基于PLC的多种液体混合控制系统设计

洛阳理工学院毕业设计 论文 I 基于 PLC 的多种液体混合控制系统设计 摘 要 以三种液体的混合灌装控制为例 将三种液体按一定比例混合 在电动机搅 拌后要达到控制要求才能将混合的液体输出容器 并形成循环状态 液体混合系 统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性 针对不同的工作状态 进行相应的动作控制输出 从而实现液体混合系统从第一 种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现 设计以液体混 合控制系统为中心 从控制系统的硬件系统组成 软件选用到系统的设计过程 包括设计方案 设计流程 设计要求 梯形图设计 外部连接通信等 旨在 对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明 设计采用西门子公司的 S7 系列 去实现设计要求 关键词 多种液体 混合装置 自动控制 洛阳理工学院毕业设计 论文 II Based on a number of the plc a control system design ABSTRACT Mixture of three kinds of liquid filling control for example the three kinds of liquid by mixing after mixing in the motor control requirements in order to achieve the mixed liquid output container and form loop Liquid Hybrid control system design taking into account the continuity of its movements and actions of various charged Shebei correlation between for different working conditions with corresponding motor control output in order to achieve liquid mixing system from a liquid by adding to the mix to complete the output of such a cycle control for program implementation Liquid hybrid control system design for the center From the control system hardware system software used to the system design process including design design process design requirements ladder design external connections and communications seeks to design and manufacturing process which presents a brief introduction and Note Design in siemens china s s7 series of to achieve the design demands KEY WORDS Multi fluid Hybrid devices Automatic control 洛阳理工学院毕业设计 论文 III 目 录 前 言 1 第 1 章 多种液体混合灌装机控制系统设计多种液体混合灌装机控制系统设计 3 1 1 方案设计 3 1 2 方案的介绍 3 第 2 章 硬件电路设计 5 2 1 总体结构 5 2 2 液位传感器的选择 6 2 3 搅拌电机的选择 6 2 4 电磁阀的选择 7 2 5 接触器的选择 8 2 6 热继电器的选择 8 2 7 PLC 的选择 8 2 8 PLC 输入 输出口分配 10 2 9液体混合装置输入 输出接线 10 第 3 章 软件电路设计 13 3 1 程序框图 13 3 2 根据控制要求和 I O 地址编制的控制梯形图 13 第 4 章 系统常见故障分析及维护 17 4 1 系统故障的概念 17 4 2 系统故障分析及处理 17 4 3 系统抗干扰性的分析和维护 18 结 论 20 谢 辞 21 参考文献 22 洛阳理工学院毕业设计 论文 1 前 言 为了提高产品质量 缩短生产周期 适应产品迅速更新换代的要求 产品生 产正在向缩短生产周期 降低成本 提高生产质量等方向发展 在炼油 化工 制药等行业中 多种液体混合是必不可少的工序 而且也是其生产过程中十分重 要的组成部分 但由于这些行业中多是易燃易爆 有毒有腐蚀性的介质 以致现 场工作环境十分恶劣 不适合人工现场操作 另外 生产要求该系统要具有混合 精确 控制可靠等特点 这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的 所有为 了帮助相关行业 特别是其中的中小型企业实现多种液体混合的自动控制 从而 达到液体混合的目的 液体混合自动配料势必就是摆在我们眼前的一大课题 借 助实验室设备熟悉工业生产中 PLC 的应用 了解不同公司的可编程控制器的型号 和原理 熟悉其编程方式 而多种液体混合装置的控制更常见于工业生产中 适 合大中型饮料生产厂家 尤其见于化学化工业中 便于学以致用 计算机的出现给大规模工业自动化带来了曙光 1968 年 美国最大的汽车制 造商通用汽车公司 GM 提出了公开招标方案 设想将功能完备 灵活 通用 的计算机技术与继电器便于使用的特点相结合 把计算机的编程方法和程序输入 方式加以简化 用面向过程 面向问题的 自然语言 编程 生产一种新型的工 业通用控制器 使人们不必花费大量的精力进行计算机编程 也能像继电器那样 方便的使用 这个方案首先得到了美国数字设备 DEC 公司的积极响应 并中 标 该公司于 1969 年研制出了第一台符合招标要求的工业控制器 命名为可编 程逻辑控制器 简称 PLC 有的称为 PC 并在 GM 公司的汽车自动装配线上实 验获得了成功 PLC 一经出现 由于它的自动化程度高 可靠性好 设计周期短 使用和维 护简便等独特优点 备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注 生产 PLC 的厂家云起 随着大规模集成电路和微处理器在 PLC 中的应用 使 PLC 的 功能不断得到增强 产品得到飞速发展 采用基于 PLC 的控制系统来取代原来由单片机 继电器等构成的控制系统 采用模块化结构 具有良好的课移植性和可维护性 对提高企业生产和管理自动 水平有很大的帮助 同时又提高了生产线的效率 使用寿命和质量 减少了企业 洛阳理工学院毕业设计 论文 2 产品质量的波动 因此具有广阔的市场前景 用 PLC 进行开关量控制的实例很多 在冶金 机械 纺织 轻工 化工 铁路等行业几乎都需要到它 如灯光照明 机床电控 食品加工 印刷机械 电梯 自动化仓库 液体混合自动配料系统 生产流水线等方面的逻辑控制 都广泛应用 PLC 来取代传统的继电器控制 本次 设计是将 PLC 用于多种液体混合灌装设置的控制 对学习和实用是很好的结合 本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有 1 使液体混合机能够实现安全 高效的灌装 2 满足灌装的各种技术要求 3 具体内容包括多种液体混合控制方案的设计 软硬件电路的设计 常见 故障分析等等 本课题应解决的主要问题是如何使 PLC 在灌装中实现控制功能 在相关的研 究文献报道中用 PLC 对灌装机进行控制的研究尚不多见 以致人们难以根据它的 具体情况正确选用参数进行系统控制 也就难以满足提高质量和效率 降低成本 的要求 本设计就是基于以上问题进行的一些探讨 洛阳理工学院毕业设计 论文 3 第 1 章 多种液体混合灌装机控制系统设计多种液体混合灌装机控制系统设计 1 1 方案设计 整个设计过程是按思想工艺流程设计 为设备安装 运行和保护检修服务 设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号 GB4728 及其他相关标准和规范编写 设计原则主要包括 工作条件 工程对 电气控制线路提供的具体资料 系统在保证安全 可靠 稳定 快速的前提下 尽量做到经济 合理 合用 减小设备成本 在方案的选择 元器件的选型时更 多的考虑新技术 新产品 控制由人工控制到自动控制 由模拟控制到微机控制 使功能的实现由一到多而且更加趋于完善 对于本课题来说 如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改 造升级 新控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系 统中的元器件 对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类 似 以便于操作人员迅速掌握 从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需 要处理模拟量也需要处理大量的开关量 系统的可靠性要高 人机交互界面友好 应具备数据储存和分析汇总的能力 要实现整个液体混合控制系统的设计 需要从怎样实现电磁阀的开关以及电 动机启动的控制这个角度去考虑 现状就这个问题的如何实现以及选择怎样的方 法来确定系统方案 1 2 方案的介绍 就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求 继电器控制系 统 单片机控制 工业控制计算机控制 可编程序控制器控制 1 继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的 继电器串接在控制电路中根据主电路中的 电压 电流 转速 时间及温度等参数变化而动作 以实现电力拖动装置的自动 控制及保护 系统复杂 在控制过程中 如果某个继电器损坏 都会影响整个系 统的正常工作 查找和排除故障往往非常困难 虽然继电器本身价格不太贵 但 是控制柜的安装接线工作量大 因此整个控制系统价格非常高 灵活性差 响应 速度慢 洛阳理工学院毕业设计 论文 4 2 单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路 结构上包括 CPU 存储器 定时器 和多种输入 输出接口电路 其低功耗 低电压和很强的控制功能 成为功控领域 尖端武器 日常生活中最广泛的计算机之一 但是 单片机是一个集成电路 不 能直接将它与外部 I O 信号连接 要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成 电路和 I O 接口电路 硬件设计 控制和程序设计的工作量相当大 3 工业控制计算机控制 工控机采用总线结构 各厂家产品兼容性比较强 有实时操作系统的支持 在要求快速 实时性强 功能复杂的领域中占优势 但工控机价格较高 将它用 于开关量控制有些大才效用 且其外部 I O 接线一般都用于多芯扁平电缆和插头 插座 直接从印刷电路板上引出 不如接线端子可靠 4 可编程序控制器控制 可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择 用户不要自己设计和制作硬 件装置 只须确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图 同时采用梯形 图语言编程 用软件取代继电器系统中的触点和接线 通过修改程序适应工艺条 件的改变 可编程控制器 PLC 从上世纪 70 年代发展起来的一种新型工业控制系统 起 初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置 可以取代中间继电器 时间继 电器等构成开关量控制系统 随着 30 多年来微电子技术的不断发展 PLC 也通 过不断的升级换代大大增强了其功能 现状 PLC 已经发展成不但具有逻辑控制功 能 还具有过程控制功能 运动控制功能和数据处理功能 连网通讯功能等多种 功能 是名副其实的多功能控制器 由 PLC 为主构成的控制系统具有可靠性高 控制功能强大 性价比高等优点 是目前工业自动化的首选控制装置 洛阳理工学院毕业设计 论文 5 第 2 章 硬件电路设计 2 1 总体结构 从图 2 1 中可知设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅 拌 此装置需要控制的元件有 其中 SL1 SL2 SL3 SL4 为液面传感器 液面淹没 该点时为 ON YV1 YV2 YV3 YV4 为电磁阀 M 为搅拌机 另外还有控制电磁 阀和电动机的 1 个交流接触器 KM 所有这些元件的控制都属于数字量控制 可 以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果 图 2 1 液体混合灌装机 要求如下 1 初始状态 当装置投入运行时 容器内为放空状态 2 起始操作 按下启动按钮 SB1 装置开始按规定工作 液体 A 阀门打开 液 体 A 流入容器 当液面到达 SL2 时 关闭液体 A 阀门 打开 B 阀门 当液面到 达 SL3 时 关闭液体 B 阀门 打开 C 阀门 当液面到达 SL4 时 关闭液体 C 阀 门 搅拌电动机开始转动 搅拌电动机工作 1min 后 停止搅动 混合液体阀门 打开 开始放出混合液体 当液面下降到 SL1 时 SL1 有接通变为断开 在经过 20s 后 容器放空 混合液体阀门 YV4 关闭 接着开始下一个循环操作 3 停止操作 按下停止按钮后 要处理完当前循环周期剩余任务后 系统停止 洛阳理工学院毕业设计 论文 6 在初始状态 2 2 液位传感器的选择 选用 LSF 2 5 型液位传感器 其中 L 表示光电的 S 表示传感器 F 表示防腐蚀的 2 5 为最大工 作压力 LSF 系列液位开关可提供非常准确 可靠的液位检测 其原理是依据光的反 射折射原理 当没有液面时 光被前端的棱镜面或球面反射回来 有液体覆盖 光电探头球面时 光被折射出去 这使得输出发生变化 相应的晶体管或继电器 动作并输出一个开关量 应用此原理可制成单点或多点液位开关 LSF 光电液位 开关具有较高的适应环境的能力 在耐腐蚀方面有较好的抵抗能力 相关元件主要技术参数及原理如下 1 工作压力可达 2 5Mpa 2 工作温度上限为 125 3 触点寿命为 100 万次 4 触点容量为 70W 5 开关电压为 24V DC 6 切换电流为 0 5A 2 3 搅拌电机的选择 选用 EJ15 3 型电动机 其中 E 表示电动机 J 表示交流的 15 为设计序号 3 为最大工作电 流 相关元件主要技术参数及原理如下 EJ15 系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机 1 额定电压为 220V 额定频率为 50Hz 功率为 2 5KW 采用三角形接法 2 电动机运行地点的海拔不超过 1000m 工作温度 15 40 湿度 90 3 EJ15 系列电动机效率高 节能 堵转转矩高 噪音低 振动小 运行安 全可靠 其硬件接线如图 2 2 洛阳理工学院毕业设计 论文 7 图 2 2 硬件接线 2 4 电磁阀的选择 1 入罐液体选用 VF4 25 型电磁阀 其中 V 表示电磁阀 F 表示防腐蚀 4 表示设计序号 25 表示口径 mm 宽度 1 材质 聚四氟乙烯 使用介质 硫酸 盐酸 有机溶剂 化学试剂等酸 碱性的液体 2 介质温度 150 环境温度 20 60 3 使用电压 AC 220V50Hz 60Hz DC 24V 4 功率 AC 2 5KW 5 操作方式 常闭 通电打开 断电关闭 动作响应迅速 高频率 2 出罐液体选用 AVF 40 型电磁阀 其中 A 表示可调节流量 V 表示电磁阀 F 表示防腐蚀 40 为口径 mm 相关元件主要技术参数及原理如下 1 其最大特点就是能通过设备上的按键设置来控制流量 达到定时排空的 效果 2 其阀体材料为 聚四氟乙烯 有比较强的抗腐蚀能力 3 使用电压 AC 220V50Hz 60HZ DC 24V 4 功率 AC 5KW 洛阳理工学院毕业设计 论文 8 2 5 接触器的选择 选用 CJ20 10 CJ20 16 型接触器 其中 C 表示接触器 J 表示交流 20 为设计编号 10 16 为主触头额定 电流 相关元件主要技术参数及原理如下 1 操作频率为 1200 h 2 机电寿命为 1000 万次 3 主触头额定电流为 10 16 A 4 额定电压为 380 220 A 5 功率为 2 5KW 2 6 热继电器的选择 选用 JR16B 60 3D 型热继电器 其中 J 表示继电器 D 表示带断相保护 相关元件主要技术参数及原理如下 1 额定电流为 20 A 2 热元件额定电流为 32 45 A 2 7 PLC 的选择 传统的控制方法是采用继电器 接触器控制 这种控制系统较复杂 并且大量 的硬件接线使系统可靠性降低 也间接的降低了设备的工作效率 采用可编程控 制器较好地解决了这一问题 可编程控制器是一种将计算机技术 自动控制技术 和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备 不仅能实现对开关量信号的逻 辑控制 还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信 因此 将可编程控制器 应用于多种液体混合灌装机 完全能满足控制要求 且具有操作简单 运行可靠 工艺参数修改方便 自动化程度高等优点 在本控制系统中 所需的开关量输入为 6 点 开关量输出为 5 点 考虑到系 统的可扩展性和维修的方便性 选择模块式 PLC 由于本系统的控制是顺序控制 选用西门子 S7 200 作为控制单元来控制整个系统 之所以选择这种 PLC 主要 考虑 S7 系列 PLC 有以下特点 1 快速的 CPU 处理速度 大程序容量 2 编程及监控功能强大 维修简单 洛阳理工学院毕业设计 论文 9 3 结构紧凑 价格低廉 具有极高的性能 价格比 4 丰富的指令系统 国际电工委员会 International Electrotechnical Commission IEC 颁布的 PLC 的 定义为 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统 专为在工业环境下的应 用而设计 它采用可编程的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算数运算等操作的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出来控制 各种类型的机械或生产过程 可编程控制器及其有关设备 都应该按易于与工业 控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则设计 PLC 的一般结构如图 2 3 所示 由图可见主要有 6 个部分组成 包括 CPU 中央处理器 存储器 输入 输出接口电路 电源 外设接口 I O 扩展接 口 图 2 3 PLC 结构图 1 中央处理单元 CPU 与通用计算机中的 CPU 一样 PLC 中的 CPU 也是整个系统的核心部件 主要有运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的地址总线 数据总线 和控制总线构成 此外还有外围芯片 总线接口及有关电路 CPU 在很大程 度上决定了 PLC 的整体性能 如整个系统的控制规模 工作速度和内存容量 等 2 存储器 存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储器 称为用户程序存储器 PLC 常用的存储器类型有 RAM EPROM EEPROM 等 3 I O 模块 输入模块和输出模块通常称为 I O 模块或 I O 单元 PLC 的对外功能主要是 洛阳理工学院毕业设计 论文 10 通过各种 I O 接口模块与外界联系而实现的 输入模块和输出模块是 PLC 与现场 I O 装置或设备之间的连接部件 起着 PLC 与外部设备之间传递信息的作用 通 常 I O 模块上还有状态显示和 I O 接线端子排 以便于连接和监视 4 电源模块 输入 输出接口电路是 PLC 与现场 I O 设备相连接的部件 它的作用是 将输入信号转换为 PLC 能够接收和处理的信号 将 CPU 送来的弱电信号转 换为外部设备所需要的强电信号 2 8 PLC 输入 输出口分配 输入 输出地址分配如表 2 1 表 2 1 液体混合装置输入 输出地址分配 输入设备输入点编号输出设备输出点编号 启动按钮I0 0电磁阀 YV1Q0 0 SL1 液位传感器I0 1电磁阀 YV2Q0 1 SL2 液位传感器I0 2电磁阀 YV3Q0 2 SL3 液位传感器I0 3电磁阀 YV4Q0 4 SL4 液位传感器I0 4搅拌机 MQ0 3 停止按钮I0 5 2 9 液体混合装置输入 输出接线 输入 输出接线图如图 2 4 洛阳理工学院毕业设计 论文 11 1M I0 0 I0 1 I0 2 I0 3 I0 4 I0 5 M L 1L Q0 0 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4 FU1 FU2 N L220V YV1 YV2 YV3 YV4 KM SL1 SL2 SL3 SL4 CPU226 启动SB1 停止SB2 图 2 4 输入 输出接线图 1 第一种液体的进入 当 PLC 接通电源后 按下启动按钮 SB0 后 触点 I0 0 接通 Q0 1 得电 并自锁 与之相连的电磁阀 YV1 接通并保持 液体 A 开始流入 当液体达到 液面传感器 SL1 的位置时 SL1 动作 2 第二种液体的进入 当液体达到液位传感器 SL2 的位置时 SL2 动作 I0 2 接通使 Q0 2 得电 并自锁 与之相连的电磁阀 YV2 接通并保持 液体 B 开始流入液罐 同时 I0 2 的动断辅助触点 I0 2 断开 液体 A 停止流入 3 第三种液体的进入 当液体达到液位传感器 SL3 的位置时 SL3 动作 I0 3 接通使 Q0 3 得电 并自锁 与之相连的电磁阀 YV3 接通并保持 液体 C 开始流入液罐 同时 I0 3 的动断辅助触点 I0 3 断开 液体 B 停止流入 4 搅拌机工作 当液体达到液位传感器 SL4 时 SL4 动作 I0 4 接通使 Q0 4 得电并自锁 与之相连的电磁阀接通并保持 同时 I0 4 的动断辅助触点 I0 4 断开 液体 C 停止流入 搅拌机开始搅拌 同时时间继电器 T37 得电开始计时 5 混合液体开始排出 1 min 后时间继电器 T37 计时时间到 其动合辅助触点 T37 闭合 Q0 5 洛阳理工学院毕业设计 论文 12 得电并自锁 与之相连的电磁阀 YV4 接通并保持 同时 Q0 5 的动断辅助触 点 Q0 5 断开 断开 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4 液体开始排出 6 混合液体排完 Q0 5 得电的同时带动 Q0 6 得电 液体排出的同时 SL4 SL3 SL2 SL1 相继复位 当液面下降到 SL1 时 SL1 由接通变为断开 其动断辅助触点 SL1 复位闭合 时间继电器 T38 得电开始计时 20s 后 T38 计时时间到 其 动断辅助触点 T38 断开 Q0 5 失电停止排放液体 7 重复液体混合过程及停止 T38 动合辅助触点闭合 Q0 1 得电自锁 其动断辅助触点 Q0 1 断开 T38 失电复位 开始循环 当需要停止时按下停止按钮 I0 5 Q0 7 得电并自 锁 当 T38 得电时 Q1 0 得电 停止工作 洛阳理工学院毕业设计 论文 13 第 3 章 软件电路设计 3 1 程序框图 程序框图如图 3 1 任务1 启动 开阀门YV1 Q0 0 输入液体A 关阀门YV1 Q0 0 开阀门YV2 Q0 1 输入液体B 液体到SL1位 液体到SL2位 液体到SL3位 液体到SL4位 搅拌时间到 任务2 关阀门YV2 Q0 1 开阀门YV3 Q0 2 输入液体C 关阀门YV3 Q0 2 启动搅拌机Q0 3 任务3 任务4 任务5 任务6启动输出延时 延时时间到 停止搅拌机 Q0 3 开阀门YV4 Q0 4 输出混合液体D 关阀门YV4 Q0 4 容器排空 传感器SL4 SL3 SL2 SL1相继复位 混合液体低于SL1 任务7 循 环 停止 按下停止按钮 处理完当前循环周期任务 图 3 1 程序框图 3 2 根据控制要求和 I O 地址编制的控制梯形图 控制梯形图如图 3 2 洛阳理工学院毕业设计 论文 14 I0 0 T37 IN PT TON 100ms600 T38 INTON PT 200 100ms Q1 0I0 2Q0 5Q0 1 Q0 1 T38 I0 2I0 3 I0 3I0 4 Q0 5 Q0 5 Q0 2 Q0 3 I0 4Q0 5Q0 4 T37T38Q0 5 Q0 5 Q0 5Q0 6 Q0 6 I0 1Q0 6Q0 1 I0 5Q1 0Q0 7 Q0 7 Q0 7T38Q1 0 Q1 0 图 3 2 控制梯形图 3 3 语句表 语句表如表 3 1 表 3 1 语句表 NETWORK 1 LD I0 0 O Q0 1 洛阳理工学院毕业设计 论文 15 O T38 AN Q1 0 AN I0 2 AN Q0 5 Q0 1 NETWORK 2 LD I0 2 AN I0 3 AN Q0 5 Q0 2 NETWORK 3 LD I0 3 AN I0 4 AN Q0 5 Q0 3 NETWORK 4 LD I0 4 AN Q0 5 Q0 4 TON T37 600 NETWORK 5 LD T37 O Q0 5 AN T38 Q0 5 NETWORK 6 LD Q0 5 O Q0 6 AN Q1 0 Q0 6 洛阳理工学院毕业设计 论文 16 NETWORK 7 LDN I0 1 A Q0 6 AN Q0 1 TON T38 200 NETWORK 8 LD I0 5 O Q0 7 AN Q1 0 Q0 7 NETWORK 9 LD Q0 7 A T38 Q1 0 洛阳理工学院毕业设计 论文 17 第 4 章 系统常见故障分析及维护 为了延长 PLC 控制系统的寿命 在系统设计和生产使用中要对该系统的 设备消耗 元器件设备故障发生点有较明白的估计 也就是说 要知道整个 系统哪些部件最容易出故障 以便采取措施 希望能对 PLC 过程控制系统的 系统设计和维护有所帮助 4 1 系统故障的概念 系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和 它又可分为 PLC 故障和 现场生产控制设备故障两部分 PLC 系统包括中央处理器 主机箱 扩 展机箱 I O 模块及相关的网络和外部设备 现场生产控制设备包括 I O 端口 和现场控制检测设备 如继电器 接触器 阀门 电动机等 4 2 系统故障分析及处理 4 2 1 PLC 主机系统 PLC 主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统 电源在连续工作 散热中 电压和电流的波动冲击是不可避免的 系统总线的损坏主要由于现 在 PLC 多为插件结构 长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板 接插件 接口等处的总线损坏 在空气温度变化 湿度变化的影响下 总线的塑料老 化 印刷线路的老化 接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因 所以在系 统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气 尘埃 紫外线等因素对设备的 破坏 目前 PLC 的主存储器大多采用可擦写 ROM 其使用寿命除了主要与 制作工艺相关外 还和底板的供电 CPU 模块工艺水平有关 而 PLC 的中央 处理器目前都采用高性能的处理芯片 故障率已经大大下降 对于 PLC 主机 系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平 同时在系统维 护时 严格按照操作规程进行操作 谨防人为的对主机系统造成损害 4 2 2 PLC 的 I O 端口 PLC 最大的薄弱环节在 I O 端口 PLC 的技术优势在于其 I O 端口 在 主机系统的技术水平相差无几的情况下 I O 模块是体现 PLC 性能的关键部 件 因此它也是 PLC 损坏中的突出环节 要减少 I O 模块的故障就要减少外 部各种干扰对其影响 首先应按照其使用的要求进行使用 不可随意减少其 洛阳理工学院毕业设计 论文 18 外部保护设备 其次分析主要的干扰因素 对主要干扰源要进行隔离或处理 4 2 3 现场控制设备 在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场 现场中最容易出故 障的有以下几个方面 1 第 1 类故障点是在继电器 接触器 PLC 控制系统的日常维护中 电器备件消耗量最大的为各类继电器和空气开关 主要原因除产品本身外 就是现场环境比较恶劣 接触器触点容易打火或氧化 然后发热变形直至不 能使用 所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器 改善元器件使用环境 减少更换的频率 以减少其对系统运行的影响 2 第 2 类故障多发点在阀门等设备上 因为这类设备的关键执行部件 利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换 机械 电气 液压等各环节 稍有不到位就会产生误差或故障 长期使用缺乏维护 机械 电气失灵是故 障产生的主要原因 因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检 发现问题 及时处理 3 第 3 类故障点是传感器和仪表 这类故障在控制系统中一般反映在 信号的不正常 这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地 并尽量和 动力电缆分开敷设 特别是高干扰的变频器输出电缆 而且要在 PLC 内部进 行软件滤波 这类故障的发生及处理也和日常巡检有关 发现问题应及时处 理 4 3 系统抗干扰性的分析和维护 由于 PLC 是专门为工业生产环境设计的装置 因此一般不需要再采取特 殊措施就能直接用于工业环境中 单如果工业环境过于恶劣 如干扰特别强 烈 可能使 PLC 引起错误的输入信号 运算出错误的结果 产生出错误的输 出信号 造成错误的动作 就不能保证控制系统正常 安全运行 因此为提 高控制系统的可靠性 在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常有必要的 外界干扰的主要来源有 1 电源的干扰 供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰 洛阳理工学院毕业设计 论文 19 2 感应电压的干扰 PLC 周围邻近的大容量设备启动和停止时 因电磁感应引起的干扰 其 他设备或空中强电场通过分布