對(duì)輥式破碎機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第58頁(yè) 共 58頁(yè)0 緒論隨著我國(guó)煤炭、礦山、建筑等行業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展，破碎機(jī)呈現(xiàn)出種類(lèi)、數(shù)目不斷增多，機(jī)型不斷豐富的局面。隨著各行業(yè)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)破碎機(jī)技術(shù)提出了更高的要求，特別是對(duì)輥式破碎機(jī)提出了更新更高的要求。在當(dāng)前各種多功能全自動(dòng)破碎機(jī)逐漸進(jìn)入各企業(yè)的情況下，人們有必要對(duì)國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展作進(jìn)一步研究。對(duì)輥式破碎機(jī)適用于在水泥，化工，電力，冶金，建材，耐火材料等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料，如石灰石，爐渣 ，焦炭，煤等物料的中碎，細(xì)碎作業(yè)。對(duì)輥式破碎機(jī)兩路齒輥由油泵潤(rùn)滑，物料進(jìn)入破碎機(jī)后靠輥?zhàn)拥臄D軋和磨剪力進(jìn)行破碎，其結(jié)構(gòu)

2、簡(jiǎn)單、緊湊、輕便、工作可靠、破碎能力大。對(duì)輥式破碎機(jī)齒形優(yōu)化設(shè)計(jì)，拉剪力選擇破碎，高效低耗，出粒均勻，將其應(yīng)用在大塊物料破碎至小塊物料，是其他破碎機(jī)所望塵莫及的。本課題將選用西門(mén)子的s7-300 plc程序，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出對(duì)輥式破碎機(jī)的控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)應(yīng)該有硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。1 國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的背景1.1 國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的發(fā)展1.在質(zhì)量方面，由于破碎機(jī)是機(jī)械中較為復(fù)雜的機(jī)械，它包羅了機(jī)、電、氣、光和其它技術(shù)于一體，而目前國(guó)內(nèi)破碎機(jī)制造廠無(wú)論是產(chǎn)品的最初設(shè)計(jì)水平，還是后來(lái)的加工與裝配水平，都與國(guó)外同行有著十幾年的差距，無(wú)法生產(chǎn)出真正有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。2.在適應(yīng)性方面，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)破碎機(jī)的功能比

3、較單一，適應(yīng)面也比較窄，對(duì)待裝破碎機(jī)的形狀與體積等均有較嚴(yán)格的規(guī)定，一般只適用于一二種破碎機(jī)，而國(guó)內(nèi)同一破碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的破碎機(jī)規(guī)格各不相同，產(chǎn)量也不同，這就給相關(guān)工作帶來(lái)一定的困難。而國(guó)外破碎機(jī)生產(chǎn)廠商特別注重這方面的問(wèn)題，他們所生產(chǎn)的設(shè)備功能更加靈活多變，適用范圍也更廣。3.在運(yùn)行可靠性方面，進(jìn)口自動(dòng)也要高出國(guó)產(chǎn)一截，部分國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的故障率較高。因此，許多破碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)不得不購(gòu)買(mǎi)多臺(tái)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)，以防因維修機(jī)器而影響正常生產(chǎn)。4.在工作效率方面，由于國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的運(yùn)行速度大多在中低檔水平，且自動(dòng)化程度一般，其生產(chǎn)效率自然不如以生產(chǎn)高檔產(chǎn)品著稱(chēng)的國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，這樣就等于無(wú)形中增加了企業(yè)的成本，

4、降低了企業(yè)的利潤(rùn)，造成了極大的浪費(fèi)。總之，目前國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)存在著適應(yīng)物種類(lèi)單一、紙盒尺寸的變化范圍小、生產(chǎn)速度普遍停留在中低速水平等不完善之處。1.2國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)所存在的問(wèn)題1.破碎機(jī)的研制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要有雄厚的技術(shù)力量、精密的生產(chǎn)工藝等多方面的要求，而目前我國(guó)在這方面的投入甚少，行業(yè)中的產(chǎn)品生產(chǎn)與基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)的投入比例嚴(yán)重失調(diào)，生產(chǎn)廠家只顧眼前利益，不愿投入資金進(jìn)行基礎(chǔ)研究。可以說(shuō)，破碎機(jī)的研發(fā)力量薄弱與經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足造成其技術(shù)含量低下，無(wú)法與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，且只能靠低價(jià)維持其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，無(wú)法長(zhǎng)期占領(lǐng)市場(chǎng)的現(xiàn)狀。2.在行業(yè)中，破碎機(jī)低水平重復(fù)太多，應(yīng)變能力不強(qiáng)，國(guó)內(nèi)的大部分生產(chǎn)廠商規(guī)

5、模都很小，且大多生產(chǎn)同種類(lèi)型的設(shè)備，在市場(chǎng)上進(jìn)行低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，而一旦遇上市場(chǎng)要求變動(dòng)，又無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)型，從而極易被市場(chǎng)所淘汰。1.3 破碎機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)人機(jī)工程學(xué)屬于一種綜合性的邊緣學(xué)科，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更注重人的因素，它的最終目的是達(dá)到“人產(chǎn)品環(huán)境”的和諧統(tǒng)一。那么破碎機(jī)設(shè)備作為一種為了降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)更應(yīng)該考慮人的因素，且應(yīng)該將這種觀念貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，如操作臺(tái)面的高低、操作程序的合理化、操作界面的視覺(jué)效果（視疲勞的產(chǎn)生程度）、操作的安全性、維修的方便性、調(diào)整的方便性等。制料廠家由于各種因素對(duì)破碎機(jī)更新?lián)Q代比較頻繁，那么一種型號(hào)的設(shè)備就不能只用于一種產(chǎn)

6、品的。由于不同破碎機(jī)的態(tài)、特性，即使工藝相同，也會(huì)涉及到模具不同、加料方式不同等問(wèn)題?，F(xiàn)今市場(chǎng)上的破碎機(jī)設(shè)備兼容性較小，適用也不廣泛，一般為一對(duì)一的，既使可以包不同的破碎機(jī)，更換模具也不是很方便。如果把工序相同或類(lèi)似的機(jī)械做成一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要更換的部位做成能獨(dú)立運(yùn)行的基本單元體，通過(guò)接口相連實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的連機(jī)，使其和主機(jī)成為一個(gè)共同體（類(lèi)似積木的形式，可以根據(jù)要求進(jìn)行組合），在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)自己的需要對(duì)基本單元體進(jìn)行自行組合就行了。如果能實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)，既方便操作者更換模具，又可以極大的減少浪費(fèi)，同時(shí)增大了機(jī)器的靈活性和適用性。1.4 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化自動(dòng)化已成為一種必然的趨勢(shì)，而且我們也正朝著

7、這個(gè)方向努力。但現(xiàn)在的自動(dòng)化只能說(shuō)是相對(duì)的，要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化我們的路還很長(zhǎng)，會(huì)碰到諸如檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整等一系列問(wèn)題。對(duì)形態(tài)各異、物理特性各不相同的破碎機(jī)在檢測(cè)過(guò)程中所碰到的問(wèn)題會(huì)更多，而檢測(cè)之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不會(huì)就停。留在當(dāng)前的程度上。這需要電子行業(yè)和行業(yè)的共同努力，需要醫(yī)料機(jī)械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹夹g(shù)及時(shí)的應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)，需要兩個(gè)行業(yè)的共同探索。有些制料機(jī)械企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始用伺服電機(jī)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，這種替代就是對(duì)傳統(tǒng)框框的一種改革和突破。用伺服系統(tǒng)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)即可以通過(guò)程序的編寫(xiě)來(lái)控制整個(gè)動(dòng)作的同步問(wèn)題，又可以消除傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)容易形成積累誤差的缺點(diǎn)，在調(diào)試的過(guò)程還可以對(duì)

8、每個(gè)動(dòng)作單獨(dú)控制，也節(jié)省了調(diào)試所形成的浪費(fèi)。在自動(dòng)化的設(shè)計(jì)中我們強(qiáng)調(diào)“模塊化”設(shè)計(jì)，將相關(guān)動(dòng)作分解開(kāi)來(lái)，由系統(tǒng)獨(dú)立控制，并可方便地實(shí)現(xiàn)整體控制，實(shí)際上是增加了機(jī)械運(yùn)行和調(diào)節(jié)的靈活性，提高了自動(dòng)化。在對(duì)醫(yī)療機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化上，我們對(duì)自動(dòng)化定義越來(lái)越廣，越來(lái)越細(xì)，研究的也越來(lái)越深，從一種機(jī)械自動(dòng)化上升到整個(gè)車(chē)間的自動(dòng)化，從的一部分工序到整個(gè)過(guò)程，整條生產(chǎn)線及整個(gè)車(chē)間的設(shè)計(jì)將成為一種必然的趨勢(shì)。整體自動(dòng)化車(chē)間的設(shè)計(jì)，實(shí)際上是對(duì)破碎機(jī)提供一套完整的解決方案，是對(duì)自動(dòng)化一種全新的飛躍，隨著這種趨勢(shì)的發(fā)展，工業(yè)也會(huì)加入其中，發(fā)揮它強(qiáng)大的功能。從綠色設(shè)計(jì)的角度看待機(jī)械，我們需要改進(jìn)的地方還很多。泡罩采用的無(wú)邊

9、沖裁，就是成功的典型一例，它既是破碎機(jī)廠家的節(jié)約之舉，也是社會(huì)資源的節(jié)約，同時(shí)還減少了環(huán)境污染。剛剛修訂過(guò)的固體環(huán)境污染防治法草案,草案的實(shí)施對(duì)過(guò)度問(wèn)題提出了具體的限制，雖然仍不完善，但這說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)將所引起的環(huán)境問(wèn)題提到日程上來(lái)了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，垃圾已經(jīng)占到生活垃圾的30%，而這些垃圾絕大部分都是過(guò)度。順著這個(gè)思路思考一下醫(yī)料機(jī)械的整體狀況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們距離“綠色”有多遠(yuǎn)。我們應(yīng)當(dāng)遵守這樣一條原則：減少一切可以避免的，一切廢品都是浪費(fèi)，都可能對(duì)環(huán)境造成污染。在這條原則的下，我們可以從結(jié)構(gòu)、工藝組合及原材料等方面來(lái)考慮我們的機(jī)械。2 可編程控制器plc原理及選型2.1 plc發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中

10、，大量的開(kāi)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。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)gm（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng)programmable controller（pc）。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)pc）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為programmable logic controller（plc）。上世紀(jì)80年代至9

11、0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(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)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(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。2.2 plc 的應(yīng)用現(xiàn)狀自20 世紀(jì)60 年代中期以來(lái)plc 產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用, 尤其近20 年來(lái)計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展, 不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格, 使plc、

12、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過(guò)程控制軟件都獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步, 也使plc 的廣泛應(yīng)用成為可能。下面通過(guò)兩組數(shù)據(jù)(引自工控網(wǎng)) 說(shuō)明plc 的應(yīng)用現(xiàn)狀。plc 在冶金行業(yè)的市場(chǎng)將持續(xù)增加2003 年中國(guó)的工業(yè)出現(xiàn)了快速增長(zhǎng), 工業(yè)產(chǎn)值同比增長(zhǎng)在12% 以上, 而且中國(guó)的最大鋼鐵出口對(duì)象美國(guó)在2003 年下半年取消了鋼鐵附加稅, 中國(guó)鋼材對(duì)其出口也將迅速回升。這些有利因素刺激了中國(guó)冶金行業(yè)的投資。據(jù)調(diào)查, 中國(guó)冶金行業(yè)對(duì)設(shè)備的投資同比增長(zhǎng)接近50%。冶金設(shè)備的大量增長(zhǎng)帶動(dòng)了plc 在該行業(yè)的增長(zhǎng), 2003 年plc 在冶金行業(yè)的市場(chǎng)達(dá)到216 億元, 2004 年有望達(dá)到3 億元。plc 在紡織行業(yè)的應(yīng)用分析。

13、在中國(guó), plc 在紡織機(jī)械上的運(yùn)用已經(jīng)有17 年的歷史了, 從最早的進(jìn)口合成纖維生產(chǎn)設(shè)備到目前的中小型紡機(jī), plc 無(wú)處不在。占各類(lèi)紡織機(jī)械60% 以上的織機(jī)平均每臺(tái)帶有一個(gè)小型的plc, 主要用于檢測(cè)、報(bào)警、速度控制和機(jī)器啟?？刂?。紡機(jī)的比例在紡織機(jī)械中不到5% , 卻用到更多的plc, 單臺(tái)紡紗機(jī)最多用到17臺(tái)plc, 主要是60個(gè)io點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。梳棉機(jī)也用微小型plc 控制。其它各類(lèi)紡織機(jī)械基本上都采用plc 控制, 只有一些相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備采用單片機(jī)或者其它控制方式。紡織機(jī)械的輔助設(shè)備也主要由plc 控制, 如循環(huán)水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、蒸氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、線等。實(shí)際上plc 在

14、中國(guó)的應(yīng)用已分布到各行各業(yè), 根據(jù)工控網(wǎng)的調(diào)查, 2003 年中國(guó)控制類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)plc的占有率已超過(guò)50% , 而且保持著10% 15%的發(fā)展速度。2.3 plc 控制系統(tǒng)的發(fā)展前景現(xiàn)在,雖然出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的 dcs 和 fcs 控制系統(tǒng), plc 控制也終將會(huì)被先進(jìn)的 fcs 控制所取代,但是目前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間, plc 還會(huì)與 dcs 和 fcs 共存,這主要基于以下原因:(1) 現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動(dòng)化、信息化、開(kāi)放化的方向發(fā)展,但這并不意味著要將現(xiàn)有控制系統(tǒng)推倒重來(lái)。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來(lái)的 plc 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型,如果要完全推翻再建立新的 dcs 或 fc

15、s 控制系統(tǒng),需要更大的資金投入,將造成很大的浪費(fèi)。(2) 基于以上市場(chǎng)需求,許多軟件廠商(例如: 華富惠通軟件公司) 正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級(jí)網(wǎng)絡(luò),開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)軟件,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化、信息化,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。(3) 目前, plc 的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化, io 模塊趨向分散化、智能化,編程工具和編程語(yǔ)言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。(4) plc 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強(qiáng), 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開(kāi)放式的通信發(fā)展。(5) 現(xiàn)在的 plc 系統(tǒng)與 dcs 技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線io技術(shù)相結(jié)合,結(jié)構(gòu)開(kāi)放、擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。由以上分析可以預(yù)見(jiàn)

16、,未來(lái) plc 將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化的方向發(fā)展,故 plc 雖然面臨其它自動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn),但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn), 互相融合,不斷創(chuàng)新,在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)控制方式并存,共同發(fā)展。2.4可編程序控制器plc的分類(lèi)plc產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)plc的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和i/o點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。（1） 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)根據(jù)plc的結(jié)構(gòu)形式，可將plc分為整體式和模塊式兩類(lèi)。1.整體式 plc 整體式plc是將電源、cpu、i/o接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型plc一般

17、采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式plc由不同i/o點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱(chēng)主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有cpu、i/o接口、與i/o擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或eprom寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有i/o和電源等，沒(méi)有cpu?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式plc一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。2.模塊式plc 模塊式plc是將plc各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如cpu模塊、i/o模塊、電源模塊（有的含在cpu模塊中）以及各種功能模塊。模塊式plc由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式plc

18、的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型plc一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些plc將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式plc。疊裝式plc其cpu、電源、i/o接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。（2） 按功能分類(lèi)根據(jù)plc所具有的功能不同，可將plc分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。1.低檔plc 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量

19、控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。2.中檔plc 除具有低檔plc的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程i/o、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、pid控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。3.高檔plc 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔plc機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。（3） 按i/o點(diǎn)數(shù)分類(lèi)根據(jù)plc的i/o點(diǎn)數(shù)的多少，可將plc分為小型、中型和大型三類(lèi)。1.小型plci/o點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)；單cpu

20、、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4k字以下。2. 中型plci/o點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙cpu，用戶存儲(chǔ)器容量28k。 3.大型plci/o點(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多cpu，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量816k。2.5 plc的選型方法在plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是plc工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。plc及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用plc應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，plc的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、

21、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定plc的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的plc和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。2.5.1 plc電源的選擇plc的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)plc應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般plc的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220vac電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果plc本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源

22、。為防止外部高壓電源因誤操作而引入plc，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。plc按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按cpu字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型plc的i/o點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。2.5.2 輸入輸出（i/o）點(diǎn)數(shù)的估算i/o點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)

23、數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商plc的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。2.5.3 輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制

24、水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程i/o機(jī)架等。2.5.4 存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量i/o點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬i/o點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。2.

25、5.5 存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求plc的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)i/o點(diǎn)至少選8k存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。3 西門(mén)子step7軟件介紹3.1西門(mén)子step7的概述step7是用于simatic可編程控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，其用戶接口是基于當(dāng)前最新水平的人機(jī)控制工程設(shè)計(jì)，可以輕松方便的使用。step7編程軟件適用于simatics7、m7、c7和基于pc的winac，是供其編程、監(jiān)控和藏書(shū)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。step7是一個(gè)強(qiáng)大的工程工具，用于整個(gè)項(xiàng)目流程設(shè)置。從項(xiàng)目實(shí)施的計(jì)劃

26、配置、實(shí)施模塊測(cè)試、繼承測(cè)試調(diào)試到運(yùn)行維護(hù)階段，都需要不同功能的工程工具。step7工程工具包含了整個(gè)羨慕流程的各種功能要求：cad/cae支持、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、仿真、過(guò)程診斷等。3.2 step7的構(gòu)成組件step7不是一個(gè)單一的應(yīng)用程序，而是有一系列應(yīng)用程序工具構(gòu)成的軟件包。step7主要包括以下組件：simatic管理器，程序編輯器，符號(hào)編輯器，硬件組態(tài)，硬件診斷，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。simatic管理器：在simatic管理器simatic manager環(huán)境中進(jìn)行項(xiàng)目的編程和組態(tài)，每個(gè)操作所需的工具均由simatic manager自動(dòng)運(yùn)行，因此不需要用戶分別啟動(dòng)各個(gè)不同的工具。對(duì)于用戶來(lái)

27、說(shuō)，simatic manager提供了step7標(biāo)準(zhǔn)軟件包的集成，統(tǒng)一的界面。simatic manager中可以同時(shí)打開(kāi)多個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目的視圖由兩部分組成。左視圖顯示整個(gè)項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)，在右試圖中顯示左視圖當(dāng)前選中的目錄下的所包含的對(duì)象。simatic manager的菜單主要實(shí)現(xiàn)以下幾類(lèi)功能：項(xiàng)目文件的管理；對(duì)象的編輯和插入；程序的下載，監(jiān)控，診斷；視圖，窗口排列，環(huán)境設(shè)置選項(xiàng)。硬件組態(tài)：該工具為自動(dòng)化項(xiàng)目的硬件進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置?？梢詫?duì)plc機(jī)架上的硬件進(jìn)行配置，設(shè)置各種硬件模塊的參數(shù)，例如cpu參數(shù)和分布式i/o參數(shù)等。編程工具：該工具集成了梯形圖lad，語(yǔ)句表stl和功能塊圖fb

28、d三種編程語(yǔ)言的編輯，編譯和調(diào)試功能。符號(hào)編輯器：該工具用于創(chuàng)建和管理所有的全局符號(hào)。為輸入輸出信號(hào)，位存儲(chǔ)和塊設(shè)定符號(hào)名和注釋。使用這個(gè)工具生成的符號(hào)表式全局有效的，可供其他所有工具使用。因而，一個(gè)符號(hào)的任何改變都能自動(dòng)被其他工具識(shí)別。硬件診斷：該工具可以對(duì)plc站的各硬件模塊進(jìn)行在線診斷，顯示相關(guān)的故障信息和狀態(tài)信息。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)：該工具用于組態(tài)通訊網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)通訊設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。3.3 step7各程序塊的功能在s7用戶程序中有下列幾種類(lèi)型的塊可以使用:1. 組織塊obob決定用戶程序的結(jié)構(gòu)；2. 系統(tǒng)功能塊(sfb)和系統(tǒng)功能(sfc): sfb和sfc集成

29、在s7cpu中可以用來(lái)訪問(wèn)一些重要的系統(tǒng)功能；3. 功能塊(fb):fb是帶有“存儲(chǔ)區(qū)域”的塊，可以自己編程這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域；4. 功能(fc):fc中是經(jīng)常使用的功能的程序；5. 背景數(shù)據(jù)塊(背景db):當(dāng)一個(gè)fb/sfb被調(diào)用時(shí)，背景db與該塊相關(guān)聯(lián)，它們可以在編譯過(guò)程中自動(dòng)生成；6. 數(shù)據(jù)塊(db): db是用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，除了指定一個(gè)功能塊的數(shù)據(jù)， 還可以定義可以被任何塊使用的共享數(shù)據(jù)。1、組織塊及其優(yōu)先級(jí)組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口。它有操作系統(tǒng)調(diào)用并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)的程序的執(zhí)行以及可編程控制器如何啟動(dòng)。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)， 通過(guò)編程組織塊可指定cpu 的反應(yīng)。組織

30、塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序。一個(gè)ob的執(zhí)行可以被另一個(gè)ob的調(diào)用而中斷。那個(gè)ob可以中斷另一個(gè)ob由它的優(yōu)先級(jí)決定，高優(yōu)先級(jí)的ob可以中斷低優(yōu)先級(jí)的ob，其中用于全程序循環(huán)的ob1優(yōu)先級(jí)最高，背景ob優(yōu)先級(jí)最低。部分組織塊的功能簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：(1)主程序循環(huán)ob1：在s7-300/400系列的plc中，無(wú)論哪種型號(hào)的cpu模板都通過(guò)ob1來(lái)組織，如果全部的用戶程序結(jié)構(gòu)只有1個(gè)程序塊，即采用線性編程，那就是ob1,主程序在ob1中執(zhí)行，ob1調(diào)用功能塊fb,系統(tǒng)功能塊sfb或使用功能調(diào)用fc和系統(tǒng)功能調(diào)用sfc的功能。(2)日期時(shí)間中斷ob10-ob17:日期時(shí)間中斷允許用戶通過(guò)step7編程

31、設(shè)定，可在特定日期，時(shí)間執(zhí)行中斷操作，也可按照時(shí)間間隔周期性的重復(fù)執(zhí)行中斷操作，8個(gè)日期時(shí)間中斷具有相同的優(yōu)先級(jí)，cpu按啟動(dòng)事件發(fā)生順序進(jìn)行處理。(3)時(shí)間延時(shí)中斷ob20-ob23：如果在step7參數(shù)設(shè)定時(shí)選中了延時(shí)中斷ob項(xiàng)，并在用戶程序中調(diào)用sfc32，設(shè)定延時(shí)時(shí)間，則當(dāng)延時(shí)時(shí)間到時(shí)，調(diào)用時(shí)間延時(shí)中斷。(4) 循環(huán)中斷ob30-ob38：循環(huán)中斷是cpu進(jìn)入run后按間隔時(shí)間循環(huán)觸發(fā)的中斷，因此，用戶定義的間隔時(shí)間要大于中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間，啟動(dòng)循環(huán)中斷，需要在step7參數(shù)設(shè)置時(shí)選中循環(huán)中斷參數(shù)塊，并按1ms的整數(shù)倍設(shè)置間隔時(shí)間，如果未做間隔時(shí)間設(shè)置，cpu則按默認(rèn)值觸發(fā)循環(huán)中斷

32、。(5)異步故障中斷ob80-ob87:異步故障中斷是由cpu的操作系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)異步錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā)的中斷，其檢測(cè)錯(cuò)誤類(lèi)型和調(diào)用中斷號(hào)如下：ob80:時(shí)間錯(cuò)誤中斷，如設(shè)置循環(huán)間隔時(shí)間太小；ob81：診斷中斷，如診斷出電池故障；ob82:診斷中斷，如診斷出i/o模板中某個(gè)通道短路；ob83:插入/移走模板中斷，如plc系統(tǒng)運(yùn)行中被移走了一個(gè)輸出模板；ob84:cpu硬件錯(cuò)誤，如mpi網(wǎng)絡(luò)接口錯(cuò)誤；ob85:優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤，如程序未安排obx組織塊；ob86:機(jī)架故障；ob87：通信錯(cuò)誤，如在全局?jǐn)?shù)據(jù)通信中有錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。(6)啟動(dòng)中斷ob100-ob102:如果需要安排初始化操作，或者根據(jù)暖啟動(dòng)，熱啟動(dòng)

33、，冷啟動(dòng)的啟動(dòng)事件，可在ob100，ob101,ob102中編寫(xiě)啟動(dòng)條件，完成plc系統(tǒng)的啟動(dòng)步驟，plc cpu啟動(dòng)中斷的觸發(fā)條件為：電源上電；cpu的開(kāi)關(guān)狀態(tài)從stop撥向run/run-p；從網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)的啟動(dòng)請(qǐng)求。2、功能塊(fc)fc是“無(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊。fc的臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng)fc 執(zhí)行結(jié)束后， 這些數(shù)據(jù)就丟失了。要將這些數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)，fc也可以使用共享數(shù)據(jù)塊。由于fc沒(méi)有自己的存儲(chǔ)區(qū)，所以必須為它指定實(shí)際參數(shù)，不能為一個(gè)fc的局域數(shù)據(jù)分配初始值。3、功能塊(fb)功能塊是具有“存儲(chǔ)功能” 的塊， 用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器。傳遞給功能塊的參數(shù)和靜態(tài)變量存儲(chǔ)在背景塊中

34、。臨時(shí)變量存在本地?cái)?shù)據(jù)堆棧中。當(dāng)功能塊執(zhí)行結(jié)束時(shí)， 存在背景塊中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但存在本地堆棧中的數(shù)據(jù)將丟失。功能塊使得對(duì)于經(jīng)常使用的功能、復(fù)雜功能的編程變得容易。4、共享數(shù)據(jù)塊(db)如果某個(gè)邏輯塊(fc, fb 或ob)被調(diào)用，則它可以臨時(shí)占用局域數(shù)據(jù)區(qū)(l 堆棧)。除了這個(gè)局域數(shù)據(jù)區(qū)， 邏輯塊還可以打開(kāi)一個(gè)db形式的存儲(chǔ)區(qū)。與局域數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)不同，在db中的數(shù)據(jù)當(dāng)db關(guān)閉時(shí)，也就是，當(dāng)相應(yīng)的邏輯塊結(jié)束時(shí)，不會(huì)被刪除。每個(gè)fb,fc或ob可從共享db中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入共享db。當(dāng)該db 退出時(shí)，這些數(shù)據(jù)保持在db中。5、系統(tǒng)功能塊(sfb)和系統(tǒng)功能(sfc)在s7中不需要每個(gè)功能

35、都自己編程，s7cpu 為用戶提供了一些己經(jīng)編號(hào)的程序塊，這些塊可在用戶程序中進(jìn)行調(diào)用。（1）系統(tǒng)功能塊(sfb)系統(tǒng)功能塊時(shí)集成在s7cpu 中的功能塊。sfb作為操作系統(tǒng)的一部分，不占用戶程序空間。與fb相同，sfb也是“具有存儲(chǔ)能力” 的塊。用戶必須為sfb生成背景數(shù)據(jù)塊， 并將其下載到cpu 中作為程序的一部分。s7cpu 提供下列sfb:7. 通過(guò)組態(tài)連接用于通訊的目的8. 集成的特殊功能(例如:cpu3141fm上的sfb29hs count)（2）系統(tǒng)功能(sfc) 系統(tǒng)功能時(shí)集成在s7cpu中的預(yù)先編號(hào)程序并通過(guò)測(cè)試的功能。可在程序中直接調(diào)用sfc. sfc屬于操作系統(tǒng)的一部分

36、，而不算做用戶程序的一部分。4 misromaster 440 (mm440) 變頻器4.1 mm440通用型變頻器概述micromaster 440 變頻器簡(jiǎn)稱(chēng)mm440 變頻器，是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列，本系列有多種型號(hào)供用戶選用，很頂轉(zhuǎn)矩（ct）控制方式額定功率范圍從120w 200kw ,可變轉(zhuǎn)矩（vt）控制方式可達(dá)到250kw。mm440由微處理器控制，采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管（igbt）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，具有全面而完善的保護(hù)功能，為變頻器和電動(dòng)

37、機(jī)提供了良好的保護(hù)。mm440變頻器具有默認(rèn)的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置。由于mm440變頻器具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。mm440變頻器既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。4.2 mm440變頻器的安裝與接線表1 mm440變頻器數(shù)字輸入端子功能說(shuō)明數(shù)字輸入?yún)?shù)編號(hào)出廠設(shè)置功能說(shuō)明din1p07011接通正轉(zhuǎn)/斷開(kāi)停車(chē)din2p070212接通反轉(zhuǎn)/斷開(kāi)停車(chē) din3 p0704 15速度選擇1 din4 p0705 15速度選擇2 圖1 mm440變頻器的安裝與接線在變頻器與電動(dòng)機(jī)和

38、電源線連接時(shí)必須注意：1.變頻器必須接地。2.在變頻器與電源線連接或更換變頻器的電源線之前，就應(yīng)完成電源線的絕緣測(cè)試。3.確信電動(dòng)機(jī)與電源電壓的匹配是正確的。4.不允許把mm440變頻器鏈接到電壓更高的電源上。5.連接同步電動(dòng)機(jī)或并聯(lián)連接幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器必須在u-f特性下運(yùn)行。6.電源電纜和電動(dòng)機(jī)電纜與變頻器相應(yīng)的接線端子連接好以后，在接通電源時(shí)必須確信變頻器的前蓋已經(jīng)蓋好。7.確信供電電源與變頻器之間已經(jīng)正確接入與其額定電流相應(yīng)的斷路器。4.3 mm440變頻器開(kāi)關(guān)量輸入功能mm440變頻器包含了6個(gè)數(shù)字開(kāi)關(guān)量的輸入端子，每個(gè)端子都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的參數(shù)用來(lái)設(shè)定該端子的功能。表2 mm440變

39、頻器開(kāi)關(guān)量端子輸入說(shuō)明數(shù)字輸入端子編號(hào)參數(shù)編號(hào)工廠設(shè)置功能說(shuō)明din15p07011=1接通正轉(zhuǎn)/斷開(kāi)停車(chē)=2接通反轉(zhuǎn)/斷開(kāi)停車(chē)=3斷開(kāi)慣性自由停車(chē)=4斷開(kāi)按第二慣性時(shí)間快速停車(chē)=9故障復(fù)位=10正向電動(dòng)=11反向電動(dòng)=12反轉(zhuǎn)（與正轉(zhuǎn)命令配合使用）=13電動(dòng)電位計(jì)升速=14電動(dòng)電位計(jì)降速=15固定頻率直接選擇=16固定頻率選擇+on命令=17固定頻率編碼選擇+on命令=25使能直流制動(dòng)=29外部故障信號(hào)觸發(fā)跳閘=33禁止附加頻率設(shè)定值din26p070212din37p07039din48p070415din516p070515din617p07061599公共端說(shuō)明：開(kāi)關(guān)量的輸入邏輯可以通

40、過(guò)p0725改變開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)由參數(shù)r0722監(jiān)控，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)相應(yīng)筆畫(huà)點(diǎn)亮。4.4 mm440變頻器的多段速選擇功能多段速功能，也稱(chēng)作固定頻率，就是設(shè)置參數(shù)p1000=3的條件下，用開(kāi)關(guān)量端子選擇固定頻率的組合，實(shí)現(xiàn)電機(jī)多段數(shù)運(yùn)行，可通過(guò)如下3種方式運(yùn)行實(shí)現(xiàn)：直接選擇在這種操作方式下一個(gè)數(shù)字輸入選擇一個(gè)固定頻率。直接選擇+on命令在這種操作方式下，數(shù)字量輸入既選擇固定頻率，又具備啟動(dòng)功能。二進(jìn)制編碼選擇+on命令使用這種方法最多可以選擇15個(gè)固定頻率。4.5 mm440變頻器的停車(chē)跟制動(dòng)停車(chē)指的是將電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低到零速的操作，在mm440變頻器支持的停車(chē)方式包括：表3 mm440變頻器停車(chē)方式

41、說(shuō)明停車(chē)方式功能解釋?xiě)?yīng)用場(chǎng)合off1變頻器按照p1121所設(shè)定的斜坡下降時(shí)間由全速將為0速一般場(chǎng)合off2變頻器封鎖脈沖輸出，電機(jī)慣性滑行狀態(tài)，直至速度為0速設(shè)備需要急停，配合機(jī)械抱閘off3變頻器按照p1135所設(shè)定的斜坡下降時(shí)間由全速降為0速設(shè)備需要快速停車(chē)為了縮短電機(jī)減速時(shí)間，mm440支持一下兩種制動(dòng)方式，可以實(shí)現(xiàn)將電機(jī)快速制動(dòng)。表4 mm440的兩種制動(dòng)方式制動(dòng)方式功能解釋相關(guān)參數(shù)直流制動(dòng)變頻器向電機(jī)定子注入直流p1230=1使能直流制動(dòng)p1232=直流制動(dòng)強(qiáng)度p1233=直流制動(dòng)持續(xù)時(shí)間p1234=直流制動(dòng)的起始頻率能耗制動(dòng)變頻器通過(guò)制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，將電機(jī)回饋的能量以熱能的形式

42、消耗掉p1237=1-5,能耗制動(dòng)的停止周期p1240=0,禁止直流電壓控制器，從而防止斜坡下降時(shí)間的自動(dòng)延長(zhǎng)5 對(duì)輥式破碎機(jī)硬件設(shè)計(jì)5.1對(duì)輥式破碎機(jī)簡(jiǎn)介對(duì)輥式破碎機(jī)（對(duì)輥式破碎機(jī)/雙輥破碎機(jī)）適用于在水泥，化工，電力，冶金，建材，耐火材料等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料，如石灰石，爐渣 ，焦炭，煤等物料的中碎，細(xì)碎作業(yè)。主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、輕便、工作可靠、調(diào)整破碎比較方便，無(wú)需基礎(chǔ)就能使用。對(duì)輥式破碎機(jī)其齒形優(yōu)化設(shè)計(jì)，拉剪力選擇破碎，高效低耗，出粒均勻，將其應(yīng)用在大塊物料破碎至小塊物料的場(chǎng)合，是其他破碎機(jī)所望塵莫及的，形成了高生產(chǎn)率的機(jī)理。5.2 對(duì)輥式破碎機(jī)的主要結(jié)構(gòu)對(duì)輥式破碎機(jī)主要

43、由機(jī)架、機(jī)體、對(duì)輥部分、傳動(dòng)部分、動(dòng)力部分等組成。機(jī)架由型鋼焊接而成，主要起支撐作用，所有部件均安裝在機(jī)架上。機(jī)體由優(yōu)質(zhì)的鑄鐵鑄造而成，是一個(gè)上下分體結(jié)構(gòu)，并鑄成封閉式箱體形式，破碎機(jī)兩對(duì)輥均安裝在箱體內(nèi)，為防止機(jī)體磨損，機(jī)蓋兩側(cè)安裝有耐磨襯板。動(dòng)力和傳動(dòng)部分是由電動(dòng)機(jī)主、被動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)三角皮帶，將動(dòng)力傳遞給輥軸旋轉(zhuǎn)，達(dá)到破碎的目的。主、附輥軸是由鏈輪和鏈條帶動(dòng)，形成反向旋轉(zhuǎn)。5.3 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制要求 對(duì)輥式破碎機(jī)采用兩組單獨(dú)傳動(dòng)的輥?zhàn)?，由電?dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)兩輥?zhàn)酉鄬?duì)旋轉(zhuǎn)而形成“v”型破碎腔（對(duì)輥部分是破碎機(jī)執(zhí)行破碎的主要部件，它由45#鑄鋼澆鑄而成，鑲在主、附軸上），啟動(dòng)破

44、碎機(jī)后，有油泵運(yùn)行給兩輥上油潤(rùn)滑，當(dāng)兩對(duì)輥相向旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料從料斗定量給入，切向進(jìn)入對(duì)輥中間，由于對(duì)輥的調(diào)整系統(tǒng)的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于物料，物料被破碎，被擠碎的物料隨著對(duì)輥的旋轉(zhuǎn)逐漸達(dá)到最小粒度后，進(jìn)入機(jī)器的底部出料斗內(nèi)，并隨著有斜度的料槽流出機(jī)器，破碎過(guò)程完成。本控制系統(tǒng)要求不僅是能本地控制破碎機(jī)運(yùn)行，而且能夠通過(guò)遠(yuǎn)程plc進(jìn)行控制。5.4 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制過(guò)程5.4.1 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制模式本控制系統(tǒng)有兩種控制模式：就地控制跟遠(yuǎn)程集中控制。1.將就地/遠(yuǎn)程旋鈕切換到就地，系統(tǒng)進(jìn)入就地手動(dòng)狀態(tài)。在就地手動(dòng)狀態(tài)下，可以獨(dú)立的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)啟動(dòng)主電機(jī)，停止按鈕或禁啟按鈕均可以停止主電機(jī)的運(yùn)行；也可以通過(guò)油泵

45、啟和油泵停按鈕獨(dú)立的啟/停油泵。2.將就地/遠(yuǎn)程旋鈕切換到遠(yuǎn)程，系統(tǒng)進(jìn)入遠(yuǎn)程自動(dòng)狀態(tài)。在遠(yuǎn)程自動(dòng)狀態(tài)下，主電機(jī)和油泵電機(jī)的運(yùn)行亦是受plc控制的，但是plc是受遠(yuǎn)程控制的。只要在遠(yuǎn)程控制的無(wú)源接口處保持閉合，plc就會(huì)啟動(dòng)設(shè)備并一直保持運(yùn)行知道該信號(hào)消失（即觸電斷開(kāi)）。5.4.2 plc現(xiàn)場(chǎng)控制箱的指示按鈕在plc遠(yuǎn)程控制箱上有如下按鈕指示燈：1.禁啟按鈕：按下時(shí)切斷控制電源并停機(jī)，一直保持設(shè)備不能啟動(dòng)。2.主電機(jī)停車(chē)按鈕，停止主電機(jī)的運(yùn)行，不論在正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。3.油泵停按鈕，停止油泵的運(yùn)行。4.主電機(jī)正轉(zhuǎn)帶燈按鈕，在手動(dòng)時(shí)，用于啟動(dòng)主電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行；在自動(dòng)時(shí)，用于給plc發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)主電機(jī)

46、正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，指示燈亮。5.主電機(jī)反轉(zhuǎn)帶燈按鈕，僅在手動(dòng)時(shí)有效，用于啟動(dòng)主電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。當(dāng)主電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，指示燈亮。6.油泵啟帶燈按鈕，僅在手動(dòng)時(shí)有效，用于啟動(dòng)油泵電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)油泵電機(jī)運(yùn)行時(shí)指示燈亮。7.系統(tǒng)電源指示燈，指示系統(tǒng)的控制電源。8.事故處理指示燈，用于指示缺相或轉(zhuǎn)速故障。9.就地/遠(yuǎn)程切換旋鈕，用于控制模式的切換。5.4.3 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制原理圖圖2為對(duì)輥式破碎機(jī)主電路運(yùn)行原理圖，主電路電源選用三相電源，電機(jī)m1和電機(jī)m2為對(duì)輥式破碎機(jī)的破碎輥控制電機(jī)，電機(jī)m1和m2的轉(zhuǎn)速由mm440變頻器控制，m3為對(duì)輥式破碎機(jī)的油泵電機(jī)，其作用是在電機(jī)運(yùn)行時(shí)負(fù)責(zé)給主電路電機(jī)m1、m2上油，

47、起潤(rùn)滑作用。rj1、rj2、rj3為熱繼電器，在主電路電流過(guò)高或者溫度過(guò)高時(shí)起保護(hù)作用，ta4-3和ta4-6為電流互感器，測(cè)試m1、m2電機(jī)電流，電流大小反饋熱繼電器rj1、rj2,起保護(hù)電路的作用，s1,s2為電流變送器，作用是把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為420ma，傳送到plc控制箱。主電路電動(dòng)機(jī)各配有兩塊電流表，分別裝置在現(xiàn)場(chǎng)和plc控制箱上。 圖2 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制原理圖1圖3為對(duì)輥式破碎機(jī)兩對(duì)輥電機(jī)運(yùn)行控制原理圖，圖中kmr 和kmf為中間繼電器，sa為集中/就地轉(zhuǎn)換控制箱，ka1和ka2在plc箱內(nèi)，遠(yuǎn)程控制對(duì)輥式破碎機(jī)兩對(duì)輥電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)跟反轉(zhuǎn)，sf1和sr1為就地控制對(duì)輥式破碎機(jī)兩對(duì)輥電

48、動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)跟反轉(zhuǎn)按鈕，rj1和rj2為熱繼電器，起保護(hù)電路作用,圖中hl1、hf1、hr1分別為就地電源、電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈， jhl1、jhf1、fhr1分別為電源、電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈，在plc控制箱上。合上電源開(kāi)關(guān)ql1，主電路得電，電源指示燈hl1和jhl1亮，電源電壓正常。在集中就地轉(zhuǎn)換箱內(nèi)，開(kāi)關(guān)向下45度撥下，1和2兩端連接，此時(shí)為遠(yuǎn)程plc集中控制。在plc箱內(nèi)按下ka1,中間繼電器kmf得電，kmf合上并自保，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)電源指示燈hl1和jhl1滅，電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈hf1亮；當(dāng)在plc箱內(nèi)按下ka2,kmr跟kmf同時(shí)得電并自保，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈

49、hf1和jhf1滅，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈hr1和jhr1亮。 圖3 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制原理圖2當(dāng)在集中就地轉(zhuǎn)換箱內(nèi)，開(kāi)關(guān)向上45度撥下，3和4兩端連接，此時(shí)為就地控制對(duì)輥式破碎機(jī)的正/反轉(zhuǎn)，按下是sf1,中間繼電器kmf得電，kmf合上并自保，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，同時(shí)電源指示燈hl1和jhl1滅，電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈hf1亮；當(dāng)按下sr1,kmr跟kmf同時(shí)得電并自保，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈hf1和jhf1滅，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈hr1和jhr1亮。圖4為對(duì)輥式破碎機(jī)油泵控制原理圖，圖中km1為中間繼電器，ka3為隔離繼電器，在plc控制箱內(nèi)，hl2和jhl2為電源指示燈，分別指示就地和遠(yuǎn)程集中狀態(tài)，h

50、lf2和jhf2為油泵運(yùn)行指示燈，分別指示就地和遠(yuǎn)程集中狀態(tài)。 圖4 對(duì)輥式破碎機(jī)的控制原理圖3合上電源開(kāi)關(guān)ql2，主電路得電，電源指示燈hl2和jhl2亮，電源電壓正常。在集中就地轉(zhuǎn)換箱內(nèi)，開(kāi)關(guān)向下45度撥下，5和6兩端連接，此時(shí)為遠(yuǎn)程plc集中控制油泵的運(yùn)行，在plc箱內(nèi)按下ka3,中間繼電器kmf得電，kmf合上并自保，電源指示燈hl2滅，遠(yuǎn)程油泵運(yùn)行指示hlf2亮；當(dāng)在集中就地轉(zhuǎn)換箱內(nèi)，開(kāi)關(guān)向上45度撥下，7和8兩端連接，此時(shí)為就地控制油泵的運(yùn)行，按下sb，中間繼電器kmf得電，kmf合上并自保，遠(yuǎn)程油泵運(yùn)行指示燈hlf2滅，就地油泵運(yùn)行指示燈jhf2亮。 圖5 mm440控制原理圖為

51、了控制對(duì)輥式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速，我選用mm440變頻器控制其速度。上圖5為對(duì)輥式破碎機(jī)mm440變頻器的控制原理圖，如圖5所示，當(dāng)plc輸入正轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，正轉(zhuǎn)輸入繼電器得電，正轉(zhuǎn)按鈕閉合，對(duì)輥式破碎機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行；當(dāng)plc輸入反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，反轉(zhuǎn)輸入繼電器得電，反轉(zhuǎn)按鈕閉合，對(duì)輥式破碎機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行；mm440變頻器默認(rèn)電機(jī)低速，當(dāng)plc輸入高速選擇信號(hào)時(shí)，高速輸入繼電器得電，電機(jī)高速按鈕閉合，電機(jī)高速度運(yùn)行。5.5硬件選擇說(shuō)明5.5.1 主電路電動(dòng)機(jī)選擇對(duì)輥式破碎機(jī)主電路兩破碎輥電機(jī)選擇為y315s-8型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為55kw,額定電壓為220v,額定電流為110a,額定轉(zhuǎn)速為740r/min，額

52、定效率為92%，額定頻率為50hz，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為1.6nm，電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為2.0nm，最小轉(zhuǎn)矩為1.0nm；5.5.2 油泵電機(jī)選擇對(duì)輥式破碎機(jī)油泵電機(jī)選用dc24v /75w-vb直流油泵電機(jī)系列, 電源輸入220v，輸出24v, 電機(jī)電壓24v /75w，轉(zhuǎn)速可調(diào),油泵出口排量0.10.5l/分鐘；5.5.3 電流互感器選擇電流互感器是一種測(cè)量用的特殊的變壓器，工作原理和變壓器相同。都是利用電磁感應(yīng)工作的，只不過(guò)用途不同。它有兩個(gè)互相絕緣的線圈，套在一個(gè)閉合的鐵芯柱上，在電路中與被測(cè)線路串聯(lián)的線圈叫一次側(cè)，與儀表相連的叫二次側(cè)。 電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過(guò)一定的變比

53、轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來(lái)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實(shí)際為400a的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?a的電流。在本電路中我選用型號(hào)為lqj-10電流互感器,額定一次電流150400a,二次側(cè)額定電流為5a,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為90，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)225；5.5.4 電流變送器選擇工業(yè)上普遍需要測(cè)量的溫度、壓力、速度、角度等各類(lèi)物理量，都需要轉(zhuǎn)換成模擬量電信號(hào)才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。這種將物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備稱(chēng)為變送器。電流變送器是一種將交流電流轉(zhuǎn)換成按比例輸出的與負(fù)載無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流的裝置，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石化、煤炭、給水等各個(gè)行業(yè)需要電流測(cè)控的電氣測(cè)量，

54、自動(dòng)控制以及調(diào)度系統(tǒng)。工業(yè)上最廣泛采用的是用420ma電流來(lái)傳輸模擬量。我選用型號(hào)為bsm-i150-ui的電流變送器，檢測(cè)電流為ac1505a，輸入電流：ac0-5a，變送輸出：電流dc4-20ma，負(fù)載電阻500，電壓dc2-10v，負(fù)載電阻5k。5.5.5斷路器選擇斷路器可以是在正常情況下接通和斷開(kāi)高壓電路中的空載及負(fù)荷電流，也可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能與保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置相配合,迅速切斷故障電流,防止事故擴(kuò)大,從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。在主電機(jī)電路中我選擇dz20-200j型低壓電路器，其額定電壓380v，額定電流200a,脫扣器額定電流160a,最大分?jǐn)嗄芰﹄娏鳎ㄓ行е担?2ka；在油泵電機(jī)

55、電路中我選擇型號(hào)為dz20-100y的斷路器，其觸頭額定電流100a，額定電壓380v，最大分?jǐn)嗄芰﹄娏鳛?8ka；5.5.6 熱過(guò)載繼電器選擇熱過(guò)載繼電器主要用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，他的工作原理是過(guò)載電流通過(guò)熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車(chē)，起到過(guò)載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù) 。本次電路中主電路電機(jī)m1、m2我選用tk-e6p-c型熱過(guò)載繼電器，額定電流為110160a，油泵電機(jī)m3我選擇型號(hào)為sz-zm1e的熱過(guò)載繼電器，適用于

56、ac220/230v，0.05-5.5kw的電路；5.5.7 中間繼電器選擇中間繼電器用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)，主要用于交流50/60hz額定工作電壓至660v及直流額定電壓220v（550v)的繼電器控制，信號(hào)放大，隔離等電路中，做接通，放大之用。本次電路主電路電機(jī)m1、m2我選用西門(mén)子3th-80型中間繼電器，適用于交流50hz或60hz，電壓至660v和直流電壓至600v的控制電路，有4對(duì)觸頭可組合，油泵電機(jī)m3的中間繼電器km1我選用omron 中間繼電器型號(hào)為my4j，常用線圈電壓 ac200/220/240v dc24v，4觸點(diǎn)，額定通電電流 5a。5.5.8 變頻器的選擇變頻器的容量應(yīng)滿足以下規(guī)則：變頻器的容量應(yīng)比變頻器說(shuō)明書(shū)中的“配用電動(dòng)機(jī)容量”加大一檔至二檔，并應(yīng)具有無(wú)反饋矢量控制功能；變頻器的電流應(yīng)