LOGO!及其在破碎機(jī)控制中的應(yīng)用

吳宏岐，秦少軍，劉 霞，王亞云

（寶雞文理學(xué)院 電氣系，陜西 寶雞 721007）

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，通用邏輯控制模塊 （LOGO！）日益廣泛應(yīng)用與各種機(jī)械加工設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)中。采用LOGO！控制可降低設(shè)備故障率，延長了其維護(hù)周期和使用壽命，可以把機(jī)械加工設(shè)備的功能、效率、柔性提高較高水平[1]。為了便于一線技術(shù)人員更好的使用LOGO！，介紹LOGO！性能、特點(diǎn)及使用方法，并針對破碎機(jī)繼電接觸器控制系統(tǒng)存在的接線復(fù)雜，可靠性較差等問題，采用SIEMENS公司的LOGO！對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。系統(tǒng)控制靈活，性能穩(wěn)定、操作方便，達(dá)到較好的控制效果。

1LOGO！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。有一個用于擴(kuò)展模塊的接口、一個用于程序模塊和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：編程操作簡單，LOGO！編程可在本機(jī)上直接操作；編程語言簡單，其編程是將需要實(shí)現(xiàn)的功能所對應(yīng)的功能塊連接起來即可；輸出電流大。LOGO！輸出端可以承受電流達(dá)10 A（繼電器輸出，阻性負(fù)載）；自帶顯示面板，可直接在自帶面板上設(shè)置、更改和顯示參數(shù)；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；價格低廉，具有較低的價格和較高的性價比；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就行；體積小，約72 mm×90 mm×53 mm。

2LOGO！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24 V、交流115 V或交流230 V），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8/10 A的開關(guān)來控制負(fù)載[2]。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（如計時器、計數(shù)器和時鐘等）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(jī)電纜接口，使控制程序和設(shè)定值永遠(yuǎn)存儲在集成的EEROM中。可用LOGO！存儲卡將存儲的程序復(fù)制到下一個應(yīng)用，也可用電纜把LOGO！連接到計算機(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)行必要的測試和起動運(yùn)行。

3 采用LOGO！實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)的控制

在許多生產(chǎn)過程中，工藝要求將大塊的固體物料破解為小塊、粒狀或粉狀。采用破碎機(jī)是通過機(jī)械的方法完成這一加工過程，經(jīng)鄂式破碎機(jī)處理后的物料尺寸可達(dá)60 mm以下[3]。傳統(tǒng)的破碎機(jī)工作是采用繼電接觸器控制系統(tǒng)控制，可靠性不高、維護(hù)不方便，尤其是當(dāng)破碎工藝發(fā)生改變時，需重新設(shè)計、連接控制線路，十分不便[4]。若采用LOGO！實(shí)現(xiàn)其控制，則硬件連線簡單、安裝維護(hù)方便，通過變更程序還可方便地實(shí)現(xiàn)不同的工作需要。如在陶瓷生產(chǎn)中需破碎機(jī)將大塊物料破解成小塊的預(yù)碎處理，原料的特性不同，其控制要求不同[5]。一種原料控制要求：按下啟動按鈕后，當(dāng)限位開關(guān)SQ1和限位開關(guān)SQ2中一個不動作或兩個都不動作時，破碎機(jī)開啟，經(jīng)過一段時間后，推進(jìn)器啟動工作；當(dāng)限位開關(guān)SQ1和SQ2都動作時，推進(jìn)器停止，經(jīng)過一段時間，破碎機(jī)停止工作。另一種原料控制要求與前一種相似，只是按下啟動按鈕后，限位開關(guān)SQ1和SQ2都不動作時才開始工作，其它要求同前一種相同。采用LOGO！控制時，硬件電路不變，只通過修改控制程序，便可滿足不同材料的破碎處理。

3.1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計及工作原理

3.1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)采用具有8個輸入點(diǎn)和4個輸出點(diǎn)的SIMENS LOGO！230RC為主控制器，配置兩個接觸器、控制按鈕及工作信號顯示燈組成程序控制系統(tǒng)，如圖1所示。LOGO！的I1、I2分別連接啟動按鈕SB1和停止按鈕 SB2；I2、I3連接限位開關(guān)SQ1和 SQ2。 LOGO！ 的 3 個輸出點(diǎn) Q1、Q2、Q3、分別連接破碎機(jī)控制接觸器KM1和破碎機(jī)工作指示燈HL1、推進(jìn)器控制接觸器KM2和推進(jìn)器工作指示燈HL2及LOGO！帶電狀態(tài)指示燈HL3，輸入/輸出設(shè)備如表1所示。

圖1 鄂式破碎機(jī)LOGO！控制線路

表1 I/O分配表

3.1.2 控制系統(tǒng)工作原理

對于第一種材料的破碎處理，按下起動按鈕SB1，LOGO！輸入I1接點(diǎn)信號使其處于工作狀態(tài)，通過內(nèi)部邏輯運(yùn)算使Q3閉合，信號燈HL3顯示（亮）。限位開關(guān)SQ1和SQ2只要有一個沒有動作時，即 LOGO！輸入接點(diǎn)I3和I4輸入信號中有一個為“0”，經(jīng)內(nèi)部邏輯運(yùn)算使LOGO！輸出接點(diǎn)Q1閉合，使接觸器KM1線圈帶電，其常開觸點(diǎn)閉合控制破碎機(jī)帶電工作。Q1閉合也使信號燈HL1帶電（亮）顯示破碎機(jī)處于工作狀態(tài)。在Q1輸出信號時，其內(nèi)部邏輯運(yùn)算也會使LOGO！內(nèi)部定時器TM1啟動開始定時。經(jīng)過一段時間后使LOGO！輸出接點(diǎn)Q2閉合，使接觸器KM2線圈帶電，其常開觸點(diǎn)閉合控制推進(jìn)器帶電工作；Q2閉合也使信號顯示燈HL2帶電（亮）顯示推進(jìn)器處于工作狀態(tài)。設(shè)備工作過程中，當(dāng)限位開關(guān)SQ1和SQ2同時動作時，通過LOGO！輸入接點(diǎn)I3和I4輸入信號都為“1”，經(jīng)內(nèi)部邏輯運(yùn)算使LOGO！輸出接點(diǎn)Q2打開，使接觸器KM2線圈失電，其常開觸點(diǎn)打開控制推進(jìn)器停止工作；Q2打開也使信號燈HL2失電（暗）顯示推進(jìn)器處于停止工作狀態(tài)。在Q2輸出信號時，其內(nèi)部邏輯運(yùn)算也會使LOGO！內(nèi)部定時器TM2啟動開始定時。經(jīng)過一段時間后使LOGO！輸出接點(diǎn)Q1打開，使接觸器KM1線圈失電，其常開觸點(diǎn)打開控制破碎機(jī)停止工作。Q1打開也使信號顯示燈HL1失電（暗）顯示破碎機(jī)處于停止工作狀態(tài)。若按下停止按鈕SB2，則LOGO！輸入接點(diǎn)I2輸入信號“1”，使其工作停止，此時，無論限位開關(guān)SQ1和SQ2如何動作都不會使破碎機(jī)和推進(jìn)器工作。

3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

LOGO！的軟件編程簡便。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[6]。如圖2所示，為實(shí)現(xiàn)第一種原料破碎處理的系統(tǒng)程序功能塊圖，采用3個特殊功能塊-RS觸發(fā)器，2個非功能塊、2個時間定時功能塊按控制要求連接形成功能塊圖程序。通過此程序的執(zhí)行可控制 LOGO！的 3 個輸出 Q1～Q3。由 Q1、Q2、Q3分別控制接觸器KM1和HL1、KM2和HL2及信號燈HL3工作。當(dāng)破碎第二種原料時，硬件電路不變，只需將控制程序略加修改成圖3所示的系統(tǒng)程序功能塊圖即可。

圖2 LOGO！功能塊圖程序1

圖3 LOGO！功能塊圖程序2

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。采用該控制器實(shí)現(xiàn)破碎機(jī)工作的自動控制，簡化原繼電接觸器控制系統(tǒng)的硬件接線，提高控制系統(tǒng)的可靠性，延長其維護(hù)周期和使用壽命，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的控制功能。系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意LOGO！數(shù)字量輸出端的容量，它不能帶超過10 A的負(fù)載，負(fù)載太大要通過接觸器進(jìn)行轉(zhuǎn)換；程序設(shè)計中最多只能使用56個模塊。

[1]趙惠忠.深入淺出西門子LOGO！[M].北京：北京航天大學(xué)出版社，2004.

[2]任志遠(yuǎn).電動機(jī)電子保護(hù)器與軟起動器應(yīng)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]張志斌.圓錐給礦機(jī)的自動控制系統(tǒng) [J].有色金屬，2008（6）：52-54.

[4]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[5]肖學(xué)敏.利用PLC實(shí)現(xiàn)礦石破碎系統(tǒng)的自動控制[J].福建建材，2005（2）：54-55.

[6]張萬忠.可編程序控制器入門與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國電力出版社，2004.