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1、 目 錄 摘 要 1 第一章 混合攪拌機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3 1.1 方案設(shè)計(jì)原則 3 1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求 3 1.3 控制方式系統(tǒng)的要求的設(shè)計(jì) 4 1.4 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想 6 第二章 混合攪拌機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 6 2.1 硬件選型 7 2.1.1 PLC機(jī)型選擇 7 2.1.2 PLC容量選擇 7 2.1.3 簡(jiǎn)述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 8 2.1.3 I/O模塊的選擇 11 2.1.4 電源模塊的選擇 12 2.2 PLC I/O點(diǎn)分配 13 2.2.1分析原理 13 2.2.2 PLC的I/

2、O接線圖 14 2.3 主電路的設(shè)計(jì) 14 2.4 混合攪拌機(jī)控制系統(tǒng)示意 15 第三章 混合攪拌機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 16 3.1 程序設(shè)計(jì)的一般方法 16 3.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 16 3.1.2 邏輯設(shè)計(jì)法 17 3.1.3 順序設(shè)計(jì)法 17 3.2 PLC控制的相關(guān)流程圖 17 3.2.1 控制流程圖 18 3.3 可編程控制器梯形圖 18 第四章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 22 4.1 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 22 4.2 系統(tǒng)故障分析及處理 22 4.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理 22 4.2.2 PLC的I

3、/O端口系統(tǒng)故障分析及處理 23 4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理 23 4.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 23 結(jié) 論 25 致 謝 26 附　錄 28 山東輕工業(yè)學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，也可以說(shuō)它是一種用程序來(lái)改變控制功能的計(jì)算機(jī)。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程序控制器PLC已在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用，而且所占比重在迅速的上升。PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。 本文所介紹的兩種液體攪拌PLC控制程序可進(jìn)行單周期或連續(xù)工作，可以

4、實(shí)現(xiàn)兩種液體的混合、攪拌功能，具有斷電記憶功能，復(fù)電后可以繼續(xù)運(yùn)行。操作工藝是：?jiǎn)?dòng)后放入液體A經(jīng)低液位再注入至中液位，關(guān)A，放液體B至高液位，關(guān)B，啟動(dòng)攪拌電機(jī)M，攪60S后停，開(kāi)閥放出混合液體，低液位后延時(shí)10S放空后關(guān)閥，又重復(fù)上述過(guò)程，要求工作過(guò)程中按下停止按紐后攪拌器不立即停止工作，對(duì)當(dāng)前混合操作處理完畢后才停止攪拌器。 關(guān)鍵詞：PLC 液位傳感器 定時(shí)器 ABSTRACT PLC is the computer technology as the core of the general automatic control device, also can say

5、 it is a program to change the control function of the computer. With the microprocessor, the computer and the rapid development of communication technology, the programmable controller PLC has been widely used in industrial control, but also in the rapid rise in the proportion of. PLC consists of C

6、PU module, input module, output module and the programming device. This paper introduces two kinds of liquid mixing PLC control procedures can be carried out in a single cycle or continuously, can achieve two kinds liquid mixing, stirring function, with power and memory function, complex can co

7、ntinue to run. The operation process is: after starting in liquid A by low level added to liquid level, close A, liquid B high level, close B, start M60S stirring motor, stirring stopped, open valve discharges mixed liquid, low level delay10S vent shut the valve, and repeat the above process, workin

8、g process press the stop button after stirrer does not immediately stop working, on the current mixed operation after the treatment was stopped. Key Words: PLC ; level sensor ; timer 第一章 混合攪拌機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.1 方案設(shè)計(jì)原則 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是按工藝流程設(shè)計(jì)，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)，設(shè)計(jì)的編寫(xiě)按照國(guó)家關(guān)于電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號(hào)（GB

9、4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫(xiě)。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件：工程對(duì)電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，由模擬控制到微機(jī)控制，使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。 對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，液體攪拌機(jī)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級(jí)，控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來(lái)構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類(lèi)似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需

10、要處理模擬量也需要處理大量的開(kāi)關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。 要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)多個(gè)電磁閥的開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問(wèn)題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來(lái)確定系統(tǒng)方案。 1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求 在該攪拌裝置中，需要完成兩種液體的進(jìn)料、攪拌、卸料的功能，控制要求如下： 1.混合過(guò)程：開(kāi)始排放混合液體閥打開(kāi)延時(shí)10S后自動(dòng)關(guān)閉，A液體閥Y1打開(kāi)，注入A液體。當(dāng)液面上升到SL2時(shí)，關(guān)閉A液體閥Y1，同時(shí)注入B液體閥Y2打開(kāi)，注入B液體。當(dāng)液面上升到SL3時(shí)，關(guān)閉B液體閥，

11、并開(kāi)始定時(shí)攪拌，攪拌60S后停止。 2.停止過(guò)程：停止攪拌后自動(dòng)排放混合液體，當(dāng)混合液體的頁(yè)面下降到SL1時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)到10S后關(guān)閉排液閥Y4。一個(gè)循環(huán)結(jié)束。 3.當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的閥門(mén)和開(kāi)啟相應(yīng)的閥門(mén)。執(zhí)行動(dòng)作不會(huì)立刻結(jié)束，等此次過(guò)程結(jié)束才結(jié)束。 4.本設(shè)計(jì)使用液位H、I、L 3個(gè)傳感器控制液體A、液體B的進(jìn)入和混合液排出的3個(gè)電磁閥門(mén)及攪拌機(jī)的啟停。 1.3 控制方式系統(tǒng)的要求的設(shè)計(jì) 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。 1.繼電器控制系統(tǒng) 控制

12、功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過(guò)程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 2.單片機(jī)控制 單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I

13、/O信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。[1] 3.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開(kāi)關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 4.可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語(yǔ)言編程，用軟件取代

14、繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線，通過(guò)修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。[2] 可編程控制器(PLC)從上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來(lái)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過(guò)不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能。現(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置。[3]故選擇PLC來(lái)實(shí)施本次設(shè)計(jì)

15、。 (1) 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2) 運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制，世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 (3) 閉環(huán)過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方

16、法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。[4] (4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。[5]數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (5) 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便

17、。 1.4 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)思想 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便。液體混合設(shè)備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應(yīng)用要求： 1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是

18、面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5．體積小，重量輕，能耗低 6．硬件配套齊全，擁護(hù)使用方

19、便，適應(yīng)性強(qiáng) 第二章 混合攪拌機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 硬件選型 2.1.1 PLC機(jī)型選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮的因素如下所述。 1．結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，物料混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC能夠達(dá)到要求。[6] 2．功能強(qiáng)弱適當(dāng) 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC，西門(mén)子公司的S7-200系列機(jī)或歐姆龍公司的COM1。 3．機(jī)型統(tǒng)一 P

20、LC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價(jià)格便宜。但由于整體式結(jié)構(gòu)的PLC功能有限，只適用于控制要求比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結(jié)構(gòu)，這樣功能易擴(kuò)展，比整體式靈活。一個(gè)大型企業(yè)選用PLC時(shí)，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購(gòu)和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計(jì)算機(jī)，可把各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡(jiǎn)單選擇整體

21、式結(jié)構(gòu)的PLC。 4．是否在線編程 PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。PLC的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的PLC，其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程。 2.1.2 PLC容量選擇 PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚宰鰝溆?。根?jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%～25%考慮裕量。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為開(kāi)關(guān)量I/O乘以8；對(duì)于有模擬量控制功能的PLC，所需存儲(chǔ)器

22、字?jǐn)?shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以100。通常，一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯?chǔ)器兩個(gè)字。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱PLC產(chǎn)品使用手冊(cè)。 I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)留有適當(dāng)裕量。由于目前I/O點(diǎn)數(shù)較多的PLC價(jià)格也較高，若備用的I/O點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，通常I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%～15%考慮備用量。 2.1.3 簡(jiǎn)述PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 一、簡(jiǎn)述 　　多年來(lái)，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制

23、到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。[2] 二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類(lèi)： 1．開(kāi)關(guān)量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。[6]如注塑

24、機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2．工業(yè)過(guò)程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 3．運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

25、 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 5．通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 三、PLC的應(yīng)用特點(diǎn) 1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的

26、抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。[7] 2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單

27、元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)

28、也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 四、PLC的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn) 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PL

29、C作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5.體積小，重量輕，能耗低

30、 6.硬件配套齊全，擁護(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 2.1.3 I/O模塊的選擇 PLC是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò) 通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)電平各種各

31、樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離。為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。 1．確定I/O點(diǎn)數(shù) I/O點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。 2．開(kāi)關(guān)量I/O

32、標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于同傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi)/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流I/O信號(hào)為24～240V（AC），直流I/O信號(hào)為5～24V（DC）。 3．選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電平的高低。一般24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12V電壓模塊一般不超過(guò)10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。 4．選擇開(kāi)關(guān)量輸出

33、模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交／直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容

34、性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大允許電流值。 2.1.4 電源模塊的選擇 電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則： 1．確定電源的輸入電壓； 2．將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值； 3．I/O模塊所需的總背板電流值再加上以下各電

35、流： （1） 框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值； （2） 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。 4．如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； （1） 列出將來(lái)要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流； （2） 將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟。 5．在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 6．根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。 具體應(yīng)考隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越多，而且功能也日益完善

36、。PLC的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。因此選擇合理的PLC對(duì)提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。 因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮： （1）合理的結(jié)構(gòu)形式 （2）安裝方式的選擇 （3）相當(dāng)?shù)墓δ芤? （4）系統(tǒng)可靠性的要求 2.2 PLC I/O點(diǎn)分配 2.2.1分析原理 通過(guò)分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要5個(gè)數(shù)字量輸入和7個(gè)數(shù)字量輸出，CPU型號(hào)可以選擇S7-200PLC的CPU224（本機(jī)上有14個(gè)數(shù)字量輸入和10個(gè)數(shù)字量輸出）。由于系統(tǒng)需要顯示灌裝的灌數(shù)，產(chǎn)

37、量上限為1600，可以使用4個(gè)帶譯碼電路的BCD數(shù)碼顯示管顯示灌裝產(chǎn)量，這樣就另外需要16點(diǎn)數(shù)字量輸出?？梢允褂?個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊EM22（DC24V）或使用一個(gè)數(shù)字量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM233(DI16/DO16*DC24V)。 SL1(L)、SL2(I)、SL3(H)為3個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通。進(jìn)液閥QO.1、QO.2分別控制A液體和B液體進(jìn)液，出液閥Q0.3控制混合液體出液。 該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的I/O分配如表2-1所示。 表2-1 輸入和輸出設(shè)備I/O分配表 輸入 輸出 I1.0 啟動(dòng)按鈕SB1 Q0.1 液體A電磁閥Y1 I1.1

38、停止按鈕SB2 Q0.2 液體B電磁閥Y2 I1.2 低液面?zhèn)鞲衅鱏L1 Q0.3 混合液電磁閥Y4 I1.3 中液面?zhèn)鞲衅鱏L2 Q0.0 攪動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器 I1.4 高液面?zhèn)鞲衅鱏L3 2.2.2 PLC的I/O接線圖 根據(jù)表2-1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表畫(huà)出圖2-1 I/O主要接線圖如下: 啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2分別由I1.0和I1.1控制。 圖2-1 I/O接線圖 2.3 主電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上所選的CJX1-9，220V型接觸器、DZ47-63系列小型斷路器、JR16B-60/3D型熱繼電器和

39、型號(hào)為Y90S-6/0.75KW的電動(dòng)機(jī)可畫(huà)出其硬件電氣原理圖如圖2-2所示。 其中本次設(shè)計(jì)中的混合液體攪拌由電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)。 帶有短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等，短路保護(hù)由FU熔斷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，過(guò)載保護(hù)由FR熱繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)其保護(hù)功能。 圖2-2主電路 2.4 混合攪拌機(jī)控制系統(tǒng)示意 本設(shè)計(jì)為兩種液體混合攪拌控制，其元件、要求如下： 1.初始狀態(tài) 開(kāi)始排放混合液體閥Y4打開(kāi)延時(shí)10S后自動(dòng)關(guān)閉 2. 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作： （1）進(jìn)液閥Y1打開(kāi)，A液體流入容器，液位上升。 (

40、2）當(dāng)液位上升到SL2（I）處時(shí)，進(jìn)液閥Y1關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥Y2，B液體開(kāi)始流入容器。 （3）當(dāng)液位上升到SL3（H）處，進(jìn)液閥Y2關(guān)閉，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。 （4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌60S后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí)Y4打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。 （5）當(dāng)液位下降到SL1（L）處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)10秒后關(guān)閉放液閥Y4，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。 3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，裝置不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后再停止。 如圖2-3所示,SL1（L）、SL2（I）、SL3（H）為3個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通

41、。進(jìn)液閥Y1、Y2分別控制液體A和液體B進(jìn)液，出液閥Y4控制混合液體出液。 圖2-3 攪拌系統(tǒng)示意圖 第三章 混合攪拌機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 3.1 程序設(shè)計(jì)的一般方法 3.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。這種方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較湊效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下： 1．確定輸入/輸出電器； 2．確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配； 3．做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖； 4．選擇PLC指令并編寫(xiě)程

42、序； 5．編寫(xiě)其它控制要求的程序； 將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫(xiě)的程序聯(lián)系起來(lái)，即得到一個(gè)滿足控制要求的程序。 3.1.2 邏輯設(shè)計(jì)法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點(diǎn)都只有兩種狀態(tài)即：斷開(kāi)和閉合，因此用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行PLC程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問(wèn)題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)出梯形圖。 3.1.3 順序設(shè)計(jì)法 對(duì)那些按動(dòng)作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行編程。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程

43、序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設(shè)計(jì)法編程時(shí)，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，在使用時(shí)它有一些使用規(guī)則，具體如下： 1. 步于步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)； 2. 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)； 3. 轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫(huà)順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫(huà)圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 4. 一個(gè)順序功能圖中至少有一出初始步。 3.2 PLC控制的相關(guān)流程圖 3.2.1 控制流程圖 混合攪拌機(jī)的控制是比較復(fù)雜的，要滿足控制的

44、要求，電梯在接收用戶信號(hào)的同時(shí)，還要不斷處理各種定時(shí)信號(hào)。液體攪拌的循環(huán)過(guò)程為：開(kāi)閥門(mén)Y1-一關(guān)閥門(mén)Y1-開(kāi)閥門(mén)Y2-關(guān)閥門(mén)Y2-攪拌一定時(shí)一放液體一定時(shí)一關(guān)閥門(mén)Y4-停止一個(gè)循環(huán)。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循定時(shí)原則。系統(tǒng)的軟件流程圖 ，如圖3-1所示: 圖3-1程序流程圖 3.3 可編程控制器梯形圖 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是我們最常用的一種語(yǔ)言，它有以下特點(diǎn) 1. 它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。 2. 梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開(kāi)和常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開(kāi)關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接

45、點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀態(tài)。 3. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 4. 內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。 5. PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。功能左邊畫(huà)輸入、右邊畫(huà)輸出。 根據(jù)圖3-1流程圖，分析畫(huà)出梯形圖如3-2所示。 圖3-2 梯形圖 梯形圖分析： 1.初始狀態(tài) 當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥QO.1、QO.2關(guān)閉，出液閥QO.3 打開(kāi)10

46、秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。 2.啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作： （1）進(jìn)液閥QO.1打開(kāi)，A液體流入容器，液位上升。 （2）當(dāng)液位上升到SL2（I）處時(shí)，進(jìn)液閥QO.1關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥QO.2，B液體開(kāi)始流入容器。 （3）當(dāng)液位上升到SL3（H）處，進(jìn)液閥QO.2關(guān)閉，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。 （4）當(dāng)攪拌電機(jī)定時(shí)攪拌60S后制動(dòng)停止攪拌，同時(shí)QO.3打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。 （5）當(dāng)液位不能下降到SL1（L）處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)10秒后關(guān)閉放液閥QO.3，自動(dòng)開(kāi)始下

47、一個(gè)循環(huán)。 3.停止操作 工作中，若按下停止按鈕SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷Y4，不再接通Y1，停止Y1，停止工作。 第四章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 為了延長(zhǎng)PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有比較準(zhǔn)確的估計(jì)，也就是說(shuō)，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施。 4.1 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)[3] 系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)

48、控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)等。 4.2 系統(tǒng)故障分析及處理 4.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理 PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作，散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可能避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板、接插件接口等處地總線很壞，在空氣溫度變化，濕度變化的影響下，總線的塑料老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對(duì)設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲(chǔ)器大多采用可擦寫(xiě)ROM，其使用壽

49、命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都才用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對(duì)于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時(shí)在系統(tǒng)維修是，嚴(yán)格按照操作進(jìn)行操作，謹(jǐn)防認(rèn)為的對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成損害。 4.2.2 PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理 PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其I/O端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無(wú)幾的情況下，I/O模塊式體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I(mǎi)/O模塊的故障

50、就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用。不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。 4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理 在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面： 1. 第1類(lèi)故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類(lèi)繼電器或空氣開(kāi)關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。所以減少此類(lèi)故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

51、2. 第2類(lèi)故障多發(fā)生在閥門(mén)等設(shè)備上。因?yàn)檫@類(lèi)設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位們利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門(mén)或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類(lèi)設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 3. 第3類(lèi)故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類(lèi)故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類(lèi)設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類(lèi)故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常的巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。 4.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 由于PL

52、C是專門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要在采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。但如果工作環(huán)境過(guò)于惡劣，如干擾特別強(qiáng)烈，可能使PLC引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)；運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出信號(hào)；造成錯(cuò)誤的動(dòng)作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。 外界干擾的主要來(lái)源有： 1.電源的干擾 供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。 2.感應(yīng)電壓的干擾 PLC周?chē)徑拇笕萘吭O(shè)備起動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾；其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容串入PLC引起的干擾。 3.輸入輸出信號(hào)的干擾 輸入設(shè)備的輸

53、入信號(hào)線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號(hào)線與大地間的共模干擾；在性感負(fù)載的場(chǎng)合，輸出信號(hào)由斷開(kāi)-閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和閉合-斷開(kāi)的反向感應(yīng)電勢(shì)以及電磁接觸器的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。 4.外部配線干擾 因各種電纜選擇不合理，信號(hào)線絕緣降低，安裝，布線不合理等產(chǎn)生的干擾。 提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施： （1）科學(xué)選型； （2）選擇高性能電源，抑制電網(wǎng)干擾； （3）正確選擇接點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)； （4）柜內(nèi)合理選線配線，降低干擾。  結(jié) 論 本設(shè)計(jì)主要闡述混合攪拌機(jī)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混合、攪拌的全過(guò)程：即進(jìn)料、攪拌、

54、出料的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門(mén)子S7-200型號(hào)PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。 盡管畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。與老師的交流溝通也使我從各種角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求 由于客觀條件的限制，在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有將指令程序通過(guò)編程器送入PLC，并且還進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和安裝運(yùn)行都無(wú)法完成。若以后條件允許，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。 致 謝 我完成這篇

55、畢業(yè)論文，得到了許多人的幫助。首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師劉濤老師。在我撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，劉老師付出了大量的心血和汗水，無(wú)論是在論文的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了劉老師細(xì)心、耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助，她指導(dǎo)我論文一定要嚴(yán)格按照論文格式去寫(xiě)，并且要有自己的觀點(diǎn)和看法。她廣博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)深深影響了我，使我終身受益。在此我表示真誠(chéng)地感謝！也要感謝在這大學(xué)四年里辛勤教育我們的各位老師，尤其是專業(yè)課方面的老師！ 同時(shí)，在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。最后，我向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行

56、評(píng)審并提出寶貴意見(jiàn)的各位老師表示衷心地感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 郭東棟.單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng).可編程控制器與工廠自動(dòng)化[M].機(jī)械工業(yè) 出版社， 2007 [2] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社, 2009 [3] 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M].：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [4] 邵裕森、巴筱云. 過(guò)程控制及儀表[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999 [5] 林春方.可編程控制及應(yīng)用[M].：上海交通大學(xué)出版社，2004 [6] 西門(mén)子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)[M]. [7] 何衍慶

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59、hines to PLC Control. 2011. 附　錄 混合攪拌機(jī)語(yǔ)句表 網(wǎng)絡(luò)1 LD I1.0 O M0.0 AN I1.1 = M0.0 網(wǎng)絡(luò)2 LD M0.0 O Q0.1 AN Q0.2 AN Q0.0 AN I1.1 = Q0.1 網(wǎng)絡(luò)3 LD I1.3 O Q0.2 AN Q0.0 A M0.0 AN Q0.3 = Q0.2 網(wǎng)絡(luò)4 LD I1.4

60、O Q0.0 AN Q0.3 A M0.0 = Q0.0 網(wǎng)絡(luò)5 LD Q0.0 TON T37, 100 網(wǎng)絡(luò)6 LD T37 O Q0.3 AN T38 A M0.0 = Q0.3 網(wǎng)絡(luò)7 LD I1.2 O M0.1 AN T38 A Q0.3 A M0.0 = M0.1 網(wǎng)絡(luò)8 LD M0.1 TON T38, 100 具體分析如下： SL1,SL2,SL3為液面?zhèn)鞲衅?/p>

61、，液面淹沒(méi)時(shí)接通，兩種液體的輸入和混合液體放液閥由電磁閥Y1，Y2,Y4控制， M為攪拌電動(dòng)機(jī)。 其控制要求如下： (1) 啟動(dòng)電源，按下啟動(dòng)按鈕SB1，中間繼電器M0.0接通，使Q0.1接通，即A液體閥門(mén)打開(kāi)，流入A液體，液體B閥門(mén)關(guān)閉，當(dāng)液體達(dá)到傳感器SL2的高度，SL2發(fā)出信號(hào)，切斷Y1接通Y2。 (2) Y2接通，即Q0.2接通，流進(jìn)液體B，當(dāng)液位高度達(dá)到SL3，SL3發(fā)出信號(hào)，關(guān)斷Y2，接通Q0.0，使得電動(dòng)機(jī)M得電。 (3) M得電接通，攪拌液體，使之混合，攪拌10S后，自己切斷電動(dòng)機(jī)M，同時(shí)接通Y4即排放閥接通。 (4) 當(dāng)液面下降到SL1處時(shí),SL1由ON變?yōu)镺FF,再過(guò)10秒，容器放空，放液閥門(mén)Y4關(guān)閉，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)周期。 (5) 當(dāng)按停止按鈕SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷Y4，不再接通Y1，停止Y1，停止工作。 25