究背景主要包括：水玻璃主要生產(chǎn)過程和研究目的與意義。1.1.1水玻璃主要生產(chǎn)過程水玻璃生產(chǎn)主要有以下兩個(gè)過程：1.加、混料過程；2.加熱爐燃燒換向過程。原有的水玻璃加、混料過程往往采用電磁接觸器控制電機(jī)的運(yùn)行，由于水玻璃加、混料過程要求電機(jī)較為頻繁的啟動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，這樣會(huì)大量消耗電能，生產(chǎn)成本升高。隨著電子技術(shù)、自控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用PLC和單片機(jī)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)能夠更快速，準(zhǔn)確的控制各個(gè)過程，因此被廣泛采用。水玻璃生產(chǎn)中，溫度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此對(duì)加熱爐燃燒控制尤為重要。以往水玻璃生產(chǎn)過程中，對(duì)加熱爐燃燒換向往往根據(jù)操作工人的經(jīng)驗(yàn)來

11、判斷操作運(yùn)行的，通過工人不斷觀察情況來調(diào)整加熱爐燃燒狀況，控制溫度，由于人工操作在觀測(cè)和操作頻率上的限制及操作上的延遲，很難把加熱爐溫度長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在最佳生產(chǎn)溫度，因此水玻璃往往品質(zhì)不夠好。因此考慮采用PLC設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)加、混料過程和加熱爐燃燒過程進(jìn)行控制，由于PLC具有控制能力強(qiáng)、精度高、操作靈活方便、可靠性高的特點(diǎn)，不但具有復(fù)雜的邏輯能力，還具有控制能力強(qiáng)、精度高、操作靈活方便、可靠性高的特點(diǎn)，還具有復(fù)雜的運(yùn)算能力，適宜長(zhǎng)期連續(xù)工作，能工作在各類惡劣的環(huán)境下，可滿足工業(yè)生產(chǎn)過程中的高效控制。使系統(tǒng)工作在高效的狀態(tài)下，這樣提高了生產(chǎn)效率，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了人員安全，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。1.1.2

12、研究目的與意義 根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)使之能滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制設(shè)備的需求，并考慮到實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用等特點(diǎn)，使控制方式與控制需要相適應(yīng)，與通用化程度相適應(yīng)，能充分滿足工藝要求，且具有良好的通用性和靈活性。1.2 PLC研究現(xiàn)狀1.2.1 PLC的發(fā)展歷史及定義在可編程序控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。這些功能是通過繼電器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。但是隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)愈來愈難以適應(yīng)，因?yàn)?/p>

13、繼電器控制電路通常是針對(duì)某一固定的動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)的。它的控制功能也僅僅局限于邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)等這樣一些簡(jiǎn)單的控制，一旦動(dòng)作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化就必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，重新布線、裝配和調(diào)試。顯然這樣的控制系統(tǒng)完全無(wú)法滿足日新月異且競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。這就迫使人們放棄原來已占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，研制可以替代繼電器控制系統(tǒng)的新型工業(yè)控制系統(tǒng)。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序功能

14、。所以人們將可編程序控制器稱為PLC（Programmable Logical Controller），即可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。 20世紀(jì)70年代末至80年代初，微處理器技術(shù)日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，并且還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)（NEMA,National Electrical Manufacturers Association）將之正式命名為PC（Programmable Controller）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序

15、控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無(wú)法取代的。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的

16、電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。1.2.2 PLC的特點(diǎn)1.功能強(qiáng)，性價(jià)比高。一臺(tái)小型的PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性價(jià)比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電

17、器，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一以下，大大減少了因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4.維修操作方便，擴(kuò)展容易。PLC的故障率很低，并且有完善的故障診斷功能。P

18、LC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程軟件提供的信息，可以很方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。5.體積小，能耗低。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，由于減少了大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，開關(guān)柜的體積比繼電器控制系統(tǒng)小的多。6.編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。梯形圖是使用的最多的PLC編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易用，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來編制用戶程序。7.采用循環(huán)掃描工作方式。PLC是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。P

19、LC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸頭競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問題。1.2.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。它的應(yīng)用大致分為以下幾類：1.用于開關(guān)邏輯控制 。可用PLC取代傳統(tǒng)繼電控制，如機(jī)床電氣、電機(jī)控制中心等，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運(yùn)輸、檢測(cè)等。總之，PLC可用于單機(jī)、多機(jī)群以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制。2.用于機(jī)械加工的數(shù)字控制。PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置組合成一體，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制，組成數(shù)控機(jī)床。3.用于機(jī)器人控制。可用一臺(tái)PLC實(shí)現(xiàn)36軸的機(jī)器人控制

20、。4.用于閉環(huán)過程控制及構(gòu)成DCS?，F(xiàn)代大型PLC都配有PID子程序或PID模塊，可實(shí)現(xiàn)單回路、多回路的調(diào)節(jié)控制。計(jì)算機(jī)-PLC-現(xiàn)場(chǎng)儀表是目前構(gòu)成DCS的基本結(jié)構(gòu)。5.用于實(shí)現(xiàn)工廠的自動(dòng)化管理?，F(xiàn)代的PLC均具有通信接口或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)通信模塊，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，形成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)1.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容當(dāng)稱料斗為空并且放料門關(guān)閉的情況下，開加料閥給料斗加料，當(dāng)稱料斗滿時(shí)，關(guān)閉加料閥門，由控制臺(tái)按鈕打開放料門，將物料放到拌缸進(jìn)行攪拌，經(jīng)過一定時(shí)間后進(jìn)行反應(yīng)煅燒。而當(dāng)稱重傳感器檢測(cè)到料斗已經(jīng)空時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉放料門，準(zhǔn)備下一次加料?；炝涎b置如圖1.1所示。煅燒的目的是把配好的反應(yīng)物進(jìn)行高溫加熱，進(jìn)行化

21、學(xué)反應(yīng)，加熱爐體分為南北兩個(gè)爐體進(jìn)行加熱，為了減少熱量的損失，節(jié)省能源，在南北煙道都設(shè)置了儲(chǔ)熱室，當(dāng)北爐燃燒時(shí)，打開南煙道閘板，關(guān)閉北煙道閘板，助燃風(fēng)通過北煙道，蓄熱室到北爐，供北爐燃燒所需氧氣，當(dāng)南爐燃燒時(shí)則相反，由于助燃風(fēng)通過蓄熱室?guī)ё叽蟛糠譄崃?，一方面?jié)約了燃油的消耗，節(jié)省能源，另一方面也降低了煙道溫度，保護(hù)了煙道。工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1.2所示。控制時(shí)序圖如圖1.3所示。圖1.1 混料裝置示意圖圖1.2 工藝流程簡(jiǎn)圖圖1.3 換向控制時(shí)序圖 根據(jù)生產(chǎn)控制要求，設(shè)計(jì)基于PLC的控制系統(tǒng)，主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： 1.硬件選擇。主要包括：PLC型號(hào)選擇、電機(jī)型號(hào)選擇、指示燈選擇、稱重傳感器選擇、閥

22、門選擇等。2.控制程序設(shè)計(jì)。主要就是PLC程序設(shè)計(jì)。PLC程序主要包括系統(tǒng)順序控制、時(shí)間控制、指示燈顯示、電機(jī)啟停，正反轉(zhuǎn)控制。3.在實(shí)驗(yàn)室模擬演示。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，利用指示燈的亮滅來模擬演示控制過程。2 方案選擇與確定2.1 方案一：采用單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)系統(tǒng)該系統(tǒng)中的開關(guān)量、傳感器信號(hào)、按鈕等輸入，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)程序運(yùn)行后，輸出信號(hào)作用于接觸器、電磁閥、指示燈等受控元件，使之按控制要求要求動(dòng)作。系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。 圖 2.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖單片機(jī)又稱單片微控制器，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它是由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備集成到一塊集成芯片的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)由運(yùn)算

23、器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、厚度、角度、長(zhǎng)度、濕度、溫度、流量、速度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大；但是單片機(jī)對(duì)環(huán)境要求較高，不適合在惡劣環(huán)境下工作。單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)有以下：1.低功耗CMOS化。隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不

24、夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。2. 微型單片化?，F(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。3.主流與多品種共存?，F(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。2.2 方案二：采用PLC為核

25、心設(shè)計(jì)系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用微機(jī)作為上位機(jī)，PLC為核心，與采用單片機(jī)為核心的主要區(qū)別在于，采用PLC為核心的系統(tǒng)使系統(tǒng)編程變得更加靈活和方便，同時(shí)使程序便于修改和調(diào)試。系統(tǒng)框圖如圖 2.2所示。圖 2.2 PLC系統(tǒng)框圖PLC英文全稱Programmable Logic Controller,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)器或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)

26、體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC?？删幊炭刂破鞯慕M成:PLC包括CPU模塊、I/O模塊、RAM、ROM、底板或機(jī)架。功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源單元和編程單元組成，各種模塊安裝的機(jī)架上。通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)、其它PLC或其它設(shè)備通信?？删幊炭刂破髦饕梢韵聝?yōu)點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2. 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；5.體積小，重量輕，能耗低。2.3 方案比較與確定PLC控制與單片機(jī)控制的區(qū)別：1. PLC是建立在單片

27、機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電路，故兩者不具有可比性。2. 單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。3. 不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。從工程的角度，談PLC與單片機(jī)系統(tǒng)的選用：1. 對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本較高。2. 對(duì)于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本

28、低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。方案確定：由于此次設(shè)計(jì)題目屬于工程實(shí)際，運(yùn)用于工業(yè)環(huán)境。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而且20世紀(jì)90年代后，工業(yè)控制領(lǐng)域幾乎全被PLC占領(lǐng)了，因此，此次設(shè)計(jì)選擇方案二，即采用PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。3 硬件的設(shè)計(jì)及選擇3.1 系統(tǒng)總框圖根據(jù)本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容和具體的控制要求，可由此得出該P(yáng)LC控制系統(tǒng)主要有以下部分組成：1.輸入部分 輸入部分由總的控制開關(guān)、控制臺(tái)按鈕、砂稱重信號(hào)、堿稱重信號(hào)、砂加料閥電機(jī)停止按鈕、堿加料閥電機(jī)停止按鈕、砂放料門電機(jī)停止按

29、鈕、堿放料門電機(jī)停止按鈕、各類電機(jī)熱繼電器、南煙閘回訊、北煙閘回訊、南汽閥回訊、北汽閥回訊、南油閥回訊、北油閥回訊等組成。2.輸出部分 輸出部分由電機(jī)接觸器、電機(jī)狀態(tài)指示燈、南煙閘、北煙閘、南汽閥、北汽閥、南油閥、北油閥、南煙閘指示燈、北煙閘指示燈、南汽閥指示燈、北汽閥指示燈、南油閥指示燈、北油閥指示燈等組成。系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.1 系統(tǒng)總框圖3.2 電機(jī)選擇3.2.1 本設(shè)計(jì)中電機(jī)的選型 （3.1）式3.1中，為電機(jī)容量；為短時(shí)容量；為最長(zhǎng)工作時(shí)間；為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。本設(shè)計(jì)中電機(jī)主要工作在工廠車間，故額定電壓為380V，頻率為50Hz，同樣由控制要求可以知道電機(jī)需正、反轉(zhuǎn)，且較頻繁的

30、啟停，因此它是短時(shí)工作制。根據(jù)式3.1，經(jīng)過計(jì)算和比較之后，考慮到初期投資和過渡過程損耗最小兩方面因素，故本設(shè)計(jì)選用Y系列電機(jī)，選擇的電機(jī)型號(hào)和參數(shù)如表3.1所示。表3.1 電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)砂加料電機(jī)Y100L1-42.2380514307.02.22.3堿加料電機(jī)Y100L1-42.2380514307.02.22.3砂放料電機(jī)Y132S-45.538011.614407.02.22.3堿放料電機(jī)Y132S-45.538011.614407.02.22.3攪拌電機(jī)Y160M1-41138022.614607.02.22.33.2.2 電機(jī)主電路圖 圖3.2 電機(jī)主電路圖 圖3.2 為電機(jī)主電

31、路圖，圖中各符號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.2所示。表3.2符號(hào)對(duì)應(yīng)表電機(jī)符號(hào)接觸器符號(hào)熱繼電器符號(hào)熔斷器符號(hào)砂加料電機(jī)M1KM1、KM2FR1FU1堿加料電機(jī)M2KM3、KM4FR2FU2砂放料電機(jī)M3KM5、KM6FR3FU3堿放料電機(jī)M4KM7、KM8FR4FU4攪拌電機(jī)M5KM9FR5FU53.3 接觸器選擇 接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠(yuǎn)距離用電設(shè)備主回路及其他大容量用電回路的控制電器。它分為直流和交流兩類。它的控制對(duì)象主要是電動(dòng)機(jī)、電爐、點(diǎn)燈、電焊機(jī)、電容器組等。3.3.1 接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理 1.接觸器主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置三部分構(gòu)成。（1）電磁機(jī)構(gòu) 電磁機(jī)構(gòu)包括電磁線圈和

32、鐵芯，鐵芯由靜鐵芯和動(dòng)鐵芯共同組成，鐵芯的活動(dòng)部分與受控電路的觸頭系統(tǒng)相連。（2）觸頭系統(tǒng) 觸頭又稱為觸點(diǎn)，是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被控制電路。觸頭的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭和常閉觸頭。原始狀態(tài)時(shí)斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)時(shí)閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。（3）滅弧裝置 觸頭在分?jǐn)嚯娏魉查g，在觸頭間的氣隙會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧的高溫能將觸頭燒損，并可能造成其他事故，因此，應(yīng)采用適當(dāng)措施迅速熄滅電弧。常采

33、用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。2.工作原理交流接觸器和直流接觸器原理相似，即當(dāng)線圈通電后，受電磁場(chǎng)的作用，使常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，是觸頭復(fù)原，即常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。3.3.2接觸器選擇原則選擇接觸器時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):1.控制交流負(fù)載一般應(yīng)選用交流接觸器，控制直流負(fù)載一般應(yīng)選用直流接觸器；2.接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致；3.主觸頭的額定工作電壓應(yīng)略大于或等于負(fù)載電路電壓；4.主觸頭的額定工作電流應(yīng)略大于或等于負(fù)載電路的電流；5.線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓一致，接觸器，在電壓達(dá)到額定電壓85%及以上時(shí)應(yīng)

34、能可靠吸合。3.3.3本設(shè)計(jì)中接觸器的選型 (3.2) 式3.2中，、分別為接觸器額定電壓、負(fù)載電路額定電壓。 （3.3）式3.3中，、分別為接觸器額定電流、負(fù)載電路額定電流。根據(jù)公式3.2、3.3、接觸器選擇原則及電機(jī)參數(shù)，則本設(shè)計(jì)選擇的接觸器型號(hào)參數(shù)如表3.3所示。表3.3 接觸器型號(hào)及參數(shù)型號(hào)頻率/Hz輔助觸點(diǎn)額定電流/A勵(lì)磁線圈額定電壓/V額定電流/A額定電壓/V砂加料電機(jī)接觸器CJ20-1050522010380堿加料電機(jī)接觸器CJ20-1050522010380砂放料電機(jī)接觸器CJ20-1650522016380堿放料電機(jī)接觸器CJ20-1650522016380攪拌電機(jī)接觸器CJ

35、20-25505220253803.4 熱繼電器選擇熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器，它在電器中主要用作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。它是專門用來對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)過載及斷相保護(hù)，以防電動(dòng)機(jī)過熱而燒毀的一種保護(hù)電器。3.4.1 熱繼電器結(jié)構(gòu)及工作原理 1.熱繼電器結(jié)構(gòu) 熱繼電器主要由熱元件、雙金屬片和觸頭三部分組成。雙金屬片是熱繼電器的溫度檢測(cè)元件，它將兩種不同線膨脹系數(shù)的金屬片用機(jī)械碾壓成一體。2.工作原理 熱元件串接在電動(dòng)機(jī)定子繞組中，電動(dòng)機(jī)繞組電流即為流過熱元件的電流。一對(duì)動(dòng)斷輔助觸頭串接在電動(dòng)機(jī)控制電路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱元件中流過的電流小，產(chǎn)生的熱量雖能使雙金屬片彎曲，但

36、不足以使觸頭動(dòng)作；當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，熱元件中流過的電流增大，產(chǎn)生的熱量增加，使雙金屬片產(chǎn)生的彎曲位移增大，經(jīng)過一段時(shí)間后，雙金屬片推動(dòng)導(dǎo)板使常閉觸頭斷開，切斷電機(jī)控制電路，最終切斷電動(dòng)機(jī)電源，使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。3.4.2熱繼電器選擇原則 1.熱繼電器額定電流 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。 2.熱元件額定電流 熱元件接入熱繼電器，其額定電流決定熱繼電器額定電流，熱元件電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。3.4.3本設(shè)計(jì)中熱繼電器選型 （3.4）式3.4中，、分別為熱繼電器額定電流、負(fù)載額定電流。根據(jù)式3.4、熱繼電器選擇原則和電機(jī)參數(shù)，故本設(shè)計(jì)選擇的熱繼電器型號(hào)參數(shù)如表3.4所示。表3.4 熱

37、繼電器型號(hào)及參數(shù)型號(hào)額定電流/A熱元件額定整定電流/A整定電流調(diào)節(jié)范圍/A砂加料電機(jī)熱繼電器JRS1-252564-5-6堿加料電機(jī)熱繼電器64-5-6砂放料電機(jī)熱繼電器1310-11.5-13堿放料電機(jī)熱繼電器1310-11.5-13攪拌電機(jī)熱繼電器2518-21.5-253.5 熔斷器選擇 熔斷器是一種簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器，廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中，主要用作短路保護(hù)。3.5.1熔斷器結(jié)構(gòu)及工作原理 熔斷器主要是有熔體和安裝熔體的熔管兩部分組成。熔體是熔斷器的核心，通常是采用低熔點(diǎn)的鉛、錫、鋅、銅、銀及其合金等材料制成絲狀，或根據(jù)保護(hù)特性的需要設(shè)計(jì)成滅弧柵狀和具有變截面片狀結(jié)構(gòu)。熔管

38、一般采用高強(qiáng)度陶瓷、絕緣鋼板或玻璃纖維等制成，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。熔斷器的熔體與被保護(hù)的電路串聯(lián)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔體允許通過一定大小的電流而不熔斷；當(dāng)電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔體傻瓜流過很大的故障電流，經(jīng)過一定時(shí)間。當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔體的熔點(diǎn)時(shí)，熔體被熔斷，切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)目的。3.5.2熔斷器選擇原則 熔斷器的選擇原則：1.根據(jù)適用場(chǎng)合、安裝條件選擇；2.熔斷器的額定電壓必須等于或高于工作電壓；3.熔斷器的額定電流必須等于或高于工作電流；4.熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨毚笥陔娐分锌赡艹霈F(xiàn)的最大故障電流。3.5.3本設(shè)計(jì)熔斷器的選型 （3.5）式3.5中，、分別為熔斷器額定電

39、壓、熔斷器安裝處的額定電壓。 （3.6）式3.6中，、分別為熔斷器額定電流、電機(jī)額定電流。根據(jù)式3.5、3.6以及選擇的電機(jī)參數(shù)，故本設(shè)計(jì)中選擇的熔斷器型號(hào)及參數(shù)如表3.5所示。表3.5 熔斷器型號(hào)及參數(shù)型號(hào)熔斷器額定電流/A額定電壓/V熔體額定電流/A額定分?jǐn)嚯娏?KA砂加料電機(jī)熔斷器RC1A-6060380403000堿加料電機(jī)熔斷器RC1A-6060380403000砂放料電機(jī)熔斷器RC1A-100100380803000堿放料電機(jī)熔斷器RC1A-100100380803000攪拌電機(jī)熔斷器RC1A-2002003801203003.6 稱重傳感器的選擇 該系統(tǒng)中加、混料控制主要采集的是

40、砂、堿物料的重量信號(hào)，故本系統(tǒng)選用的是稱重傳感器。稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。3.6.1傳感器構(gòu)成及工作原理稱重傳感器一般由敏感元件、變換元件、測(cè)量元件等幾部分組成，有時(shí)還加輔助電源。1.敏感元件 直接感受被測(cè)量(質(zhì)量)并輸出與被測(cè)量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測(cè)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫?電容式稱重傳感器的彈性體將被測(cè)的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰啤?.變換元件 又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跍y(cè)量的信號(hào)。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻應(yīng)變計(jì)(或稱電阻應(yīng)變片)，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化;電容式稱重傳感器的電容器，將彈性體的位

41、移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。有時(shí)某些元件兼有敏感元件和變換元件兩者的職能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生變形的同時(shí)輸出電量。3.測(cè)量元件 將變換元件的輸出變換為電信號(hào)，為進(jìn)一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路，壓電式稱重傳感器的電荷前置放大器。4.輔助電源 為傳感器的電信號(hào)輸出提供能量。一般稱重傳感器均需外鏈電源才能工作。因此，作為一個(gè)產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求，但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以并非所有傳感器都要有輔助電源。工作原理：被稱重物或者載重汽車置

42、于秤臺(tái)上，在重力效用下，秤臺(tái)將重力傳遞至彈性體支承，使稱重傳感器彈性體發(fā)生形變，貼附于彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變計(jì)橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)據(jù)成比例的差分電壓信號(hào)，經(jīng)線性放大器將差分電壓信號(hào)放大。再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)碼信號(hào)，由儀表的微處理器（CPU）對(duì)重量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、解碼等處理后直接顯重量數(shù)據(jù)。3.6.2稱重傳感器選擇原則影響稱重傳感器選型的因素：1.稱重傳感器選型應(yīng)考慮過負(fù)荷因素 ；2.可靠性；3.傳感器的防護(hù)等級(jí)；4.傳感器的工作環(huán)境； 5.稱重傳感器的準(zhǔn)確度。稱重傳感器的選型應(yīng)充分考慮以上一些因素外，還應(yīng)盡可能兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格便宜、易于維修、易于更換等條件。3.6.3本設(shè)計(jì)傳

43、感器選型本設(shè)計(jì)中稱重傳感器的選型既要考慮加、混料稱重系統(tǒng)的基本要求，又要兼顧稱重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，還要削弱那些對(duì)稱重傳感器有重要影響的因素，合理地選擇使用傳感器。根據(jù)不同類型和規(guī)模的料斗設(shè)備選用相應(yīng)的傳感器 ，綜合分析了傳感器的量程和范圍、線性度、靈敏度和分辨率后，并且根據(jù)攪拌站中稱重傳感器的運(yùn)行環(huán)境，選用的是HL-F(1)型方懸臂梁高精度壓力傳感器，如圖3.3所示： 圖3.3 HL-F(1)型方懸臂梁高精度壓力傳感器F型傳感器具有0.05%F.S的精度等級(jí)、2mv/v的靈敏度、0.05%F.S的非線性、士0.05%F.S/30min的蠕變和蠕變恢復(fù)、0.05%F. S的滯后和重復(fù)性、0.02

44、%F. S/100的零點(diǎn)輸出溫度影響和額定輸出溫度影響、15V (DC)的最大工作電壓，其額定載荷則為120T。其工作原理如圖3.4所示。圖3.4 傳感器工作原理圖3.7 指示燈及按鈕選擇3.7.1指示燈選型信號(hào)指示燈的主要作用是利用指示燈的亮滅來顯示電機(jī)、閥門等的工作狀態(tài)，由于指示燈安裝在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，因此在本設(shè)計(jì)中考慮到工廠電壓，工作環(huán)境等因素，選擇指示燈型號(hào)為：LD11-22A/21Q3F。3.7.2按鈕的選型按鈕是一種用人力操作的并具有儲(chǔ)能和復(fù)位的開關(guān)電器。按鈕主要由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式動(dòng)觸頭、常開靜觸頭、常閉靜觸頭和裝配基座等組成。工作時(shí)，將按鈕帽往下按，橋式動(dòng)觸頭就向下運(yùn)動(dòng)，先

45、與常閉靜觸頭分?jǐn)?，再與常開靜觸頭接通，一旦操作人員的手指離開按鈕帽，在復(fù)位彈簧的作用下，動(dòng)觸頭向上運(yùn)動(dòng)，恢復(fù)初始位置。按鈕的選擇原則：1.根據(jù)適用場(chǎng)合，選擇控制按鈕的種類；2.根據(jù)用途，選用合適的型式；3.按控制回路的需要，確定不同的按鈕數(shù)；4.按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求，選擇按鈕指示燈的顏色。 本設(shè)計(jì)中根據(jù)控制要求、觸頭點(diǎn)數(shù)及所處環(huán)境按鈕選擇的型號(hào)為：德國(guó)西門子LA25-11F。3.8 閥門及回訊器的選擇 電磁閥門器主要由電磁鐵和閥體兩部分組成。它是利用線圈通電后產(chǎn)生的電磁力來驅(qū)動(dòng)閥心運(yùn)動(dòng)，將閥體開啟和關(guān)閉。電磁閥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、質(zhì)量小、價(jià)廉、可靠性高、維護(hù)方便。另外，它的密封

46、良好，工作流體介質(zhì)不會(huì)滲漏到閥外。它被廣泛應(yīng)用于手工藝流程管路的自動(dòng)控制系統(tǒng)之中。 本設(shè)計(jì)中考慮到閥門有回訊信號(hào)，故電磁閥應(yīng)選擇帶閥位發(fā)信號(hào)電磁閥。這種閥的特點(diǎn)是在開閉主閥的閥桿尾部設(shè)置有限位發(fā)信器件，直觀的表示閥位的開閉狀態(tài)。用于需要直觀地指示閥位是處于開閉狀態(tài)或做遠(yuǎn)傳指示的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中閥門主要涉及到油、氣等介質(zhì)的通斷，且根據(jù)控制要求，加熱爐控制為純開關(guān)量控制，故可選二位式的調(diào)節(jié)閥?，F(xiàn)選用湖南岳陽(yáng)生產(chǎn)的ZSXV-16P氣動(dòng)V型球閥配德國(guó)FESTO生產(chǎn)的單電執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)帶回訊器。3.9 PLC選擇3.9.1 I/O點(diǎn)數(shù)確定及型號(hào)選擇根據(jù)控制要求、系統(tǒng)框圖和所選設(shè)備可知，本系統(tǒng)中輸入信號(hào)有21

47、個(gè)，輸出信號(hào)有32個(gè)。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，加上10%15%的備用量，且考慮到輸出信號(hào)多作用于繼電器，因此選擇三菱FX2N-80MR系列的PLC設(shè)備。FX2N-80MR-001是日本三菱公司的可編程控制器(PLC),繼電器輸出及輸入40點(diǎn)。FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（PID、高速計(jì)數(shù)、A/D、D/A等）。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。圖3.5為FX2N-80系列平面圖。圖3.5 FX2N-80

48、系列平面圖3.9.2 I/O地址分配 根據(jù)所確定的輸入輸出點(diǎn)數(shù)和選擇的PLC型號(hào)，則I/O地址分配表如表3.6所示。表3.6 I/O地址分配表輸入地址輸出地址總控制按鈕X0砂加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y0控制臺(tái)按鈕X1砂加料閥電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y1砂稱重信號(hào)X2堿加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y2堿稱重信號(hào)X3堿加料閥電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y3砂加料閥電機(jī)熱繼電器X4砂放料門電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y4砂加料閥電機(jī)停止按鈕X5砂放料門電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y5堿加料閥電機(jī)熱繼電器X6堿放料門電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y6堿加料閥電機(jī)停止按鈕X7堿放料門電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y7砂放料門電機(jī)熱繼電器X10攪拌機(jī)電機(jī)接觸器Y10砂放料門電機(jī)停止按鈕X11攪拌機(jī)電

49、機(jī)放料門Y11堿放料門電機(jī)熱繼電器X12砂加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈Y12堿放料門電機(jī)停止按鈕X13砂加料閥電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈Y13攪拌機(jī)電機(jī)熱繼電器X14堿加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈Y14攪拌機(jī)電機(jī)停止按鈕X15堿加料閥電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈Y15南煙閘回訊X16砂放料門電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈Y16北煙閘回訊X17砂放料門電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈Y17南汽閥回訊X20堿加料門電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈Y20北汽閥回訊X21堿加料門電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈Y21南油閥回訊X22攪拌機(jī)電機(jī)指示燈Y22北油閥回訊X23攪拌機(jī)放料門指示燈Y23南煙閘Y24北煙閘Y25續(xù)表3.6南汽閥Y26北汽閥Y27南油閥Y30北油閥Y31南煙閘指示燈Y32北煙閘指示燈Y33南

50、汽閥指示燈Y34北汽閥指示燈Y35南油閥指示燈Y36北油閥指示燈Y373.9.3 PLC接線端子圖圖3.6 PLC接線圖4軟件設(shè)計(jì)及編程4.1系統(tǒng)流程圖圖4.1 系統(tǒng)流程圖圖4.1為系統(tǒng)流程圖，該系統(tǒng)過程主要可分為兩個(gè)分支過程：1.加、混料過程。檢測(cè)當(dāng)稱料斗為空，并且放料門關(guān)閉的情況下，打開加料閥門給料斗加料，當(dāng)稱料斗滿時(shí)，關(guān)閉加料閥門，由控制臺(tái)按鈕打開放料門，將物料放到拌缸進(jìn)行攪拌，經(jīng)過一定時(shí)間后打開攪拌機(jī)放料門，把料送入加熱爐進(jìn)行反應(yīng)煅燒。延時(shí)一段時(shí)間后，關(guān)閉攪拌機(jī)放料門和砂、堿放料門，返回初始條件準(zhǔn)備下次循環(huán)加料。2.加熱爐燃燒換向控制過程。當(dāng)北爐燃燒時(shí)，打開南煙閘。延時(shí)8s且南煙閘回訊

51、為開時(shí)，打開北汽閥，北汽閥回訊為開且延時(shí)8s，打開北油閥。北油閥回訊為開，延時(shí)868s，關(guān)閉北油閥。北油閥回訊為關(guān)且延時(shí)8s，關(guān)閉北汽閥。北汽閥回訊為關(guān)，延時(shí)8s，關(guān)閉南煙閘且打開北煙閘。南煙閘回訊為關(guān)且北煙閘回訊為開，延時(shí)8s，打開南汽閥。南汽閥回訊為開，延時(shí)8s，打開南油閥。南油閥回訊為開，延時(shí)868s，關(guān)閉南油閥。南油閥回訊為關(guān)，延時(shí)8s，關(guān)閉南汽閥。南汽閥回訊為關(guān)，延時(shí)8s，關(guān)閉北煙閘。如此循環(huán)換向燃燒。4.2 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法4.2.1 狀態(tài)流程設(shè)計(jì)法 本設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法是狀態(tài)流程圖法。新一代的PLC采用適用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言SFC(Sequential Function

52、Chart)編制。這就使順序控制程序的設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了，程序更加簡(jiǎn)潔、規(guī)范、可靠。狀態(tài)流程圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是分析和設(shè)計(jì)PLC順序控制的得力工具。所謂“狀態(tài)”，是指特定的功能，因此狀態(tài)的轉(zhuǎn)移實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)移。機(jī)電系統(tǒng)中機(jī)械的自動(dòng)工作循環(huán)過程就是電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)自動(dòng)、有序逐步轉(zhuǎn)移的過程，所以也有人把狀態(tài)流程圖稱之為功能流程圖。4.2.2 總的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖 4.2 系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖4.2為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它表示的是一個(gè)并行分支結(jié)構(gòu)，S0為初始狀態(tài)。S20S22狀態(tài)表示的為加、混料控制過程，S23S33狀態(tài)表示的加熱爐燃燒換向控制過程。當(dāng)兩個(gè)過程都完成時(shí)，

53、將返回初始條件，進(jìn)行下次循環(huán)。4.3 加、混料過程程序編程4.3.1 加、混料過程控制流程圖圖4.3 加、混料過程控制流程圖圖4.3為加、混料過程控制的流程圖，其主要過程為：通過稱重傳感器檢測(cè)稱料斗是否為空，且放料門是否關(guān)閉。當(dāng)稱料斗為空，并且放料門關(guān)閉的情況下，打開砂、堿加料閥給稱料斗加料，同樣通過稱重傳感器來檢測(cè)稱料斗是否滿，若不滿則繼續(xù)加料；若滿則由控制臺(tái)按鈕打開放料門并且打開攪拌電機(jī)，即同時(shí)放料和攪拌，攪拌120s后，關(guān)閉放料門、攪拌電機(jī)并打開攪拌機(jī)放料門，放料60s后關(guān)閉放料門，等待下一次的加、混料過程。4.3.2 加、混料過程梯形圖及控制原理圖4.4、4.5、4.6為加、混料過程的

54、控制梯形圖，圖中主要采用的是置位/復(fù)位命令，這些命令簡(jiǎn)單明了，適用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制。該過程自動(dòng)控制原理為：圖4.4 加、混料過程控制梯形圖圖4.4為狀態(tài)S20，當(dāng)砂稱重信號(hào)（X002）、堿稱重信號(hào)（X003）檢測(cè)量輸入為空時(shí)，分別置位砂加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（Y000）、砂加料電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈（Y012）和堿加料閥電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（Y002）、堿加料電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈（Y014）使電機(jī)正轉(zhuǎn)，且正轉(zhuǎn)指示燈亮，這樣就開始加料。當(dāng)砂稱重信號(hào)（X002）、堿稱重信號(hào)（X003）檢測(cè)量輸入為滿時(shí)，進(jìn)入狀態(tài)S21。圖4.5 加、混料過程控制梯形圖圖4.5為狀態(tài)S21，在這一狀態(tài)中，通過控制臺(tái)按鈕（X001）控制砂加料電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（Y000）斷電復(fù)位、砂加料電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈（Y012）熄滅、砂加料電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器（Y001）得電接通、砂加料電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈（Y013）亮、控制堿加料電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器（Y002）斷電復(fù)位、砂加料電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈（Y014）熄滅和砂加料電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器（Y003）得電接通、砂加料電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈（Y015）亮。同時(shí)，控制臺(tái)按鈕（X001）也控制砂放