裝配圖鋼筋切斷機設(shè)計
裝配圖鋼筋切斷機設(shè)計,裝配,鋼筋,切斷,割斷,設(shè)計
洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文)基于PLC的游樂設(shè)備(大擺錘)控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要由于可編程控制器有方便使用,控制系統(tǒng)安全,程序比計算機編程還要簡單,還有有很強的擴展能力和豐富的控制能力,組成的控制系統(tǒng)不僅很可靠性,還很簡潔等優(yōu)點,使得PLC控制技術(shù)在很多領(lǐng)域都了廣泛應(yīng)用。這篇論文是用PLC給游樂設(shè)備(大擺錘)進行控制系統(tǒng)設(shè)計。在可編程控制器(PLC)、觸摸屏及變頻器等設(shè)備的基礎(chǔ)上,設(shè)計一個穩(wěn)定,可靠,便于操作,安全有保證的PLC大擺錘控制系統(tǒng)。論文先介紹了可編程控制器的產(chǎn)生原因、發(fā)展情況、國內(nèi)外應(yīng)用情況以及可編程控制器的工作原理和硬件基本組成。再分析PLC控制系統(tǒng)的各部分組成如(硬/軟件組成)、根據(jù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原理和大擺錘控制系統(tǒng)運動要求分析入手,根據(jù)變頻PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的方法和步驟,進行PLC的游樂設(shè)備(大擺錘)控制系統(tǒng)設(shè)計,包括控制系統(tǒng)的總體布局、線路分析及梯形圖等設(shè)計。論文重點分析了PLC與變頻器之間通信的設(shè)計方法、步驟和過程。同時在控制系統(tǒng)上配備觸摸屏,通過相應(yīng)的程序代碼與PLC通信,能讓大擺錘很好地實現(xiàn)轉(zhuǎn)動,擺動等各種動作要求。關(guān)鍵詞:PLC 大擺錘 變頻器 觸摸屏Design of Amusement Equipment (large pendulum) System Based on PLC ControlledABSTRACTThe programmable controller,whichcanbe convenient to useandcontrol thesystemsafelyandwhoseprogramismore simplethanthecomputer programming and has a strong extension ability and control ability,made upof whosecontrol system has the advantagesofreliabilityandconciseness,makes the PLC control technology in many fieldsbewidely used.This thesis is based on the design of the PLC (large pendulum) control system.On the basis ofthe design of theprogrammable controller (PLC),touch screen,inverterand other equipment,wedesigna stable, reliable, easy to operation, safe and secure PLC large pendulum control system.The paper first introducesthe programmable controllerabout itscause, itsdevelopment,itsapplication situation at home and abroad,itsworking principle and hardware basic component of the programmable controller. Then from the PLC control system of each part of the hardware / software composition, design principle and design requirementsstartingwith,according to thePLC recreation equipment (pendulum) control system design based on PLC and inverter control system design methods and steps, including the control of the overall design of the system, hardware and software design.The paper mainly analyzes the communication module of RS - 485 and the design method, procedure and process of communication between PLC and inverter. At the same time in the control system with a touch screen, through the corresponding program code and PLC communications,whichcan make a large pedulun be well achievedtherotation, swing and other action requirements.KEY WORDS: 1.Programmable Logic Controller 2.large pendulum 3.inverter 4. touch screen 4目錄 前言1第1章 緒論31.1課題選擇的背景和意義31.2國內(nèi)外的研究狀況31.3論文研究的主要內(nèi)容4第2章 大擺錘的介紹52.1大擺錘的機械結(jié)構(gòu)組成52.2大擺錘的控制部分組成6第3章 PLC及變頻器的概述73.1 PLC的起源與發(fā)展73.1.1 PLC的起源73.1.2 PLC的發(fā)展73.2 PLC技術(shù)國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀83.3 PLC的特點及分類93.3.1 PLC的特點93.3.2 PLC的分類103.4 PLC的硬件構(gòu)成及工作原理103.4.1可編程控制器(PLC)的硬件構(gòu)成113.4.2 PLC的工作原理123.5 PLC的編程語言133.6變頻器的簡介153.6.1變頻器的結(jié)構(gòu)153.6.2變頻器負載的分類183.6.3變頻器在選擇驅(qū)動器時的注意事項193.7觸摸屏的簡介20第4章 控制系統(tǒng)的確定224.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則224.2設(shè)計的主要內(nèi)容224.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟224.4 游樂設(shè)備大擺錘運動方案244.5 PLC控制系統(tǒng)組成24第5章 硬件的設(shè)計與選型255.1 PLC的選型255.1.1 PLC機型的選擇255.1.2PLC輸出方式的選擇265.1.3輸入輸出點的估算及分配265.1.4儲存器容量的估算275.1.5電源的選擇285.2 電動機的選擇285.3變頻器的選擇305.4編碼器的選擇315.5 PLC 觸摸屏選擇325.6 PLC 控制系統(tǒng)接線簡圖設(shè)計335.7 PLC 控制系統(tǒng)電氣布局方案設(shè)計33第6章軟件系統(tǒng)設(shè)計346.1 PLC PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計346.1.1 PLC控制流程圖346.1.2軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟346.1.3編程語言的選擇356.2觸摸屏界面設(shè)計356.3現(xiàn)場調(diào)試與運行366.3.1 梯形圖程序的下載366.3.2 現(xiàn)場調(diào)試38結(jié)論39謝 辭40參考文獻41前言大多數(shù)城市里的人們都喜歡在星期天去主題公園或游樂園追求刺激。因此國內(nèi)的主題公園及游樂園等讓人們放松心情的地方越來越多,與此同時,游樂設(shè)備制造行業(yè)也得到了迅速的發(fā)展。由于我國開始涉及游樂設(shè)備的設(shè)計制造方面較晚,從八十年代才開始。因此,國內(nèi)有很多大一些的游樂場所大部分游樂設(shè)備都是外國貨,而國產(chǎn)游樂設(shè)備并不受大游樂場所親睞,基本上都是中小型的游樂場所使用。而在價格上,同樣的產(chǎn)品,買外國的游樂設(shè)備花的錢是國內(nèi)的好幾倍,這樣的情況下,為國產(chǎn)的游樂設(shè)備在國際上的發(fā)展的提供了良好的前景。由于可編程控制器有方便使用,控制系統(tǒng)安全,程序比計算機編程還要簡單,還有有很強的擴展能力和豐富的控制能力,組成的控制系統(tǒng)不僅很可靠性,還很簡潔等優(yōu)點,使得PLC控制技術(shù)在很多領(lǐng)域都了廣泛應(yīng)用。采用 PLC 控制變頻器和繼電器來控制電路,代替時間繼電器等器件,用PLC內(nèi)部的晶體管、二極管等邏輯觸點代替繼電器內(nèi)部的機械觸點來電流的通斷,用以控制機械的動作,能使系統(tǒng)更加穩(wěn)定,可靠性更高,同時,PLC控制與繼電器控制相比PLC控制系統(tǒng)反應(yīng)快而可靠,省去了機械觸點的接觸時間,不會出現(xiàn)機械觸點的抖動現(xiàn)象,工作頻率高;PLC控制的壽命與繼電器控制更長;PLC具有自檢、監(jiān)督功能,當系統(tǒng)出錯時,易于發(fā)現(xiàn),比檢測繼電器控制電路更容易;同時,PLC控制系統(tǒng)線路簡單、接觸觸點少、安全性高、操作人員維修任務(wù)較小等。PLC控制電路使設(shè)備使用率大大的提高,PLC的自檢功能也減少了設(shè)備出故障次數(shù),用變頻PLC控制系統(tǒng)結(jié)合觸摸屏進行自動控制系統(tǒng)設(shè)計越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本次畢業(yè)設(shè)計是基于PLC變頻器和觸摸屏對大擺錘進行控制方面的研究和設(shè)計。大擺錘是一種大型娛樂設(shè)施,它的結(jié)構(gòu)是由四支架,一個擺桿和一個轉(zhuǎn)盤組成。工作時,轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn),擺桿做單擺運動。本課題將采用臺達公司 PLC 進行控制系統(tǒng)設(shè)計。臺達DVP40ES2的PLC采用模塊化結(jié)構(gòu),指令運算速度十分迅速,用浮點數(shù)運算十分有效地實現(xiàn)了復(fù)雜的算術(shù)運算,給模塊進行參數(shù)賦值時使用標準用戶接口軟件工具也很方便,同時人機界面服務(wù)放在DVP40ES2操作系統(tǒng)內(nèi),不但減少dian對編程的要求,而且通過其強大的通信功能,可以對編程軟件WPLSOFT的用戶界面對設(shè)備進行調(diào)試,控制,使得操作十分簡單??刂葡到y(tǒng)更加穩(wěn)定,安全。第1章 緒論1.1課題選擇的背景和意義隨著越來越多的年輕人喜愛驚險刺激的運動,我國主題公園及游樂園也越老越多,同時游樂場發(fā)生的事故也越來越多,如2013年9月15日西安游樂場事故;2015年4月7日,河南新鄉(xiāng)游樂場事故,游樂設(shè)施“太空飛碟”在空中由于旋轉(zhuǎn)桿斷裂而造成的事故;2015年5月2日,溫州游樂園,在游客未來得及系安全帶的情況下,設(shè)備突然啟動等事故。發(fā)生以上事故的原因,由于國內(nèi)大型游樂設(shè)備的設(shè)計制造歷史短,還沒有保證設(shè)備的安全要求。然而中國對游樂設(shè)備的設(shè)計制造從八十年代才開始進行,由于開始涉及這方面較晚,因此,國內(nèi)有很多大一些的游樂場所大部分游樂設(shè)備都是外國貨,而國產(chǎn)游樂設(shè)備并不受大游樂場所親睞,基本上都是中小型的游樂場所使用。而在價格上,同樣的產(chǎn)品,買外國的游樂設(shè)備花的錢是國內(nèi)的好幾倍,這樣的情況下,為國產(chǎn)的游樂設(shè)備在國際上的發(fā)展的提供了良好的前景。由于可編程控制器有方便使用,控制系統(tǒng)安全,程序比計算機編程還要簡單,還有有很強的擴展能力和豐富的控制能力,組成的控制系統(tǒng)不僅很可靠性,還很簡潔等優(yōu)點,具有很好的柔性;可以與其他PLC進行組和,可以與網(wǎng)絡(luò)連接,體積小方便維修等特點。鑒于變頻PLC控制系統(tǒng)結(jié)合觸摸屏進行自動控制系統(tǒng)設(shè)計越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本設(shè)計用PLC等來設(shè)計游樂設(shè)備(大擺錘)的控制系統(tǒng),將自動控制技術(shù)用于大擺錘控制系統(tǒng)中,來實現(xiàn)大擺錘的轉(zhuǎn)動和擺動等控制,以滿足其動作的多樣性和安全性的需求,給人們帶來刺激的體驗,讓人們?nèi)ビ螛穲@中就會被大擺錘的驚險刺激吸引。1.2國內(nèi)外的研究狀況二戰(zhàn)結(jié)束之后,游樂行業(yè)在歐美等國家得到了飛速發(fā)展,其標準性游樂園如迪士尼樂園,每年都吸引大量的游客去游玩。隨著科學技術(shù)的進步,其在科技及文化上都有巨大的發(fā)展。由于我國開始涉及游樂設(shè)備的設(shè)計制造方面較晚,從八十年代才開始。因此,國內(nèi)有很多大一些的游樂場所大部分游樂設(shè)備都是外國貨,而國產(chǎn)游樂設(shè)備并不受大游樂場所親睞,基本上都是中小型的游樂場所使用。而在價格上,同樣的產(chǎn)品,買外國的游樂設(shè)備花的錢是國內(nèi)的好幾倍,這樣的情況下,為國產(chǎn)的游樂設(shè)備在國際上的發(fā)展的提供了良好的前景。1.3論文研究的主要內(nèi)容該論文介紹了一套使用PLC,觸摸屏和變頻器等電器元器件控制電動機的設(shè)備,通過對PLC,觸摸屏的編程軟件與硬件的結(jié)合達到靈活控制電動機運轉(zhuǎn)的目的。軟件設(shè)計主要使用了臺達PLC的軟件設(shè)計與觸摸屏的軟件設(shè)計。通過對軟硬件的結(jié)合,實現(xiàn)本論文的設(shè)計。第2章 大擺錘的介紹2.1大擺錘的機械結(jié)構(gòu)組成大擺錘是一種新型的游樂設(shè)備,剛剛投入使用還沒有幾年,由于它的占地面積相對較小,可以安裝在游樂場,主題公園和廣場等地方。而且它在工作時大氣磅礴,同時也讓乘客真正體會到驚險刺激,十分吸引人們的興趣,有廣闊的市場前景。游樂設(shè)備大擺錘的機械構(gòu)造如圖21所示,它是由四根支撐桿,橫軸,轉(zhuǎn)盤,擺桿構(gòu)其外部輪廓。圖2-1 大擺錘機械構(gòu)造圖大擺錘這種大型游樂設(shè)備是由旋轉(zhuǎn)和搖擺兩種運動相結(jié)合的機械,它工作時就像鐘擺的擺動,當擺桿擺到最底位置時,由于它的擺桿速度最快,在重力和離心力的共同作用下,坐在轉(zhuǎn)盤上的乘客會有一種超重的感覺,而當大擺錘轉(zhuǎn)到追高位置時,由于擺桿瞬間速度為零,坐在上面的乘客就會有一種失重的感覺。當大擺錘的擺桿在做在單擺運動時候,擺桿下面的轉(zhuǎn)盤也同樣在做圓周運動,讓人們在超重與失重交替中有著找不著方向的錯覺。技術(shù)數(shù)據(jù)如下表2-1所示。表2-1 大擺錘的技術(shù)數(shù)據(jù)如下表名稱數(shù)值名稱數(shù)值轉(zhuǎn)盤直徑R=5m規(guī)格10*10m旋轉(zhuǎn)速度3-5r/min占地面積16m*11m擺動角度90額定載客16人電機總功率13.5kw電壓380v高度8m總量50000kg在乘客乘坐大擺錘的同時,工作人員要檢查好游客情況,一定要注意游客是否系好安全帶。提醒并改正游客的不正確的地方,防止大擺錘在工作時被慣性力甩飛。當游客乘坐大擺錘時發(fā)生意外,工作人員應(yīng)采取正確的方法援救。2.2大擺錘的控制部分組成大擺錘的控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成1.硬件設(shè)備主要包括:PLC、變頻器、觸摸屏、變壓器、交流接觸器、斷路器、熔斷器等。通過線路將以上元器件連接起來。2.軟件組成。PLC程序設(shè)計,觸摸屏設(shè)計。42第3章 PLC及變頻器的概述3.1 PLC的起源與發(fā)展3.1.1 PLC的起源在早期的工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中所用的控制系統(tǒng)是繼電器控制系統(tǒng),但由于其在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中采用眾多元器件,體積相對PLC控制系統(tǒng)大,還十分的耗電,雜并且系統(tǒng)有較高的故障率。繼電器控制系統(tǒng)沒有很好的適應(yīng)性,一當被控制機械的結(jié)構(gòu)或動作發(fā)生變化時,以前的控制電路就不能再用,硬件結(jié)構(gòu)也必須改變。同時,眾多的元器件造成系統(tǒng)故障十分難查找,影響設(shè)備運行效率。不適合于工作模式變化快,控制方式多樣的場合。使得繼電器控制系統(tǒng)無法勝任越來越復(fù)雜的工業(yè)控制需求。生產(chǎn)發(fā)展急需使用方便,功能可靠,操作靈活,性能完好穩(wěn)定的新自動控制系統(tǒng)。20 世紀 60 年代末期,美國汽車競爭十分激烈,通用汽車公司(GM)為了滿足汽車生產(chǎn)的需要,適應(yīng)汽車市場的競爭,1986年招標,要求研制新型工業(yè)控制器。于是第一代可編程邏輯控制器,也是第一臺PLC于1987年在美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制成功,型號是(PDP-14 ),并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上出色的完成工作。3.1.2 PLC的發(fā)展可編程控制器在早期只有邏輯運算功能、定時功能、計數(shù)功能等,沒有復(fù)雜的指令系統(tǒng),工作時只有順序控制。20世紀70年,人們將微處理器和計算機技術(shù)引入中可編程控制器控制系統(tǒng)中,使PLC控制技術(shù)得到實用化,不僅機體體積大幅度減小,而且,運算功能及程序處理功能等功能有很大程度的提高,如運算速度也得到了很大的提高、抗干擾設(shè)計比以前的PLC更加可靠、同時還有PID功能、模擬量運算功能和極高的性價比,是它在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域有著不可代替的作用。20世紀80年代初,PLC控制技術(shù)在先進國家工業(yè)建設(shè)中已經(jīng)是一種不可少的一部分。PLC技術(shù)已經(jīng)成熟,有很多國家都在生產(chǎn)可編程控制器,數(shù)量也不但增多。20世紀 80 年代后期,以16 位和 32 位微機化 PLC 不僅是設(shè)計還是概念都有了很大的進步。PLC 控制技術(shù)的普及范圍更加廣大。不僅在以前的功能都有很大的提高,還具有中斷計數(shù)功能,還有函數(shù)運算功能、浮點運算功能、高速計數(shù)功能及聯(lián)網(wǎng)等功能。20世紀90年代前、中期,PLC產(chǎn)量年增長率在百分之30到百分之40 之間,是PLC進入了快速發(fā)展時期。在這期間,PLC的各種能力都有很多的提高。PLC開始進入過程控制領(lǐng)域,有時在有些地方代替了DCS系統(tǒng),有很強的控制能力。20世紀末期,PLC更加符合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要。超小型機和大型機等型號機型也生產(chǎn)出來啦,有人機界面、網(wǎng)絡(luò)通信等多樣化的特許功能模塊,使得PLC控制系統(tǒng)與工業(yè)設(shè)備連接更加容易。PLC的發(fā)展特點是越來越適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要。是向著高度集成話發(fā)展的,它的體積會越來越小、容量越來越大、運算速度會越來越快、性能越來越高。3.2 PLC技術(shù)國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀目前,不僅在傳統(tǒng)制造行業(yè)的到了廣泛應(yīng)用,PLC控制技術(shù)在其他各個領(lǐng)域都應(yīng)用也都很廣泛。 在國內(nèi),楊健等人將PLC 控制技術(shù)應(yīng)用在水的凈化上,用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)在水凈化時的自動加藥過程,不但減少了人工勞動量,還避免了人工加藥時可能發(fā)生的加多浪費或加少沒達到凈化的目的等問題。耿立明等人將PLC控制系統(tǒng)用于太陽能熱水器,通過PLC控制熱水器中水的溫度,液面高度等,不僅節(jié)能,還有很好的實現(xiàn)太陽能的自動控制。王建國等人用PLC設(shè)計的零件裂紋檢測控制系統(tǒng),能快速、準確的測出零件是否合格,不但減少了工人的勞動時間,還更加精確;呂書勇利用 PLC 控制技術(shù)設(shè)計的焦化備煤控制系統(tǒng),實現(xiàn)了焦化備煤的自動控制,不僅加快了企業(yè)的生產(chǎn)速度,還減少了勞動力,使工廠的生產(chǎn)效率有了很大的提高;郭瑞國用PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的垃圾焚燒爐控制系統(tǒng),不但準確的保證了垃圾焚燒的效率,還減少了有害氣體的排放,有利于環(huán)保;PLC 控制技術(shù)在航海領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用,如基于PLC的船舶主機遙控系統(tǒng),能很好地實現(xiàn)船舶主機的控制,而且有很好的抗干擾能力。在國外,D. W. Russell 將PLC控制技術(shù)用于工廠信息系統(tǒng)中,不但穩(wěn)定準確,還有效的節(jié)約了工廠成本。Frederico 將PLC控制技術(shù)用微生物研究中,有很大成效。 Atef A. Ata 等人將PLC控制技術(shù)用于機器人研究領(lǐng)域,效果顯著。3.3 PLC的特點及分類3.3.1 PLC的特點可編程邏輯控制器(PLC)實際上就是工控機??删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC)具有以特點。1.具有很高的工作可靠性及抗干擾能力可編輯程序控制器(PLC)不像繼電器控制系統(tǒng)擁有很多機械觸點,它用PLC內(nèi)部的軟件進行控制,避免了系統(tǒng)的接觸不良等現(xiàn)象,減少了系統(tǒng)的故障率。同時PLC采取了很多抗干擾措施,在工作環(huán)境差的地方,能有效的隔離外界環(huán)境的干擾,具有很好的抗干擾能力。2.控制程序可變,具有很好的柔性由于PLC的(CPU)及存儲器組件中,只讀存儲器用于存儲固化的系統(tǒng)程序,而用戶存儲器中的內(nèi)容可以修改,可根據(jù)用戶的需要重新編寫程序, 因此其具有很好的柔性。3.使用方便,控制功能豐富,編程簡單PLC采用簡明的梯形圖等編程語言,指令很少,更加適合在工業(yè)環(huán)境中使用,能進行現(xiàn)場調(diào)試控制程序??砂凑詹煌目刂埔笫褂镁幹撇煌目刂瞥绦颍恍枰獙iT學習計算機知識來編程。在改變程序時,不用改變控制系統(tǒng)的硬件組成。4.可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行PL可通過無線模塊與計算機進行連接,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。也可以與其他可編程邏輯控制器連接,有很好的實用性。5.擴充方便,組和靈活,可構(gòu)成各類控制系統(tǒng)可編程邏輯控制系統(tǒng)構(gòu)成的控制系統(tǒng)可以與單臺,多臺,組成控制系統(tǒng),甚至還可以與計算機組和構(gòu)成控制系統(tǒng),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。同時PLC產(chǎn)品具有多樣性,可供用戶靈活的選擇,構(gòu)成各類控制系統(tǒng)。6.功能強,性能價格比高PLC內(nèi)部的可編程元件很多,可以組成復(fù)雜的控制系統(tǒng)。相對于繼電器控制系統(tǒng),使用元器件較少,具有很高的性價比。同時控制功能更強??梢詫崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。7.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少PLC控制系統(tǒng)編程簡單,用程序代替繼電器的機械觸點,同時不用像繼電器控制系統(tǒng)一樣,需要大量的時間等繼電器,減少了接線數(shù),和控制柜等的設(shè)計,安裝工作時間。在PLC控制系統(tǒng)調(diào)試時可以進行模擬調(diào)試,節(jié)省了室外調(diào)試的時間。8.維修方便,工作量小PLC能自診斷,同時信號燈能顯示系統(tǒng)工作狀態(tài),當系統(tǒng)發(fā)生故障時,系統(tǒng)的自診斷功能會把信號輸送的顯示功能上,可以快速地找出故障,而由于接線相對繼電器控制系統(tǒng)少,所以維修更加方便工作量更小。3.3.2 PLC的分類1.按PLC規(guī)模分類端口點數(shù)小于64點,程序長度小于1KB的機型,為小型機;端口點數(shù)在64-512點,程序長度在1-4KB的機型,為中型機;端口點數(shù)大于1024點,程序長度大于8KB的機型,為大型機。2.按PLC結(jié)構(gòu)上分為超小型集中式和模塊組合式。3.按安裝形式分為內(nèi)置式和外置式。3.4 PLC的硬件構(gòu)成及工作原理3.4.1可編程控制器(PLC)的硬件構(gòu)成PLC可看做用于工業(yè)控制的專用計算機,與微型計算機有基本相同的硬件結(jié)構(gòu),基本構(gòu)成如表3-1所示:1.電源組件只有良好可靠的電源,PLC才能正常的工作,電源組件是夠成PLC系統(tǒng)不可缺少的一部分。它給PLC運行提供電源。PLC的電源可分為:(1)外部電源一般是交流電源時電壓為220V ,是直流電源時電壓為20V。(2)內(nèi)部電源一般為鋰電池,當系統(tǒng)斷電時為PLC中的CPU,RAM等供電,避免PLC中信息丟失。表3-1 PLC硬件構(gòu)成輸入組件主機CPU電源組件輸出組件光電隔離電路輸入寄存器儲存器輸出寄存器輸出鎖存器光電隔離電路功率放大電路2中央處理單元(CPU)CPU是PLC的控制中樞。PLC內(nèi)部的CPU芯片種類是有PLC生產(chǎn)廠家決定的。它的作用是監(jiān)控PLC的工作。它根據(jù)可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序輸入的功能,去接收用戶控制應(yīng)用程序與相關(guān)的數(shù)據(jù),然后放入RAM中并保存。然后運行設(shè)備時,再執(zhí)行程序,完成PLC控制系統(tǒng)對機械設(shè)備的控制。3.存儲器PLC中存儲器主要有:一種是可進行讀/寫操作的隨機存儲器RAM,用于存放應(yīng)用戶輸入程序的存儲器,又叫用戶程序存儲器。另一種是只可讀不可寫的只讀存儲器ROM,是用于存放固化在系統(tǒng)中的程序的存儲器,被稱為系統(tǒng)程序存儲器。ROM用于存放固化在PLC系統(tǒng)中的程序,固化的系統(tǒng)程序在PLC工作時不會發(fā)生改變,提供PLC運行的平臺,系統(tǒng)程序在編程和控制系統(tǒng)工作時只能讀出,不能修改,當PLC外部電源不再供電時,系統(tǒng)程序不變。RAM用來存儲用戶編寫的程序,以及輸入的各種數(shù)據(jù),用戶存儲器中的內(nèi)容可改,以新信息覆蓋舊信息,當切斷PLC外部電源時,機內(nèi)備用Li電池對RAM電路供電,使儲存器內(nèi)的信息不會丟失。隨機儲存器內(nèi)還為不同的數(shù)據(jù)劃分了專用信息儲存區(qū)??梢杂糜诖娣挪唤?jīng)常修改的用戶程序,以便于防止有時用戶存儲器受外界的干擾而被破壞。4.輸入及輸出組件輸入及輸出單元(即I/O單元或I/O模塊),是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的交換數(shù)據(jù)的。 現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)經(jīng)輸入接口PLC通過輸入接口傳遞給中央處理單元,中央處理單元的運算結(jié)果后發(fā)出命令經(jīng)輸出接口松動有關(guān)設(shè)備或現(xiàn)場。輸入組件外部將轉(zhuǎn)換給可編程控制器內(nèi)部的中央處理單元,再由中央處理單元將電平信號轉(zhuǎn)換個輸出組件??梢苑乐雇饨绲母蓴_。同時可以通過輸入及輸出接口上的指示燈觀察控制系統(tǒng)的工作狀況。3.4.2 PLC的工作原理可以把PLC的工作原理與計算機控制系統(tǒng)工作原理類似,其工作過程可以分為五個階段,如圖3-1所示: 1.診斷階段在這一階段內(nèi),PLC先進行自我檢查,查看中央處理器,RAM,ROM,輸入及輸出模塊是否有故障,當沒有發(fā)現(xiàn)故障時,進入下面的工作,否則停機并通過指示燈顯示出出錯的地方。2.聯(lián)機通信階段在此階段,PLC與上位計算機,其他PLC相連是,可進行聯(lián)機通信,輸出本計算機各種狀態(tài)及有關(guān)信息和接收上位計算機發(fā)出的指令,根據(jù)上位計算機的指令進行操作。3.輸入采樣階段在輸入采樣階段,可編程邏輯控制器掃描輸入端口狀態(tài)并將它們存 2.聯(lián)機通信階段5.輸出刷新階段1.診斷階段3.輸入采樣階段4.用戶程序執(zhí)行階段圖3-1 PLC工作周期示意圖入輸入映象儲存器中。此時也叫輸入刷新。當輸入采樣階段結(jié)束后,在下一掃描周期前,輸入狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)不會發(fā)生改變。4.程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段,可編程程序控制器總是從用戶程序儲存器的最低地址開始掃描,從輸入映像寄存器或其他狀態(tài)寄存器中讀取需要的數(shù)據(jù)。程序的輸出結(jié)果寫入相應(yīng)的寄存器中并保存,以備后面掃描時用。5.輸出刷新階段當所有的用戶程序都執(zhí)行完了以后,可編程邏輯控制器將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容輸送到輸出鎖存器中,對設(shè)備發(fā)出驅(qū)動信號,使設(shè)備工作,本次輸出與此結(jié)束??删幊炭刂破鞑粩嗟匾来螆?zhí)行以上五個不同的階段,每循環(huán)一次為一個周期。3.5 PLC的編程語言PLC編程語言更加適合工業(yè)環(huán)境中使用,與計算機編程用語言不同可分為如下幾種:1. 梯形圖語言梯形圖編程是一種采用圖形的方式進行編程的方法,類似于與繼電器控制系統(tǒng)電路圖,可以看做是由繼電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器,繼電器圖3-2 梯形圖示意圖梯形圖基礎(chǔ)上演變過來的。如圖3-2所示。2.指令列表編程語言指令列表編程語言和匯編語言助記符類似種類的編程語言,和從操作數(shù)的匯編語言代碼,操作構(gòu)成如表3-2所示。在沒有計算機的,它是優(yōu)選使用手持式編程PLC用戶程序的準備。與此同時,編程語言指令列表和梯形圖編程語言,分別在PLC編程軟件可以相互轉(zhuǎn)換。指令典范編程語言的特點:采用助記符來表示操作功能,具有簡單易學,易記;與階梯一一對應(yīng)關(guān)系。表3-2 PLC編程語句格式表:格式指令數(shù)據(jù)內(nèi)容說明操作要求數(shù)據(jù)地址0000LD00000001OR05060002AND NOT00010003OUT05063.功能模塊圖語言功能圖編程是一種較新的編程方法,是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。他的作用是用功能圖表達一個順序控制過程。采用功能模圖3-3 PLC功能模塊圖塊圖的形式來表示模塊所具有的功能,用數(shù)字代表程序執(zhí)行順序,功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系,能減少規(guī)模大、邏輯復(fù)雜的控制系統(tǒng)使編程調(diào)試時間,如圖3-3所示。4.邏輯圖編程PLC也可以用邏輯圖的方式編程,與梯形圖編程方法類似,邏輯圖方法也是以圖形方式表達控制邏輯關(guān)系,即用標準的邏輯器件符號表達控制邏輯關(guān)系,編程用的邏輯圖為虛擬物理回路。3.6變頻器的簡介3.6.1變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器是通過轉(zhuǎn)換電源的頻率來控制電動機工作的如圖3-4所示。常用的變頻器一般用交-直-交的變頻變壓方式。這種變頻器工作時把工頻交流電通過整流器轉(zhuǎn)換為直流電,然后再通過逆變器轉(zhuǎn)換成滿足電機使用要求的頻率,電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的交流電。它由主電路、控制電路、操作面板與回路端子等組成。圖3-4 變頻器控制電動機1.主電路組成包括整流電路、中間電路、逆變電路組成?;窘Y(jié)構(gòu)如下圖3-5所示。圖3-5 交-直-交變頻器的組電路結(jié)構(gòu)整流器與交流電源連接,輸出脈動直流電壓。分為可控和不可控兩種。變頻器中的整流器由二極管構(gòu)成的是不可控整流器,有晶閘管構(gòu)成的是可控整流器。二極管和晶閘管都用的整流器是半控整流器。 中間電路由一個很大的電感線圈構(gòu)成,在使用電源逆變器時,它只能與整流器配合使用。電感線圈將整流器輸出的可變電流電壓轉(zhuǎn)換成可變的直流電流電壓。輸入電動機電壓的大小取決于電動機負載的大小。中間電路的濾波器使斬波器輸出的方波電壓變得平滑。濾波器的電容和電感使輸出電壓在給定頻率下維持一定。 逆變器可以從中間電路得到可變直流電流、可變直流電壓、固定直流電壓三者中的一個,然后再輸送給電動機,它是變頻器改變電流頻率的最后一步,為電動機的運轉(zhuǎn)提供能量。電動機電壓的頻率是由逆變器產(chǎn)生的。逆變器在工作時調(diào)節(jié)中間電路輸出電壓的頻率即可。主回路端子排排列表3-3所示,端子功能說明如表3-4所示:表3-3 主回路端子排排列表RSTDC+BR-UVW表3-4 主回路端子功能說明表端子符號端子名稱說明R、S、T交流電源輸入三相AC230V或380V 50-60HzU、V、W連變頻器輸出接三相電機DC+、BR-連接制動電機在DC+、BR之間連接制動電阻接地變頻器接地用,必須接地主回路接線時要求用帶絕緣管的端子作為電源及電機接線的壓線端子;不能將電源接在變頻器輸出端子上,防止損壞變頻器;接線后必須檢查接線是否干凈整潔,剔去線頭,以免造成異常。選擇適當型號的電線連接,以保證電壓壓降在百分之二以內(nèi);當變頻器與電機之間一般不超過五十米時,當大于五十米時,輸出點要加輸出電抗器。在DC+,BR端子間建議連接制動電阻選件。2.變頻器的控制主電路的同時,還保護主電路的各個元器件。分為模擬控制和數(shù)字控制,控制框圖如下,控制電路主要由鍵盤、顯示板、電源、主控板、外接控制電路等組成,如圖3-6和表3-5所示。圖3-6 通用變頻器控制框圖表3-5 控制部分各部分的功能表主控板變頻器運行控制中心,核心是單片微機或DSP顯示/鍵盤兩者連在一起,鍵盤給主控模塊發(fā)出指令或信號,主要向變頻器發(fā)出運行指令或修改運行數(shù)據(jù)等電源與驅(qū)動板變頻器內(nèi)部的電源都使用開關(guān)穩(wěn)壓電源外接控制電路可實現(xiàn)由電位器,繼電器及其他自控設(shè)備對變頻器進行控制,并輸出運行狀態(tài)、故障報警、運行數(shù)據(jù)信號等。變頻器控制回路端子排列如表3-6,端子功能說明如表3-7所示:表3-6 控制回路端子排列表A1C1B1COMX1X2X3X4X5X624VA2C2+485-GNDFVF110V12VGNDBKF0表3-7 控制回路端子功能說明表端子記號端子名稱說明A1,B1,C1繼電器J1,J2觸點輸出A1,C1為常開觸點組,B1,C1為常閉觸點組,A2,C2常開觸點組J1觸點值為正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)信號輸出,J2為出廠值為故障狀態(tài)信號輸出A2、C212V,GND輔助電源12V輸出直流電源12V輸出(50mA)12V,BK制動信號輸出用于連接外部制動單元+485-串行通訊端子與外部進行串行通通信的端子10V頻率設(shè)定用電源給外接電位器(4.7)提供電源FV,GND F1,GND F0,GND模擬信號輸入端子(1)接電位器或0-10信號,(2)輸入0-20mA信號,(3)輸出0-10mA信號,都作為頻率設(shè)定、PID給定或反饋X1 X2模擬信號輸入端子出廠設(shè)定為X1正轉(zhuǎn),X2反轉(zhuǎn)X3 X4模擬信號輸入端子出廠設(shè)定為X3外部故障輸入,X4故障復(fù)位X5 X6多功能輸入端子出廠設(shè)定為X5正轉(zhuǎn)點,動X6反轉(zhuǎn)點動COM多功能輸入端子公共端X1-X6的公共地,配合X1-X6使用24V,COM輔助電源24V輸出直流電源24輸出(50mA)3.6.2變頻器負載的分類選擇正確的變頻器,用于控制系統(tǒng)的正常運行是必不可少的。該驅(qū)動器必須是了如指掌的逆變器驅(qū)動負載特性的選擇。在實踐中,通常是生產(chǎn)機械分為三種類型:恒定功率負載,恒定轉(zhuǎn)矩負載和風扇和泵的負載。1.恒轉(zhuǎn)矩負載負載轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n沒有任何關(guān)系,轉(zhuǎn)速n變化時轉(zhuǎn)矩T始終保持不變。如混頻器,輸送機,擠出機,摩擦類負載和提升機,起重機和其他負荷均恒轉(zhuǎn)矩負載。當在低速負載轉(zhuǎn)矩的變換器驅(qū)動恒定轉(zhuǎn)矩特性必須足夠大,也需要有足夠的過載。如果需要在低速穩(wěn)速操作時,它應(yīng)該考慮到的標準異步電機的冷卻能力的大小,以避免電動機和毀壞的溫度過分升高。2.恒功率負載扭矩主軸和造紙機,軋機,塑料薄膜生產(chǎn)線開卷機的要求,大致成反比的旋轉(zhuǎn)速度,這就是所謂的恒定功率負載。負載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的某些條款。當速度非常低,是受機械強度,T不能無限增長,改變恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的低速。恒轉(zhuǎn)矩負載,恒功率區(qū)對傳輸方案有較大的影響。在恒定磁通電動機速度,最大允許輸出扭矩恒定,恒定轉(zhuǎn)矩速度所屬;在弱磁速度成反比的最大容許輸出扭矩和速度,是恒定功率的速度。如果恒定轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速控制和恒轉(zhuǎn)矩恒定功率范圍的恒定功率范圍是與負載相符,即所謂的“匹配”,容量和驅(qū)動馬達的容量最小化。3.風機,泵類負載在各種不同的泵,風扇,泵,并拖動葉輪,空氣或液體的一定速度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生近似正比于速度的平方。降低速度,該速度是由速度的平方降低。當風的所需量,流量減少,由州長使用的驅(qū)動器來調(diào)節(jié)的方式,風量,可大大節(jié)省能源。而且,因為與在高速的快速增長,以及速度的速度所需要的功率正比于正方形三次,并且因此通常不應(yīng)使泵,風扇超負載的工作頻率。3.6.3變頻器在選擇驅(qū)動器時的注意事項1.根據(jù)負載的特性來選擇驅(qū)動器,如果負載需要選擇西門子MMV / MDV驅(qū)動恒轉(zhuǎn)矩負載,如果負載為風機,泵類負載應(yīng)該選擇西門子環(huán)保駕駛。2.選擇反相器的實際電動機電流時應(yīng)該根據(jù)驅(qū)動電動機的額定功率僅作為參考的大小來選擇。還應(yīng)該充分考慮變頻器的輸出高次諧波會引起電動機的功率因數(shù)和效率將惡化。所以,我們確實使用了逆變器到電動機的功率出工頻電源相比的馬達電流增大各溫度的約20提高10。因此,選擇驅(qū)動器和電機時,相應(yīng)的左邊距,以防止溫升過高,影響了電機的使用壽命。3.如果你需要駕駛長電纜的工作,你應(yīng)該利用打擊長電纜耦合電容的效果的措施,接地,避免驅(qū)動力是遠遠不夠的。所以該驅(qū)動器應(yīng)通過一個齒輪或在安裝逆變器輸出電抗器的輸出被放大。4.輪或中的驅(qū)動器的選擇兩個步驟。此外,在這種情況下,逆變器的控制方式是V / F控制,并且變頻器不能完全電機過載,過電流保護,然后,應(yīng)添加到熔絲上的每個電機來完成保護。5.以及在一些特殊場合,如高開關(guān)頻率,高海拔,高溫,那么會引起變頻器的降容,變頻器應(yīng)該由齒輪選擇被放大。6.當使用高速電機驅(qū)動控制,由于電機轉(zhuǎn)速的電阻,高次諧波也增加輸出電流。因此,選擇以驅(qū)動高速電機,它應(yīng)該比普通驅(qū)動電機略大。7.如果該驅(qū)動器的變化極電機,應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量為額定電流的逆變器的額定輸出電流的最大值。8.當驅(qū)動電機發(fā)生爆炸,因為驅(qū)動器不是防爆結(jié)構(gòu),驅(qū)動器應(yīng)置于危險區(qū)域之外。9.當驅(qū)動齒輪馬達驅(qū)動,利用一旋轉(zhuǎn)部分由齒輪潤滑約束。當潤滑油,有在低速范圍沒有限制;在過速范圍高于額定速度時,有可能用完危險潤滑劑發(fā)生。因此,最大速度不能超過允許值。10.當所述逆變器控制繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機,其中有許多是使用現(xiàn)有的電動機。而相比普通鼠籠電機,阻抗繞組電機繞組小。因此,容易出現(xiàn)的紋波電流引起的過電流引起跳閘,所以應(yīng)選擇大于變頻器的正常容量。3.7觸摸屏的簡介觸摸屏是“圖形操作終端”“GOT”在工業(yè)控制中的通俗叫法,這種液晶顯示器具有人體感應(yīng)功能,當手指觸摸到觸摸屏上的圖形時,可發(fā)出操作指令。電阻式觸摸屏的工作原理是通過在屏幕的操作和控制的壓敏內(nèi)容實現(xiàn)的,在所述顯示表面的部分此觸摸屏是一個非常復(fù)雜的多層復(fù)合膜,其中所述第一層是玻璃或有機玻璃,該第二層是阻擋層,第三層是一種多元醇樹脂表面,該表面也涂有一層透明導(dǎo)電層,所述表面的上方,然后鋪上硬化,防刮光澤的塑料層的外層。在所述導(dǎo)電層和所述玻璃層的多樹脂表面?zhèn)鞲衅鞅砻媸怯赏ㄟ^皮膚分離由當前許多小室考慮,觸摸表面壓力時,接觸到低層控制同時從四個角的計算的讀出當前和適度的距離手指位置。此觸摸屏使用兩個高度透明導(dǎo)電層構(gòu)成的觸摸屏的,兩者之間的距離只有2.5微米。如圖3-7所示。當手指觸摸屏幕時,通常是兩個導(dǎo)電層相互絕緣帶接觸在觸摸點位置,因為它的導(dǎo)電層連接到所述Y軸方向的5V電壓場均勻,使得從零電壓檢測層零,控制器檢測后打開時,將A / D轉(zhuǎn)換,并圖3-7 電阻式觸摸屏原理圖與5V相比,產(chǎn)生的電壓值,就可以得到觸摸點,同情平局X軸,所有電阻式觸摸屏技術(shù)的Y軸坐標的共同的最基本原則。第4章 控制系統(tǒng)的確定4.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則要確保PLC控制系統(tǒng)能滿足被控對象的工藝要求,提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量,要遵循以下四個原則:1.流程設(shè)計,滿足現(xiàn)場機械設(shè)備運行要求,設(shè)計前先了解大擺錘各部分有充分的了解,保證設(shè)備工作時準確,可靠。2.在保證控制設(shè)備工作穩(wěn)定、可靠等要求的前提下,盡可能的讓PLC控制系統(tǒng)設(shè)計合理、簡單。還要盡可能節(jié)省工程的成本。3.要考慮機械設(shè)備的不斷改進,在控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計時,應(yīng)適當留一定的擴展空間。 4.PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成不應(yīng)該盲目地追求自動化及高指標,應(yīng)力求簡單。使用、檢修盡可能方便,還要安全可靠。4.2設(shè)計的主要內(nèi)容1.計算出電動機的功率,并根據(jù)其功率選擇電動機的型號,以及變頻器等元器件的型號 2.根據(jù)控制需要盡可能的選擇性價比高的 PLC 的類型;3.統(tǒng)計PLC控制系統(tǒng)的輸入及輸出點數(shù)并繪制輸入/輸出分配表;4.根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求編輯梯形圖;5.進行觸摸屏的界面設(shè)計,界面應(yīng)做到方便用戶操作;6.控制柜有關(guān)元件的排列、布線設(shè)計,及操作臺的設(shè)計;7.PLC控制系統(tǒng)的程序編寫使用所明書。 4.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟大擺錘PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟,如圖4-1所示。 圖4-1 控制系統(tǒng)一般設(shè)計步驟1根據(jù)大擺錘的運動情況,設(shè)計滿足其遠動要求的控制方案,并寫出需要設(shè)計的各項任務(wù)。2.選擇電動機,繼電器,觸摸屏,等輸入及輸出設(shè)備型號,及PLC的I/O點數(shù),為接下來PLC的選型及I/O點數(shù)的分配做準備。 3.根據(jù)控制系統(tǒng)的外圍設(shè)備及I/O點數(shù)選擇PLC的型號,及各個控制模塊。4. 根據(jù)I/O點數(shù)與外圍設(shè)備,分配I/O點,并確定其對應(yīng)關(guān)系,以方便接下來的接線。5. 根據(jù)工作流程設(shè)計PLC控制系統(tǒng)梯形圖。6控制柜、操作臺的電氣分部及接線圖設(shè)計,并接線。7. 用PLC連接輸入及輸出等設(shè)備進行在線調(diào)試,并排除各種故障。8. 整理設(shè)計說明書,PLC程序,接線原理圖,安裝接線圖,及各種電器元件明細表,還有控制系統(tǒng)使用說明書。4.4 游樂設(shè)備大擺錘運動方案1.初始狀態(tài):音樂、電鈴、座椅、彩燈都處于斷電狀態(tài)。大擺錘的懸臂(擺桿)和轉(zhuǎn)盤都處于停止狀態(tài)。2.啟動狀態(tài):啟動時為了保證乘客的安全,必須先響鈴,30秒后再關(guān)閉座椅,然后播放音樂與彩燈。最后懸臂擺動,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。3.停止操作:如果設(shè)備不出故障,啟動10分鐘后停止,停止時應(yīng)先停止轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動與擺臂的擺動,使其都處于起始狀態(tài),即大約1分鐘后再響鈴、關(guān)閉彩燈、音樂,并打開座椅。4.當系統(tǒng)出故障時,要求電動機斷電停轉(zhuǎn),擺桿并回到起始位置,機械停穩(wěn)后打開座椅方便游客離開。4.5 PLC控制系統(tǒng)組成PLC 控制系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分組成1.硬件部主要包括:PLC、變頻器、觸摸屏、變壓器、交流接觸器、斷路器、熔斷器等元器件的選型,輸入/輸出模塊的選擇,輸入及輸出設(shè)備的選擇等,及接線等工作。2.軟件部分 輸入及輸出接口的分配,RS-485通信接口的分配,梯形圖的編輯,觸摸屏的設(shè)計。第5章 硬件的設(shè)計與選型5.1 PLC的選型5.1.1 PLC機型的選擇機型選擇時應(yīng)買足大擺錘控制系統(tǒng)要求的前提下,保證其工作的可靠性及系統(tǒng)的穩(wěn)定性,操作簡單,維修方便,性價比要求要高。1. 根據(jù)控制系統(tǒng)的特點選擇當控制系統(tǒng)相對簡單,控制運行速度較緩慢時,我們一般選擇小型號的可編程邏輯控制器,一般選用低檔小型PLC機型,就能達到控制系統(tǒng)要求。當控制系統(tǒng)較復(fù)雜時,如有傳感器等存在的控制系統(tǒng),控制量較多,而且傳感器數(shù)據(jù)不但變化時,我們就要用帶A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的模塊,具備有相對應(yīng)的傳感器及驅(qū)動裝置,選擇運算能較好的低檔小型PLC機型。對于控制要求較高, 控制比較復(fù)雜的系統(tǒng),比如要求有 PID 運算、通信聯(lián)網(wǎng)等,選用中高檔PLC機型。同時當功能及I/O點數(shù)一樣時,整體式的PLC比模塊式的PLC價格跟便宜。由以上內(nèi)容可以看出,本控制系統(tǒng)是由一些開關(guān)量以及點數(shù)少的模擬量的輸入與輸出,因此要用到帶有少量A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊的功能較強的小型PLC。2. 控制系統(tǒng)的PLC機型要同一系列不同系列的PLC之間與一些地方有差距,在一個控制系統(tǒng)中,我們盡可能選擇同一系列的PLC,以便于我們編寫程序,維修等。3.PLC響應(yīng)時間PLC控制系統(tǒng)工作時,從輸入濾波到輸出延遲等情況會引起時間延遲,這對要求控制要求嚴格的系統(tǒng)而言,會在工作時出現(xiàn)錯誤,使工作效率低,因此,通常都選擇功能較好,響應(yīng)時間快的可編程邏輯控制器,以保障工作可靠性。5.1.2PLC輸出方式的選擇PLC的輸出方式還與PLC的負載有關(guān),例如:繼電器輸出型PLC負載可以是直流和交流的,但繼電器輸出反應(yīng)相對較慢,應(yīng)用壽命不長。而晶體管型PLC輸出直流負載,晶閘管型PLC則輸出負載為交流負載,它們都屬于無觸點性的開關(guān)輸出,適用于低功率、多次開關(guān)及電感性的各種各樣的設(shè)備。5.1.3輸入輸出點的估算及分配1.根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的控制要求,可以統(tǒng)計出控制系統(tǒng)的I/O點數(shù),然后在此基礎(chǔ)上擴大百分之十到百分之十五點數(shù),以此來確定PLC I/O點數(shù)的大小。I/O點的估算:結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計要求,統(tǒng)計出控制系統(tǒng)的輸入輸出信號如下表5-1和5-2所示:表5-1 控制系統(tǒng)的輸入信號輸入信號個數(shù)電機啟動開關(guān)3個電機停止開關(guān)3個電鈴開關(guān)1個座椅開關(guān)1個彩燈開關(guān)1個音樂開關(guān)1個表5-2 控制系統(tǒng)輸出信號輸出信號個數(shù)電動機3個彩燈1個電鈴1個座椅1個音樂1個以上共七個輸入點及七個輸出點,由于PLC選型時要考慮以后大擺錘控制系統(tǒng)的調(diào)整及擴展,需要多準備百分之十到二十的備用點,所以選擇2.輸入輸出點的分配如表5-3所示:表5-3 輸入輸出點的分配表內(nèi)容功能地址數(shù)量輸入設(shè)備M1啟動X01M2啟動X11M3啟動X21M1停止X31M2停止X41M3停止X51電鈴開關(guān)X61座椅開關(guān)X71彩燈開關(guān)X101音樂開關(guān)X111輸出設(shè)備KM1Y01KM2Y11KM3Y21KA1Y31KA2Y41KA3Y51KA4Y615.1.4儲存器容量的估算PLC的儲存器容量與輸入輸出點數(shù)與控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度有很大聯(lián)系。其計算方式如下:程序容量=K所有輸入點數(shù)之和所有輸出點數(shù)之和。其中K的取值如表5-4所示。表5-4 K的取值表控制系統(tǒng)復(fù)雜程度K的取值控制系統(tǒng)復(fù)雜程度K的取值簡單6普通8較復(fù)雜10復(fù)雜12選擇儲存器容量的時候也要留有余量,一般要比計算的值大上百分之二十五。5.1.5電源的選擇為了減少PLC的外部干擾,一般選擇電源時,需要謹慎,選擇穩(wěn)定性較高的電源,有助于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。一般選用鋰電池作為內(nèi)部電源,外部電源則用帶有隔離變壓器的電源。選擇PLC時,還要考慮其性價比,以及以后PLC的擴展性。綜合以上幾點,選擇比較合適的PLC,使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定,可靠。5.2 電動機的選擇正確選擇電動機,不僅可以使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠,還節(jié)約成本。例如:電動機功率太小,會造成電動機過載,有可能把電動機燒壞,功率過大,則造成電能浪費,還會使設(shè)計成本過大。由于大擺錘機械系統(tǒng)中,電動機只用于帶動轉(zhuǎn)盤與擺桿的遠動,但由于大擺錘經(jīng)常不斷啟動,因此要求電動機要有比較強大載荷能力,所以,本設(shè)計選用Y系列籠型三相異步電動機,因為運行可靠、而且維修方便可以節(jié)約成本。1.電動機功率的計算A轉(zhuǎn)盤電動機功M3率的計算已知轉(zhuǎn)盤直徑為R=5m 旋轉(zhuǎn)速速為3-5r/min擺角90-120度 電壓為380v額定載客16人 整體高度8m重5噸由于載客16人加上轉(zhuǎn)盤總重約32000kg圓盤轉(zhuǎn)動慣量為J=1/2*m*(R/2)2=0.5*32000*2.52=100000kg*m2假設(shè)轉(zhuǎn)盤在一分鐘內(nèi)完成從0到5r/min角加速度為度=w /t=5/3600r/s轉(zhuǎn)矩為T=J*=694N*M電機最大功率為P=T*N/9550=2.6kw考慮的實際情況,M3選擇電機功率為5.5kwB擺桿電動機功率計算根據(jù)資料設(shè)擺桿速度為3m/s時,其功率為P=f*v=32000*10*2sin45=9.6kw由于是兩個電動帶動所以選擇點動機為7.5kw根據(jù)以上數(shù)據(jù)查表得:M1、M2選擇Y132M-4,M3選擇Y132S-4這兩種型號的電動機表5-5 Y132M-4電動機技術(shù)參數(shù)表型號Y132M-4定子外徑mm210額定功率kw7.5定子內(nèi)徑mm136定子電流A15線規(guī)nc-dc2-1.06轉(zhuǎn)速r/min1440每槽線數(shù)35鐵心長度mm160并聯(lián)支路數(shù)1繞組形式單層交叉產(chǎn)考周期CM64 64 61節(jié)距1-9 2-10電磁線線量6.49KG槽數(shù)Z 1/Z236/32表5-5 Y132M-4電動機技術(shù)參數(shù)表型號Y132S-4定子外徑mm210額定功率kw7.5定子內(nèi)徑mm136定子電流A12線規(guī)nc-dc1.09* 1+0.9 5*1轉(zhuǎn)速r/min1440每槽線數(shù)47
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裝配圖鋼筋切斷機設(shè)計,裝配,鋼筋,切斷,割斷,設(shè)計
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