控制邏輯模塊及其在電阻爐溫度控制中的應(yīng)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(jī)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(gè)用于擴(kuò)展模塊的接口、一個(gè)用于程序模塊和PC電纜的接口。預(yù)制有基本功能、軟開關(guān)、二進(jìn)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(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，用廠家提供的專用軟件編程。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(jī)上直接操作。

② 編程語言簡(jiǎn)單。其編程是將需要實(shí)現(xiàn)的功能所對(duì)應(yīng)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(dá)10A(繼電器輸出，阻性負(fù)載)

④ 自帶顯示面板?？芍苯釉谧詭姘迳显O(shè)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(yuǎn)程I/O使用。

⑥ 價(jià)格低廉。具有較低的價(jià)格和較高的性價(jià)比。

⑦ 面向大眾、方便用戶。LOGO!不需要專門的訓(xùn)練，只要懂得一些電氣知識(shí)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(fù)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(shè)定值)和特殊功能(如;計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器和時(shí)鐘等)均顯示為功能方塊圖，在運(yùn)行過程中可顯示I/O口的開關(guān)狀態(tài)及星期和時(shí)間，操作員小鍵盤可使用戶用鍵盤上的6個(gè)操作鍵輸入需要的控制程序，通過存儲(chǔ)卡或計(jì)算機(jī)電纜接口，使控制程序和設(shè)定值永遠(yuǎn)存儲(chǔ)在集成的EEROM中，可用LOGO!存儲(chǔ)卡將存儲(chǔ)的程序復(fù)制到下一個(gè)應(yīng)用，也可用電纜把LOGO!連接到計(jì)算機(jī)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(xiàng)控制應(yīng)用只需下列步驟：(1)描述控制任務(wù)，即確定控制對(duì)象及其所執(zhí)行的操作;(2)將LOGO!放在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，連接好輸入端和輸出端;(3)根據(jù)任務(wù)描述，選擇所需要的功能塊，按響應(yīng)的按鍵把這些功能塊組合在一起;(4)進(jìn)行必要的測(cè)試和起動(dòng)運(yùn)行。

3. 采用LOGO!實(shí)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(diǎn)是將鋼加熱到一定溫度，經(jīng)過一段時(shí)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?cè)诳蒲?、?shí)驗(yàn)中采用箱式電阻爐對(duì)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(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員要在現(xiàn)場(chǎng)不停觀察、計(jì)時(shí)并手動(dòng)停止系統(tǒng)工作。一旦實(shí)驗(yàn)人員離開了現(xiàn)場(chǎng)或疏忽了時(shí)間，沒有準(zhǔn)時(shí)斷開電阻爐的電源，保溫時(shí)間過長(zhǎng)或過短，處理的試樣將不符合要求。我們通過LOGO!實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)定時(shí)控制及處理完成報(bào)警，提高了自動(dòng)化控制程度，方便了實(shí)驗(yàn)人員的工作。

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及工作原理

(1)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)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(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(cè)開關(guān)SQ，電源顯示信號(hào)燈，工作完成信號(hào)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(diǎn);I2連接蜂鳴器消聲按鈕SB1;I4連接爐門關(guān)閉檢測(cè)開關(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(bào)警選擇開關(guān)。LOGO!的4個(gè)輸出點(diǎn)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(hào)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(shè)定值，故溫度調(diào)節(jié)器的低接點(diǎn)與總接點(diǎn)接通，LOGO!輸入I3接點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部邏輯組合使LOGO!的輸出點(diǎn) Q1輸出信號(hào)，控制信號(hào)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(dòng)按鈕SB2，其常開接點(diǎn)閉合，LOGO!輸入I5接點(diǎn)信號(hào)。通過與I3接點(diǎn)信號(hào)和其他輸入點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算后使輸出點(diǎn)Q2輸出信號(hào)，控制接觸器KM1線圈帶電，KM1常開觸點(diǎn)閉合使電熱絲帶電加熱，電阻爐溫度上升。當(dāng)溫度上升到設(shè)定值后，溫度調(diào)節(jié)器的低接點(diǎn)和總接點(diǎn)斷開且高接點(diǎn)和總接點(diǎn)接通，使LOGO!輸入I1接點(diǎn)信號(hào)并停止輸入I5接點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)其內(nèi)部的定時(shí)器定時(shí)(定時(shí)時(shí)間根據(jù)工件處理要求事先設(shè)定);通過其內(nèi)部的邏輯運(yùn)算使LOGO !的輸出點(diǎn)Q1停止輸出信號(hào)，KM1失電其觸點(diǎn)斷開，電阻爐停止加熱。當(dāng)爐溫低于給定值時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器的高接點(diǎn)與總接點(diǎn)斷開且總接點(diǎn)與低接點(diǎn)接通，又從I5接點(diǎn)輸入信號(hào)，使Q1接點(diǎn)輸出信號(hào)控制KM1帶電閉合，加熱爐再次加熱。如此反復(fù)，使電阻爐處于保溫狀態(tài)。當(dāng)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(hào)，完全停止加熱;輸出點(diǎn)Q3、Q4輸出信號(hào)使信號(hào)燈HL2亮及蜂鳴器報(bào)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(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(hào)燈指示而不需要蜂鳴器報(bào)警，則使S開關(guān)打開。按下系統(tǒng)停止工作按鈕SB3，HL1信號(hào)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(shè)計(jì)

LOGO!的軟件編程十分簡(jiǎn)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(chǔ)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(gè)模塊，在輸入和輸出之間的串聯(lián)功能最多為7級(jí)。如圖3所示為系統(tǒng)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(jié)束語

SIEMENS通用邏輯模塊LOGO!是一穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制器。采用它實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)了其維護(hù)周期和使用壽命，增強(qiáng)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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