1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于PLC的熱處理車(chē)間 溫度控制系統(tǒng)學(xué)生姓名小亮學(xué)號(hào)教學(xué)院系電氣與電子工程系專(zhuān)業(yè)班次自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)教師職稱(chēng)講師單位成都工業(yè)學(xué)院完成日期2014年05月30日摘 要熱處理是機(jī)械工業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)，通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機(jī)械零件和工模具都是要經(jīng)過(guò)熱處理的。熱處理對(duì)于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命本設(shè)計(jì)主要介紹了烘房烘干的工藝過(guò)程及PLC 在該系統(tǒng)中的控制應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用三菱FX2N系列的FX2N-32MR做控制器，并配以FX2N-4AD模擬量輸入模塊和FX2N-2DA模擬量輸出模塊。該系統(tǒng)主要完成烘房

2、開(kāi)、關(guān)門(mén)的自動(dòng)控制，完成工件在烘房低溫區(qū)、高溫區(qū)定時(shí)加熱的控制，完成烘房溫度自動(dòng)檢測(cè)與控制的全過(guò)程。該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，有必要的短路、過(guò)載、失壓保護(hù)等功能。本設(shè)計(jì)工作穩(wěn)定、可靠，設(shè)置、操作簡(jiǎn)單, 生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度高。使烘房對(duì)產(chǎn)品加工的質(zhì)量得到提高，從而有效地提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；熱處理烘房；設(shè)計(jì)Abstract Heattreatmentisanimportantfoundationformechanicalindustrialtechnology,asisusuallyshaft,bearings,gears,mechanicallinkage,andot

3、herimportantpartsandmoldswererequiredtotaketheheattreatment.HeatTreatmentforgivingfullplaytotheperformancepotentialofmetallicmaterials,theintrinsicqualityoftheirproducts,materialsavings,andreducepowerconsumption,extendproductlife,andimprovingeconomicefficiencyareofgreatsignificance.Istheso-calledPer

4、fecttoolsarenecessaryforperfectjobs,thenitmustbeagoodtheenvironmentandadvancedequipmentforheattreatment,thewholeisdesigningaproperheattreatmentworkshop.This design mainly introduces the drying room drying process and PLC control application in the system. This design adopts the mitsubishi FX2N serie

5、s FX2N - 32 Mr - 001 controller, and matches by FX2N - 4 AD analog input module and FX2N 2DAanalog output module. This system mainly complete drying room open, closed automatic control, complete artifacts in the chamber periodically heating low temperature zone, high temperature control, finish the

6、whole course of chamber temperature automatic detection and control. The system has manual and automatic two work modes, necessary for short circuit, overload, the pressure loss protection, etc. This design work is stable and reliable.The establishment and operation is simple. The production equipme

7、nt automaticity is high.enable the drying-house to obtain the enhancement to the product processing quality, thus effectively improving the product-tion efficiency.Key words：PLC controlling system；Drying-house目錄摘 要1第1章 緒論41.1 熱處理車(chē)間烘房PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀41.2 熱處理車(chē)間烘房PLC控制設(shè)計(jì)意義41.3 熱處理車(chē)間烘房PLC控制設(shè)計(jì)要求5第2章 烘房PLC控制系

8、統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)62.1 烘房的控制原理62.2 烘房的設(shè)計(jì)方案72.3 烘房的工藝流程圖82.4 系統(tǒng)的組成框圖82.5 系統(tǒng)的原理框圖9第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)103.1 控制系統(tǒng)主電路103.1.1 電源供電模塊103.1.2 系統(tǒng)控制主電路圖113.2 PLC控制器123.2.1 PLC與其他控制裝置的比較123.2.2 PLC的選型123.3 I/O地址分配123.4 PLC外部接線(xiàn)圖143.5 PLC分塊介紹153.6 元件選擇及清單163.6.1 PLC選型163.6.2 A/D和D/A轉(zhuǎn)換概念及選型163.6.3 其他元件選擇18第4章 熱處理車(chē)間烘房PLC溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25

9、4.1 烘房開(kāi)關(guān)門(mén)梯形圖設(shè)計(jì)254.2 PID參數(shù)梯形圖264.3 AD-PIDDA轉(zhuǎn)換274.4 總梯形圖29第5章 致 謝36第6章 參考文獻(xiàn)371.1 熱處理車(chē)間烘房PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀目前，熱處理車(chē)間烘房系統(tǒng)在國(guó)外的主要生產(chǎn)廠(chǎng)家有奧地利的其馬（CZIMMER），意大利的美佳尼（REGGIANI），荷蘭的斯托克（STOCK）瑞士的布塞（BUSER）等。他們生產(chǎn)的熱處理車(chē)間烘房系統(tǒng)均體現(xiàn)了當(dāng)今烘房系統(tǒng)的國(guó)際水平和發(fā)展方向。在我國(guó)，熱處理車(chē)間烘房技術(shù)是二十世紀(jì)八十年代從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)烘干技術(shù)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)生產(chǎn)的熱處理車(chē)間烘房系統(tǒng)主傳動(dòng)方式仍為機(jī)械式整體運(yùn)動(dòng)，輔助調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為機(jī)械

10、手動(dòng)方式，而沒(méi)有將計(jì)算機(jī)控制與管理這一先進(jìn)的方式引入生產(chǎn)領(lǐng)域，我國(guó)烘房系統(tǒng)在質(zhì)量，性能，價(jià)格諸多方而的競(jìng)爭(zhēng)處于劣勢(shì)。隨著中國(guó)加入WTO，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了增強(qiáng)我國(guó)紡織產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高熱處理車(chē)間烘房系統(tǒng)的自動(dòng)化水平已刻不容緩。研制新一代高精度，靈活高效的處理車(chē)間烘房系統(tǒng)，不僅可替代進(jìn)口產(chǎn)品，節(jié)約外匯，而且可以提高我國(guó)烘干專(zhuān)業(yè)設(shè)備各方面的技術(shù)水平，使之達(dá)到或者接近國(guó)際水平，為國(guó)產(chǎn)熱處理車(chē)間烘房烘干系統(tǒng)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 熱處理車(chē)間烘房PLC控制設(shè)計(jì)意義可編程控制器是集計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)于一體的一種新型的工業(yè)計(jì)算機(jī), 它專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì), 采用易于理解和

11、掌握的梯形圖, 指令簡(jiǎn)單、形象直觀(guān), 便于計(jì)算機(jī)水平使用不高的一線(xiàn)電氣控制技術(shù)人員的操作與應(yīng)用。它具有可靠性高, 抗干擾能力強(qiáng), 功能豐富, 定時(shí)控制, 順序控制等功能, 且據(jù)不同工藝要求修改程序及參數(shù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中。本設(shè)計(jì)題目是熱處理車(chē)間烘房PLC控制系統(tǒng)，是為改善熱處理車(chē)間的工作質(zhì)量和工作效率而設(shè)計(jì)的。烘房是工業(yè)生產(chǎn)中的一道重要加工工序。在印染廠(chǎng)、染織廠(chǎng)、陶瓷工藝、熱處理車(chē)間得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)熱處理車(chē)間的烘房進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)工件的預(yù)熱、加熱、冷卻等工序過(guò)程做精確的控制。本設(shè)計(jì)由于烘房溫度高、控制功能復(fù)雜故采用PLC可編程控制器來(lái)控制。從而有效的提高烘房質(zhì)量。1.

12、3 熱處理車(chē)間烘房PLC控制設(shè)計(jì)要求1.工件運(yùn)送：工件連續(xù)不斷地由物料傳送系統(tǒng)送入烘房，即當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件由低溫區(qū)被送至高溫區(qū)的同時(shí)，第二個(gè)工件被送入低溫區(qū)。工件由物料傳送系統(tǒng)從烘房門(mén)自動(dòng)送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱15min，再由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱15min，然后由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)送出烘房。工件送出烘房后由軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)吹冷卻15min，然后電笛發(fā)出警報(bào)聲，通知工作人員風(fēng)冷完畢。2.升溫過(guò)程：在初始狀態(tài)啟動(dòng)烘房時(shí)，為了縮短空烘房的升溫時(shí)間，提高升溫速度，要求四組電阻絲全部接入電路進(jìn)行加熱。當(dāng)烘房高溫區(qū)的溫度超過(guò)300攝氏度，切除兩組50KW的電阻絲；當(dāng)烘房溫度超過(guò)360攝氏度時(shí)，切除兩組100

13、KW的電阻絲，同時(shí)接入兩組50KW的電阻絲；當(dāng)烘房溫度達(dá)到400攝氏度時(shí)，使兩組50KW的電阻絲投入PID自動(dòng)運(yùn)行方式，控制電阻絲的輸出功率，以確保烘房高溫區(qū)的溫度保持在400攝氏度的恒溫，確保工件在恒溫下進(jìn)行熱處理。3其他控制：風(fēng)機(jī)將冷空氣從風(fēng)道送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱后，再送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱。開(kāi)啟烘房時(shí)，應(yīng)先接通風(fēng)機(jī)，后接通電阻絲；反之，關(guān)閉烘房時(shí)，先切斷電阻絲，后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。烘房進(jìn)出各設(shè)有一個(gè)電動(dòng)門(mén)，各有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，兩個(gè)電動(dòng)門(mén)均可獨(dú)立控制。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，烘房電動(dòng)門(mén)打開(kāi)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)門(mén)關(guān)閉。電動(dòng)門(mén)的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。電動(dòng)門(mén)的開(kāi)、關(guān)到位由行程開(kāi)關(guān)控制。烘房門(mén)關(guān)閉到位時(shí)

14、指示燈亮，表示烘房門(mén)關(guān)閉到位。物料傳送系統(tǒng)采用氣壓控制，其推進(jìn)氣缸由電磁閥控制。自動(dòng)工作時(shí)，只有當(dāng)電動(dòng)門(mén)開(kāi)到位時(shí)才允許推進(jìn)工件；且只有當(dāng)工件推進(jìn)到位時(shí)才能關(guān)閉電動(dòng)門(mén)。工件推進(jìn)到位時(shí)，行程開(kāi)關(guān)被壓下。第2章 烘房PLC控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 烘房的控制原理烘房由電阻加熱器加熱，電阻加熱器總功率為300kW，分成四組，分布在烘房壁上，以便進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。這四組電阻加熱器的功率分別為100kW、100kW、50kW、50kW。開(kāi)啟烘房時(shí)，為縮短空烘房升溫時(shí)間，提高烘房升溫速率，讓四組電阻加熱器全部投入加熱。當(dāng)烘房高溫區(qū)的溫度超過(guò)300時(shí)，切除兩組50 kW電阻加熱器；當(dāng)烘房溫度超過(guò)360時(shí)，切除兩

15、組100 kW 電阻加熱器，同時(shí)接通兩組50 kW 電阻加熱器；當(dāng)烘房溫度達(dá)到400時(shí)，使兩組50 kW 電阻絲投入PID自動(dòng)運(yùn)行方式，控制電阻絲的輸出功率，以確保烘房高溫區(qū)保持400恒溫。用溫度傳感器測(cè)量烘房的溫度。工件的熱處理過(guò)程應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行。循環(huán)風(fēng)機(jī)用來(lái)給烘房提供循環(huán)風(fēng)，以保證烘房?jī)?nèi)部的溫度均勻。開(kāi)啟烘房時(shí)，應(yīng)先接通循環(huán)風(fēng)機(jī)，后接通電阻加熱器；反之，關(guān)斷烘房時(shí)，應(yīng)先切斷電阻加熱器，然后停止循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，烘房有兩個(gè)電動(dòng)烘房門(mén)，它們各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)門(mén)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，烘房門(mén)打開(kāi)；電動(dòng)門(mén)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，烘房門(mén)關(guān)閉。電動(dòng)門(mén)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。兩個(gè)電動(dòng)門(mén)既可以同時(shí)開(kāi)閉，也可以單獨(dú)開(kāi)

16、閉。電動(dòng)門(mén)的上、下均裝有行程開(kāi)關(guān)，以檢測(cè)電動(dòng)門(mén)的開(kāi)關(guān)是否到位。1#電動(dòng)門(mén)開(kāi)到位時(shí)，安裝在該門(mén)上方的行程開(kāi)關(guān)SQ1被壓，1#電動(dòng)門(mén)關(guān)閉到位時(shí)，安裝在該門(mén)下方的行程開(kāi)關(guān)SQ2被壓；2#電動(dòng)門(mén)開(kāi)到位時(shí)，安裝在該門(mén)上方的行程開(kāi)關(guān)SQ3被壓，2#電動(dòng)門(mén)關(guān)閉到位時(shí)，安裝在該門(mén)下方的行程開(kāi)關(guān)SQ4被壓。物料傳送系統(tǒng)采用氣壓傳動(dòng)控制，其推進(jìn)汽缸由電磁閥YV控制。自動(dòng)工作時(shí)，只有當(dāng)電動(dòng)門(mén)開(kāi)到位才允許推進(jìn)工件；且只有當(dāng)工件推進(jìn)到位才能關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。工件推進(jìn)到位，行程開(kāi)關(guān)SQ5、SQ6被壓下。為節(jié)約電能，提高烘房熱效率，應(yīng)保證工件加熱時(shí)烘門(mén)關(guān)到位。烘門(mén)關(guān)閉到位應(yīng)有信號(hào)指示。2.2 烘房的設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)烘房分高溫和低溫

17、兩個(gè)烘區(qū)。烘房由電阻加熱器加熱，電阻加熱器總功率為300kW，分成四組，分布在烘房壁上，以便進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；循環(huán)風(fēng)機(jī)用來(lái)給烘房提供循環(huán)風(fēng)，以保證烘房?jī)?nèi)部的溫度均勻；冷卻風(fēng)機(jī)用來(lái)給烘干后的工件進(jìn)行冷卻；烘房有兩個(gè)電動(dòng)烘房門(mén)，它們各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，門(mén)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，烘房門(mén)打開(kāi)；門(mén)機(jī)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，烘房門(mén)關(guān)閉；物料傳送系統(tǒng)采用氣壓傳動(dòng)控制，其推進(jìn)汽缸由電磁閥YV控制；烘房的控制有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，并具有必要的短路、過(guò)載、失電壓保護(hù)功能。烘房分布圖如圖2.1所示。圖2.1 烘房分布圖2.3 烘房的工藝流程圖工件從烘門(mén)進(jìn)入烘房低溫區(qū)預(yù)熱15min，再進(jìn)入高溫區(qū)繼續(xù)加熱15min，然后送出烘房。工件送出烘房

18、后還要由冷卻風(fēng)機(jī)吹冷15min，工件冷卻15min后，由電笛通知工人。上述預(yù)熱、加熱、冷卻各工序均需15min。工件進(jìn)出烘房及在烘房?jī)?nèi)的推進(jìn)由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)控制，每完成一個(gè)工序均由物料傳送系統(tǒng)移動(dòng)工件，以便操作下一步工序。工件繼續(xù)地送入烘房，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件由低溫區(qū)送入高溫區(qū)的同時(shí)，第二個(gè)工件被送入低溫區(qū)，如此循環(huán)。系統(tǒng)的工藝流程圖如圖2.2所示。圖2.2 烘房的工藝流程圖2.4 系統(tǒng)的組成框圖本設(shè)計(jì)采用三菱FX2N系列的FX2N-32MR做控制器，并配以FX2N-4AD模擬量輸入模塊和FX2N-2AD模擬量輸出模塊。電動(dòng)機(jī)5臺(tái)，分別控制烘房門(mén)的開(kāi)、關(guān)及循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)的啟、停、空氣壓縮機(jī)的啟

19、、停。一體化溫度變送器1個(gè)，氣控電磁閥1個(gè)，指示燈1個(gè)，電笛1個(gè)，若干行程開(kāi)關(guān)、控制開(kāi)關(guān)等來(lái)組成控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的組成框圖如圖2.3所示。圖2.3 系統(tǒng)的組成框圖2.5 系統(tǒng)的原理框圖溫度變送器檢測(cè)烘房到的溫度，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，送到PLC，再經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算輸出計(jì)算的結(jié)果。由于功率調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)是模擬信號(hào)，所以要進(jìn)行模數(shù)裝換。轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送給控制機(jī)構(gòu)功率調(diào)節(jié)器，由它來(lái)控制電阻加熱絲的功率，從而控制烘房的溫度。周而復(fù)始，完成一個(gè)閉環(huán)控制。這樣可以提高控制的精確度。圖2.4 系統(tǒng)的原理框圖第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)主電路3.1.1 電源供電模塊圖3.1電源進(jìn)線(xiàn)主電路圖整個(gè)系統(tǒng)中，設(shè)備多，工

20、作電壓也不盡相同。三相異步電動(dòng)機(jī)工作電壓是380V(AC)，PLC的工作電壓為220V（AC）,一體化溫度變送器的工作電壓為24V （DC）。1.電源進(jìn)線(xiàn)如圖3.1所示，電源由滑線(xiàn)引入電器柜中，經(jīng)空氣開(kāi)關(guān)QF1供給系統(tǒng)的控制回路及主電機(jī)電路部分。三相電源的線(xiàn)電壓為380V ，相電壓為220V，因此系統(tǒng)采用三相中的U相相電壓提供220V的交流電壓。2.PLC電源模塊如圖3.2所示，直流電源能使電路中形成恒定電流的裝置，如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。在24V電壓范圍內(nèi)又叫24V直流電源，直流電源有正負(fù)兩個(gè)電極，正極的電勢(shì)高，負(fù)極的電勢(shì)低；當(dāng)兩個(gè)電極與電路連通后，直流電源能維持兩個(gè)電極之間的恒定電

21、勢(shì)差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的恒定電流。24V電源模塊可以直接由PLC提供，PLC24V電源模塊為系統(tǒng)中的A/D和D/A模塊以及一體化溫度變送器提供24V DC電壓。圖3.2 PLC電源模塊3.1.2 系統(tǒng)控制主電路圖熱處理車(chē)間控制系統(tǒng)主電路圖如下圖3.3所示。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)中需要多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。循環(huán)風(fēng)機(jī)和加熱器組成加熱系統(tǒng)，加熱物料，為物料提供升華溫度，循環(huán)風(fēng)機(jī)將冷空氣從風(fēng)道送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱后，再送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱；物料傳送系統(tǒng)采用氣壓傳動(dòng)控制，其推進(jìn)汽缸由電磁閥YV控制，空氣壓縮機(jī)為其提供氣壓。另外，電源模塊是給A/D和D/A模塊提供工作電壓的。由于要控制電機(jī)，所以系統(tǒng)中還

22、要運(yùn)用交流接觸器來(lái)控制其通斷情況。為了防止短路過(guò)載等情況的發(fā)生還要加人熱繼電器和空氣開(kāi)關(guān)等。熱處理器的主電路如圖3.2所示。圖3.3 PLC電源模塊3.2 PLC控制器3.2.1 PLC與其他控制裝置的比較現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱為PLC控制、機(jī)器人控制和CAD/CAM控制。PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，和另外兩種控制裝置相比較，它具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。3.2.2 PLC的選型PLC誕生不久即顯示了其在工業(yè)控制

23、中的重要地位，目前國(guó)際上生產(chǎn)PLC的公司有很多，如德國(guó)的西門(mén)子、日本的三菱、歐姆龍、松下；法國(guó)的TE、施耐德、韓國(guó)的三星等。根據(jù)開(kāi)關(guān)量輸入4點(diǎn),開(kāi)關(guān)量輸出5點(diǎn),模擬量輸入模塊FX2N-4AD和模擬量輸出模塊FX2N-4DA各占用11點(diǎn)I/O量,因此總的I/O點(diǎn)數(shù)為22點(diǎn),考慮到I/O留10%的余量,所以應(yīng)選開(kāi)關(guān)量輸入16點(diǎn),開(kāi)關(guān)量輸出16點(diǎn)的PLC。因此,確定采用FX2N-32MR繼電器輸出型PLC,該型PLC使用220AC電源,DC 24V輸入,可以同時(shí)給兩個(gè)特殊功能模塊提供電源。3.3 I/O地址分配I/O地址分配工件從烘門(mén)進(jìn)入烘房低溫區(qū)預(yù)熱15min，再進(jìn)入高溫區(qū)繼續(xù)加熱15min，然后

24、送出烘房。工件送出烘房后還要由冷卻風(fēng)機(jī)吹冷15min，工件冷卻15min后，由電笛通知工人。上述預(yù)熱、加熱、冷卻各工序均需15min。工件進(jìn)出烘房及在烘房?jī)?nèi)的推進(jìn)由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)控制，每完成一個(gè)工序均由物料傳送系統(tǒng)移動(dòng)工件，以便操作下一步工序。工件繼續(xù)地送入烘房，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件由低溫區(qū)送入高溫區(qū)的同時(shí)，第二個(gè)工件被送入低溫區(qū)，如此循環(huán)。根據(jù)烘房工作流程進(jìn)行分析，控制系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)如下表。表3.1 輸入信號(hào)地址分配表名稱(chēng)代碼地址編碼啟動(dòng)按鈕SB1X0停止按鈕SB2X1自動(dòng)手動(dòng)控制切換按鈕SAX21#門(mén)開(kāi)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ1X31#門(mén)關(guān)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ2X42#門(mén)開(kāi)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ3X52#

25、門(mén)關(guān)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ4X6低溫區(qū)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān)SQ5X7高溫區(qū)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān)SQ6X10冷卻點(diǎn)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān)SQ7X11報(bào)警信號(hào)X12壓力開(kāi)關(guān)SPX13電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)FR1-FR6X14表3.2 輸出信號(hào)地址分配表名稱(chēng)代碼地址編碼電源指示燈HL0Y0M1（循環(huán)風(fēng)機(jī)）運(yùn)行接觸器KM1Y1M2（冷卻風(fēng)機(jī)）運(yùn)行接觸器KM2Y2M3（1#門(mén)）正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器KM3Y3M3（1#門(mén)）反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器KM4Y4M4（2#門(mén)）正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器KM5Y5M4（2#門(mén)）反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器KM6Y6M5(空氣壓縮機(jī)) 運(yùn)行接觸器KM7Y7加熱電阻絲（50KW）工作/停止KA1Y10加熱電阻絲（100KW）工作/停止

26、KA2Y11JS3000報(bào)警停止KAY12電笛報(bào)警HAY13氣控電磁閥YVY143.4 PLC外部接線(xiàn)圖PLC接線(xiàn)圖包括中央處理單元及I/O擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件、按鈕開(kāi)關(guān)和指示燈、控制元件交流接觸器和電磁閥以及執(zhí)行元件(電動(dòng)機(jī))等幾部分。檢測(cè)元件檢測(cè)溫度是否達(dá)到要求，以及各部分的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài),并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài),通過(guò)通斷交流接觸器來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟停動(dòng)作,從而完成整個(gè)烘房加工工件全過(guò)程的自動(dòng)控制。 PLC外部接線(xiàn)如圖。圖3.4 PLC外部接線(xiàn)圖3.5 PLC分塊介紹（ 1）輸入部分介紹如圖3.5所示，PLC控制的輸入部分，有

27、啟動(dòng)停止按鈕，自動(dòng)手動(dòng)控制切換按鈕，1#門(mén)開(kāi)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān),1#門(mén)關(guān)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，2#門(mén)開(kāi)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān),2#門(mén)關(guān)門(mén)到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，低溫區(qū)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān)，高溫區(qū)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān),冷卻區(qū)工件檢測(cè)到位開(kāi)關(guān)等，通過(guò)以上信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制電機(jī)等的動(dòng)作情況。輸入部分電路如圖。圖3.5 輸入部分電路圖 (2)輸出部分介紹如圖3.8所示，PLC的輸出部分主要是通過(guò)控制接觸器的通斷來(lái)控制電機(jī)等的運(yùn)行情況。輸出部分有電源指示燈，M1（循環(huán)風(fēng)機(jī)）運(yùn)行接觸器，M2（冷卻風(fēng)機(jī)）運(yùn)行接觸器，M3（1#門(mén)）正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器，M3（1#門(mén)）反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器M4（2#門(mén)）正轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器，M4（2#門(mén)）反轉(zhuǎn)運(yùn)行接觸器等部分，來(lái)完成

28、系統(tǒng)要求的工作。為了防止電流過(guò)大，用中間繼電器來(lái)連接預(yù)防過(guò)流。 圖3.6 輸出部分電路圖3.6 元件選擇及清單3.6.1 PLC選型 FX2N系列的PLC的I/O擴(kuò)展相當(dāng)方便,因此，根據(jù)所需I/O點(diǎn)數(shù)，同時(shí)留出一定的I/O點(diǎn)數(shù)，我選用FX2N-32MR,是具有32個(gè)I/O點(diǎn)的基本單元，繼電器輸出DC輸入，AC電源。3.6.2 A/D和D/A轉(zhuǎn)換概念及選型(1)模擬量輸入模塊FX2N4AD 本系統(tǒng)需要控制兩個(gè)溫度在一定的范圍，即只需要兩個(gè)溫度信號(hào)，所以簡(jiǎn)單方便起見(jiàn)，直接選用FX2N-4AD這個(gè)模擬量輸入模塊，用PT-100傳感器測(cè)溫度。 FX2N4AD是4通道12位溫度傳感器模擬量輸入模塊，驅(qū)動(dòng)

29、電流為1mA（恒流方式），分辨率為0.20.3C，綜合精度為1%（相對(duì)于最大值）。它里面有溫度變送器和模擬量輸入電路，直接將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，可以校正傳感器的非線(xiàn)性。測(cè)量單位可用攝氏或華氏表示，額定溫度范圍為-100600C ，輸出數(shù)字量為-1000+6000，轉(zhuǎn)換速度為15ms每通道，在程序中占用8個(gè)輸入輸出點(diǎn)，一臺(tái)FX2N最多可連接8塊FX2N2AD模塊。下面表3.3是FX2N4AD的基本性能。 表3.3 FX2N4AD的基本性能項(xiàng) 目電壓輸入電流輸入4通道模擬輸入。通過(guò)輸入端子變換可選電流或電壓的輸入模擬量輸入范圍DC-10-10VDC-20-20mA分辨率5mV20uA綜合精確度1%

30、（相對(duì)最大值）轉(zhuǎn)換速度15msX2通道隔離方式光電隔離及用DC/DC轉(zhuǎn)換器令輸入和PLC電源間隔離（各輸入間不隔離）模擬量用電源DC 24V10%，50mA輸入輸出占有點(diǎn)數(shù)程序上為8點(diǎn)（計(jì)輸入或輸出點(diǎn)均可）由PLC供電的消耗功率為5V 30mA(2)模擬量輸出模塊FX2N-2DA 由FX2N-4AD輸入的兩個(gè)溫度信號(hào)的數(shù)字量，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量，來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制溫度，因此只需兩個(gè)通道就可以，從經(jīng)濟(jì)方面考慮選用FX2N-2DA。特性如下：表3.4 FX2N2AD的基本性能項(xiàng) 目輸出電壓輸出電流模擬量輸入范圍DC0-10V DC0-5VDC4-20mA分辨率5mV2uA綜合精確度1%（相

31、對(duì)最大值）轉(zhuǎn)換速度4msX2通道電源規(guī)格主電路提供5V/30mA和24V/85mA占用I/O點(diǎn)數(shù)占用八個(gè)I/O點(diǎn)，課分配為輸入和輸出輸入輸出占有點(diǎn)數(shù)程序上為8點(diǎn)（計(jì)輸入或輸出點(diǎn)均可）由PLC供電的消耗功率為5V 30mA3.6.3 其他元件選擇(1)交流接觸器由于控制系統(tǒng)的主電路中有很多電機(jī)，需要選擇與之匹配的接觸器去控制電機(jī)的通斷情況。這里我選擇的是交流接觸器。根據(jù)主電路中各個(gè)電動(dòng)機(jī)的功率情況選型。首先是KM1對(duì)應(yīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)功率是11kW，KM2對(duì)應(yīng)冷卻風(fēng)機(jī)功率是5.5kW，KM3和KM4對(duì)應(yīng)1#電動(dòng)門(mén)電機(jī)功率是0.75kW，KM5和KM6對(duì)應(yīng)2#電動(dòng)門(mén)電機(jī)功率是0.75kW,KM7對(duì)應(yīng)空氣壓

32、縮機(jī)電機(jī)功率是11kW,KM6對(duì)應(yīng)于KM7對(duì)應(yīng)加熱器功率是3KW。選擇接觸器時(shí)應(yīng)考慮一定裕量，額定電壓、額定電流應(yīng)大于負(fù)載電壓、負(fù)載電流。所以系統(tǒng)選擇三個(gè)型號(hào)為CJ20-26/3TH，一個(gè)CJ20-4/3TH，兩個(gè)CJ20-8/3TH，一個(gè)CJ20-14/3TH交流接觸器，AC380V。舉例說(shuō)明CJ-26/3TH：CJ-交流接觸器，20-設(shè)計(jì)序號(hào)，26-額定電流，3-級(jí)數(shù)，TH-濕熱帶產(chǎn)品派生代號(hào)。（2） 熱繼電器 當(dāng)電路中有過(guò)載現(xiàn)象等，就要在電機(jī)的控制中加入熱繼電器，自動(dòng)將電路斷開(kāi)，減少事故的發(fā)生，便于將事故排出。熱繼電器額定電流與交流接觸器的是差不多相等的。這里熱繼電器額定電流就選擇和電動(dòng)

33、機(jī)額定電流相等，由此得出結(jié)論：系統(tǒng)選用的熱繼電器型號(hào)為FR1是JR20Z-14/TH，F(xiàn)R2,FR3和FR4是JR20Z-26/TH，F(xiàn)R5是JR20Z-4/TH，F(xiàn)R6和FR7是JR20Z-8/TH,其工作電壓是交流380V，設(shè)計(jì)序號(hào)是20,Z表示與交流接觸器組合安裝,TH表示熱帶產(chǎn)品派生代號(hào)。(3)空氣開(kāi)關(guān)空氣開(kāi)關(guān)是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身。除了能完成接觸和分?jǐn)嚯娐吠猓心軐?duì)電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路嚴(yán)重過(guò)載及欠電壓等進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)也可以用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。空氣開(kāi)關(guān)的額定電流與交流接觸器同樣是一樣的，根據(jù)上面交流接觸器的額定電流及保護(hù)的

34、要求，選用一個(gè)型號(hào)為DZ20G-100/30額定電流為32A，七個(gè)DZ20G-100/302，額定電流分別與交流接觸器相等,一個(gè)14A、三個(gè)26A、一個(gè)4A、兩個(gè)8A，三相，電壓380伏。說(shuō)明：DZ塑料外殼式斷路器，20設(shè)計(jì)序號(hào)，100是它的殼架等級(jí)，3表示極數(shù)即三相，0脫扣形式（0無(wú)脫扣器，1熱脫扣器式，2電磁脫扣器式，3復(fù)式），2-用途代號(hào)，2表示保護(hù)電動(dòng)機(jī)用，無(wú)代號(hào)表示配電線(xiàn)路用。(1) 循環(huán)風(fēng)機(jī) 循環(huán)風(fēng)機(jī)我選型CDZ超低噪聲軸流風(fēng)機(jī)，功率11kW，50HZ,交流380V。CDZ超低噪聲軸流風(fēng)機(jī)除具備T35-11軸流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)，由于采用了寬型前掠式葉片等柵距機(jī)構(gòu)，減少了氣流在葉片表面的分

35、離和氣流漩渦的形成，降低了風(fēng)機(jī)內(nèi)氣流的二次消耗，減少了聲源的空氣動(dòng)力噪聲，氣流穩(wěn)定，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的超低噪聲水準(zhǔn)。風(fēng)量、風(fēng)壓、噪聲的性能指標(biāo)在同類(lèi)產(chǎn)品中保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源具有很好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益(5)冷卻風(fēng)機(jī) 冷卻風(fēng)機(jī)主要用烘房冷卻加熱產(chǎn)品的冷卻降溫等作用。我選用鑫成FFD5.5-A-60，本產(chǎn)品風(fēng)量大且呈幅面狀態(tài)。噪音低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、風(fēng)壓高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便。功率5.5KW,50HZ,交流380V。(6)空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī)是氣源裝置中的主體，它是將原動(dòng)機(jī)（通常是電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。空氣壓縮機(jī)的選擇主要依據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的

36、工作壓力和流量。氣源的工作壓力應(yīng)比氣動(dòng)系統(tǒng)中的最高工作壓力高20%左右，因?yàn)橐紤]供氣管道的沿程損失和局部損失。如果系統(tǒng)中某些地方的工作壓力要求較低，可以采用減壓閥來(lái)供氣。空氣壓縮機(jī)的額定排氣壓力分為低壓（0.71.0MPa）、中壓（1.010MPa）、高壓（10100MPa）和超高壓（100MPa以上），根據(jù)實(shí)際需求選擇中壓，根據(jù)吸入流量和排除流量，確定選用德國(guó)生產(chǎn)的德耐爾ZBG13型壓縮機(jī)，功率為11kW,50Hz,交流380V(7)電阻加熱器電阻加熱器主要有兩大類(lèi);一類(lèi)是鐵素體組織的鐵鉻鋁合金電阻加熱器；另一類(lèi)是奧氏體組織的鎳鉻合金電阻加熱器。這兩類(lèi)合金由于組織結(jié)構(gòu)不同，在性能上也不盡相

37、同。但作為電熱材料它們都各自具備較多優(yōu)點(diǎn)，因而在各國(guó)得到大量的生產(chǎn)和廣泛的使用。 我選擇鐵鉻鋁合金系列電阻加熱器，其主要優(yōu)缺點(diǎn)為：鐵鉻鋁電熱合金使用溫度高，最高使用溫度可達(dá)1400度，（0Cr21A16Nb、0Cr27A17Mo2等)，使用壽命長(zhǎng)、表面負(fù)荷高、抗氧化性能好、電阻率高，價(jià)格便宜等。缺點(diǎn)：主要是高溫強(qiáng)度低，隨著使用溫度升高其塑性增大，元件易變形，不易彎曲和修復(fù)。其型號(hào)為SRY2-50和SRY2-100，功率分別為50kW和100kW交流380V。（8）電磁閥 電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開(kāi)有通

38、孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線(xiàn)圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過(guò)控制閥體的移動(dòng)來(lái)?yè)踝』蚵┏霾煌呐庞偷目?，而進(jìn)油孔是常開(kāi)的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過(guò)油的壓力來(lái)推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過(guò)控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 電磁閥選用ZCLD系列高溫電磁閥，常閉，通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉，介質(zhì)溫度-20度+600度，通徑50mm，使用電壓AC220V,50HZ,清洗電磁閥、漏孔電磁閥和消毒電磁閥選用ZS出口系列不銹鋼電磁閥，通徑15mm，使用電壓AC220V,50HZ. (9)一體化溫度變送器概述：一體化溫度變送

39、器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)溫度變送器）由溫度傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器組成、信號(hào)轉(zhuǎn)換器安裝在溫度傳感器的冷端接線(xiàn)盒內(nèi)，把溫度傳感器檢測(cè)到的電壓、電阻信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成420mA電流輸出。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、使用、維修方便，是新一代溫度檢測(cè)、控制儀表，深受廣大設(shè)計(jì)人員和用戶(hù)的歡迎。目前已廣泛用于石油、化工、冶金、電站、輕工等部門(mén)，與調(diào)節(jié)器、記錄儀表、計(jì)算機(jī)等配套使用，組成各種測(cè)量控制系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：1. 二線(xiàn)制傳送。信號(hào)轉(zhuǎn)換器供電的兩根導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)也傳送輸出信號(hào)。2. 輸出恒流信號(hào)（420mA）?？垢蓴_能力強(qiáng)、遠(yuǎn)傳性能好。3. 信號(hào)轉(zhuǎn)換器用環(huán)氧樹(shù)脂封裝成模塊，具有抗震動(dòng)、耐腐蝕、防潮濕等優(yōu)點(diǎn)，可用于條件較差的場(chǎng)所。4. 熱電偶的

40、毫伏信號(hào)經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換成420mA 電流輸出、用普通電纜線(xiàn)傳送信號(hào)，可省去價(jià)格昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。5. 帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的溫度變送器既輸出420mA 的電流信號(hào)，又能在測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)讀到實(shí)測(cè)溫度，給操作人員帶來(lái)很大方便。選型為STSBWNZ系列，主要技術(shù)指標(biāo)：供電電壓：24V，DC負(fù)載電阻：0850輸出信號(hào)：420mA基本誤差：0.2%，0.5%顯示方式： 位液晶顯示LED 顯示使用環(huán)境溫度：-20700環(huán)境溫度影響：0.25%/10冷端補(bǔ)償誤差：0.5%/10防爆標(biāo)志：dBT4防護(hù)等級(jí)：IP54開(kāi)關(guān)按鈕（10）按鈕按鈕是一種人工控制的主令電器。主要用來(lái)發(fā)布操作命令，接通或開(kāi)斷控制電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)

41、備的運(yùn)行。 對(duì)于常開(kāi)觸頭，在按鈕未被按下前,電路是斷開(kāi)的,按下按鈕后,常開(kāi)觸頭被連通,電路也被接通；對(duì)于常閉觸頭，在按鈕未被按下前，觸頭是閉合的，按下按鈕后，觸頭被斷開(kāi)，電路也被分?jǐn)?。由于控制電路工作的需要，一只按鈕還可帶有多對(duì)同時(shí)動(dòng)作的觸頭。在控制系統(tǒng)中有啟動(dòng)和停止等信號(hào)，所以，就必須要安裝相應(yīng)的按鈕。 啟動(dòng)按鈕型號(hào)：LAY37 綠色。停止按鈕型號(hào)：LAY37 紅色。（11）調(diào)功器調(diào)功器是應(yīng)用晶閘管（又稱(chēng)可控硅）及其觸發(fā)控制電路用于調(diào)整負(fù)載功率的盤(pán)裝功率調(diào)整單元。，JS3000系列是晶閘管控制單元，是用來(lái)控制工業(yè)三相負(fù)載的功率。JS3000系列控制器由三個(gè)通道組成，每一個(gè)通道包括一對(duì)反并聯(lián)的

42、晶閘管。調(diào)功器單元的控制信號(hào)為模擬信號(hào)。輸入的模擬信號(hào)包括四種電壓等級(jí)信號(hào)： 0-5 V ; 1-5 V ; 0-10 V ; 2-10 V 和兩種電流信號(hào)： 0-20 mA and 4-20 mA. JS3000的電源由自身的動(dòng)力電壓提供，不需要額外的外接電源線(xiàn)。具有電壓補(bǔ)償特性，其電壓范圍可在控制器標(biāo)稱(chēng)的+10%到-10%。我選擇SJ-3000型，選擇0-20mA電流控制。表3.4 元件清單元件名稱(chēng)元件型號(hào)數(shù)量備注PLCFX2N-32MR1繼電器輸出DC輸入，AC電源A/D模塊FX2N-4AD1D/A模塊FX2N-2DA1空氣開(kāi)關(guān)QF1DZ20G-100/301AC32A空氣開(kāi)關(guān)QF2QF

43、8DZ20G-100/30271個(gè)14A，3個(gè)26A,1個(gè)4A，2個(gè)8A交流接觸器KM1CJ20-14/3TH1線(xiàn)圈電壓AC380VKM2/KM3/KM4CJ20-26/3TH3線(xiàn)圈電壓AC380VKM5CJ20-4/3TH1線(xiàn)圈電壓AC380VKM6/KM7CJ20-8/3TH2線(xiàn)圈電壓AC380V熱繼電器FR1JR20-14/3TH1線(xiàn)圈電壓AC380VFR2/FR3/FR4JR20-26/3TH3線(xiàn)圈電壓AC380VFR5JR20-4/3TH1線(xiàn)圈電壓AC380VFR6/FR7JR20-8/3TH2線(xiàn)圈電壓AC380V循環(huán)風(fēng)機(jī)M1CDZ型1交流380V ,11kW，冷卻風(fēng)機(jī)M2FFD5.

44、5-A-602交流380V功率5.5kW電動(dòng)門(mén)電機(jī)M3，M4Y801-21交流380V，功率0.75kW空氣壓縮機(jī)M5ZBG13型交流380V，功率11kW50kW電阻絲SRY2-502交流380V,功率50kW100kW電阻絲SRY2-1002交流380V,功率100kW電磁閥YVZ系列1通徑15mm，AC220V,50HZ,一體化溫度傳送器STSBWNZ2額定溫度范圍 -20+700調(diào)功器JS-30001模擬電流信號(hào)輸入，4-20mA啟動(dòng)按鈕SB1LAY371綠色停止按鈕SB2LAY371紅色報(bào)警電鈴XB2-BSMC1AC220V指示燈XB2BVM3LC5綠色,AC220V第4章 熱處理車(chē)間烘房PLC溫度控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 烘房開(kāi)關(guān)門(mén)梯形圖設(shè)計(jì)當(dāng)烘房的溫度達(dá)