控制邏輯模塊及其在電阻爐溫度控制中的應用

1. LOGO!性能及特點(diǎn)

LOGO!是SIEMENS公司推出通用邏輯控制模塊，是一種將編程器和主機一體化的超小型可編程序控制器。LOGO內部集成有：控制功能、操作和顯示單元。有一個(gè)用于擴展模塊的接口、一個(gè)用于程序模塊和PC電纜的接口。預制有基本功能、軟開(kāi)關(guān)、二進(jìn)制指示器、輸入和輸出。用戶(hù)可通過(guò)控制器面板上的按鈕直接編程、編輯、讀取數據或輸入數據;可與計算機聯(lián)網(wǎng)，用廠(chǎng)家提供的專(zhuān)用軟件編程。SIEMENS LOGO!的主要特點(diǎn)如下：

① 編程操作簡(jiǎn)單。LOGO!編程可在本機上直接操作。

② 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單。其編程是將需要實(shí)現的功能所對應的功能塊連接起來(lái)即可。

③ 輸出電流大。LOGO!輸出端可以承受電流達10A(繼電器輸出，阻性負載)

④ 自帶顯示面板?？芍苯釉谧詭姘迳显O置、更改和顯示參數。

⑤ 具有通信功能。帶AS-I總線(xiàn)功能的LOGO!可作為遠程I/O使用。

⑥ 價(jià)格低廉。具有較低的價(jià)格和較高的性?xún)r(jià)比。

⑦ 面向大眾、方便用戶(hù)。LOGO!不需要專(zhuān)門(mén)的訓練，只要懂得一些電氣知識就行。

⑧體積“小”(體積約為72mm*90mm*53mm)。

2.LOGO!的結構及原理

LOGO!的面板結構如圖1.所示：電源接線(xiàn)端用來(lái)連接電源(電壓有直流24V、交流115V或交流230V)，數字量輸入端直接連接開(kāi)關(guān)、按鈕和傳感器等，數字量輸出端可用容量為8/10A的開(kāi)關(guān)來(lái)控制負載，液晶顯示面板可在LOGO!進(jìn)入控制程序后，所有步驟及集成的基本功能(如：邏輯操作和設定值)和特殊功能(如;計時(shí)器、計數器和時(shí)鐘等)均顯示為功能方塊圖，在運行過(guò)程中可顯示I/O口的開(kāi)關(guān)狀態(tài)及星期和時(shí)間，操作員小鍵盤(pán)可使用戶(hù)用鍵盤(pán)上的6個(gè)操作鍵輸入需要的控制程序，通過(guò)存儲卡或計算機電纜接口，使控制程序和設定值永遠存儲在集成的EEROM中，可用LOGO!存儲卡將存儲的程序復制到下一個(gè)應用，也可用電纜把LOGO!連接到計算機上，利用LOGO!SOFT編程軟件創(chuàng )建、仿真、存檔和打印控制程序。使用步驟：用LOGO!完成一項控制應用只需下列步驟：(1)描述控制任務(wù)，即確定控制對象及其所執行的操作;(2)將LOGO!放在DIN標準導軌上，連接好輸入端和輸出端;(3)根據任務(wù)描述，選擇所需要的功能塊，按響應的按鍵把這些功能塊組合在一起;(4)進(jìn)行必要的測試和起動(dòng)運行。

3. 采用LOGO!實(shí)現箱式電阻爐的溫度控制

熱處理是一種很重要的金屬加工工藝方法，也是充分發(fā)揮金屬材料性能潛力的重要手段。鋼的熱處理工藝特點(diǎn)是將鋼加熱到一定溫度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保溫，然后以某種速度冷卻下來(lái)。通過(guò)這樣的工藝過(guò)程，能使鋼的性能發(fā)生改變。我們在科研、實(shí)驗中采用箱式電阻爐對小型鋼件進(jìn)行淬火、退火、正火。電阻爐溫度控制采用DRZ–12型溫度控制器。以往科研、實(shí)驗中，實(shí)驗人員要在現場(chǎng)不停觀(guān)察、計時(shí)并手動(dòng)停止系統工作。一旦實(shí)驗人員離開(kāi)了現場(chǎng)或疏忽了時(shí)間，沒(méi)有準時(shí)斷開(kāi)電阻爐的電源，保溫時(shí)間過(guò)長(cháng)或過(guò)短，處理的試樣將不符合要求。我們通過(guò)LOGO!實(shí)現溫度自動(dòng)定時(shí)控制及處理完成報警，提高了自動(dòng)化控制程度，方便了實(shí)驗人員的工作。

3.1系統硬件設計及工作原理

(1)系統硬件設計

本系統采用8個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)的SIMENS LOGO!230RC和XCT–101溫度指示調節儀作為控制核心，同WR-EU熱電偶, 接觸器，電流表，爐門(mén)關(guān)閉檢測開(kāi)關(guān)SQ，電源顯示信號燈，工作完成信號燈及蜂鳴器等組成功能完善的溫度控制系統，如圖1所示。LOGO!的I1、I3分別連接溫度 調節儀的高、低接點(diǎn);I2連接蜂鳴器消聲按鈕SB1;I4連接爐門(mén)關(guān)閉檢測開(kāi)關(guān)SQ;I 5連接啟動(dòng)按鈕SB2;I6連接停止按鈕SB3;I7連接S蜂鳴器報警選擇開(kāi)關(guān)。LOGO!的4個(gè)輸出點(diǎn)Q1、Q2、Q3、Q4分別連接、系統帶電顯示燈HL1、電爐加熱開(kāi)關(guān)KM1、工作完成信號燈HL2及蜂鳴器HZ。

圖1 箱式電阻爐LOGO!控制線(xiàn)路

(2) 控制系統工作原理

合上總電源1QK，由于電爐溫度低于設定值，故溫度調節器的低接點(diǎn)與總接點(diǎn)接通，LOGO!輸入I3接點(diǎn)信號，經(jīng)內部邏輯組合使LOGO!的輸出點(diǎn) Q1輸出信號，控制信號燈HL1帶電，指示系統處于帶電狀態(tài)。按下控制系統啟動(dòng)按鈕SB2，其常開(kāi)接點(diǎn)閉合，LOGO!輸入I5接點(diǎn)信號。通過(guò)與I3接點(diǎn)信號和其他輸入點(diǎn)信號進(jìn)行邏輯運算后使輸出點(diǎn)Q2輸出信號，控制接觸器KM1線(xiàn)圈帶電，KM1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合使電熱絲帶電加熱，電阻爐溫度上升。當溫度上升到設定值后，溫度調節器的低接點(diǎn)和總接點(diǎn)斷開(kāi)且高接點(diǎn)和總接點(diǎn)接通，使LOGO!輸入I1接點(diǎn)信號并停止輸入I5接點(diǎn)信號，同時(shí)啟動(dòng)其內部的定時(shí)器定時(shí)(定時(shí)時(shí)間根據工件處理要求事先設定);通過(guò)其內部的邏輯運算使LOGO !的輸出點(diǎn)Q1停止輸出信號，KM1失電其觸點(diǎn)斷開(kāi)，電阻爐停止加熱。當爐溫低于給定值時(shí)，溫度調節器的高接點(diǎn)與總接點(diǎn)斷開(kāi)且總接點(diǎn)與低接點(diǎn)接通，又從I5接點(diǎn)輸入信號，使Q1接點(diǎn)輸出信號控制KM1帶電閉合，加熱爐再次加熱。如此反復，使電阻爐處于保溫狀態(tài)。當工件處理完成(保溫定時(shí)時(shí)間到)，LOGO!輸出點(diǎn)Q1不再輸出信號，完全停止加熱;輸出點(diǎn)Q3、Q4輸出信號使信號燈HL2亮及蜂鳴器報警。提示工作人員工件處理已經(jīng)完成。工作人員按下SB1按鈕，則可實(shí)現蜂鳴器消聲。S是蜂鳴器是否使用選擇開(kāi)關(guān)，若工作完成只要信號燈指示而不需要蜂鳴器報警，則使S開(kāi)關(guān)打開(kāi)。按下系統停止工作按鈕SB3，HL1信號燈滅，顯示LOGO!系統處理斷電狀態(tài)。

LOGO!功能塊圖

3.2控制系統軟件設計

LOGO!的軟件編程十分簡(jiǎn)便。LOGO!的編程元素稱(chēng)為“功能塊“，這些功能塊全部集成在LOGO!的內部存儲器中，用戶(hù)只要在面板上按下按鍵，將各種功能塊組合起來(lái)構成功能塊圖，就形成了用戶(hù)程序。LOGO!的程序中最多可以使用56個(gè)模塊，在輸入和輸出之間的串聯(lián)功能最多為7級。如圖3所示為系統程序功能塊圖，采用4個(gè)特殊功能塊—RS觸發(fā)器，3個(gè)非功能塊、1個(gè)或功能塊、3個(gè)與功能塊，1個(gè)時(shí)間定時(shí)功能塊按控制要求連接形成功能塊圖程序。

4.結束語(yǔ)

SIEMENS通用邏輯模塊LOGO!是一穩定可靠、經(jīng)濟實(shí)用的控制器。采用它實(shí)現箱式電阻爐的自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化了原繼電接觸器控制系統的硬件接線(xiàn)，提高了控制系統的可靠性，延長(cháng)了其維護周期和使用壽命，增強了控制系統的控制功能，方便了工作人員的操作。

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