要完整說明書和圖紙找扣扣二五一一三三四零八要完整說明書和圖紙找扣扣二五一一三三四零八PAGE26要完整說明書和圖紙找扣扣二五一一三三四零八PAGE25目錄1前言………………12國內外發展概況及現狀…………………23總體方案設計…………53.1實驗裝置介紹…………53.2單回路反饋控制電路基本原理………53.3工藝方案的擬定………………………63.4CKP磨液壓系統的分析………………84實驗裝置的工藝部分設計及設備選型…………………104.1水泵的選擇………………………104.2水管的選擇……………114.3水龍頭的選擇………………………124.4流量計的選擇……………………124.5各種按鈕的選擇…………124.6接觸器的選擇…………124.7繼電器的選擇…………………134.8熔斷器的選擇…………134.9傳感器的選擇…………134.10電動執行器的選擇………………144.11CPU的選擇……………………154.12如何根據控制要求選擇PLC機型………164.13選擇單片機的理由………175設計計算…………………205.1水槽尺寸計算…………205.2框架的材料選擇及尺寸的確定………205.3通過計算選擇各種電器元件…………216結論………………………22參考文獻………………23致謝……………………24程序清單……………………25(一)磨機與輔機控制程序清單…………25(二)液位與溫度等控制程序清單………29附錄…………………………301前言本實驗裝置為常規量檢測與控制的實驗裝置，它可以進行流量、液位、溫度、壓力的檢測與控制。為了體現專業特色本課題對CAM3225磨也進行控制。本次課程設計大致可分為兩塊：其一、實驗裝置的工藝部分的設計及選型部分如泵、閥、液微計等的選型，我們都采用標準件，因這是實驗裝置所以要求所選的裝置都要盡量符合本實驗裝置的需要并配備齊全，為不久的將來能做出次實驗裝置做準備。其二、實驗裝置的控制電路設計及軟件程序的設計。本課題來源于學校綜合實驗臺，其方案流程是用差壓變送器測量水槽液位，將測量值與給定值進行比較得到偏差，調節器按次偏差發出控制命令，控制調節閥開度，達到使水槽液位控制在給定值上的目的。為了體現專業特色,又增加了對立磨的控制,立式磨的控制設計的方案流程主要是：物料由料倉經喂料機送給CKP磨，經過CKP磨磨出來的粗粉再次被送入磨內進行研磨，細粉被送出，送出的細粉被送到皮帶稱上，經過皮帶稱稱重后，得到細粉的重量，這個數據被送入放大器、積分器運算后得到的數據與預先存儲的數據進行比較來控制進料量的多少。另外，磨輥上的力是通過液壓系統來控制的，而液壓系統也是由電路控制的。因在工業生產中，有很多像過熱蒸汽的溫度控制、污水廢液的酸堿度中和處理和貯藏液位控制等需要為學生提供一個研究次項目的實驗平臺，而設計了這個適用的液位平衡控制系統實驗裝置。而CKP預粉磨系統的突出特點是產量高、能耗小、工作性能穩定。在生粉磨方面立磨和傳統球磨機已經平分秋色，各占一半左右。但是在選用的立磨之中，目前約80%是進口的，而在進口立磨之中，丹麥史密斯公司的ATOX型立磨則占有70%以上的份額。預計到2005年我國水泥工業2000/d,以上生產線選用生料立磨的比例將上升到70%左右，其中國產立磨的份額也將增至20%以上。另外，在水泥和煤的粉磨中，隨著人們認知水平的提高，立磨的選用率必將有相應的增長，特別是立式煤磨，已有基本適用的國產設備，尤應采取積極態度，認真推廣選用之。本課題的基本條件是單回路液位控制系統方塊圖，其技術要求是工藝部分都用標準件、在控制部分要求用單片微機控制來設計電路編寫一套程序.實驗裝置的工藝部分的設計及選型、實驗裝置的控制電路設計及軟件程序的設計是要解決的主要問題。2國內外發展概況及現狀進入新世紀以來，自動化技術發展很快，并取得了驚人的成就，已成為國家高科技的重要分支。過程控制是自動化技術的重要組成部分。在現代工業生產過程自動化中，過程控制技術正在為實現各種最優的技術經濟指標、提高經濟效益和勞動生產率、節約能源、改善勞動條件、促進環境衛生等方面起著越來越大的作用。過程控制的發展與控制理論、儀表、計算機以及有關學科的發展緊密相關的，過程控制的發展大體上可以分為下表2－1所示的三個發展階段。70年代以前可以看作是第一階段。表2－1階段過程控制的三個發展階段70年代以前70～80年代90年代控制理論經典控制理論現代控制理論控制論、信息論、系統論、人工只能等學科之間的交叉控制工具常規儀表（電動、液動、氣動）分布式控制計算機（DCS）計算機網絡控制要求安全、平穩優質、高產、低消耗市場預測、快速響應、柔性生產、創新管理控制水平簡單控制系統先進控制系統綜合自動化（CIPS）這一時期應屬于自動化孤島模式的階段，其控制目標只能保證生產平穩和少出事故。70～80年代是發展的第二階段，分布式工業控制計算機系統（DCS）的出現為是先進控制創造了條件，多變量預測控制等先進控制方法的應用，使控制達到了新的水平，在實現優質、高產、低消耗的控制目標控制目標方面前進了一大步，值得指出的是在70年代中期，出現了現代控制理論是否適用于過程控制的困惑，這迫使人們去研究生產過程的特點與難點，以縮小理論與應用之間的鴻溝。80年代后期，工業控制中出現了多學科間的相互滲透與交叉，人工智能和智能控制受到人們的普遍關注，信號處理技術、數據庫、通訊技術以及計算機網絡的發展為實現高水平的自動控制提供了強有力的技術工具。過程控制開始突破自動化孤島傳統模式，采用CIM的思想和方法來組織、管理和指揮整個生產過程，出現了集控制、優化、調度、管理于一體的新模式。在連續工業中，也將這種模式稱為綜合自動化或CIPS（computerintegratedprocessingsystems）.可以看到，過程控制在這階段的目標已從保持平穩和少出事故轉向提高產品質量、降耗節能、降低成本、減少污染，并最終以效益為驅動力來重新組織整個生產系統，最大限度地滿足動態多變市場的需求，提高產品的市場競爭力。當前過程控制正處于第三個發展階段，并以前所未有的速度和規模飛速前進。綜觀這一時期，可以歸納為如下三個主要特點。a.簡單控制向先進控制發展早期的控制受經典控制理論和常規儀表的限制，難以處理工業過程中存在的復雜性、耦合性、非線性等，只能按某種原則將復雜系統分解成若干相對獨立的單變量系統。這種簡單控制是一種分散自治控制。隨著企業提出的高效益、高柔性的要求，上述控制方式已不能適應，先進控制便應運而生，先進過程控制（advancedprocesscontrol）是指一類在動態環境中，基于數學模型，借助充分的計算能力，為工廠獲得最大利潤而實施的運行和技術策略。這種新的控制策略實施后，系統運行在最佳工況，達到所謂的“卡邊控制”。據資料報道，一個乙烯裝置投資163萬美元實施先進控制，完成后預期可獲得效益600萬美元/年。目前，國內許多大企業均紛紛投資，在裝置自動化系統中實施先進控制。b.封閉的分布式計算機控制系統轉向具有國際統一標準的開放式系統1975年Honeywell公司推出第一臺分布式計算機控制系統（DCS），實現了分散、監控視集中的功能，提高了系統的可靠性和靈活性，為連續工業自動化建立了豐功偉績。但是DCS的一個致命弱點就是封閉性。隨著綜合自動化的潮流和計算機科學與技術的發展，Fisher-Rosemount,Honeywell等歐美十余家公司經過激烈的競爭，最后終于連手，將共同推出一種國際標準的現場總線（fieldbus）控制系統，它被公認為具有時代特點的新一代分布式計算機控制系統，它的出現標志著控制工具的又一次重大變。它的主要特點為：開放性、只能化現場儀表、數字信號傳輸、徹底分散性。c.單一控制系統向綜合自動化系統發展本質上講，工業企業自動化在90年代以前仍是自動化孤島模式。進入90年代，國內外企業界在國際市場劇烈競爭的刺激下，已把注意力轉移到節能降耗、少投入多產出的高效生產模式上。企業開始把提高綜合自動化水平作為快速挖潛增效、提高競爭能力的重要途徑。集常規控制、先進控制、在線優化、生產調度、企業管理、經營決策等功能于一體的綜合自動化成了當前自動化發展的趨勢。有一種煉油廠的綜合自動化模式。在整個系統中，信息是由底層不斷經過加工處理向上層傳遞，而各種指令也由最高層逐級分解，以指令形式向下層傳遞。每個層次的運行周期不等，從底層向上，以秒、分、時、日、旬，乃至月、季來計算。這種遞階系統，把全廠各層控制功能與企業管理相結合，實現從原料進廠到產品出廠的全部控制與分布式數據庫的支持下，實現信息與功能的集成，進而實現充分調動人的因素的經營系統、技術系統及組織系統（humanware）的集成，最終形成一個能適應生產環境不確定性和市場需求多變性的全局最優的高質量、高柔性、高效益的智能生產系統。這就是CIM思想在連續工業中的體現。據報道，國外目前約有100個煉油廠和化工廠企業在建立一體化信息系統，在歐洲有13家煉油廠、北美至少有15家煉油廠、遠東和澳洲有14家煉油廠正在實施CIM計劃。她們的基本思想都是集控制、優化、生產調度、計劃排產和優化決策于一體，以達到節能降耗、提高產量和質量、增加產品市場競爭能力的最終目標。有關統計資料也已經表明了綜合自動化的重要作用。我國在連續工業方面，自1990年開始，已進行了一些綜合自動化試點。近年來，連續工業CIM已列入國家科委863CIMS典型應用工程和國家計委“八五”、“九五”攻關任務。可以預料，綜合自動化的實施和發展將給國民經濟建設帶來巨大的經濟效益和社會效益，是一個十分誘人的發展方向。實現生產過程自動化對于發展國民經濟、提高技術水平有著十分重要的意義。當前，一項在今后幾年內可能大大改變過程控制系統面貌的新技術－現場總線正處于迅速發展中。這是用于現場儀表與控制室之間的全數字化、雙向、多站的通迅系統。通迅總線地直延伸到現場儀表，使得許多現場儀表可以在同一總線上進行雙向多信息數字通信。現場總線用全數字化、雙向、多站的通迅方式來替代目前使用的4－20ma單變量單向模擬傳輸方工式。隨著這一技術的不斷完善，一種更高層次的自控技術－工業現場網絡也將逐步應用于工廠或工藝流程的過程控制系統。就目前該課程的教學來看，大部分內容還處在80年代以前的水平，嚴重地落后于當代過程控制技術發展的現狀，另外我國的工業過程控制仍處在經典過程控制和程序化、數字化的數字處理技術并存的局面，過程控制裝置及儀表工業還處于較落后狀態，且與世界先進水平的差距越來越大。為能訪問到所有現場設備的信息，而不一定要到集中的控制室才能獲得。工業現場網絡包括三個組成部分，即符合現場總線標準的智能現場設備、規格可變的控制的管理技術水平臺以及集成的模塊化軟件。可以用工業現場網絡結構裝備整個工廠，也可從一臺設備或幾個回路開始，然后再方便地擴充規模。容易想象，未來的控制系統，是用控制器用戶操作站、PL和軟件將所有現場設備的功能更方便地集成在一起的控制系統。實現生產過程自動化對于發展國民經濟、提高技術水平有十分重要的意義。3總體方案設計3.1實驗裝置介紹控制技術基本實驗裝置為液位自控實驗裝置，它可以進行壓力、溫度、流量、液位等多種控制系統內容的實驗。今后的控制系統實驗都將在實驗裝置進行。實驗將工藝裝置部分的測量信號直接送到計算機的信號調理板，儀表的電源、D/A、計算機電源、水泵的按鈕開關、信號燈等設備，組裝成一個電控箱，該電控箱安裝在工藝裝置部分中部。圖3-1實驗裝置工藝流程圖圖3-1中有三只水槽。其中槽1、槽2為被控對象。它們的液位高度L1及L2分別通過兩臺差壓變送器測出，槽3為儲槽，是為了構成水的循環而設置的。儲槽3中的水通過水泵1或2抽出，經孔板和控制閥后送入槽1或2（視手動閥1.2.3.4的開閉而定），兩路水管中的水流量大小分別通過各自的變壓器（與孔板配合）回到儲槽3中，這樣對水來說始終處于循環狀態。本實驗裝置除比值實驗外，一般情況下，所在的管道為主物料管道，F2管線則專供作為加干擾用。3.2單回路反饋控制電路基本原理 圖3-2控制系統方塊圖本實驗裝置中的液位控制系統為單回路控制系統。該系統方塊圖如3-2所示：單回路控制系統是指只有一個測量變送器；一個調節器；一個調節閥連同被控過程。對一個被控參數進行控制的反饋閉環控制系統。由于單回路控制系統結構簡單，投資少，易于調整和投運，又能滿足一般工業生產過程的控制要求，因此應用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純時延和慣性小，負荷和擾動變化比較平緩，或者對被控質量要求不太高的場合。單回路控制系統雖然簡單，但是，它的分析、設計方法是其他各類復雜控制系統分析、設計的基礎。所以，掌握了單回路控制系統的分析和設計方法，就不難設計其他更為復雜的過程控制系統。3.3工藝方案的擬定3.3.1實驗裝置的工藝部分設計方案根據實驗裝置的需要選擇水泵、水管、水龍頭、電動執行器，根據水泵的流量特性選選擇水槽的材料和尺寸，再根據水槽的尺寸選擇傳感器的類型和尺寸和液位計，估算控制柜的尺寸，再綜合各個元件大體定整體框架尺寸。最后設計控制箱。磨的部分：物料由料倉經喂料機送給CKP磨，經過CKP磨磨出來的粗粉再次被送入磨內進行研磨，細粉被送出，送出的細粉被送到皮帶稱上，經過皮帶稱稱重后，得到細粉的重量，這個數據被送入放大器、積分器運算后得到的數據與預先存儲的數據進行比較來控制接觸器CR的動作以實現整個電路的控制。另外，磨輥上的力是通過液壓系統來控制的，而液壓系統也是由電路控制的。關鍵是設計的整個系統是用接觸繼電器控制了還是用PLC控制了，前者控制線路復雜，價格比較便宜，但控制不夠穩定，后者是現在工業生產上正在使用的控制元件，控制精度高，性能穩定，使用壽命長，但價錢比較貴考慮了方方面面，我決選定用PLC控制系統。3.3.2實驗裝置的控制部分設計方案磨機的主軸轉動由電機M1拖動，磨機主軸轉動不需要正反轉控制。但電機M1的功率很大由于磨盤需承受很大的壓力，壓力大了，電機的工作電流也會增大，所以要防止電機燒壞，在電路中加入過電流繼電；另外，主電機的運轉要考慮的另一個大的問題，這么大的電機的啟動電流很大，所以要用減壓啟動回路。在粉磨過程中要考慮的問題，防止一些堅硬的異物進入磨內，如有這種現象出現，應使主電機M1立即停止轉動，而且壓力立即降低，以免傷到整個磨機系統。磨盤的轉動是Y180M-2,Y系列（IP44）封閉式三相異步電機帶動的，我這里采用的星型—三角形減壓起動，這種方式的起動電流只有正常工作的1/3扭矩是正常工作時的1/，能夠很好的保護電路。入磨輸送部分主要應考慮選哪種方式給磨機喂料，考慮到產量和磨機的效率，還有成本費用，所以用電子皮帶稱給它喂料，通過電子皮帶稱上的喂料機的控制壓力。液壓系統的繼電接觸控制是立磨系統中的一全重要部分，只能對液壓系統如何對磨盤進行壓力控制的還有其它一些輔助功能。液壓系統中的液壓泵是由電動機帶動，直接全壓起動。當電動機帶動液壓泵時該系統向液壓缸供油，隨著時間的延長，缸里壓力越來越大，加在磨盤上的力也越來越大，二個缸的動作基本一致的，當缸內壓力達到壓力繼電器的上限時，主液壓泵供油結束Y12-，換向閥6處于中位，二位二通電磁換向閥Y14+、Y15+使系統保壓，但由于實際情況中，系統中的任何液壓元件都要有泄漏，使系統中的壓力逐漸下降，當下降到壓力繼電器下限時，泵8、9又都開始工作，使系統中的壓恢復，當達到壓力繼電器的上限時，泵8、9都停止工作，就這樣循環的為缸保壓，它們的電機都用全壓啟動，用熔斷器、熱繼電器對電路保護。電氣控制箱置于專門的操作室。民器板與控制板之間，以及電控箱與執行系統之間的連接，采用接線板進出線方式。根據實驗需要初步選擇單片機、鍵盤、顯示器、A/D轉換器、D/A轉換器、放大電路的選擇，畫出電路圖，在編寫程序，最后上機調試。其控制思路為：打開水泵、水龍頭1及水龍頭3。將液位變送器測量的液位經A/D轉換送入單片機控制系統。將此信號與鍵盤設定值進行比較。單片機控制系統輸出差值信號，經D/A轉換、電壓/電流轉換后控制電動執行器的開閉，從而實現液位的平衡。電機、電器的絕緣，導線的絕緣損壞或線路發生故障時，都可能造成短路事故。很大的短路電流和電動力可能使電器設備損壞或發生更嚴重的后果，因此要求一旦發生短路故障時，控制線路能迅速地切除電源的保護叫短路保護。常用的短路保護元件有熔斷器和短路器等。其保護原理及保護元件的選擇方法、短路器的整定要求。電動機長期超載運行，繞組溫升將超過其允許值，造成絕緣材料變脆，壽命縮短，嚴重時還會使電動機損壞。過載電流越大，達到允許溫升的時間就越短。常用的過載保護元件是熱繼電器。由于熱慣性的原因，熱繼電器不會受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬間動作，所以在使用熱繼電器作過載保護的同時，還必須有短路保護。作短路保護的熔斷器熔體的額定電流不能大于4倍熱繼電器發熱元件的額定電流。過電流保護廣泛用于直流電動機或繞線轉子異步電動機。對于三相籠型異步電動機，由于其短時過電流不會產生嚴重的后果，故可不設置過電流保護。過電流電流保護往往由于不正確的起動和過大的負載引起的，一般比短路電流要小，在電動機運行中產生過電流比發生短路的可能性更大，尤其是在頻繁正反轉動的重復短時工作制電動機更是如此。直流電動機和繞線轉子異步電動機控制線路中，過電流繼電器也起著短路保護的作用，一般過電流的動作值為起動電流的1.2倍。必須強調指出，短路、過載、過電流保護雖然都是電流型保護，但由于故障電流、動作值以及保護特性、保護要求以及使用元件的不同，它們是不能互相取代的。3.4CKP磨液壓系統的分析調壓回路的功用在于調定或限制液壓系統的最高工作壓力，或者使執行機構在工作過程不同階段實現多級壓力變換。一般由溢流閥來實現這一功能。如圖3－2為最基本的調壓回路。當改變節流閥2的開口來調節液壓缸速度時，溢流閥1始終開啟溢流，使系統工作壓力穩定在溢流閥1調定壓力附近，溢流閥1作定壓閥用。若系統中無節流閥，溢流閥1則作安全閥用，當系統工作壓力達到或超過溢流閥調定壓力時，溢流閥開啟，對系統起安全保護作用。如果在先導型溢流閥1的遙控口上接一遠程調壓閥3，則系統壓力可由閥3遠程調節控制。主溢流閥的調定壓力必須大于遠程調壓閥的調定圖3-2調壓回路壓力。在CKP磨的液壓系統中沒有節流閥，溢流閥只是起安全保護作用。卸載回路是在系統執行元件短時間不工作時，不頻繁啟停驅動泵的原動機，而使泵在很小的輸出功率下運轉的回路。因為泵的輸出功率等于壓力和流量的乘積，因此卸載的方法有兩種，一種是將泵的出口直接接回油箱，泵在零壓或接近零壓下工作，一種是使泵在零流量或接近零流量下工作。前者稱為壓力卸載，后者稱為流量卸載。當然，流量卸載僅適合于變量泵。定量泵可借助M型、H型或K型換向閥中位機能來實現泵降壓卸載，如圖3－3。因回路需保持一定控制壓力以操縱液動元件，在回油路上應安裝背壓閥a。該液壓回路是用在主回路圖3-3卸載回路中，對整個系統起卸載作用。右圖3－4中的是采用二位二通電磁閥控制先導行溢流閥的卸載回路。當先導型溢流閥1的遙控口通過二位二通電磁閥2接通油箱時，泵輸出的油液以很低的壓力經溢流閥回油箱，實現卸載。為防止卸載或升壓時產生壓力沖擊，在溢流閥遙控口與電磁閥之間可設置阻尼b。這個回路的應用主要考慮保壓和停止工作時設計的，當系統處于保壓時，電磁鐵失電，油路截至；當液壓缸不工作時，這時活塞桿要退回，換向閥電磁鐵得電，油液可以從該回路流油圖3-4電磁閥箱。這里我要介紹的是保壓回路，這個回路在我的設計系統中起著很重要的作用，在我的設計系統中它是我的整個液壓系統的主干回路我只介紹我用到的自動補油保壓回路。右圖3－5中在回路中增設了一臺小流量高壓泵5。當液壓缸加壓完畢要求保壓時，有壓力繼電器4發訊，換向閥2處于中位，主泵1卸載；同時二位二通換向閥8處于左位，由輔助泵5向封閉的保壓系統a點供油，維持系統壓力穩定。由于輔助泵只需補償系統的泄露量，可選用小流量泵，功率損失小。壓力穩定性取決于溢流閥7的穩定性能。CKP磨的液壓系統中主要采用類是該回路的思想，用小流量高壓泵5來保壓。圖3-5卸載回路此處省略

NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字圖4.11CPU的選擇因為選擇單片機來實現這次實驗裝置的自動控制，所以選擇芯片很重要。這里選擇的是51系列的CPU51子系列的主要功能有：8位CPU；片內帶振蕩器，振蕩頻率范圍為1.2-12MHz；可有時鐘輸出；128個字節的片內程序存儲器（8031無）；趁許存儲器的尋址范圍為64K字節；21個字節專用寄存器；4個8位并行I/O接口，可多機通信；2個16位定時器/計數器；中斷系統有5個中斷源，可編程為兩個優先級；111條指令，含乘法指令和出發指令；有強的位尋址、位處理能力；片內采用但總線結構；用單一+5V電源。52子系列單片機與51子系列單片機的不同在于：片內數據存儲器增至256個字節；片內程序存儲器增至8KB（8032無）；有3個16位定時器/計數器；有6個中斷源。其他性能均與51子系列相同。這樣看來52系列的單片機的功能在某些方面比51子系列強的多，但是由于這里的實驗裝置所需要的只要51子系列的就足夠了所以選擇51子系列的單片機。51子系列的單片機可分8031、8051、和8751三種機型，8031內無程序存儲器；8051內有4k字節的掩膜程序存儲器；8751內有4k字節的EPROM。這三種芯片沒有多少本質的區別，它們所代表的是三個不同的版本。8051是目前最流行的51系列單片機芯片：8位CPU、128BRAM、4KBROM、23個特殊寄存器、4個8位并行口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數器。8751：僅僅是將8051的4KBROM改為4KBEPROM。8031：與8051相比較，不含有ROM，算不上是完整的單片機。一旦使用，就需要擴展ROM，比較麻煩。并且市場上這種單片機漸漸被淘汰。所以根據實驗裝置的需要這里選擇的是89C51的單片機。作為CPU的芯片選擇AT89C51：帶有4K字節閃速存儲器的8位微控制器AT89S51這是一個帶有4K字節閃速可編程可擦除只讀存儲器的低功能，高性能的CMOS8位控制器，它與工業標準80C51的指令設置和管腳輸出相兼容。它可以與MSC-51產品兼容；具有4K字節內部可編程閃速存儲器；它可以進行1000次寫/擦除；它的數據可保持10年；它的2髖工作電壓范圍為2.7-6V；它的全靜態工作時的頻率為0HZ-16MHZ；它具有三級程序存儲鎖存；它有32根可編程I/O接口線；它有2個16位定時/記數器；有5個中斷源；有可編程串行口；有低功率休眠和功率下降模式；其極限參數為：工作環境溫度范圍：-55℃-125℃存儲溫度：-65℃-150℃與地相連任一腳電壓-1.0-7.0V最大工作電壓：6.6VA直流輸出電壓：5.0MA4.12如何根據控制要求選擇PLC機型如何根據控制要求來選擇機型是使用可編程控制器的很重要的一步，在選擇PLC時，根據自己的需要，既不能選擇比實際運用多的多的點數，也不能使點數不夠用，FX2N系列每一種都有它的擴展模塊，要盡可能充分利用。在選擇時考慮到以下幾點就可以了。a.分析系統類型是屬于單位控制對象的小系統，還是慢過程大系統，或者實時控制快速系統等。工業現場對控制器響應速度有何要求。b.有多少點開關量輸出，是直流電壓輸入還是交流電壓輸入，電壓分別為多c.有多少點開關量輸出，采用何種輸出方式，常用的輸出方式有繼電器輸出、雙向晶閘管輸出及晶體管輸出等方式。輸出功率分別為多大。d.有多少模擬量輸入和多少模擬量輸出，各自的精度要求為多少，采樣的速率要求有多高。e.需否擴展配置，若需擴展配置，是采用本地擴展配置，還是采用遠程擴展配置，或者二者都要；若有遠程擴展配置，是接終端還是接模塊。f.是否有特殊控制要求，如高速計數器、位控及運動控制單元、溫度單元、凸輪定位器、PID單元、語音單元等。g.是否有通信及組網的要求，通信及聯網打算采用何種方式。不同廠家的設備是否兼容，比如：要選擇的PLC，其通信及網絡是否支持已選擇好的智能裝置等。h.對于可靠性要求有多高，需否冷備份或熱備份。i.控制機房與工業現場是分開還是一起。j.輸入、輸出單元及內存容量等應考慮一定的冗于配置，以備以后的擴展。4.13選擇單片機的理由近幾十年來，單片機在生產過程控制、自動檢測、數據采集與處理、科技計算、商業管理和辦公自動化等方面獲得了廣泛的應用。單片機具有體積小、重量輕、耗能省、價格低、可靠性高、靈活通用等優點，因此在各種專業控制中也得到了廣泛的應用。近幾年來，單片機的發展更為迅速，它已經滲透到了諸多學科和各種領域乃至人們生活的方方面面。單片機在各個技術領域中的迅猛發展，與單片機所構成的計算機應用系統的特點有關：單片機構成的應用系統具有較強的可靠性；系統擴展和系統配置比較典型而規模的應用系統；由于構成的應用系統是一個計算機系統，相當多的測控功能由軟件實現，故具有柔性特點；有優異的性能價格比。機等等！而其中8位單片機又有很多派別，在中國主流分為：PIC、MCS51、AVR等等！自單片機出現至今，單片機技術已走過了近20年的發展路程。縱觀20年來單片機發展里程可以看出，單片機技術的發展以微處理器（MPU）技術及超大規模集成電路技術的發展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現出較微處理器更具個性的發展趨勢。4.13.1單片機壽命長這里所說的長壽命分兩個方面:一方面指用單片機開發的產品可以穩定可靠地工作10年，20年，另一方面是指與微處理器相比的長壽命。隨著半導體技術的飛速發展，MPU更新換代的速度越來越快，以386、486、586為代表的MPU，很短的時間內就被淘汰出局，而傳統的單片機如68HC05、8051等年齡已有15歲，產量仍是上升的。這一方面是由于其對相應應用領域的適應性，另一方面是由于以該類CPU為核心，集成以更多I/O功能模塊的新單片機系列層出不窮。可以預見，一些成功上市的相對年輕的CPU核心，也會隨著I/O功能模塊的不斷豐富，有著相當長的生存周期。新的CPU類型的加盟，使單片機隊伍不斷壯大，給用戶帶來了更多的選擇余地。4.13.28位、16位、32位單片機共同發展這是單片機技術發展的另一個動向。長期以來，單片機技術的發展是以8位機為主的。隨著移動通信、網絡技術、多媒體技術等高科技產品進入家庭，32位單片機應用得到了長足的發展。以MOTOROLA68k為CPU的32位單片機為例，1997年的銷售量達8千萬枚。過去認為由于8位單片機功能越來越強，32位機越來越便宜，使16位單片機生存空間有限，而16位單片機的發展無論從品種和產量方面，近年來都有較大幅度的增長。4.13.3單片機的速度越來越快MPU發展中表現出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標志的。而單片機則有所不同，為提高單片機抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術發展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內部時序，在不提高時鐘頻率的條件下，使運算速度提高了許多。MOTOROLA單片機則使用了鎖相環技術或內部倍頻技術使內部總線速度大大高于時鐘頻率。68HC08單片機使用4.9M外部振蕩器而內部時鐘達32MHz，而M68K系列32位單片機使用32K的外部振蕩頻率，內部時鐘可達16MHz以上。4.13.4低電壓低功耗自80年代中期以來，NMOS工藝單片機逐漸被CMOS工藝所代替，功耗得以大幅度下降，隨著超大規模集成電路技術由3um工藝發展1.5、1.2、0.8、0.5、0.35進而實現了0.2um工藝，全靜態設計使時鐘頻率從直流電到數十MHz任選，都使功耗不斷下降。MOTOROLA最近推出任選的M.CORE可在1.8V電壓下以50MHz/48MIPS全速工作，功率約為20mW。幾乎所有的單片機都有Wait、Stop等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在3—6V范圍內工作，對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片機已經問世。4.13.5低噪聲與高可靠性技術為提高單片機系統的抗電磁干擾能力，使產品能適應惡劣的工作環境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內部電路中采取了一些新的技術措施。如美國國家半導體NS的COP8單片機內部增加了抗EMI電路，增強了“看門狗”的性能。MOTOROLA也推出了低噪聲的LN系列單片機。壽命長、8位、16位、32位單片機共同發展、速度快、低電壓、低功耗、低噪聲、高可靠性技術這正符合了實驗裝置的需要所以在這里選擇單片機來實現這次實驗裝置的自動控制。5設計計算5.1水槽尺寸計算根據所選水泵的參數，流量Q為6.0/h，即6/60=0.1/min。在實驗中，打開水泵抽水時，水裝滿水槽的時間既不能太長也不能太短。為了節省實驗時間，需要在2～3分鐘內使水槽中的水達到實驗所需要的的液位。對于單回路反饋控制的實驗，可以選擇兩分鐘內使實驗裝置中水位達到平衡。水泵的流量Q為0.1/min。實驗裝置中水位達到平衡的時間h為3min。設三個水槽的總體積為V。則V=Qh=30.1=0.3由V可初步選擇兩個裝有兩個液位變送器的水槽即槽1和槽2的尺寸為600400300(mm)的水槽、用于水循環的槽3為700500300（mm）的水槽。此時總體積：V=2（600400200）+700500300=0.297液位平衡時間h=V/Q=0.397/0.1=2.97min由于計算所得的時間h在所需要的時間范圍2～3分鐘之內，這就說明水槽的尺寸選擇合適。選擇白口鐵作為三個水箱的材料，壁厚為5mm，槽1中的水通過水管流入槽2，槽2中的水又通過水管流回到槽3中。樣對于水來說，始終處于循環狀態。其中槽3為儲槽，是為了構成水的循環而設置的。5.2框架的材料選擇及尺寸的確定框架選用不銹鋼根據所選的水泵、流量計、液位傳感器、電動執行器、水管及水龍頭的尺寸確定框架結構的尺寸。箱架的斷口截面尺寸為40×40（mm）。箱架設置為三層：上兩層框架距離=水槽高+留出的水管水龍頭尺寸和壓力傳感器的高度=300+70+100+60=530（mm）底層框架距離=水槽高+留出的水管水龍頭尺寸=300+70＋100+602=590（mm）整體結構：長=335+700+435=1465mm）寬=140＋500＋140=780（mm）高=530+530+590=1650（mm）為了使實驗裝置的結構緊湊，電控箱的尺寸設計為400×200×200（mm）。5.3通過計算選擇各種電器元件a.皮帶輸送機的電熔器及熔斷器FU2的選擇：由［7］IRN=（5－1）型號為RL1—60，外形尺寸為接觸器KM4的選擇：由［7］IC=（5－2）型號CJ10-10，外形尺寸為熱繼電器FR2的選擇：由［7］I（5－3）型號JR16B-20/3b.入磨輸送機的電熔器及熔斷器FU3的選擇：由［7］IRN=（5－1）電熔器、熔斷器及熱繼電器的型號與皮帶輸送機相同。c.斗式提升機的電熔器及熔斷器FU4的選擇：由［7］IRN=（5－1）型號為RL1-60，外形尺寸為接觸器KM4的選擇：由［7］IC=（5－2）型號為CJ10-10，外形尺寸為熱繼電器FR2的選擇：由［7］I（5－3）過電流繼電器KI1、KI2的型號為DL-54Q，外形尺寸為6結論在本次電氣控制的設計中主要有以下幾個優點：a)實行了由繼電器控制向PLC控制的轉變，提高了自動化程度，降低了工人的勞動強度，操作簡單，效率高。b)不僅用PLC控制機械，還實現了用PLC控制系統的電磁換向閥，實現了液壓系統的控制。c)雖然PLC有它的很多優點，但還是要對繼電器控制的系統有一定的了解，因為它們是在原理上相通的。d)在保證質量的前提下，能適應大規模生產的需要，并且對工人的技術要求也不高。所以本設計達到了預期的效果，但還存在以下不足之處：a)設計的控制系統在邏輯上并不是很完美，而且存在很大的缺陷，降低了生產的效率。b)報警系統在我的設計中并沒涉及到，它在整個系統中對生產的安全起到很重要的作用。c)系統在設計時還有手工操作的并沒很好的實現自動化。參考文獻［1］周力平．PLC在小型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