西门子6ES7222-1HF22-0XA8功能介绍
PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
PLC的硬件系统结构如下图所示：
图1-1-1
1、主机
主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。
2、输入/输出（I/O）接口
I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。
3、电源
图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。
4、编程
编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。
5、输入/输出扩展单元
I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。
6、外部设备接口
此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。
实验装置提供的主机型号有西门子S7-200系列的CPU224(AC/DC/RELAY)。输入点数为14，输出点数为10；CPU226(AC/DC/RELAY)，输入点数为26，输出点数为14。
运用步进指令编写顺序控制程序时，应确定整个控制系统的流程，将复杂的任务或过程分解成若干个工序（状态），后弄清各工序成立的条件、工序转移的条件和转移的方向，这样就可画出顺序功能图。根据控制要求，采用STL、RET指令的步进顺序控制可以有多种方式。如图10-2所示是单流程顺序功能图。图中M8002是特殊辅助继电器，仅在运行开始时瞬间接通，产生初始脉冲。如图10-3所示是选择性分支与汇合状态转移方式。如图10-4所示是并行分支与汇合状态转移方式。
1 引言
传统的军民用飞机的发动机起动程序控制系统普遍采用机电相结合的方式,由于采用机电式的定时机构去控制相关的继电器、接触器以实现发动机起动程序控制,不仅使控制系统的体积增大、重量加重、耗电多、可靠性差,采用固定接线的硬件设计使系统不具有通用性,更突出的问题是由于机械磨损还会使系统的控制精度逐渐降低。由于PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等优点,用PLC取代机电式的定时机构来完成发动机的起动程序控制,将极大地改善发动机起动控制系统的性能。
2 发动机起动程序控制原理
发动机由静止状态转变到能自行发出功率的低转速状态叫发动机的起动。为了使发动机涡轮(转子)能由静止状态柔和地、无撞击地转动起来,定时机构必须对起动机的起动转矩进行分级调节,使起动机的转矩逐级增大,并适时地控制对发动机燃烧室进行喷油点火。某型飞机发动机的起动程序控制原理如图1所示。
图1 发动机的起动程序控制原理
定时机构的程序控制把起动机的工作过程划分为以下几个阶段:
阶段:即按下起动按钮后的1S~3.6S内,使起动机以复励状态且电枢串联起动降压电阻工作,起动机转矩被限制在很小的范围内,起动机能柔和地通过
传动装置带动发动机涡轮旋转。
第二阶段:即按下起动按钮后的3.6S~9S内,短接起动降压电阻,起动机两端电压升高,起动机转矩迅速增大,随之涡轮转速迅速上升。
第三阶段:即按下起动按钮后的9S~15S内,起动电源车内的两组电瓶由并联转为串联,起动机两端的电压由28V升高到56V,起动机转矩急剧增大,从而使涡轮转速急剧上升。
第四阶段:即按下起动按钮后的15S~22S内,起动机并励线圈串联降压电阻使起动机的激磁磁通减小,反电势减小,电枢电流增大,转矩又一次增大,从而使涡轮加速。
3 PLC控制系统
3.1 系统硬件设计及I/O地址的分配
图2 发动机起动程序电气控制线路图
在发动机起动机程序控制系统中PLC采用三菱FX2系列中的FX2N－48MR－001型,该系列PLC可靠性高,抗干扰能力强,适合于在军民用飞机上使用,且配置灵活,[1]。从图1中可以看出:为了实现起动机的四个阶段控制,自按下起动按钮起,接触器KM1、KM2的吸合时间均为9S~21S,KM3为3.6S~22S,KM4为1S~3.6S,KM5为1S~15S,KM6为15S~22S,根据系统的控制要求,PLC控制系统需引入与停止按钮和起动按钮分别相对应的两个输入继电器、与四个接触器和两个继电器分别相对应的六个输出继电器、以及控制上述四个接触器和两个继电器分时段工作的四个通电延时时间继电器和两个断电延时时间继电器。发动机起动程序电气控制线路图和PLC的I/O地址编码表分别如图2、表1所示。
表1 I/O地址编码表
3.2 软件设计
图3 控制系统梯形图
软件设计采用使用广泛的PLC梯形图图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,很容易被熟悉电器控制的电气人员掌握,特别适用于开关量逻辑控制[2]。该控制系统梯形图如图3所示。
图3中:X0、X1为输入继电器;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为输出继电器;T1、T2、T3、T4为通电延时时间继电器;T5、T6为断电延时时间继电器;M0、M1、M2、M3、M4为中间继电器。
4 结束语
通过将可编程序控制器应用于发动机起动程序控制系统中,可以极大地改善控制系统的性能,不仅使系统的控制精度提高、抗干扰能力增强,使系统还具有体积小、重量轻、耗电省、通用性强等优点。
1引言
在电镀、刷镀或电解等行业要求工件表面光泽好、致密、附着力强的场合，其供电电源在正向工作一段时间后，必须通过一定时间的反向电流进行表面活化。即要求电源具有自动换向的功能。随着电镀、电解工业的发展，用户不仅要求电源设备具有稳压、稳流及稳电流密度的功能，还要求电源设备操作简便，运行可靠，自动化程度高。
由可编程控制器(PLC)控制的自动换向型电镀电源正是为满足用户上述要求而设计生产的。与传统的换向型电镀电源相比，该电源技术先进、可靠性高，控制功能齐全，工艺参数调整十分方便。本文对该电源的控制原理与控制功能作以介绍。
2主电路的联结
电镀工艺要求电源输出的直流电压在6～48V，直流电流根据所镀工件的多少，可从几十安到几千安、几万安。对这种低电压、大电流，且要求自动换向的电源，其主电路采用两组反并联的晶闸管整流器，公用一台双反星带平衡电抗器的整流变压器。主电路的原理如图1所示。
双反星带平衡电抗器这一主电路联结型式减少了晶闸管正向压降的损耗，有利于提高电源的效率。两组反并联的整流器公用一台整流变压器不仅减小了设备的体积，也降低了设备的造价，这都是用户所期望的。
3控制电路的原理
控制电路原理方框图如图2所示。
由图2知该电源控制系统主要由触发调节单元、信号变换及故障保护单元、以PLC为核心的脉冲逻辑切换单元及继电控制等部分组成。现分别介绍如下：
3.1触发调节单元
本触发器为数字触发器。触发电路用计数脉冲的方法实现整流脉冲的移相控制。当计数脉冲数到达512时即产生触发脉冲。触发器内部的压控振荡器，
实现数模转换，其频率与模拟控制信号电压幅值成正比，即f∝u，这样只要改变控制电压的大小，就可以改变移相控制角α的大小。
整流触发脉1.冲为相距60°的双窄脉冲，脉冲移相范围为0～150°(电角度)。移相电压为15V时α=0°，移相电压为0V时α=150°。触发器内部的高频振荡器对触发脉冲进行高频调制，从而降低了脉冲功放管的功耗，减小的脉冲变压器的体积。与锯齿波移相的集成触发电路相比，数字触发器输出脉冲的对称性好，抗干扰能力更强。
本调节器为比例积分(PI)调节器，由图2知，数字或模拟给定电压信号经软起动环节与信号变换板输出的反馈信号在调节器的输入端综合，当电源直流输出的电流(或电压、电流密度)因电网波动或负载波动而变化时，调节器输出的Uk变化，触发脉冲相移，使输出值稳定在设定值允许变化的范围内。
3.2信号变换及故障保护单元
由图2知：信号检测包括取样与信号变换两部分。电流反馈信号从分流器或电流互感器取得，电压反馈信号从整流器输出端取得，电流密度的检测是通过在电镀液中所置标准基板，测得单位面积(平方分米)电流强度的大小。每一种反馈信号都必须经过信号变换板进行隔离、放大。
故障保护电路由光耦及集成电路器件组成。当发生快熔熔断、水压降低、过电流等任一故障时，故障保护电路封锁调节器和触发脉冲，使整个系统停止工作。此时触发调节板上的故障保护继电器动作，通过该继电器的触点与继电保护电路联锁。
3.3脉冲逻辑切换单元及继电控制
自动换向型电镀电源的脉冲逻辑切换及继电控制采用一台SIEMENS公司的小型LOGOPLC.标准型的LOGO为6路输入，4路输出，其本身带有操作编程按键及一个LCD显示单元，不需专门的编程器。该PLC内部还有各种功能的辅助继电器、计数器、定时器等资源可以使用。LCD显示单元可实时显示各输入、输出点的状态及各定时器的运行时间。该PLC操作、使用、编程非常方便，是一种理想的小型自动化控制单元。
脉冲逻辑切换单元以可编程控制器PLC为核心，可由PLC上的按键设定电源的正向电镀时间、反向电镀时间及正反向换向时间。正反向电镀时间及换向时间可根据工艺要求设定。各段时间的设定范围为0～99小时，在运行过程中，LCD显示单元实时显示各工作段的运行时间。为保证设备安全可靠的运行，PLC根据极性判断的指令，对正向和反向两组整流器进行互锁，即当一组整流器工作时，另一组整流器可靠封锁。
电源设备的起、停信号及故障综合信号等输入PLC，通过内部的程序进行继电联锁，减少了设备的外围元器件及外部接线，从而提高了整个系统的可靠性与自动化的程度。
图3极限电流曲线
4技术指标及结构特点
由PLC可编程控制器控制的PKDS系列自动换向型电镀电源已投入工业运行数台，从运行效果看，其各项技术指标均达到或超过JB/T1504—93行业标准《电镀用整流设备》的有关规定。设备的主要技术指标如下：
(1)额定输出直流电压Udn：±6、±9、±12、±18、±24、±36、±48V
(2)额定直流输出电流Idn：100～10000A
(3)调压范围：0～Udn
(4)允许负载值：在额定电压的67%及以上按I级负载连续运行。设备在额定电压的67%以下运行时，承载能力按图5递减。
(5)稳流精度：优于±1%
(6)稳压精度：优于±0.5%
(7)电流密度的稳定误差：不超过±5%
本电镀电源不仅技术指标先进，控制及保护功能齐全，在结构上用户也可灵活地选择。中小功率电源有柜式风冷、柜式水冷和箱式防腐型三种结构。大功率电源整流变压器多为柜外式油浸自冷。在现场备有远控制操作台。