基于PLC的花式喷水池控制系统控制 - 图文(2)

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（1）控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。

（3） 方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：

（a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

（b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

（c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。

（d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：

1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。

（4） 不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器

复位。

2.3 工艺流程图

按钮开关信号PLC变频器水泵电源

图2.3 系统流程图

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第3章 控制系统硬件设计

3.1 PLC选型及扩展模块

3.1.1 PLC的选型

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案；下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 （1）输入输出（I/O）点数的估算

输入输出（I/O）点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%-20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。 （2）存储器容量的估算

存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。

存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10-15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数位内存的总字数（16位为一个字），另外再按次数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。 （3）控制功能的选择

该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 （4）机型的选择

通过对输入输出点的选择、对存储容量选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选型的分析。选用西门子的S7-200-224型（输入14点/输出10点）PLC作控制单元来控制整个系统。

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西门子S7-200的结构功能 本设计采用西门子S7-200系列PLC作为控制核心，所以现在就以它来讲述PLC的结构性能。西门子S7-200系列可编程控制系统由主机（基本单元）、I/O扩展单元、功能单元（模块）和外部设备（文本／图形显示器、编程器）等组成。

西门子S7-200系列PLC属于小型整体式结构的PLC, 本机自带RS-485通信接口、内置电源和I/O接口。它结构小巧，运行速度快，可靠性高，具有极其丰富的指令系统和扩展模块，实时特性和通信能力强大，便于操作、易于掌握，性价比非常高，在各种行业中的应用越来越广，成为中小规模控制系统的理想控制设备。

西门子S7-200系列PLC的硬件配置灵活，既可用一个单独的S7-200 CPU构成一个简单数字量控制系统，也可通过扩展电缆进行数字量I/O模块、模拟量模块或智能接口模块的扩展，构成较复杂的中等规模控制系统。

3.1.1 扩展模块的选择

当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行系统扩展。系统扩展包括I/O点数的扩展和功能的扩展。不同的CPU有不同的扩展规范，比如可连接的扩展模块的数量和种类等，这些主要受CPU的功能限制。模拟量输入/输出扩展模块EM235只有一种4路AI/1路AO（占用2路输出地址）的产品。工作电压为24（V），输出频率为100（KHZ）。引脚图如下

图3.1 EM232引脚图

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3.2 I/O分配表

分析系统及控制要求知需8个输入和四个输出，所以选CPU224即可满足要求（CPU224有14输入和10输出）。I/O分配表如下表。

表3.1 地址分配表 序号 1 2 3 4 5 6 7 输入信号 功能 元件 启动按钮 停止按钮 单步/连续开关 选择开关1 选择开关2 选择开关3 选择开关4 SF0 SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 SF6 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 序号 1 2 3 4 输出信号 控制对象 元件 4号接触器QA3 3号接触器QA2 2号接触器QA1 1号接触器QA0 QA3 QA2 QA1 QA0 地址 Q0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0

图3.2 I/O接线

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3.3 电机及驱动控制

3.3.1 电机选型

电动机是生产机械电力拖动系统的拖动元件，选择电动机时，应考虑电动机的功率、转速、结构形式、额定电压等。喷水管的运动主要由电动机M1、M2、M3、M4实现喷水，完成喷水池的喷水花样。

选择电动机的功率的依据是负载功率。功率选的过大，设备投资将造成浪费，同时由于电动机欠载运行，使之效率和功率因数降低，运行费用也会提高；相反，功率选的过小，电动机过载运行，使之寿命降低。

交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。中小型异步电动机额定电压为220V/380V及380V/660V两种，当功率较大时，可选用相应电压的高压电动机。

对于额定功率相同电动机，额定转速越高，电动机尺寸、质量愈小，成本愈低，所以选择告诉电动机较为经济。但由于生产机械所需转速一定，电动机转速愈高，传动机构转速比愈大，传动机构愈复杂。因此应考虑综合分析来确定电动机的额定转速。

电动机的结构形式按其安装位置的不同可分为卧式和立式两种，应以电动机和工作机构的连接方便、紧凑为原则来选择。

综上考虑，电动机选择型号为：Y160 M-4,11KW,380V,23.0A,1460r/min。

3.3.2 变频器的选择

西门子MM440是用于控制三相交流电动机速度和转矩的变频器。本系列有多种型号，额定功率范围120W到200kW(恒定转矩(CT)控制方式)，或者可达250 kW(可变转矩(VT)控制方 式)，供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。采用脉冲频率可选的专用脉宽调制技术，可使电动机低噪声运行。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MM440具有缺省的工厂设 …… 此处隐藏：1578字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……