PLC Bazlı Mikser Kontrol Sisteminin Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi
Yang Zhenyu
(Çin Geo-Engineering Corporation, Pekin 100093)
: Tek kontrol fonksiyonunun ve geleneksel röle kontrol mikserinin karmaşık çalışmasının dezavantajlarını hedefleyen kontrol çekirdeği olarak Siemens PLC200 ile bir mikser kontrol sistemi tasarlanmış, donanım ve yazılım tasarımı tamamlanmıştır. Donanım esas olarak PLC güç kaynağı devresi, sıcaklık algılama devresi, PLC kontrol devresi ve alarm devresini içerir. Testler, sistemin motor ileri ve geri dönüşü, hız ayarı, sıcaklık algılama ve alarm görüntüleme işlevlerini gerçekleştirebildiğini göstermektedir.
: Siemens PLC200; motor; inverter MM420; sıcaklık algılama
: TM46 belge tanımlama kodu: ADoi: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.04.001
Alıntı biçimi Yang Zhenyu. PLC J tabanlı karıştırıcı kontrol sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2017,36 (4): 1-3.
0 Önsöz
Mikser sistemi, endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılan bir üretim ekipmanı sistemidir ve ulusal sanayileşme sürecinde ve üretim verimliliğini artırmada yeri doldurulamaz bir konuma sahiptir [1-2]. Örneğin, bir mikser sisteminin yokluğunda, inşaat endüstrisi, kimya endüstrisi ve üretim malzemelerine yüksek talep olan diğer alanlar için, üretim malzemelerini karıştırmanın eski manuel yöntemi, üretim verimliliğini büyük ölçüde sınırlar ve insan kaynaklarını israf eder. Zorlu çalışma ortamları için mikser sistemi en iyi malzeme karıştırma ekipmanıdır. Yukarıdaki nedenlere dayanarak, bu makale malzemelerin ısıtma ve karıştırma kontrolünü gerçekleştirebilen ve belirli uygulama değerine sahip olan Siemens PLC200'e dayalı bir karıştırıcı kontrol sistemi tasarladı.
1 Mikser kontrol sisteminin gerçekleştirilmesi
PLC tabanlı karıştırıcı kontrol sisteminin gerçekleştirilmesi Şekil 1'de gösterilmiştir. Şekil 1'deki sistemin tamamı, kontrol çekirdeği olarak S7-200 kullanır, PPI kablosu aracılığıyla doğrudan TD400C metin ekranına bağlanır ve kapak motorunun giriş ve çıkış devresinin rölesi veya düğmesi aracılığıyla açılıp kapanmasını kontrol eder. Ters çevirin, karıştırma motorunun [3-4] hızını ayarlamak için inverteri kontrol edin. Şekil 1'den, kontrol çekirdeğinin sıcaklık algılama, giriş ve çıkış devreleri, metin ekranı ve çevirici parçalarıyla çift yönlü olarak bağlandığı görülmektedir.Sıcaklık algılama kısmı, sinyalleri toplamaktan, basit işlem yapmaktan ve daha sonra işlenmek üzere sinyalleri kontrol çekirdeğine iletmekten sorumludur. ; Hız ayarı için kullanılan frekans dönüştürücü, kontrol çekirdeği aracılığıyla parametrelerini tamamen ayarlayacak şekilde programlanmıştır; metin görüntüleme kısmı, sistemin çalışması için görsel bir arayüz sağlar ve metin ekranında hız ayarı ile motorun açılıp kapanmasını gerçekleştirir Giriş ve çıkış devresi, kontrol çekirdeği S7200'ün giriş ve çıkış portlarına doğrudan bağlıdır ve motor, bazı düğme anahtarları ile kontrol edilir.
2 Sistem yazılımı ve donanım tasarımı
2.1 Kontrol güç devresi tasarımı
Kontrol güç devresi tasarımı Şekil 2'deki gibi gösterilmektedir. Bu devre, bir anahtarlama güç kaynağı tarafından işlenen ve normal çalışması için bir devre kesici aracılığıyla kontrol çekirdeği S7-200'e gönderilen 24 V doğru akım gerilimine dönüştürülen 220 V alternatif akımı alır. Bir anahtarlamalı güç kaynağı modeli N70-24'tür Bu tip anahtarlamalı güç kaynağı 100 ~ 260 V giriş voltajı, 24 V DC çıkış voltajı, 70 W güç ve% 10 çıkış voltajı doğruluğunu kabul edebilir. N70-24'ün avantajları şunlardır: düşük fiyat, yüksek güvenilirlik, yüksek verimlilik, kendinden soğutmalı ısı dağılımı sırasında düşük sıcaklık, küçük boyut, hafif, AC giriş dönüşümü anahtarla seçilir, aşırı akım kısa devre koruma işlevi,% 100 tam yük yanması Makine testi vb. Endüstriyel otomasyon, iletişim, enstrümantasyon ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca giriş ve çıkış portlarına N70-24 tarafından dönüştürülen DC 24 V de sağlanabilir. Kontrol güç kaynağı devresinin tasarımı hat güvenliği sorunlarını hesaba katar ve hat ayrıca aşırı akım koşulları için bir koruma önlemi olarak 2P devre kesici kullanır.Aşırı akımın anormal bir elektrik durumu meydana geldiğinde, devre kesici hat sorunu çözülene kadar otomatik olarak hattı keser. Manuel olarak kapatılacak.
2.2 Motor devre tasarımı
Motor devresi Şekil 3'te gösterilmektedir. Bu devre, kapağı açma ve kapama işlevi ile motoru esas olarak kontrol eder.Motorun iki çalışma durumu vardır: ileri ve geri. Şekil 3'te sol kısım motor ileri ve geri devre şeması, sağ kısım ise ısıtıcı devresidir. Motorun ileri ve geri dönüşü, üç fazlı akımın faz sırasını değiştirerek elde edilir. Motor kabuğu, parazit önleyici bir rol oynamak için zemine bağlanır. Bu motor devresinde, motorun nominal gücü 120 W ve hızı 1400 dev / dak'dır; Devredeki devre kesici ve termik röle, anormal çalışma koşulları oluştuğunda motoru ve ısıtma çubuğunu korumak için tasarlanmıştır.
2.3 PLC kontrol devresi tasarımı
Tüm sistem kontrol çekirdeği S7-200 devre şeması Şekil 4'te gösterilmektedir. Devrenin özü, güç kaynağı olarak anahtarlamalı güç kaynağı tarafından iletilen DC 24 V kullanan CPU224XP transistör tipidir Giriş ve çıkış portları, veri yolu aracılığıyla giriş ve çıkış modüllerine bağlanır ve metin ekranı TD400C, PPI iletişim kablosu aracılığıyla bağlanır. CPU224XP'de 14 dijital giriş bağlantı noktası, 10 dijital çıkış bağlantı noktası vardır, maksimum giriş ve çıkış dijital G / Ç noktaları sırasıyla 114 ve 110, 4 kesme girişi, 2200 kHz ve 430 kHz yüksek hızlı sayaç . Şekil 4'ün sol üst kısmı, sıcaklık ölçüm devresinin sinyal toplama ve izolasyon kısmıdır.Bu kısım DC 24 V ile güçlendirilmiştir. PT100 üzerindeki akım değişikliği 1, 2 ve 3 numaralı üç port üzerinden tespit edilir. Maksimum çıkış voltajı DC 10 V'tur. 4 ve 5 numaralı bağlantı noktaları ile CPU224XP işlemeye bağlanır. Şekil 4'ün sol alt kısmı bir metin ekranı TD400C'dir. TD ekipmanı, operatörlerin uygulamalarla [5] etkileşime girmesini sağlayan düşük maliyetli bir insan-makine arayüzüdür, TD400C ise 192 × 64 çözünürlüğe sahip arkadan aydınlatmalı bir sıvı kristal ekrandır. 2 satırlı (büyük yazı tipi) veya 4 satırlı (küçük yazı tipi) metin görüntüleme cihazı. CPU224XP'den PPI kablosuyla çalıştırılabilir veya ayrı bir güç kaynağıyla çalıştırılabilir. Bu makalenin tasarımında önceki güç kaynağı yöntemini kullanır [5 6].
2.4 İnvertör MM420 devre tasarımı
Sistem frekans dönüştürücü devresi Şekil 5'te gösterildiği gibi gösterilmektedir. MM420 frekans dönüştürücü, S7-200 programlama tarafından kontrol edilen karıştırma motorunun hızını kontrol etmek için kullanılır ve işlem çıkış portu, kontrol çekirdeğine bağlanır. Bu invertör bir mikroişlemci tarafından kontrol edilir ve güç çıkış cihazı olarak modern ileri teknolojiye sahip yalıtılmış bir geçit iki kutuplu transistör IGBT kullanır. Bu nedenle, yüksek bir operasyonel güvenilirliğe sahiptirler.Onları programlayarak, işlevlerinin çeşitliliğini fark edebilirsiniz Darbe genişlik modülasyonunun anahtarlama frekansı isteğe bağlıdır, bu nedenle anahtarlama frekansının neden olduğu gürültü büyük ölçüde azaltılabilir. Tasarlanan koruma önlemleri, frekans dönüştürücü ve motor için iyi koruma sağlar. Şekil 5'teki MM420, tipik bir üç fazlı güç kaynağı bağlantı modu kullanır ve MM420'nin güç kaynağı devresi de bir devre kesici ile korunur. Ek olarak, paraziti önlemek için devre topraklama kablosu motor muhafazasına ve güç kaynağının topraklama kablosuna bağlanmalıdır.
2.5 Sistem yazılım tasarımı
Bu sistemin yazılım kısmı, PLC tarafından yaygın olarak kullanılan programlama dili-merdiven diyagramı programlaması ile gerçekleştirilir.Tüm yazılım kısmı, programlama için küçük modüllere bölünür ve ardından küçük modüller, kontrol sisteminin işlevlerini tamamlamak için bağlanır. Sistem yazılımı gerçekleştirme ilkesinin blok diyagramı Şekil 6'da gösterildiği gibidir. Şekil 6'daki beş program bloğunun tümü, çift yönlü ok aracılığıyla ana fonksiyon bloğuna bağlanmıştır Ana program başlatma bloğu, motoru, metin ekranını ve alarm sinyal ışığını başlatmak içindir. Ana fonksiyon başlatma bloğu dışında, diğer 5 blok birbiriyle ilişkilidir.Örneğin, karıştırma motoru bloğu çalışırken, kapağın kapalı olup olmadığını kontrol etmek gerekir.Kapak kapalı değilse, kapama işlemi için açma motor bloğu çağrılır. Bununla birlikte, şekildeki beş modül arasındaki çağrı ilişkisi doğrudan gösterilmez ve ana fonksiyon başlatma bloğu aracılığıyla dolaylı olarak bağlantılı olarak kabul edilebilir.
Bu sistemin yazılım akış şeması Şekil 7'de [7-8] gösterilmektedir. Merdiven diyagramının PLC tarafından şeritli taranmasının yürütme özelliklerine göre, akış şeması gerçek sistem fonksiyonları ile birlikte çizilir. Kontrol sistemi açıldığında ve çalışırken, ilk olarak başlatma işlemini gerçekleştirir, SM0.1 başlatma darbesinin girişini bekler ve ardından ekran program bloğunu çağırır, yani metin ekranı TD400C'yi başlatır ve insan-bilgisayar etkileşimi arayüzü üzerinden açma ve kapama kapağını ve mikser hızını ayarlar. Şekil 7'den görmek kolaydır, tüm sistem yazılımı 6 program bloğuna bölünebilir. Bu 6 program bloğu birbiriyle ilişkilidir, ancak uygulanan işlevler farklıdır. Ana işlev başlatma bloğunun işlevi, sistem açıldığında sistemin kendi kendine denetimini gerçekleştirmek, her bağlantı noktasının başlangıç durumunu okumak ve sonraki programlar için gerekli parametreleri sağlamaktır. Görüntüleme ekranının program bloğu, esas olarak hız ayarı gibi daha karmaşık insan-makine etkileşimli işlem arayüzünün görüntülenmesinden sorumlu olan TD400C'den oluşur. Karıştırma motoru program bloğu, karıştırma motorunun hızını kontrol etmek için esas olarak invertör tarafından gerçekleştirilir. Kapak açma motor program bloğu, esas olarak kapak açma ve kapama eylemini kontrol eder, ancak malzeme olup olmadığı ve bir başlatma darbesinin olup olmadığı gibi birçok dış koşul tarafından kısıtlanacaktır. Isıtma programı bloğu, PT100 ve malzemenin ısıtılmasından sorumlu olan sinyal izolasyon işleme modülünden oluşur. Alarm programı bloğu, temel olarak motorun, ısıtmanın ve diğer bileşenlerin çalışma durumunu LED ışıklar aracılığıyla bildirir.
3 Deneysel sonuçlar ve analiz
Donanım ve yazılım tasarımından sonra, PLC tabanlı karıştırıcı kontrol sisteminin fiziksel donanım şeması, motor bağlantısının fiziksel şemasını, PLC kontrol devresinin fiziksel şemasını ve inverter MM420'nin fiziksel şemasını içerir. Donanım devresini bağladıktan sonra, yazılımı çalıştırmak, Şekil 8'de gösterildiği gibi karıştırıcı kontrol sisteminin çalışma sonucunu alabilir. Test sonucu 4 parametre miktarını gösterebilir: malzeme sıcaklığı ayar değeri, malzeme sıcaklığı akım değeri, frekans akım değeri ve çalışma süresi akım değeri. Malzeme sıcaklığı set değeri 51 , sıcaklık ölçüm modülünün ölçülen değeri 25 ve mevcut frekans değeri 28 Hz'dir Karıştırıcının karıştırma hızı bu frekans değeri ile kontrol edilir.Sistemin minimum çalışma süresi 1 dakikadır. Bu nedenle, tüm karıştırıcı kontrol sisteminin çalışma süreci test sonuçlarıyla anlaşılabilir.
4. Sonuç
Bu makale, motor ileri ve geri dönüş kontrolü, hız ayarı, sıcaklık algılama ve alarm ekranının işlevlerini gerçekleştirebilen kontrol çekirdeği olarak PLC S7200 ile bir karıştırıcı kontrol sistemi tasarlar. Donanım devresinin tasarım süreci ve yazılım uygulaması detaylı bir şekilde incelendi.Son olarak deney, sistemin mikserin kontrol fonksiyonunu gerçekleştirebileceğini kanıtladı. Mikser kontrol sistemi, güçlü fonksiyonlar, sezgisel kontrol arayüzü, basit ve rahat kullanım ve iyi insan-bilgisayar etkileşim performansı özelliklerine sahiptir.
Referanslar
1 Li Qingan Mikserde PLC ve frekans dönüştürücü uygulaması J .Mekanik ve Elektrik Mühendisliği Teknolojisi, 2012, 41 (7): 150-152.
2 Wang Jianping, Zhang Yanhui, Feng Guoqiang, ve diğerleri Pnömatik motor sürücüsüne dayalı bir beton karıştırıcı sisteminin tasarımı J. Coal Mining Machinery, 2013, 34 (12): 24-26.
[3] Chai Ruijuan, Sun Chengzhi, Sun Shufang Siemens PLC İleri Eğitim Kursu [M] Pekin: Halk Mesajları ve Telekomünikasyon Basını, 2009.
4 Jia Guixi, Jia Shuya, Che Xuezhe PLC'ye dayalı ölçüm ve besleme için otomatik kontrol sistemi J. Journal of Textile Research, 2007,28 (2): 85-88.
5 Gao Tao, Wu Zhaoling, Zhou Zhigang PLC sıvı soğutma sistemine dayalı otomatik kontrol J. Automation Instrumentation, 2006, 27 (9): 2729.
6 Gu Guifen, Wang Xiuli PLC J tabanlı simüle edilmiş karıştırıcının kapsamlı eğitim tasarımı. Laboratory Science, 2015,18 (1): 155157,160.
[7] Pan Feng, Liu Hongbing, Siemens PLC kontrol teknolojisi uygulaması [M] Beijing: China Electric Power Press, 2009.
[8] Song Bosheng PLC programlama teorisi, algoritması ve tekniği [M] Beijing: Machinery Industry Press, 2005.
