CR-E356-S06 CR-E356-S06
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PLC（Programmable Logic Controller）是將微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制方式相融合，以微處理器為核心，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子學(xué)系統(tǒng)。自從1969年臺PLC面世以來，其產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，性能逐漸提高，控制領(lǐng)域也進(jìn)一步擴(kuò)大。PLC的高可靠性到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到，PLC對環(huán)境的要求較低，與其它裝置的外部連線和電平轉(zhuǎn)換極少，可直接接各種不同類型的接觸器或電磁閥等。

PLC的工作過程一般可分為輸入采樣，程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段。PLC按順序采樣所有輸入信號并讀入到輸入映像寄存器中存儲，在PLC執(zhí)行程序時被使用，通過對當(dāng)前輸入輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算﹑處理，再將其結(jié)果寫入輸出映像寄存器中保存，當(dāng)PLC刷新輸出鎖存器時被用作驅(qū)動用戶設(shè)備，至此完成一個掃描周期。PLC的掃描周期一般在100毫秒以內(nèi)。

PLC采用模塊化設(shè)計(jì)，其運(yùn)行程序也可如此。PLC程序的易修改性、可靠性、通用性、易擴(kuò)展性、易維護(hù)性可和計(jì)算機(jī)程序相媲美，再加上其體積小、重量輕，安裝調(diào)試方便，使其設(shè)計(jì)加工周期大為縮短，維修也方便，還可重復(fù)利用。我們選用了SIEMENS的S7-300型可編程控制器，主控模塊為CPU314，其系統(tǒng)框圖如圖(1)所示。從圖(1)中可以看出，需參與控制的對象有高頻發(fā)生器，電子的燈絲電流，掃描幅度等；此外，還有輸出能量調(diào)節(jié)，束流調(diào)節(jié)和各種安全連鎖信號，總共有60路開關(guān)量和14路模擬量，它們分別由各自的傳感器產(chǎn)生并被連接至PLC輸入接口電路板。

PLC控制過程的人機(jī)界面簡介

地那米加速器的控制主要有開機(jī)﹑關(guān)機(jī)和換件過程，以及各種模擬量的處理過程；我們選用的人機(jī)界面軟件為SIEMENS的PROTOOL/PRO V5.22版本。根據(jù)控制過程的要求，地那米加速器的控制界面主要分為登錄畫面﹑主控畫面﹑開機(jī)畫面﹑關(guān)機(jī)畫面和菜單畫面，其相互關(guān)系如圖(2)所示。

登錄畫面主要是完成操作人員的確認(rèn)，只有正確輸入用戶名和密碼的人方可操作加速器。開機(jī)和關(guān)機(jī)界面的主要功能是提供給使用者正確的操作步驟，用醒目的標(biāo)記顯示當(dāng)前的操作對象以及相關(guān)提示。主控界面用于顯示當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如圖(3)所示，包括輸出能量和束流的大小及其變化趨勢圖，各主要工作部件的運(yùn)行參數(shù)值，各主要接觸器或電磁閥的工作狀態(tài)等；主控界面還可顯示出現(xiàn)故障的部件及其類別。換件畫面只是為了加速器在輻照物件時，中途停下來更換物件之用。菜單畫面中包含有消息(故障消息和報警消息)查看，運(yùn)行參數(shù)的歷史趨勢圖，打印消息，步進(jìn)馬達(dá)測試等輔助功能。

PLC的控制流程圖

地那米加速器的PLC控制流程如圖(4)所示。程序設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化編程和分部編程相結(jié)合的方法進(jìn)行，可簡化程序，方便調(diào)試，編程語言為SIEMENS PLC銷售商提供的專用編程軟件STEP7 V5.12運(yùn)行版。編程時必須注意以下幾個方面：

1.       PLC控制輸出的*終執(zhí)行元件為接觸器或電磁閥，在控制其開或關(guān)的過程中，必須留有足夠的動作時間，以便其可靠地接通或斷開。如在束擋板的開關(guān)過程中，由于其采用氣動控制，需給出至少2秒的動作時間。

2.       各部件之間的連鎖關(guān)系，任一部件出現(xiàn)故障*終都導(dǎo)致高頻封鎖，因此，可用高頻解鎖輸出信號及其回饋觸點(diǎn)信號來判斷是否有故障產(chǎn)生，至于是何部件故障，由其相應(yīng)的傳感器信號顯示出來。

3.       掃描幅度隨輸出能量的變化，可采用查表方式進(jìn)行，但掃描幅度不能為零，即使能量為零。

4.       除了束流大小的輸出外，其余的模擬量輸出都必須具有RAMP的功能，*好變化時間可調(diào)，以滿足不同模擬量的需要。另外，各模擬量應(yīng)有缺省值設(shè)定功能。

5.       正常工作時，地那米加速器要求輸出束流必須在能量輸出穩(wěn)定以后進(jìn)行；束流降為零后方可降低能量至零。

6.       束流大小的調(diào)節(jié)是由兩只步進(jìn)馬達(dá)控制兩只電位器實(shí)現(xiàn)的，分為粗﹑細(xì)調(diào)。正常開機(jī)時，必須先動作粗調(diào)，再調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)電位器至所要求的束流大??；關(guān)機(jī)時，先退回細(xì)調(diào)電位器到底，再退粗調(diào)電位器。

結(jié)束語

安裝在山東曲阜電力電纜廠的地那米加速器是臺應(yīng)用PLC進(jìn)行控制的加速器，現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果令人滿意。所有的控制電路經(jīng)受住了加速器打火的考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了加速器能量輸出的穩(wěn)定控制(其穩(wěn)定度好于1%)，各種基本控制得以順利地實(shí)施，對提高和改善地那米加速器的性能邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。但是，對地那米加速器PLC控制需改進(jìn)的方面還很多，如束流輸出穩(wěn)定加PID調(diào)節(jié)功能，地那米加速器運(yùn)行的自動控制，地那米加速器的遠(yuǎn)程監(jiān)控或故障診斷等等。