基于PLC的注塑机控制系统设计 -(4)

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I/O点数也应留有适当裕量。由于目前I/O点数较多的PLC价格较高，若备用的I/O的点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常I/O点数按实际需要的10%～15%考虑备用量。 3.I/O 模块的选择

PLC是一种工业控制系统，他的控制对象是工业生产设备或工业生产过程他的工作环境是工业生产现场。他与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。

通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为对被控对象进行控制的依据。同时控制器又通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也是各种各样的，而PLC的CPU所处理信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离。为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。

标准的I/O模块用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流I/O信号为24～240V（AC），直流I/O信号为0～10V（DC）。

I/O点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便的对功能进行扩展。对一个控 制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，I/O所用的点数就可能有所不同，现具体分析如下：

（1）开关量输入模块输入电压的选择

输入模块的输入电压一般为DC24V 和 AC220V。直流输入电路的延迟时间较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 （2）开关量输出模块的选择

继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命有一定的限制。如果系统的输出信号变化不是很频繁，选用继电器型。

选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否

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频繁等，还应注意同一输出模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。输出模块的输出电流额定值应大于负载电流的最大值。

本系统设计中根据实际选用的是AC220V开关量输入模块和继电器型输出模块。 以此为依据，本系统的设计选用三菱公司的FX2N系列（见表3.1）可编程序控制器。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器，完全符合此设计的要求。

表3.1 FX2N 系列基本单元

型 号 继电器输出 可控硅输出 晶体管输出 输 入 点 数 8 16 24 32 40 输 出 点 数 8 16 24 32 40 扩展模块 可用点数 24～32 24～32 48～64 48～64 48～64 FX2N-16MR-001 FX2N-16MS FX2N-16MT FX2N-32MR-001 FX2N-32MS FX2N-32MT FX2N-48MR-001 FX2N-48MS FX2N-48MT FX2N-64MR-001 FX2N-64MS FX2N-64MT FX2N-80MR-001 FX2N-80MS FX2N-80MT

3.2.2 器件选型

1. 交流调功器选型及接线方法 （1）调功器选型

调功器的选择主要是根据负载的大小决定的，当负载功率较小时可以选用单相方案,但当负载的功率较大时，选用单相将会给电网造成严重的不平衡，所以大功率的负载一般选用三相调功器。在选择调功器时也要考虑到供电回路的断路器和电 缆的承受能力。一般几个千瓦以下的电加热系统可以考虑使用单相电力调整器，大于的应选用三相电力调功器。

综上所述,我们将在本课题中采用三相电力调整器。 在单相电加热回路中,负载电流计算如下: I(负载电流)=P(负载的额定功率)/3U(电源电压)

考虑到功率余量, 让负载电流乘以一定的系数 .一般可选1.3-1.6倍之间.即: I(电力调整期电流)=I(负载电流)*1.5

注塑机的加热负载选用三相星形负载,额定功率为10KW，选型如下: I(实际电流)=10000W/3*220V=15.2A

I(电力调整器电流) =15.2*1.5=25A

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由上所述，本课题将选用斯通ST35P电力调整器。ST35P电力调整器是运用数字电路触发可控硅实现调压和调功。调压采用移相控制方式，调功有定周期调功和变周期调功两种方式。电力调整器带有同步电路、自动判别相位、缺相保护、上电缓起动、缓关断、散热器超温检测、恒流输出、电流限制、过流保护、串行工作状态指示等功能。ST35P电力调整器的特点：十位A/D，输出线性化程度高，输出起控点低。ST35P电力调整器可与带0~5V、0~10V或4~20mA等的智能PID调节器或PLC配套使用，也可独立使用手动功能。ST35P电力调整器的负载类型可以是三相阻性负载、感性负载及变压器负载；负载方式可以是星形中心接地负载、星形中心不接地负载、三角形负载。ST35P电力调整器可广泛应用于工业电炉的加热控制、冶金、化工、纺织机械等领域。 （2）调功器的接线

斯通ST35P电力调功器的整机接线图。下面介绍斯通ST35P电力调功器常用的五种接线方式）：

① 最简自动控制接线图

说明：自动控制时，若不带限幅功能R1、R2必须短路。0~5V、0~10V及4~20mA均接C1、C2；但只能接其中一种。

图3-1-1

控制信号

CN1C1C2GNDR1R2R3VORSA1A2L1L2运行待机电源报警380V AC ② 带限幅功能的自动控制接线图

说明：恒流工作时，图中限幅功能可限制输出的电流。.普通工作模式时，图中限幅电

位器能限制输出的电压。

图3-1-2

运行待机

CN1C1C2GNDR1R2R3VORSA1A2L1L2电源报警380V AC控制信号限幅电位器15 武汉工程大学 邮电与信息工程学院毕业设计(论文)

③手动及自动组合接线图

说明：用手动电位器控制时，仅需要把图中单刀 双掷开关拨向手动电位器中心抽头即可，此时电力调整器的输出只受手动电位器控制，而与控制信号无关。

图3-1-3

④手动与带限幅功能的自动控制接线图 说明：该图是图2、3组合接线方式。

图3-1-4 运行控制信号手动电位器待机C1C2GNDR1R2R3VORSCN1A1A2L1L2电源报警380V AC

CN1C1C2GNDR1R2R3VORSA1A2L1L2电源控制信号限幅手动电位器运行待机报警380V AC⑤限流功能接线图

说明：1.恒流工作模式下不需要该电位器。

2.普通限流时，若负载调节需要更平滑须使用多圈电位器。

图3-1-5

（3） 调功

CN1C1C2GNDR1R2R3VORSA1A2L1L2电源控制信号限流电位器报警380V AC器的使用说明

① 图中的控制信号请注意正、负极性，若接反可能会导致小信号时满输出。

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② 图中电源为380V 50Hz交流，可接三相中任意两相。

③ CN1-8外接开关作为起停开关。开路时为运行，短路时为待机状态（无输出）。强烈建议感性负载调压过程的起动和停止应先将起停开关置于待机位置，当电源供电接通后起停开关置于运行位置。结束时，应先将起停开关置于待机位置，使调压器缓关断后再断电。

2. 温度传感器的选型

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。在半导体技术的支持下，相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。热电偶属于接触式温度测量仪表是工业生产中最常用的温度检测仪表之一。其特点为测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，测量范围广，构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。热电偶是一种感温元件, 它能将温度信号转换成热电势信号, 通过与电气测量仪表的配合, 就能测量出被测的温度。热电偶测温的基本原理是热电效应。

标准化热电偶，按IEC国际标准生产。热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。其中S、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉价金属热电偶。

S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400℃，短期1600℃。在所有热电偶中，S分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；

R分度号与S分度号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同； B分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600℃，短期1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。 N分度号的特点是1300℃下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶； K分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000℃，短期1200℃。在所有热电偶中使用最广泛；

E分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，使用温度0-800℃；

J分度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750℃)，也可用于还原性气氛

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