6GK7243-1EX01-0XE0大量现货
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在工业控制中,某些输入量(如压力、温度、liuliang、转速等)是连续变化的模拟量,某些执行机构(如伺服电动机、调节阀、记录仪等)要求PLC输出模拟信号,而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准的电流或电压,如4~20mA,1~5V,0~10V,PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的,也可能是十进制的,带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。
D/A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流,再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。
例如在炉温控制系统中,炉温用热电偶检测,温度变送器将热电偶提供的几十毫伏的电压信号转换为标准电流(如4~20mA)或标准电压(如l~5V)信号后送给模拟量输入模块,经A/D转换后得到与温度成比例的数字量,CPU将它与温度设定值比较,并按某种控制规律(如PID)对二者的差值进行运算,将运算结果(数字量)送给模拟量输出模块,经D/A转换后变为电流信号或电压信号,用来调节控制天然气的电动调节阀的开度,实现对温度的闭环控制。
有的PLC有温度检测模块,温度传感器(热电偶或热电阻)与它们直接相连,省去了温度变送器。
大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道;它们的D/A,A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出信号可以是电压,也可以是电流;可以是单极性的,如0~5V,0~10V,1~5V,4~20ms,也可以是双极性的,如 50mV,±5V,±10V和±20mA,模块一般可以输入多种量程的电流或电压。
A/D,D/A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率,位数越多,分辨率越高,例如8位A/D转换器的分辨率为2-8=0.38%;模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。 目前,在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格比的不断tigao,其应用领域不断扩大。从应用类型看,PLC的应用大致可归纳为以下几个方面:
1.开关量逻辑控制
利用PLC基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制,可以取代传统的继电器控制,用于单机控制、多机qunkong制、生产自动线控制等,例如:机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC基本的应用,也是PLC广泛的应用领域。
2.运动控制
大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备,如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。
3.过程控制
大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能,有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制,而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。
4.数据处理
现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进行数据的采集、分析和处理,同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置,如计算机数值控制(CNC)设备,进行处理。
5.通信联网
PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其它智能设备之间的通信,PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络,以实现信息的交换,并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统,满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。
可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用,它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令,经过逻辑和算术运算,向控制装置发送指令,完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。
PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如,在滑油系统中,就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。
1、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍
Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油,同时也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油,控制上述作动器的位置。
滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
2、PLC对滑油温度的控制
PLC控制原理:Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度,并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换,转换成数字信号,存储在内部存储器中,PLC扫描内部应用程序,读取数据,进行算术、逻辑运算,结果经输出模块转换输出控制执行机构动作,来达到上述控制目的。
PLC控制目标:对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下:①在机组停机时,启动或停止滑油箱加热器;②在运行中若滑油系统温度过高,启动报警回路、停车回路,或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车;③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速,从而控制滑油系统的滑油温度,使其保持在规定的范围内。
Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个,分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内,感受滑油箱滑油温度,当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时,PLC命令滑油箱加热器启动,给滑油加热;当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时,PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上,感受系统滑油温度,当系统温度高于设定值160℉(71℃)时,启动报警回路报警;当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时,启动燃气轮机紧急停车回路,燃气轮机停止运行。
PLC还可控制滑油散热器的工作,当系统温度高于设定值100℉(38℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动,给系统散热;当系统温度低于设定值90℉(32℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出,从而实现滑油冷却风扇的平稳调速,因此滑油温度的调节十分jingque;当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇,它是由继电器控制的。
PLC控制过程:
限于篇幅,我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。
PLC是使用梯形语言进行控制的。
(1)滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警,从而引起维护人员的注意;当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车,以确保设备的安全。
(2)3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序
当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃),滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说,当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入.
当滑油温度超过140℉(60℃)后,3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开),接触器K4983线圈通电(或断电),其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。
3、滑油压力控制
PLC控制原理:滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0~690kPa范围内变化的滑油压力,将其转换为4~20mA的电流信号,输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号,PLC经过运算,将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中,供程序调用。
PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵,即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动,提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油;交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑,而且当主滑油压力低于设定值时紧急启动,以确保燃气轮机的正常运转;直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵,当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时,确保燃气轮机的润滑。
当燃气轮机启动循环开始后,PLC首先对直流滑油泵进行试验,当直流泵P903压力达到4PSI,PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作,如果压力达到6PSI,PLC允许燃气轮机运转,PLC启动前润滑定时器开始计时,燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒,滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警,若滑油压力低于25PSI,则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下,滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的,但PLC始终监控着系统滑油压力的变化,并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时,PLC检查直流泵工作,30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI,定时器工作结束,重新接通交流滑油泵,运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。
PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况,编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。
PLC控制过程:
这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。
(1)滑油压力输入数据计算。
(2)直流滑油泵
启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵,当交流泵或者TP380故障时,直流滑油启动。
4、结束语
PLC对滑油系统控制是十分完备的,它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度,它还能设置压力、温度的极限值,一旦系统超越了这个极限值,可以给出报警信号或停止系统运行,确保设备安全;它还可以控制滑油箱加热器的工作,控制油箱液位的高低,并给出报警信号等。限于篇幅,我们只能摘取其一小部分,做一简单介绍,希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。
可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的一种新型、通用的自动控制装置。具有体积小、结构简单、性能优越、可靠性强、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。YDL-1A断料机是断料专用机床,其电气控制系统采用日本三菱公司FXon-40M可编程控制器作为控制主机。
1 工艺流程简介
全程工艺流程分三个阶段进行:
2 控制系统设计
2.1 生产工艺要求
该断料机电气控制系统设有自动和手动两种工作方式。在自动工作状态下,由PLC输出端口驱动中间继电器,再由中间继电器驱动液压电磁阀工作,实现对机械动作的控制。在手动工作状态下,PLC输出端口被禁止,机床工作通过手动操作各相应作按钮,驱动中间继电器,进而驱动液压电磁阀。为防止在自动工作状态下,按动手动操作按钮而发生机械冲突,电路必须保证在自动工作程序启动运行时,确保任何手动操作无效。其电气控制还需满足以下要求:
(1)拔销冲断时,Ⅰ夹头、Ⅱ夹头必须释放。
(2)送料时,Ⅱ夹头必须释放且拔销操作无效。
(3)辅助送料时,Ⅰ、Ⅱ夹头必须释放。
(4)Ⅰ夹头未夹紧,送料操作无效。
(5)Ⅱ夹头未夹紧,切槽操作无效。
(6)拔销冲断时,辅助送料必须停止,反之拔销操作无效。
(7)拔销冲断时,辅助定位必须复位,反之拔销操作无效。
(8)冲头尚未预紧,辅助压紧尚未压紧,拔销操作无效。
2.2系统结构框图
电机拖动电源和电磁阀电源由接触器控制通断,液压泵电机M1、飞轮电机M2、切槽电机M3、辅助送料滚轮拖动电机M4均可单独启动、停止,但液压电机尚未启动时,其它电机的启动操作无效。其系统结构框图如下图1所示。
图1 系统结构框图
2.3 状态转换流程图
为防止在自动工作状态与手动操作发生机械冲突,电路必须保证在自动工作程序启动运行时,确保任何手动操作无效,因此,本设计采用了步序指令。例如:在夹持输出Y1置位后,保持夹持,直到夹持输出复位才能松开,这种顺序控制过程,使用继电器符号程序是很难设计的,但使用状态器和步序指令就十分容易,程序简单,系统可靠。如图2所示状态转换图中,在按下启动按钮时,工作状态由S0转换为S1,此后随着机器工作的进展,依次进行转换。在依次操作期间,即使误按了启动按钮,由于步序指令控制的特点,也不可能作另一次启动,因为此时S0已处于不工作状态。
图2 状态转换流程图
3 几个关键技术的设计与实现
3.1 工作状态选择设计
本系统采用手动/自动两种工作方式。该工程由于选用了SRN型波段开关,手动/自动工作状态的选择及自动工作方式的选择,由PLC输入端口X0、X1、X2状态的不同组合选定。如下表1所示。
表1
如下图3操作面板所示,按动X3,启动自动工作状态,具体工艺由波段开关K设置。在手动状态时,按动复位按钮X4,机械自动向原点回归。编程状态只需控制PLC“RUN”端即可。
图3 操作面板示意图
3.2 PLC的I/O分配及接线
为确保断料机工作的可靠性,选用无触点的接近开关和光电开关作为输入控制信号;以电磁阀及指示灯作为输出控制。FXon系列PLC输入端口接入接近开关或光电开关等无触点开关时,必须使用NPN集电极开路型的开关器件,故决定选用直流二线型接近开关,将无触点开关信号转换为有触点信号,因为本断料机对开关信号的响应速度要求不高。其中Ⅰ夹头退回原位检测、Ⅰ夹头送料限位、冲头复位检测、切槽限位及辅助送料限位采用接近开关,而Ⅱ夹头脱料检测及料头进入冲断区检测采用光电开关。PLC的I/O分配及接线如下图4所示。
图4 PLC的接线图
3.3 状态转换的启动与禁止
在自动操作(如连续工作,步进工作,单周工作)期间,按下启动按钮X3时,特殊辅助继电器M8041工作,一直保持到按下停机按钮X5。在按下停机按钮X5,或手动操作,或步进操作时,激励特殊辅助继电器M8040,则状态转换器的自动转换就被禁止,实现停机自保。在PC机启动时,用初始化脉冲M8002使M8040自保持,以禁止状态转换,直到按下启动按钮。如下图5所示。
图5
4 结束语
在断料机中使用可编程控制器,抗干扰能力强,可tigao控制精度,使系统更可靠,延长了控制系统的使用寿命。使用步序指令,顺序控制程序可随工艺流程很容易改变,大大tigao了工作效率和生产效益,易于与计算机接口,可大大tigao断料机的自动化程度。可编程序控制器安装、调试、使用及维修都很方便,具有一定电气知识的人员只需经过短期培训,即可胜任操作及简单的维护工作,具有推广应用的价值。