控制逻辑模块及其在电阻炉温度控制中的应用

1. LOGO!性能及特点

LOGO!是SIEMENS公司推出通用逻辑控制模块，是一种将编程器和主机一体化的超小型可编程序控制器。LOGO内部集成有：控制功能、操作和显示单元。有一个用于扩展模块的接口、一个用于程序模块和PC电缆的接口。预制有基本功能、软开关、二进制指示器、输入和输出。用户可通过控制器面板上的按钮直接编程、编辑、读取数据或输入数据;可与计算机联网，用厂家提供的专用软件编程。SIEMENS LOGO!的主要特点如下：

① 编程操作简单。LOGO!编程可在本机上直接操作。

② 编程语言简单。其编程是将需要实现的功能所对应的功能块连接起来即可。

③ 输出电流大。LOGO!输出端可以承受电流达10A(继电器输出，阻性负载)

④ 自带显示面板。可直接在自带面板上设置、更改和显示参数。

⑤ 具有通信功能。带AS-I总线功能的LOGO!可作为远程I/O使用。

⑥ 价格低廉。具有较低的价格和较高的性价比。

⑦ 面向大众、方便用户。LOGO!不需要专门的训练，只要懂得一些电气知识就行。

⑧体积“小”(体积约为72mm*90mm*53mm)。

2.LOGO!的结构及原理

LOGO!的面板结构如图1.所示：电源接线端用来连接电源(电压有直流24V、交流115V或交流230V)，数字量输入端直接连接开关、按钮和传感器等，数字量输出端可用容量为8/10A的开关来控制负载，液晶显示面板可在LOGO!进入控制程序后，所有步骤及集成的基本功能(如：逻辑操作和设定值)和特殊功能(如;计时器、计数器和时钟等)均显示为功能方块图，在运行过程中可显示I/O口的开关状态及星期和时间，操作员小键盘可使用户用键盘上的6个操作键输入需要的控制程序，通过存储卡或计算机电缆接口，使控制程序和设定值永远存储在集成的EEROM中，可用LOGO!存储卡将存储的程序复制到下一个应用，也可用电缆把LOGO!连接到计算机上，利用LOGO!SOFT编程软件创建、仿真、存档和打印控制程序。使用步骤：用LOGO!完成一项控制应用只需下列步骤：(1)描述控制任务，即确定控制对象及其所执行的操作;(2)将LOGO!放在DIN标准导轨上，连接好输入端和输出端;(3)根据任务描述，选择所需要的功能块，按响应的按键把这些功能块组合在一起;(4)进行必要的测试和起动运行。

3. 采用LOGO!实现箱式电阻炉的温度控制

热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定温度，经过一段时间的保温，然后以某种速度冷却下来。通过这样的工艺过程，能使钢的性能发生改变。我们在科研、实验中采用箱式电阻炉对小型钢件进行淬火、退火、正火。电阻炉温度控制采用DRZ–12型温度控制器。以往科研、实验中，实验人员要在现场不停观察、计时并手动停止系统工作。一旦实验人员离开了现场或疏忽了时间，没有准时断开电阻炉的电源，保温时间过长或过短，处理的试样将不符合要求。我们通过LOGO!实现温度自动定时控制及处理完成报警，提高了自动化控制程度，方便了实验人员的工作。

3.1系统硬件设计及工作原理

(1)系统硬件设计

本系统采用8个输入点和4个输出点的SIMENS LOGO!230RC和XCT–101温度指示调节仪作为控制核心，同WR-EU热电偶, 接触器，电流表，炉门关闭检测开关SQ，电源显示信号灯，工作完成信号灯及蜂鸣器等组成功能完善的温度控制系统，如图1所示。LOGO!的I1、I3分别连接温度 调节仪的高、低接点;I2连接蜂鸣器消声按钮SB1;I4连接炉门关闭检测开关SQ;I 5连接启动按钮SB2;I6连接停止按钮SB3;I7连接S蜂鸣器报警选择开关。LOGO!的4个输出点Q1、Q2、Q3、Q4分别连接、系统带电显示灯HL1、电炉加热开关KM1、工作完成信号灯HL2及蜂鸣器HZ。

图1 箱式电阻炉LOGO!控制线路

(2) 控制系统工作原理

合上总电源1QK，由于电炉温度低于设定值，故温度调节器的低接点与总接点接通，LOGO!输入I3接点信号，经内部逻辑组合使LOGO!的输出点 Q1输出信号，控制信号灯HL1带电，指示系统处于带电状态。按下控制系统启动按钮SB2，其常开接点闭合，LOGO!输入I5接点信号。通过与I3接点信号和其他输入点信号进行逻辑运算后使输出点Q2输出信号，控制接触器KM1线圈带电，KM1常开触点闭合使电热丝带电加热，电阻炉温度上升。当温度上升到设定值后，温度调节器的低接点和总接点断开且高接点和总接点接通，使LOGO!输入I1接点信号并停止输入I5接点信号，同时启动其内部的定时器定时(定时时间根据工件处理要求事先设定);通过其内部的逻辑运算使LOGO !的输出点Q1停止输出信号，KM1失电其触点断开，电阻炉停止加热。当炉温低于给定值时，温度调节器的高接点与总接点断开且总接点与低接点接通，又从I5接点输入信号，使Q1接点输出信号控制KM1带电闭合，加热炉再次加热。如此反复，使电阻炉处于保温状态。当工件处理完成(保温定时时间到)，LOGO!输出点Q1不再输出信号，完全停止加热;输出点Q3、Q4输出信号使信号灯HL2亮及蜂鸣器报警。提示工作人员工件处理已经完成。工作人员按下SB1按钮，则可实现蜂鸣器消声。S是蜂鸣器是否使用选择开关，若工作完成只要信号灯指示而不需要蜂鸣器报警，则使S开关打开。按下系统停止工作按钮SB3，HL1信号灯灭，显示LOGO!系统处理断电状态。

LOGO!功能块图

3.2控制系统软件设计

LOGO!的软件编程十分简便。LOGO!的编程元素称为“功能块“，这些功能块全部集成在LOGO!的内部存储器中，用户只要在面板上按下按键，将各种功能块组合起来构成功能块图，就形成了用户程序。LOGO!的程序中最多可以使用56个模块，在输入和输出之间的串联功能最多为7级。如图3所示为系统程序功能块图，采用4个特殊功能块—RS触发器，3个非功能块、1个或功能块、3个与功能块，1个时间定时功能块按控制要求连接形成功能块图程序。

4.结束语

SIEMENS通用逻辑模块LOGO!是一稳定可靠、经济实用的控制器。采用它实现箱式电阻炉的自动控制，简化了原继电接触器控制系统的硬件接线，提高了控制系统的可靠性，延长了其维护周期和使用寿命，增强了控制系统的控制功能，方便了工作人员的操作。

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