6GK7243-1GX00-0XE0参数选型

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1引言

　　可编程序控制器（plc, programmable logiccontroller）是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。

　　随着plc技术的发展，其功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强，plc与上位pc机联网形成的plc及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中，plc集三电与一体，具有良好的控制精度和高可靠性，使得plc成为现代工业自动化的支柱。plc的生产厂家和型号、种类繁多，不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法，本文拟就用日本立石公司生产的omronc20p型plc，设计几个plc在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习plc的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。

2 plc在电机控制中的应用［1～3］

2.1三相异步电机的正反转控制

　　要求当按下正转按钮，电机连续正转，此时反转按钮不起作用（互锁），按下停止按钮电机断开电源，按下反转按钮电机连续反转，正转不起作用。图1所示为三相异步电机的正反转控制原理图。

2.2三相异步电机的y—△启动

　　要求起动时电机接成y型，经过一段时间自动转化为△形运行，要求y形断开后△形才能启动，防止y形未断△形启动造成电源短路。图2所示是三相异步电机y—△启动控制原理图。

2.3三相异步电机时间控制

　　要求第1台电动机m1启动5 s后，第2台电动机m2自动启动，只有当第2台m2停止后，经过5s延时，m1自动停止。图3所示是三相异步电机时间控制原理图。

3 程序的写入与运行

　　将plc联上编程器并接通电源后，plc电源指示灯亮，将编程器开关打到“program”位置，这时plc处于编程状态。编程器显示password！这时依次按clr键和montr键，直至屏幕显示地址号0000，这时即可输入程序。

　　在输入程序前，需清除存储器中内容，依次按clr、play/set，not，rec/reset和montr键，即将全部程序清除。按照以上3种控制的梯形图或程序指令将3种控制程序写入plc，当上述3部分程序输入到plc机中后，用上下方向键读出所写程序，如程序有错，可用插入指令和删除指令修改程序。

　　程序输入正确后，分别按图1（a）和（c）连接plc外部接线及主回路线路实现电机正反转控制，按图2（a）和（c）连接线路实现电机y—△启动，按图3（a）和（c）连接线路实现电机的时间控制。此设计可以一次性把3种控制电路的程序全部输入，同时控制3种电路，运行时，按下sbf，sbr电机正反转启动，按下sb1，sb2控制电机y—△启动，按下sb3，sb4电机顺序启动，互不干扰，事半功倍，实现了一台plc同时控制多种电路形式。


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1.前言
　　1250离心机是立式刮刀卸料自动过滤离心机，主要用于固相为颗粒状悬浮物料固液相分离，也可用于纤维状物料固液相分离。矿物、环保、医药、化工等行业中广泛应用。目前多数离心机仍由继电器控制，采用有级调速，离心机工作转速调节单一、设备故障率较高，生产效率低下。为克服这些问题，我们对制药厂1250离心机电控系统进行技术改造，采用plc控制和变频器调速，该系统自动化程度高、稳定性好，运行可靠，现已成功应用于多家制药厂。
　　2.系统原理
　　离心机工作原理是将待分离物料经进料管送入高速旋转离心机转鼓内，离心机力场作用下，物料滤布（滤网）实现过滤，液相经出液管排出，固相则截留转鼓内，待转鼓内滤饼达到机器规定装料量，停止装料，对滤饼进行洗涤，同时将洗涤液滤出，达到分离要求后，离心机低速运转，刮刀装置动作，将滤饼刮下，完成一次工作循环。图1为1250离心机结构图。
　　离心机离心工艺过程：1）进料：当变频器速度达到20hz时，首先打开进料阀、料层检测阀，当检测到料层满时，关闭进料阀并延时10s，料层满信号消失再次打开进料阀连续执行上述动作2次。2）离心：当第三次料满信号产生时，关闭进料阀变频器升速至50hz进行高速分离，离心时间可由触摸屏设置，时间到后变频器降速至40hz。3）清洗甩干：打开清洗阀进行清洗，清洗时间、暂停时间和清洗次数所分离药物品种由触摸屏设置。清洗工艺完成后进入甩干过程，变频器升至50hz，甩干时间由触摸屏设置。时间到后进入卸料状态。4）卸料：甩干后料层过厚，刮刀采用分段定时旋转卸料，即刮刀旋转（时间可设置）→停2秒 →刮刀下降（下降高度可设置），重复上述动作，直至后一次刮刀下降至下限感器动作，然后上升到顶部至上限位停止动作。

图1
3 系统设计
　　3．1硬件设计
　　系统采用三菱公司fx2n-40mr型可编程序控制器（plc）控制，当程序设定好后可进行无人看护自动化操作或选择手动控制，并对加料、初过滤、洗涤、精过滤、卸料等进行全过程监护。离心机调速采用plc+d/a模块、变频器进行调速，电压（0-10v）来控制变频器频率，变频器采用德国伦茨公司evf系列变频器，功率22kw。触摸屏采用easyview5.7英寸4灰度触摸屏。
　　plc共有20个输入点，15个输出点。图2为plc外部硬件配置图。控制系统主回路及变频器外部接线如图3所示。

图2

图3
　　其中为消抖防信号干扰，输入点x11、x12、x13、x14、x15、x16、x17、x20分别经4个隔离栅接入plc输入
3．2软件设计
　　编程采用编程软件melsecmedoc软件包，它基于个人计算机，适用于三菱公司plc用户程序编制和监控，sc-09rs232/rs422接口与plc编程口相连，可用梯形图或指令编程。本系统plc梯形图程序控制要求采用stl和set步进指令编制。主要有初始化设定，进料、分离、清洗、甩干控制程序、自动控制程序等。程序设计中采取安全保护有:转速检测，过振动保护，开盖保护，电机过载过热保护，刮刀旋转，升降机械电气双重控制，刮刀与转鼓联动锁定。程序流程图4所示。

图4
　　4.结束语
　　该系统多家药厂现场运行，结果令人满意各项指标满足现场技术要求。系统启动平稳，分离因数可调，操作简洁方便，自改造投入运行以来，运行稳定调速方便，免维护，为现场操作人员创造了一个高效率工作环境，实现了1250离心机较为先进控制技术。

 为方便切换阶梯窗口，只要点选系统信息列中的树枝状对应的程序编号，自动切换对应的程序编辑窗口，在pmsoft编辑环境中同时只能有一个阶梯图窗口，这是为了在庞大复杂程序中找寻程序方便，同时将主程序、运动子程序、一般子程序这三种程序模块化处理，o100主程序只有一个编辑窗口，oxn运动程序有100个编辑窗口，pm子程序有256个编辑窗口，总共有357个窗口，每个窗口未编辑都有10network。程序编辑由网络区段组成，每个网络区段是由输入与输出编辑区域所组成，在编辑过程中，自动产生逻辑结构正确的阶梯图，使用者无须再做额外补线的动作，网络区段编辑并具有错误提示功能。   

图5梯形图编程界面

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    4运动控制编程

    4.1相关概念

    在谈到dvp20pm产品的应用之前，我们对以下概念进行一个简要介绍。

    （1）插补。插补是在组成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工作，以确定一些中间点。从而为轨迹控制的每一步提供逼近目标。

    逐点比较法是以四个象限区域判别为特征，每走一步都要将加工点的瞬时坐标与相应给定的图形上的点相比较，判别一下偏差，然后决定下一步的走向。如果加工点走到图形外面去了，那么下一步就要向图形里面走；如果加工点已在图形里面，则下一步就要向图形外面走，以缩小偏差，这样就能得到一个接近给定图形的轨迹，其大偏差不超过一个脉冲当量（一个进给脉冲驱动下工作台所走过的距离）。

    （2）直线插补。这个概念一般是用在计算机图形显示,或者数控加工的近似走刀等情况下，以数控加工为例子：

    一个零件的轮廓往往是多种多样的，有直线，有圆弧，也有可能是任意曲线，样条线等。数控机床的刀具往往是不能以曲线的实际轮廓去走刀的，而是近似地以若干条很小的直线去走刀，走刀的方向一般是x和y方向。

    插补方式有:直线插补,圆弧插补,抛物线插补,样条线插补等等。

    所谓直线插补就是只能用于实际轮廓是直线的插补方式(如果不是直线,也可以用逼近的方式把曲线用一段段线段去逼近,从而每一段线段就可以用直线插补了).首先假设在实际轮廓起始点处沿x方向走一小段(一个脉冲当量),发现终点在实际轮廓的下方,则下一条线段沿y方向走一小段,此时如果线段终点还在实际轮廓下方,则继续沿y方向走一小段,直到在实际轮廓上方以后,再向x方向走一小段,依次循环类推.直到到达轮廓终点为止.这样,实际轮廓就由一段段的折线拼接而成,虽然是折线,但是如果我们每一段走刀线段都非常小(在精度允许范围内),那么此段折线和实际轮廓还是可以近似地看成相同的曲线的--这即是直线插补。

    （3）联动与插补。一个点的空间位置需要三个坐标，决定空间位置需要六个坐标。

    一个运动控制系统可以控制的坐标的个数称做该运动控制系统的轴数。而可以同时控制运动的坐标的个数称做该运动控制系统可联动的轴数。联动各轴的运动轨迹具有一定的函数关系，例如直线，园弧，抛物线，正弦曲线。直接计算得出运动轨迹的坐标值往往要用到乘除法，高次方，无理函数，超越函数，会占用很多的cpu时间。为了实时快速控制运动轨迹，往往预先对运动轨迹进行直线和圆弧拟合，拟合后的运动轨迹仅由直线段和圆弧段所组成，而计算运动轨迹时，每一点的运动轨迹跟据前一个坐标点的数据通过插补运算得到，这样就把计算简化为增量减量移位和加减法。

    实现多轴联动的直线插补并不困难，圆弧插补一般为两轴联动。插补运算可以有多种算法，例如"dda算法"，"逐点比较法"，"正负法"，"小偏差法（bresenham算法）"等，其中小偏差法具有小的偏差和较快的运行速度。

    dvp20pm运动控制型plc可实现2轴联动，支持直线和圆弧插补，以及相应的第三轴处理。

    （4）数控软件。dvp20dpm支持复杂的运动轨迹控制，那是如何实现的呢？简单的说，将复杂轨迹通过autocad等软件生成图形，再经过cam软件转换为g代码，而pmsoft可以直接导入文本格式的g代码，这样就可以完成运动程序下载到20pm中执行。那么怎样完成图形到g代码的转换呢，这就需要cam软件了，以下简单介绍一些常用的cam软件：

    目前cad/cam行业中普遍使用的是mastercam、cimatron、pro-e、ug、catia...

    •mastercam是常用的一种软件，大多数数控操作员都使用mastercam，它集画图和编程于一身，绘制线架构快，缩放功能好。

    •cimatron是迟一些进入中国的软件，在刀路轨迹上的功能优越于mastercam，现已被广泛地应用。

    •pro/e是美国ptc开发的软件，现已成为全世界普及的三维cad/cam系统。集多种功能于一体，用于模具设计、产品画图、广告设计、图像处理、灯饰造型设计，是好的画图软件，一般来说用pro-e画图，用mastercam或cimatron加工