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

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(nèi)部集成有：控制功能、操作和顯示單元。有一個用于擴展模塊的接口、一個用于程序模塊和PC電纜的接口。預制有基本功能、軟開關(guān)、二進制指示器、輸入和輸出。用戶可通過控制器面板上的按鈕直接編程、編輯、讀取數(shù)據(jù)或輸入數(shù)據(jù);可與計算機聯(lián)網(wǎng)，用廠家提供的專用軟件編程。SIEMENS LOGO!的主要特點如下：

① 編程操作簡單。LOGO!編程可在本機上直接操作。

② 編程語言簡單。其編程是將需要實現(xiàn)的功能所對應的功能塊連接起來即可。

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。可直接在自帶面板上設置、更改和顯示參數(shù)。

⑤ 具有通信功能。帶AS-I總線功能的LOGO!可作為遠程I/O使用。

⑥ 價格低廉。具有較低的價格和較高的性價比。

⑦ 面向大眾、方便用戶。LOGO!不需要專門的訓練，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(jié)構(gòu)及原理

LOGO!的面板結(jié)構(gòu)如圖1.所示：電源接線端用來連接電源(電壓有直流24V、交流115V或交流230V)，數(shù)字量輸入端直接連接開關(guān)、按鈕和傳感器等，數(shù)字量輸出端可用容量為8/10A的開關(guān)來控制負載，液晶顯示面板可在LOGO!進入控制程序后，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;計時器、計數(shù)器和時鐘等)均顯示為功能方塊圖，在運行過程中可顯示I/O口的開關(guān)狀態(tài)及星期和時間，操作員小鍵盤可使用戶用鍵盤上的6個操作鍵輸入需要的控制程序，通過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，即確定控制對象及其所執(zhí)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(jù)任務描述，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)進行必要的測試和起動運行。

3. 采用LOGO!實現(xiàn)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是將鋼加熱到一定溫度，經(jīng)過一段時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來。通過這樣的工藝過程，能使鋼的性能發(fā)生改變。我們在科研、實驗中采用箱式電阻爐對小型鋼件進行淬火、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、實驗中，實驗人員要在現(xiàn)場不停觀察、計時并手動停止系統(tǒng)工作。一旦實驗人員離開了現(xiàn)場或疏忽了時間，沒有準時斷開電阻爐的電源，保溫時間過長或過短，處理的試樣將不符合要求。我們通過LOGO!實現(xiàn)溫度自動定時控制及處理完成報警，提高了自動化控制程度，方便了實驗人員的工作。

3.1系統(tǒng)硬件設計及工作原理

(1)系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)采用8個輸入點和4個輸出點的SIMENS LOGO!230RC和XCT–101溫度指示調(diào)節(jié)儀作為控制核心，同WR-EU熱電偶, 接觸器，電流表，爐門關(guān)閉檢測開關(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(tǒng)，如圖1所示。LOGO!的I1、I3分別連接溫度 調(diào)節(jié)儀的高、低接點;I2連接蜂鳴器消聲按鈕SB1;I4連接爐門關(guān)閉檢測開關(guān)SQ;I 5連接啟動按鈕SB2;I6連接停止按鈕SB3;I7連接S蜂鳴器報警選擇開關(guān)。LOGO!的4個輸出點Q1、Q2、Q3、Q4分別連接、系統(tǒng)帶電顯示燈HL1、電爐加熱開關(guān)KM1、工作完成信號燈HL2及蜂鳴器HZ。

圖1 箱式電阻爐LOGO!控制線路

(2) 控制系統(tǒng)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(diào)節(jié)器的低接點與總接點接通，LOGO!輸入I3接點信號，經(jīng)內(nèi)部邏輯組合使LOGO!的輸出點 Q1輸出信號，控制信號燈HL1帶電，指示系統(tǒng)處于帶電狀態(tài)。按下控制系統(tǒng)啟動按鈕SB2，其常開接點閉合，LOGO!輸入I5接點信號。通過與I3接點信號和其他輸入點信號進行邏輯運算后使輸出點Q2輸出信號，控制接觸器KM1線圈帶電，KM1常開觸點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(diào)節(jié)器的低接點和總接點斷開且高接點和總接點接通，使LOGO!輸入I1接點信號并停止輸入I5接點信號，同時啟動其內(nèi)部的定時器定時(定時時間根據(jù)工件處理要求事先設定);通過其內(nèi)部的邏輯運算使LOGO !的輸出點Q1停止輸出信號，KM1失電其觸點斷開，電阻爐停止加熱。當爐溫低于給定值時，溫度調(diào)節(jié)器的高接點與總接點斷開且總接點與低接點接通，又從I5接點輸入信號，使Q1接點輸出信號控制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(保溫定時時間到)，LOGO!輸出點Q1不再輸出信號，完全停止加熱;輸出點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，則可實現(xiàn)蜂鳴器消聲。S是蜂鳴器是否使用選擇開關(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開關(guān)打開。按下系統(tǒng)停止工作按鈕SB3，HL1信號燈滅，顯示LOGO!系統(tǒng)處理斷電狀態(tài)。

LOGO!功能塊圖

3.2控制系統(tǒng)軟件設計

LOGO!的軟件編程十分簡便。LOGO!的編程元素稱為“功能塊“，這些功能塊全部集成在LOGO!的內(nèi)部存儲器中，用戶只要在面板上按下按鍵，將各種功能塊組合起來構(gòu)成功能塊圖，就形成了用戶程序。LOGO!的程序中最多可以使用56個模塊，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(tǒng)程序功能塊圖，采用4個特殊功能塊—RS觸發(fā)器，3個非功能塊、1個或功能塊、3個與功能塊，1個時間定時功能塊按控制要求連接形成功能塊圖程序。

4.結(jié)束語

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

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