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1 引言
随着现代科学技术的发展，PLC己广泛地应用于工业控制微型计算机中。
目前，工业机器人关节主要是采用交流伺服系统进行控制，本研究将技术成熟、编程方便、可靠性高、体积小的SIEMENS S-200可编程控制器，应用于可控环流可逆调系统，研制出机器人关节直流伺服系统，用以对工业机器人关节进行伺服控制。
2 工业机器人关节直流伺服系统
工业机器人关节是由直流伺服电机驱动，通过环流可逆调速系统控制电机的正反转来达到对工业机器人关节的伺服控制的目的。
2.1 控制系统结构
系统采用SIEMEN S7-200型PLC，外加D／A数模转换模块，将PLC数字信号变成模拟信号，通过BT—I变流调速系统(主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR，正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成)驱动直流电机运转，驱动机器人关节按控制要求进行动作。系统结构如图1所示。
图1 机器人关节直流伺服系统结构示意图
2.2 系统工作原理
系统原理如图2所示，可控环流可逆调速系统的主电路采用交叉联接方式，整流变压器的一个副边绕组接成Y型，另一个接成△型，2个交流电源的相位错开30°，其环流电压的频率为l2倍工频。为了抑交流环流，在2组可控整流桥之间接放了2只均衡电抗器，电枢回路中仍保留一只平波电抗器。
控制电路主要由转速调节器ASR、电流调节器ACR、环流调节器ARR，正组触发器GTD、反组触发器GTS、电流反馈器TCV组成(见图2)，其中2组触发器的同步信号分别取自与整流变压器相对应的同步变压器。
图2 工业机器人关节直流伺服系统原理图
系统给定为零时，转速调节器ASR、电流调节器ACR被零速封锁信号锁零。此时，系统主要由环流调节器ARR组成交叉反馈的恒流系统。由于环流给定的影响，2组可控硅均处于整流状态，输出的电压大小相等、极性相反，直流电机电枢电压为零，电机停转，输出的电流流经2组可控硅形成环流。环流不宜过大，一般限制在电机额定电流的5％左右。正向启动时，随着转速信号Ugn的增大，封锁信号解除，转速调节器ASR输正，电机正向运行。此时，正组电流反馈电压+Ufi2反映电机电枢电流与环流电流之和；反组电流反馈电压-Uril反映了电枢电流，因此可以对主电流进行调节。而正组环流调节器输入端所加的环流给定信号-Ugih和交叉电流反馈信号-Ufil对这个调节过程影响极小。反组环流调节器的输入电压为(+Uk)+(-Ugih)+(Ufi2)，随着电枢电流的不断增大，当达到一定程度时，环流自动消失，反组可控硅进入待逆变状态。反向启动时情况相反。另外，可控环流可逆调速系统制动时仍然具有本桥逆变，反接制动和反馈制动等过程。由于启动过程也是环流逐渐减小的过程，因此，电机停转时，系统的环流达大值。环流有助于系统越过切换死区，改善过渡特性。
3 系统程序设计
程序设计方案为手动输入一个角度值，让电机转动，通过与电动机相联的光电码盘来检测电动机转的角度，将转动角度变成脉冲信号。由于电动机的转速非常快，所以只能把脉冲信号送往PLC的高速计数器。然后将计数器的脉冲记录与手输入的进行比较，如果两者相等说明电动机已经到达指定角度位置，否则继续进行修正。值得注意的是，由于电动机从转动突变到停止会有一定的惯性，因此在进行信号比较时应允许有一定的误差，不然电动机就会始终处在修正位置状态。系统程序框图如图3所示。
图3 系统程序框图
4 结论
基于PLC研制的直流伺服系统，利用PLC扩展能力强的特点，添装手动输放装置，实现工业机器人关节直流伺服系统的可视操作。其优点是：(1)无需改变电路结构，即可通过程序实现电机正反转的控制；(2)能够使电机不等待停止转动即可立刻反方向转动；(3)可令电机急停，避免电机惯性转动；(4)编程、维护方便
1 引言
电厂锅炉进行补给水处理，需要结合不同的水质情况而运用相应的处理技术开展工作，未经处理的水中含有多种固态杂质和液态杂质，形成水垢和大量沉积物，影响锅炉的使用寿命。因此必须经过物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等去除杂质。规范电厂锅炉补给水处理工作，不但可以有效防止和减少锅炉结垢、腐蚀及其蒸汽质量恶化而造成的事故，而且有利于促进电厂锅炉运转的安全、经济、节能、环保。电厂锅炉补给水的洁净处理在锅炉整体运转中起着至关重要的作用。
2 controllogix系列plc应用设计
锅炉补给水监控系由电源柜、plc控制柜、操作员站组成。
锅炉补给水系统选用rockwell公司controllogix系列plc。所有通过背板进行通讯的模块均是基于生产者/客户(producer/consumer)的模式。每个模块占用一个单独的槽位，并且模块可以插在各种1756框架的任意槽位。更换模块时无需断开接线，用户配线时将连接线接到可拆卸的端子排(rtbs)上，并将端子排插入模块的前面。所有模块均可以带电插拔。光电隔离和数字滤波可有效地减少信号干扰。作为一种故障诊断帮助，在模块的前面还设有状态指示器，用于指示输入或输出以及故障状态。i/o模块可直接将故障情况报告给处理器。数字量i/o模块覆盖了从10v到265vac以及10v到146vdc的范围，提供的继电器触点输出模块的范围从10v到265vac或者5v到150vdc。模拟量信号的电压范围包括标准的模拟量输入和输出，以及直接的热电偶及rtd温度输入信号。模拟量模块的可选特性包括适用于干扰源及干扰环境下的数字滤波，以及每个i/o通道的量程选择，以增加用户的灵活性。模拟量模块的综合自诊断功能可以监测: 输入开路/开环监测，板级故障监测，针对上限的2个报警级别(hi和hi-hi)外加一个超物理量程报警，针对下限的2个报警级别(lo和lo-lo)外加一个低物理量程报警。工程单位换算使得输入输出模拟信号更容易使用。用于模拟量模块故障的用户配置输出响应(终值或任何用户自定义值)，以保证安全。模拟量模块的状态区可以为处理器提供信息用于报警和故障诊断。每个模块针对rtb的机械钥锁可防止对模块施加不适当的电压。每个模块与logix5555处理器之间的电子钥锁可防止用户将错误的模块类型或不同版本的模块插入到该槽位。模块是通过软件来进行通道组态而不是通过拨码开关或跳线器。模拟量模板数据精度可以达到ieee32位浮点或16位整数数据格式。
基于rockwell公司controllogix系列plc的冗余控制系统构成如图1所示。
图1 冗余架构的控制系统
3 系统工艺流程界面设计
3.1 工艺流程
工艺系统采用预处理系统由化学除盐系统和加药系统三部份组成。此外，预处理加药系统和加氨系统的控制也纳入锅炉补给水处理控制系统。
预处理系统工艺流程：主厂房来生水→机械搅拌澄清池→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器。
化学除盐系统工艺流程：经预处理的清水→强酸阳浮床→除二氧化碳器→中间水箱→强碱阴浮床→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。
加药系统加药系统是指化学除盐系统中各离子交换器再生用酸碱的贮存和计量设备。加药系统流程为：低位酸槽→高位酸槽→酸计量箱→酸喷射器→强酸阳浮床(和混合离子交换器)；低位碱槽→高位碱槽→碱计量箱→碱喷射器→强碱阴浮床(和混合离子交换器)。
3.2 工艺控制
(1)阀门控制逻辑：阀门控制逻辑如图2所示。
图2 阀门控制逻辑
(2)阳离子交换入口调节阀的控制：调节阀采用pid负反馈闭环自动控制，当中间水箱水位比设定值高时，减小阀门开度，当中间水箱水位比设定值低时，增大阀门开度，如图3所示。
图3 阳离子交换入口调节回路
(3)水泵控制逻辑：水泵控制逻辑如图4所示。
图4 水泵控制逻辑
3.3 工艺界面
就地阀门控制箱上面自动/手动转换开关从手动位到自动位之前，须把阀门的开/关转换开关置于中间位。主画面下含实时数据显示画面，报警画面，报表画面和历史曲线画面。
(1) 过滤器控制界面
过滤器控制界面如图5所示。画面上每个过滤器入口阀的左侧，实时地显示过滤器工作时的瞬时liuliang。就地操作箱转换开关打到就地，相对应过滤器的电磁阀在电脑上不能操作。打到远方，相对应过滤器的电磁阀在电脑上可以操作。
图5 过滤器控制界面
(2) 加药控制画面
加药控制画面如图6所示。聚凝剂、助凝剂加药：点击加药控制方式按钮，弹出控制画面，选择工作方式。手动加药：点击手动按钮，按照设定频率加药。自动加药：点击自动按钮，按照liuliang自动加药。关闭画面，点机电机图标，弹出电机控制画面，启动电机。加药泵工作。二氧化氯加药：电机二氧化氯加药机图标，弹出控制画面，启动加药机，厂家设备自动工作。
图6 加药控制界面
4 结束语
通锅炉补给水监控系采用上位机和可编程控制器(plc)相结合的方式，锅炉补给水监控系统共设操作员站，作为系统调试及运行时的人机接口。其中操作员站设置在化水车间控制室内。操作员站兼有工程师站功能。锅炉补给水监控系统的控制由plc实现，plc控制器为双机冗余热备，即可编程序控制器(plc)整套带有双机热备中央处理单元(cpu)，冗余的电源模件，冗余的通讯模件。通过plc对整个化学水处理系统实现自动、半自动、远方手动或就地手动控制。
1、引言：
由于可编程控制器(PLC)具有可编程性，通用性、适应性强，针对工业控制设计，可靠性高，同时有完善的故障自诊断能力且维修方便，因此小型PLC具有很高的性价比，因此在普通车床的控制电路改造设计中发挥了极其重要的作用。
2、电气控制要求：
送料前，电机需停止，送料到位时，封口向下，封口到位后，送料继续直至送料到封口，此时主轴上的夹头夹紧工具，退料，然后通过变频器驱动主电机高速旋转，接下来按照功能的选择，进刀，工进，倒角，后回原位，完成加工工艺。 根据加工工艺，对电气控制提出如下要求：
1) 主电机采用三相异步电动机，通过变频器控制，要求能够快速启停；且由于加工速度快，启停频繁，需接400Ω，260W的制动电阻；
2) 油泵电机与主轴电机都应有必要的短路保护及过载保护；
3) 有三种模式可以选择，分别为手动、单循环、自动。毕竟将油泵及电机离合器闭合时，方可启动单循环及自动工作；
4) 有10种功能，通过拨码开关进行选择，在单循环及自动工作时，改变拨码开关改变功能无效，需切换到手动功能更改才有效；
5) 需有急停按钮，防止启动或运行时发生意外。
3、基于PLC的系统设计：
3.1、硬件设计
为实现上述车床的电气控制要求，选用台湾永宏PLC的FBS系列，型号为FBS-40MAT，I/O点数为40点，有24点输入，16点输出，其I/O接线图如图1所示。
PLC输入、输入I/O分配表如表1、表2所示。
表1 输入信号地址分配表
表2 输出信号地址分配表
3.2、软件设计
控制思路为：首先，PLC读取拨码开关的状态设定功能，并将每个功能所会用到的动作进行分类，主程序框架采用步进指令编写，在每步按照功能的不同，调用对应的子程序，完成加工工艺。
根据系统技术要求，按照车床生产工艺编写程序。并通过现场机床进行调试，运行正常、可靠、安全。 有10种功能可供选择，功能列表如表3所示。
表3 双缸后送料功能列表
当拨码开关显示为0时：A缸先割槽，B缸后割槽。
当拨码开关显示为1时：A缸线平头，B缸后割槽。
当拨码开关显示为2时：B缸先割槽，A缸后割槽。
当拨码开关显示为3时：A缸平头，B缸不动。
以后动作以此类推。
功能选择程序
调用子程序
4、结论
基于永宏PLC所设计的多功能自动车床，运行情况良好，可实现加工多种工件，加工每一个工件的自动循环时间仅为4S，tigao了生产效率和产品质量，是一种切实可行的控制方法。
