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plc是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。下面是我为大家精心推荐的plc论文范文,希望能够对您有所帮助。
PLC概述及维护
摘要:针对在信号系统与外部接口设计中广泛使用的PLC,本文介绍了PLC的概况和使用中的常见问题处理。
Abstract: In view of the signaling system with exterior connection design in widespread used PLC, this article introduced PLC’s survey and frequently malfunctions.
关键词:PLC, 接口,故障,维修,地铁,信号
Key words: PLC, Interface, Malfunction,Maintenance, Subway,Signaling
中图分类号: U231+.7 文献标识码:A文章编号:
一、背景及基本概念
背景
在信号系统中的设计中,越来越多的使用PLC作为内部及外部接口的元器件,而接口的问题一直是设备调试、维护中比较难于掌握的。所以作为工程人员就需要对PLC的工作原理,及常见的问题有一定的了解。
基本概念
定义
PLC即可编程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的简称。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控器及其有关设备,都应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具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC的结构及基本配置
一般讲,PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下:
图1
一、CPU:
PLC中的CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路,
与通用计算机一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模块总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口,用于接I/O范本或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关,用以对PLC作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
二、I/O模块:
PLC的对外功能,主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入缓存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块:
有些PLC中的电源,是与CPU模块合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流220VAC或110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为24V。
四、底板或机架:
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
PLC的通信及编程
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能,它和计算机一样具有RS-232接口,通过双绞线、同轴电缆或光缆,可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然,PLC之间的通讯网络是各厂家专用的,PLC与计算机之间的通讯,一些生产厂家采用工业标准总线,并向标准通讯协议靠近,这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
PLC编程
PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于高级语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言,OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC,其编程语言都具有以下特点:
1. 图形式指令结构:程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎
2. 明确的变数常数:图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如:K400,T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定,由产品型号决定,可查阅产品目录手册。
3. 简化的程序结构:PLC的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。
4. 简化应用软件生成过程:使用汇编语言和高级语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。
5. 强化调试手段:无论是汇编程序,还是高级语言程序调试,都是令编辑人员头疼的事,而PLC的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,诊断和调试操作都很简单。
二、PLC维护
维护概述
一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。对于地铁维护人员来讲,是不需要更改PLC内部程序的。但是在调试期间就需要对相应动作进行修改。
查找故障的设备
PLC的指示灯及机内设备,有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具,他能方便地连到PLC上面可以观察整个控制系统的状态。根据PLC厂家的不同编程器也有区别,有的是运行在PC上的软件,有的是一个专用的设备。
查找故障顺序
根据下列问题,并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换PLC中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成, 除了一把螺丝刀和一个万用电表外,并不需要特殊的工具。
1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮,在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的 框架,测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压,如果不是合适的AC或DC电源,则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常,但PWR灯不亮,检查保险丝,如必要的话,就更换CPU框架。
2、PWR(电源)灯亮否?如果亮,检查显示出错的代码,对照出错代码表的代码定义,做相应的修正。
3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮,检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置,或者是不是程序出错。如RUN灯不亮,而编程器并没插上,或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码,则需要更换CPU模块。
4、BATT(电池)灯亮否?如果亮,则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号,即使电池电压过低,程序也可能尚没改变。更换电池以后, 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错,在完成系统编程初始化后,将录在磁带上的程序重新装入PLC。
在日常的维修活动中,可以根据故障统计来准备备品备件,并不需要准备整个PLC。掌握了故障判断方法后,可以进行针对性地更换,这样可以减少维修成本,增加维修效率。
三、总结
了解PLC的组成部分及工作原理,可以更加准确的对PLC进行故障判断,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清楚的估计,可以减少安装调试、维修成本,延长PLC控制系统的寿命。
在信号设计过程中有过把系统改复杂的现象,如采用复杂的控制方式和设备来实现,本可以用简单装置来实现的控制,违背了经济、简单、实用的原则,并可能会增加故障率。另外我们在信号系统中大多使用PLC处理接口信息,所以在设计过程中要尽量将接口信息容易识别,这样在出现故障时,能够尽快判断故障的归属方,便于地铁的运营管理。
分析故障或处理故障时也要注意系统性,要综合的考虑系统的各个输入输出才能能准确地判断故障点。
浅析PLC控制技术
[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的缩写,即可编程逻辑控制器。IEC对PLC的定义是:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
[关键词]PLC技术发展现状发展趋势
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210064-01
一、PLC技术的概念
PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International
Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
二、PLC技术的发展历史
1968年,通用汽车对外公开招标,寻求新的电气控制装置,1969年,美国数字设备公司制成的首台plc,1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60~70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。
三、我国PLC技术的发展现状
我国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了我国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,2001年下半年在沈阳供电公司进行了小规模现场试验,实验效果良好,并于6月20日在沈阳通过验收。验收委员会通过现场检测认为,该实验从中国配电网的实际传播特性出发,对电力线通信技术的理论、实际应用和工程技术进行了开创性研究,在国内率先研制成功2Mbps和14Mbps高速电力线通信系统,建立了我国第一个电力线宽带接入实验网络;实现了自家庭至配电开关柜的高速电力线数据通信,并将办公自动化系统延伸至家庭。该实验的成功标志着我国已经全面掌握了高速电力线通信的核心技术,具备了研制生产这种技术实用化设备的能力。据悉,今年年底以前将建成200户的试验网络。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
四、PLC的未来发展趋势
1.功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。
2.规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3.系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。
五、PLC技术的特点
1.配套齐全,功能完善,适用性强:PLC发展到今天,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制,CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造:PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造周期大为缩短,同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改变程序改变生产过程。
3.体积小,重量轻,能耗低:以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
六、PLC应用中应注意的问题
PLC是专门为工业生产服务的控制装置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣时,就不能保证plc的正常运行,因此在使用中应注意以下环境问题。
1.温度:PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风扇强迫通风。
2.湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
3.震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。
4.空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。
参考文献:
[1]钟肇新,可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2000.
[2]储云峰,施耐德电气可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2006.
[3]高勤,电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社,2002.
这么简单的题目?关于PLC就可以?没别的要求了 ? 没有个设计方向?我这好象有几套...2008毕业论文(自动化)
PLC的自动送料小车摘 要可编程序控制器(Programmable controller)简称PLC,由于PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单,所以PLC的应用领域在迅速扩大。对早期的PLC,凡是有继电器的地方,都可采用。而对当今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。尤其是近几年来,PLC的成本下降,功能又不段增强,所以,目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化,改变以往小车的单纯手动送料,减少了劳动力,提高了生产效率,实现了自动化生产!而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣,不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。本文从第一章送料小车的系统方案的确定为切入点,介绍了为什么选用PLC控制小车;第二章介绍了送料小车的应达到的控制要求;第三章根据控制要求进行了小车系统的具体设计,包括端子接线图、梯形图(分段设计说明和系统总梯形图)和程序指令设计;最后得出结论。关键词:PLC,送料小车,控制,程序设计目 录前 言 1第1章 控制系统介绍和控制过程要求 控制系统在送料小车中的作用与地位 控制系统介绍 2第2章 送料小车系统方案的选择 可编程控制器 PLC的优点 小车送料系统方案的选择 5第3章 基于PLC的送料小车接线图及梯形图 送料小车PLC的 I/O分配表 PLC端子接线图 梯形图分段设计 程序运行原理说明调试与完善 系统总梯形图设计 小车程序设计 18结 论 23谢 辞 24参考文献 25前 言随着社会迅速的发展,各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟,应用范围涉及各个领域,例如:机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是可靠性高,抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力,而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点 ,在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看,其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统,因此,此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法,这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系,从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时,不会对其它工作方式的程序造成影响,使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车设计程序的一般方法、步骤,并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来,更加深入的了解了更多的PLC知识。第1章 控制系统介绍和控制过程要求 控制系统在送料小车中的作用与地位在现代化工业生产中,为了提高劳动生产率,降低成本,减轻工人的劳动负担,要求整个工艺生产过程全盘自动化,这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂,对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障,轻者影响生产线的继续进行,重者甚至发生人身安全事故,这样将给企业造成重大损失。送料小车是基于PLC控制系统来设计的,控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行,因此,送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。 控制系统介绍图1-1 送料小车本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。它既能减轻人的劳动强度又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。如图1-1,推车机可以沿轨道上下移动,到达预定位置。推车机上是一个小型泵站,通过控制电磁阀换向,使两油缸伸出、缩回,顶出送料小车,再由各个仓位控制要料。用PLC对送料小车实现控制,其具体要求如下:(1) 送料小车1动作要求:送料小车负责向四个料仓送料,送料路上从左向右共有4个料仓(位置开关SQ1,SQ2,SQ3,SQ4)分别受PLC的,,,检测,当信号状态为1是,说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动,驱动小车左行,驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮(SB1,SB2,SB3,SB4)发出(对应于PLC为,,,)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL1-HL4),指示灯受PLC的控制。送料小车2动作要求:送料小车负责向四个料仓送料,送料路上从左向右共有4个料仓(位置开关SQ11,SQ12,SQ13,SQ14)分别受PLC的,,,检测,当信号状态为1是,说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动,驱动小车左行,驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮(SB11,SB12,SB13,SB14)发出(对应于PLC为,,,)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL11-HL14),指示灯受PLC的控制。(2)运料小车行走条件:运料小车右行条件:小车在1,2,3号仓位,4号仓要料;小车在1,2号仓位,3号仓要料;小车在1号仓位,2号仓要料。运料小车左行条件:小车在4,3,2,0号仓位,1号仓要料;小车在4,3,0号仓位,2号仓要料;小车在4,0号仓位,3号仓要料;小车在0位,4号仓位要料。运料小车停止条件:要料仓位与小车的车位相同时,应该是小车的停止条件。运料小车的互锁条件:小车右行时不允许左行启动,同样小车左行时也不允许右行启动。第2章 送料小车系统方案的选择 可编程控制器 PLC的优点可编程控制器 PLC对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机,具有许多明显的特点。1. 可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齐全,功能完善,适用性强PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3. 易学易用,深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4. 系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5. 体积小,重量轻,能耗低以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100 mm,重量小于150 g,功耗仅数瓦。由于体积小,很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。 小车送料系统方案的选择实现小车送料系统控制有很多方法来实现,可以用单片机、可编程控制器PLC等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入A/D,D/A转换器,线路复杂,还要分配大量的中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰,也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出,在维修时也需要高技术的人员才能修复,所以在此也不易用单片机来实现。而从上述第一节对PLC的特点了解可知,PLC具有很多优点,因此我们归纳出:可编程控制器PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;安装,操作和维护也较容易;编程简单,PLC的基本指令不多,编程器使用比较方便,程序设计和产品调试周期短,具有很好的经济效益。此外PLC内部定时、计数资源丰富,可以方便地实现对送料小车的控制。因此,最终我选择了用可编程控制器PLC来实现送料小车系统的控制,完成本次的设计题目。第3章 基于PLC的送料小车接线图及梯形图 送料小车PLC的 I/O分配表输入点分配 输出点分配输入接点 输入开关名称 输出接口 驱动设备 小车1行程开关(SQ1-SQ4) 小车1要料指示灯(HL1-HL4) 小车1控制按钮(SB1-SB4) 小车1左右行线圈 小车2行程开关(SQ11-SQ14) 油缸1伸出缩回线圈 小车2控制按钮(SB11-SB14) 小车2要料指示灯(HL11-HL14) 推车机行程开关(SQ5-SQ10) 小车2左右行线圈 起动,停止按钮(SB5,SB6) 油缸2伸出缩回线圈 手动,连续转换开关(SA6,SA7) 推车机上下行线圈 推车机上下,左右转换开关 (SA1,SA2) 油缸单动联动转换开关(SA3-SA5) 3-1 I/O分配表根据控制要求,PLC控制送料小车的输入\输出(I\0)地址编排如下表所示,其中SB5为启动开关,为SB6停止开关,SA6、SA7为手动\连续选择开关,SA1、SA2为上下、左右转换开关,SA3、SA4、SA5为油缸单动联动转换开关。和控制8个要料指示灯,和控制小车1、2左行右行,和。如表3-1所示: PLC端子接线图PLC型号的选择:由于该系统是在原来CPU226的基础上改进的设备,而现在共用了31个输入,用直流24V;18个输出,用交流电220V,所以我选择用S7-200系列CPU226,加一个EM223的扩展模块。CPU226的主要的技术参数:输入24VDC,24点;输出220VAC,16点;电源电压为AC100—240V 50/60Hz。EM223的主要技术参数:输入24VDC,8点;输出220VAC,8点;电源电压为AC100—240V 50/60Hz。如图3-1所示:图3-1 端子接线图 梯形图分段设计本次设计的自动送料小车梯形图,是分开来画的。由总程序结构图、自动操作程序图、手动操作程序图、小车1左右自动送料运行程序图、小车2左右自动送料运行程序图组成。图3-2 总系统结构图(1)程序的总结构图如图3-2所示:因为在手动操作方式下,各种动作都是用按钮控制来实现的,其程序可独立于自动操作程序而另行设计。因此,总程序可分为两段独立的部分:手动操作程序和自动操作程序。当选择手动操作时,则输入点接通,其常闭触点断开,执行手动程序,并由于的常闭触点为闭合,则跳过自动程序。若选择自动操作方式,将跳过手动程序段而执行自动程序。(2)自动程序设计,自动操作控制主要是由行程开关来控制推车机的上行、下行,两缸的伸出、缩回。通过行程开关的上限、下限、左限、右限准确的控制推车机到达预定位置。自动程序时,手动自动转换开关拨到连续档SA7,按下启动按钮SB6,推车机上行,碰到上位行车开关SQ6,上行停止;同时两个油缸动作,推动两小车向左移动,小车1、2碰到左位行程开关SQ10、SQ5,说明两小车到位,这时各个仓位可向小车要料;而且两油缸缩回,碰到行程右位开关SQ8、SQ9停止收缩,推车机下行到行程开关位SQ7时停止。如图3-3所示:图3-3 自动操作程序图(3)手动操作程序的设计,手动操作控制简单,可按照一般继电器控制系统的逻辑设计法来设计。手动程序时,手动自动转换开关拨到手动档SA6,上下、左右转换开关拨到上/下行档时,按启动按钮SB5推车机上行,按停止按钮SB6推车机下行;上下、左右转换开关拨到左/右档时,拨动单动联动转换开关SA3(缸1动作),按启动按钮SB5,缸1伸出推动小车1左行;按停止按钮SB6,缸1缩回;拨动转换开关到SA5(缸2动作),按启动按钮SB5,缸2伸出推动小车2左行,按停止按钮SB6,缸2缩回;拨动单动联动转换开关到SA4(两缸同时动作)按启动按钮SB5,两缸伸出推动两小车左行;按停止按钮SB6,两缸缩回。如图3-4所示:图3-4 手动操作程序图(4)小车1自动送料运行程序,把小车1送到指定位置后,四个仓位就可以向小车要料了,分别代表小车1的1号料仓到4号料仓的要料状态,运料小车1当前所处位置由,运料小车1的右行,左行,停止控制由、。小车到位后,用上微分操作(P)来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。(上微分操作的注意事项,上微分脉冲只存在在一个扫描周期,接受这一脉冲控制的元件应写在这一脉冲出现的语句之后)。小车1自动送料图如下图3-5所示:图3-5 小车1左右自动送料运行程序图(5)小车2自动送料运行程序,把小车2送到指定位置后,四个仓位就可以向小车要料了,分别代表小车2的1号料仓到4号料仓的要料状态。运料小车2当前所处位置由,运料小车2的右行,左行,停止控制由、。小车到位后,用上微分操作(P)来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。小车2自动送料图3-6所示:图3-6 小车2左右自动送料运行程序图 程序运行原理说明调试与完善本程序是用梯形图所写的。在运行前,先选择工作方式,手动/自动。选择手动SA6时,把上/下、左/右转换开关旋转到上/下档SA1,按下SB5起动点动按钮,推车机上行,按下SB6停止点动按钮,推车机下行;把上/下、左/右转换开关旋转到左/右档SA2,再选择小车的单动、联动控制,小车1单动时把单动/联动转换开关旋转到单动档SA3,两小车联动时旋转到联动档SA4,小车2单动时旋转到单动档SA5,这时按下起动按钮SB5,油缸推动小车左行,按下停止按钮SB6,油缸缩回。选择自动SA7时,按下起动按钮SB5,推车机开始上行,碰到上限行程开关SQ6时停车,两缸自动推出小车,小车碰到左限行程开关SQ5、SQ10时,说明小车到位,各个仓位可以向小车要料,这时两缸自动缩回,碰到右限行程开关SQ8、SQ9时,推车机自动下行,下行到位后(碰到SQ7)停车。只有再次按下起动按钮SB5,才能再次运行。手动程序中设置了联锁和保护电路。如推车机的上行、下行常闭触点的联锁,推车机上下行行程有行程开关SQ6、SQ7控制保护。自动程序是根据推车机的位置、油缸的位置来控制电路执行下一条指令的。油缸把小车推到位后,小车处于准备送料的初始位置,这时1-4号仓位都可以向小车要料。本设计中要料时刻不同时,先要料者优先,但是要料时刻相同时,却不知道小车向哪个仓位送料,需要改进。 系统总梯形图设计由以上,我们画出送料小车系统的总梯形图,其中包括推车机的手动控制程序、自动控制程序、送料小车1控制程序、送料小车2控制程序。如下图3-7所示:图3-7送料小车梯形图(a) 图3-7 送料小车梯形图(b) 图3-7 送料小车梯形图(c) 图3-7 送料小车梯形图(d) 小车程序设计由系统总梯形图,我们写出送料小车的程序指令,如下表3-2所示:表3-2 送料小车程序指令表LDN A JMP 0 A LD AN LPS = A LD AN O = AN LPP = A LD AN O = A LD A = AN LD = O LD A O A A A A AN AN = = LD LBL 0 O LDN AN JMP 1 = LD LD O O AN AN O AN AN = AN LD AN O = AN LD AN AN AN O = AN LD AN O AN AN = = LBL 1 LD LD O AN AN AN AN AN AN S 1= S 1LD LD O AN AN AN = AN LD S 1O S 1AN LD AN AN AN AN = AN LD S 1S 1 A LD OLD AN AN AN S AN LD S 1 O S 1 O LD O A A LD LD A O OLD O LD A A OLD OLD LD LD O A A OLD OLD EU LD R 6 A R 4 OLD LD AN O S 1O LD A AN LD AN O AN A S 1OLD S 1LD LD AN LD AN O AN O S 1 A S 1 LD LD O AN A AN OLD AN LD S 1 A S 1 OLD LD AN AN S 1AN LD AN O S 1 O S 1 O LD A A LD LD O A O OLD A LD OLD A LD OLD O LD A A OLD EU LD R 6 A R 4 OLD AN S 1 结 论在做这个设计中,我学会了很多以前没学过的知识,也巩固了很多以前没学好的知识,使我的专业理论知识更加扎实,软件操作更加熟练了。做完这个设计后,我得出几个结论如下:一、送料小车在硬件设计中,加入了扩展模块,可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制;然后软件设计中,运用了上微分指令,简化了程序,还运用了互锁和联锁,确保了系统的正常运行,减少了系统的故障点。在送料小车的系统中加入了手动操作程序,便于设备的维修,方便操作人员操作。二、该小车系统在实施的情况下,其成本价格比较高。三、该小车控制系统的研究方向:由于本小车系统并不完善,只做了送料,没有设计小车怎么装料和小车到料仓后送料的多少。这两方面是该系统设计的完善,是将来的研究方向。 最后,经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。谢 辞本论文是在余炳辉导师亲自指导下完成的。导师在学业上给了我很大的帮助,使我在设计过程中避免了许多无为的工作。导师一丝不苟、严谨认真的治学态度,精益求精、诲人不倦的学者风范,以及正直无私、磊落大度的高尚品格,更让我明白许多做人的道理,在此我对导师表示衷心的感谢!本论文能够完成,要感谢机电学院的所有老师,是他们在这三年的时间里,教会我的专业知识。在我撰写论文期间,得到了我的指导老师的帮助,在忙碌的工作之余,给予我专业知识上的指导,而且教给我学习的方法和思路,使我在科研工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见,为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。希望每个人都和我一样,通过做毕业设计,能够学到很多的知识与道理,大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作,报效祖国、父母、老师。 在本文结束之际,特向我敬爱的导师和机电学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢!参考文献[1] 张结,黄德斌,唐毅.应用标准与IEC61850的引用和兼容关系.电力系统自动化,2004,28(19):88~91[2] 朱永利,黄歌,刘培培等.基于IEC61850的电力远动信息网络化传愉的研究.继电器,2005,33(11):45~48[3] 章宏甲,黄谊,王积伟.液压与气压传动.北京:机械工业出版社, 2002:112~118[4] 成大先.机械设计手册(液压控制).单行本.北京:化学工业出版社, 2004:20~21[5] 廖常初.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社,2003:57~64[6] 储云峰.西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社,2006:75~84[7] 汪巍,汪小凤.基于PLC的气动机械手研究.辽宁工程技术大学学报,2005,4(12):97~98[8] 丁筱玲,赵立新. 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1.绪论本课题设计背景本课题设计的内容本课题设计的目的和意义32.系统控制方案的确定自动化立体仓库的概述采用PLC控制立体仓库的优点系统设计的基本步骤系统控制方案立体仓库技术参数的确定73.系统硬件设计控制系统结构设计可编程控制器(PLC)的选型概述的选型步进电机的选择步进电机的原理步进电机的选择步进电机驱动器的选择传感器的选择微动开关的选择输入输出分配表电气原理图的设计194系统控制软件设计梯形图概述三菱编程软件的特点系统流程图梯形图的设计235.系统调试及结论梯形图程序的下载(传送)结论25附录IPLC设计的梯形图26参考文献37致谢37
plc毕业设计开题报告
我们眼下的社会,报告使用的次数愈发增长,报告中提到的所有信息应该是准确无误的。你所见过的报告是什么样的呢?下面是我整理的plc毕业设计开题报告,仅供参考,欢迎大家阅读。
1、选题意义和背景。
可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势,已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而,从目前的应用情况来看,PLC还大都只是承担最基本的控制功能,如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性,但对于一些复杂控制系统,PID控制很难满足控制要求,这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容,PLC控制系统越来越开放,将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发,对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨,以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题:PLC先进控制策略的研究与应用,其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现,并开发相应的应用程序,经过验证后最终应用到工业过程控制中去。
在PLC组态系统中实现先进控制算法,包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法,形成具有人工智能的控制模块及网络系统,能大大提高系统的控制水平,改善控制质量。从经济角度来看,目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块,如模糊模块。但它们的价格十分昂贵,且封闭性较强,不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术,对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义,既可降低生产成本,又可提高经济效益。
模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支,因此,研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具,实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行,让先进控制从教授、专家手中走出来,实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力,对缩短控制系统开发周期,加快先进控制技术的广泛应用,提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。
2、论文综述/研究基础。
在过程工业界,从40年代开始,采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前,PID控制仍广泛应用,即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中,这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿,足以维护一般过程的平稳操作与运行,而且这类算法简单且应用历史悠久,工业界比较熟悉且容易接受。
然而,单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始,逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统,即当时的先进控制系统,在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中,仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效,所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性,并存在着苛刻的约束条件,更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分,直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化,对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求,控制与经济效益的矛盾日趋尖锐,迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论,为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处,工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时,计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用,强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题,这一切都孕育着过程控制领域的新突破。
整个80年代,出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作,基于模型控制的理论体系己基本形成,并成为目前过程控制应用最成功,也最有前途的先进控制策略。近年来,人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言,专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法,进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础,而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制,也将是先进控制的重要内容。
由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响,早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强,更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制,并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说,高性能控制系统,尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用,并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间,因此,除了模糊逻辑控制外,其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而,在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统,因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式,通过控制网络实现计算机与PLG的通讯,从而实现先进控制。
3、参考文献。
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4、论文提纲。
第三章PLC模糊控制器的研究与实现
模糊控制算法与系统
模糊控制理论
模糊控制系统
模糊控制器的组成
模糊控制算法
模糊控制器的结构
PLC模糊控制器设计
PLC模糊控制器结构
模糊控制器离线部分设计
模糊控制器离线部分算法设计内容
基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计
STEP7实现模糊控制器设计
模糊算法流程图
模糊算法的功能块
PLC模糊控制器的仿真验证
仿真系统的建立
仿真结果验证
第四章PLC预测控制器的研究与实现
广义预测控制算法
单值广义预测控制
单值广义预测控制律计算
PLC单值广义预测控制器的设计与实现
单值广义预测算法的实现步骤
单值广义预测控制器的设计
单值广义预测控制器的仿真验证
仿真模型的建立
仿真结果分析比较
第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统
工艺流程与控制方案
工艺过程简述
控制要求
控制方案设计
控制系统结构及配置
监控系统组态设计
57-300 PLC控制系统设计
硬件系统组态
PLC控制程序设计
5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。
目前,PLC的应用十分广泛,涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上,它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块,固化在PLC中。
但从长远角度看,对于一些复杂的控制系统,PID很难满足控制要求,这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。
工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求,各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域,但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图),所以,给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块,因此,本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发,使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现,这一领域目前研究的比较多,因此在总结前人研究方法的基础上,设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器,并使其固化在STEP7软件中。此外,对于PLC预测控制虽已有一些研究,但都仅限于理论方面,尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新,开发出基于PLC的预测控制实现技术。
本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。
第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点,系统组成及控制系统的配置与实现,同时介绍了STEP?软件的功能及结构,组态环境,以及一些基本算法的实现方法。
第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法,即采用MATLAB离线设计,PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。
最后建立一个过程仿真系统,对PLC模糊控制器进行仿真验证。
第四章介绍了预测控制的基本理论,重点阐述了广义预测控制算法,并结合PLC的特点,提出了基于PLC的.单值广义预测控制器的设计方法,给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型,构成仿真控制系统,与PID控制进行比较分析,验证PLC预测控制器的有效性。
第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统,从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。
第六章结论与体会,总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得,分析了工作中的不足,提出了以后工作的注意事项,改进方法。
6、研究条件和可能存在的问题。
I.尽快建立样板工程,把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中,通过实践检验,发现问题以便不断改进和提高。
2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法,有其自身的局限性,如控制精度不高。目前,应用较为成熟的是MPC算法,因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。
3.对于PLC模糊控制器的改进,主要是在算法上,为了提高控制效果,单纯的模糊算法是不足的,改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能,因此可以开发PLC模糊PID控制器。
4.进一步挖掘STEP?软件的功能,开发过程对象仿真模块,给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤,为工业实阮应用缩短调试时间,保证系统的可靠性。
7、预期的结果。
1.通过对先进控制各种算法的分析比较,对先进控制理论有了进一步认识,从中学到了不少解决问题的方法,理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。
2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较,最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议,而基于PC实现先进控制,在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议,因此可以降低系统得开发时间。其次,在系统运行时,在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面,由于基于PC实现先进控制,现场的数据和信号要经过通讯传给上位机,这难免会出现数据的丢失和信号的误差,从而使系统的控制精度下降,而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。
3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展,被广泛的应用于自动化控制系统中;其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法,提供多种编程语言,丰富的功能模块,能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来,为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。
4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法,把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成,得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了,大大缩短了开发周期,同时也提高的PLC控制的实时性,是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。
5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法,它需要调整参数少、在线计算时间短,可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明:PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能,控制效果较PID控制有很大改善,同时具有计算量小,响应迅速的优点。
8、论文写作进度安排。
开论文会议
确定论文题目
提交开题报告初稿
提交论文初稿
确定论文终稿
论文答辩
经过一个月的努力,终于完成了基于PLC的交通灯设计的论文。回想当初选择这个课题,很是茫然,不知如何着手。最后在指导老师的提点下,先上网采集资料,再结合以前学过的知识,进行实际考察后设计出方案,最终完成了论文。
查找资料也是一件繁琐的事情,虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事,需要耐心查找。
在调试中,想一次性把程序完成是非常难的,出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来,检查梯形图又却看不出什么问题出。只好一条一条地检查指令。最后,经过一次一次的调试,终于看到了想要的试验结果。虽然找错误是一个枯燥无味的事,但只要耐心的去做的话,肯定能从中学到有用的东西。
我趁着做设计的同时也对课本知识有了巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,所以在这次设计中,我有了解了很多元件的功能,并对其在电路中的使用有了更多的认识。
通过这次设计使我懂得了理论与实际的结合是很重要!只有理论知识是远远不够的,只有把理论知识与实践相结合,从理论中的出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己实际动手和独立思考的能力
一次又一次的学习,一次又一次的探索,我慢慢地在体会,研究和感悟,终于开始领会到将近成功的那一份喜悦,从写初稿,查找资料,程序设计,到调试仿真,我们学会了细心和耐心,也品尝到了失败与成功,从而更加肯定了自己。兴趣是自发形成的,而默契是慢慢培养出来的。当前的社会,科技迅速发展,知识更新速度大大加快,只要我们怀着求知的欲望去探索,用自己的双手挖掘,一定会打造出一片属于我们自己的新领域。
PLC的,一百多份,有用的话,加分给我,1. 基于FX2N-48MRPLC的交通灯控制2. 西门子PLC控制的四层电梯毕业设计论文3. PLC电梯控制毕业论文4. 基于plc的五层电梯控制5. 松下PLC控制的五层电梯设计6. 基于PLC控制的立体车库系统设计7. PLC控制的花样喷泉8. 三菱PLC控制的花样喷泉系统9. PLC控制的抢答器设计10. 世纪星组态 PLC控制的交通灯系统11. X62W型卧式万能铣床设计12. 四路抢答器PLC控制13. PLC控制类毕业设计论文14. 铁路与公路交叉口护栏自动控制系统15. 基于PLC的机械手自动操作系统16. 三相异步电动机正反转控制17. 基于机械手分选大小球的自动控制18. 基于PLC控制的作息时间控制系统19. 变频恒压供水控制系统20. PLC在电网备用自动投入中的应用21. PLC在变电站变压器自动化中的应用22. FX2系列PCL五层电梯控制系统23. PLC控制的自动售货机毕业设计论文24. 双恒压供水西门子PLC毕业设计25. 交流变频调速PLC控制电梯系统设计毕业论文26. 基于PLC的三层电梯控制系统设计27. PLC控制自动门的课程设计28. PLC控制锅炉输煤系统29. PLC控制变频调速五层电梯系统设计30. 机械手PLC控制设计31. 基于PLC的组合机床控制系统设计32. PLC在改造z-3040型摇臂钻床中的应用33. 超高压水射流机器人切割系统电气控制设计34. PLC在数控技术中进给系统的开发中的应用35. PLC在船用牵引控制系统开发中的应用36. 智能组合秤控制系统设计37. S7-200PLC在数控车床控制系统中的应用38. 自动送料装车系统PLC控制设计39. 三菱PLC在五层电梯控制中的应用40. PLC在交流双速电梯控制系统中的应用41. PLC电梯控制毕业论文42. 基于PLC的电机故障诊断系统设计43. 欧姆龙PLC控制交通灯系统毕业论文44. PLC在配料生产线上的应用毕业论文45. 三菱PLC控制的四层电梯毕业设计论文46. 全自动洗衣机PLC控制毕业设计论文47. 工业洗衣机的PLC控制毕业论文48. 《双恒压无塔供水的PLC电气控制》49. 基于三菱PLC设计的四层电梯控制系统50. 西门子PLC交通灯毕业设计51. 自动铣床PLC控制系统毕业设计52. PLC变频调速恒压供水系统53. PLC控制的行车自动化控制系统54. 基于PLC的自动售货机的设计55. 基于PLC的气动机械手控制系统56. PLC在电梯自动化控制中的应用57. 组态控制交通灯58. PLC控制的升降横移式自动化立体车库59. PLC在电动单梁天车中的应用60. PLC在液体混合控制系统中的应用61. 基于西门子PLC控制的全自动洗衣机仿真设计62. 基于三菱PLC控制的全自动洗衣机63. 基于plc的污水处理系统64. 恒压供水系统的PLC控制设计65. 基于欧姆龙PLC的变频恒压供水系统设计66. 西门子PLC编写的花样喷泉控制程序67. 欧姆龙PLC编写的全自动洗衣机控制程序68 景观温室控制系统的设计69. 贮丝生产线PLC控制的系统70. 基于PLC的霓虹灯控制系统71. PLC在砂光机控制系统上的应用72. 磨石粉生产线控制系统的设计73. 自动药片装瓶机PLC控制设计74. 装卸料小车多方式运行的PLC控制系统设计75. PLC控制的自动罐装机系统76. 基于CPLD的可控硅中频电源77. 西门子PLC编写的花样喷泉控制程序78. 欧姆龙PLC编写的全自动洗衣机控制程序79. PLC在板式过滤器中的应用80. PLC在粮食存储物流控制系统设计中的应用81. 变频调速式疲劳试验装置控制系统设计82. 基于PLC的贮料罐控制系统83. 基于PLC的智能交通灯监控系统设计
PLC论文相对来说比较简单,只要做熟悉一个,其他的触类旁通。。硬件图用VISIO可以很快的画出,软件编程也不复杂。难点在于和组态王结合进行相应的实时监测和控制。
plc是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。下面是我为大家精心推荐的plc论文范文,希望能够对您有所帮助。
PLC概述及维护
摘要:针对在信号系统与外部接口设计中广泛使用的PLC,本文介绍了PLC的概况和使用中的常见问题处理。
Abstract: In view of the signaling system with exterior connection design in widespread used PLC, this article introduced PLC’s survey and frequently malfunctions.
关键词:PLC, 接口,故障,维修,地铁,信号
Key words: PLC, Interface, Malfunction,Maintenance, Subway,Signaling
中图分类号: U231+.7 文献标识码:A文章编号:
一、背景及基本概念
背景
在信号系统中的设计中,越来越多的使用PLC作为内部及外部接口的元器件,而接口的问题一直是设备调试、维护中比较难于掌握的。所以作为工程人员就需要对PLC的工作原理,及常见的问题有一定的了解。
基本概念
定义
PLC即可编程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的简称。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控器及其有关设备,都应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具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC的结构及基本配置
一般讲,PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下:
图1
一、CPU:
PLC中的CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路,
与通用计算机一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模块总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口,用于接I/O范本或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关,用以对PLC作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
二、I/O模块:
PLC的对外功能,主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入缓存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块:
有些PLC中的电源,是与CPU模块合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流220VAC或110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为24V。
四、底板或机架:
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
PLC的通信及编程
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能,它和计算机一样具有RS-232接口,通过双绞线、同轴电缆或光缆,可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然,PLC之间的通讯网络是各厂家专用的,PLC与计算机之间的通讯,一些生产厂家采用工业标准总线,并向标准通讯协议靠近,这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
PLC编程
PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于高级语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言,OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC,其编程语言都具有以下特点:
1. 图形式指令结构:程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎
2. 明确的变数常数:图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如:K400,T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定,由产品型号决定,可查阅产品目录手册。
3. 简化的程序结构:PLC的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。
4. 简化应用软件生成过程:使用汇编语言和高级语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。
5. 强化调试手段:无论是汇编程序,还是高级语言程序调试,都是令编辑人员头疼的事,而PLC的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,诊断和调试操作都很简单。
二、PLC维护
维护概述
一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。对于地铁维护人员来讲,是不需要更改PLC内部程序的。但是在调试期间就需要对相应动作进行修改。
查找故障的设备
PLC的指示灯及机内设备,有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具,他能方便地连到PLC上面可以观察整个控制系统的状态。根据PLC厂家的不同编程器也有区别,有的是运行在PC上的软件,有的是一个专用的设备。
查找故障顺序
根据下列问题,并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换PLC中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成, 除了一把螺丝刀和一个万用电表外,并不需要特殊的工具。
1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮,在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的 框架,测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压,如果不是合适的AC或DC电源,则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常,但PWR灯不亮,检查保险丝,如必要的话,就更换CPU框架。
2、PWR(电源)灯亮否?如果亮,检查显示出错的代码,对照出错代码表的代码定义,做相应的修正。
3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮,检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置,或者是不是程序出错。如RUN灯不亮,而编程器并没插上,或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码,则需要更换CPU模块。
4、BATT(电池)灯亮否?如果亮,则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号,即使电池电压过低,程序也可能尚没改变。更换电池以后, 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错,在完成系统编程初始化后,将录在磁带上的程序重新装入PLC。
在日常的维修活动中,可以根据故障统计来准备备品备件,并不需要准备整个PLC。掌握了故障判断方法后,可以进行针对性地更换,这样可以减少维修成本,增加维修效率。
三、总结
了解PLC的组成部分及工作原理,可以更加准确的对PLC进行故障判断,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清楚的估计,可以减少安装调试、维修成本,延长PLC控制系统的寿命。
在信号设计过程中有过把系统改复杂的现象,如采用复杂的控制方式和设备来实现,本可以用简单装置来实现的控制,违背了经济、简单、实用的原则,并可能会增加故障率。另外我们在信号系统中大多使用PLC处理接口信息,所以在设计过程中要尽量将接口信息容易识别,这样在出现故障时,能够尽快判断故障的归属方,便于地铁的运营管理。
分析故障或处理故障时也要注意系统性,要综合的考虑系统的各个输入输出才能能准确地判断故障点。
浅析PLC控制技术
[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的缩写,即可编程逻辑控制器。IEC对PLC的定义是:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
[关键词]PLC技术发展现状发展趋势
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210064-01
一、PLC技术的概念
PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International
Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
二、PLC技术的发展历史
1968年,通用汽车对外公开招标,寻求新的电气控制装置,1969年,美国数字设备公司制成的首台plc,1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60~70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。
三、我国PLC技术的发展现状
我国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了我国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,2001年下半年在沈阳供电公司进行了小规模现场试验,实验效果良好,并于6月20日在沈阳通过验收。验收委员会通过现场检测认为,该实验从中国配电网的实际传播特性出发,对电力线通信技术的理论、实际应用和工程技术进行了开创性研究,在国内率先研制成功2Mbps和14Mbps高速电力线通信系统,建立了我国第一个电力线宽带接入实验网络;实现了自家庭至配电开关柜的高速电力线数据通信,并将办公自动化系统延伸至家庭。该实验的成功标志着我国已经全面掌握了高速电力线通信的核心技术,具备了研制生产这种技术实用化设备的能力。据悉,今年年底以前将建成200户的试验网络。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
四、PLC的未来发展趋势
1.功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。
2.规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3.系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。
五、PLC技术的特点
1.配套齐全,功能完善,适用性强:PLC发展到今天,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制,CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造:PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造周期大为缩短,同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改变程序改变生产过程。
3.体积小,重量轻,能耗低:以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
六、PLC应用中应注意的问题
PLC是专门为工业生产服务的控制装置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣时,就不能保证plc的正常运行,因此在使用中应注意以下环境问题。
1.温度:PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风扇强迫通风。
2.湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
3.震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。
4.空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。
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plc是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。下面是我为大家精心推荐的plc论文范文,希望能够对您有所帮助。
PLC概述及维护
摘要:针对在信号系统与外部接口设计中广泛使用的PLC,本文介绍了PLC的概况和使用中的常见问题处理。
Abstract: In view of the signaling system with exterior connection design in widespread used PLC, this article introduced PLC’s survey and frequently malfunctions.
关键词:PLC, 接口,故障,维修,地铁,信号
Key words: PLC, Interface, Malfunction,Maintenance, Subway,Signaling
中图分类号: U231+.7 文献标识码:A文章编号:
一、背景及基本概念
背景
在信号系统中的设计中,越来越多的使用PLC作为内部及外部接口的元器件,而接口的问题一直是设备调试、维护中比较难于掌握的。所以作为工程人员就需要对PLC的工作原理,及常见的问题有一定的了解。
基本概念
定义
PLC即可编程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的简称。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控器及其有关设备,都应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具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC的结构及基本配置
一般讲,PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下:
图1
一、CPU:
PLC中的CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路,
与通用计算机一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模块总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口,用于接I/O范本或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关,用以对PLC作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
二、I/O模块:
PLC的对外功能,主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入缓存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块:
有些PLC中的电源,是与CPU模块合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流220VAC或110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为24V。
四、底板或机架:
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
PLC的通信及编程
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能,它和计算机一样具有RS-232接口,通过双绞线、同轴电缆或光缆,可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然,PLC之间的通讯网络是各厂家专用的,PLC与计算机之间的通讯,一些生产厂家采用工业标准总线,并向标准通讯协议靠近,这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
PLC编程
PLC的编程语言与一般计算机语言相比,具有明显的特点,它既不同于高级语言,也不同与一般的汇编语言,它既要满足易于编写,又要满足易于调试的要求。目前,还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言,OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC,其编程语言都具有以下特点:
1. 图形式指令结构:程序由图形方式表达,指令由不同的图形符号组成,易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形,用户根据自己的需要把这些图形进行组合,并填入适当的参数。在逻辑运算部分,几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图,很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示,它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系,很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等,一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示,虽然象征性不如逻辑运算部分,也受用户欢迎
2. 明确的变数常数:图形符相当于操作码,规定了运算功能,操作数由用户填人,如:K400,T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定,由产品型号决定,可查阅产品目录手册。
3. 简化的程序结构:PLC的程序结构通常很简单,典型的为块式结构,不同块完成不同的功能,使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。
4. 简化应用软件生成过程:使用汇编语言和高级语言编写程序,要完成编辑、编译和连接三个过程,而使用编程语言,只需要编辑一个过程,其余由系统软件自动完成,整个编辑过程都在人机对话下进行的,不要求用户有高深的软件设计能力。
5. 强化调试手段:无论是汇编程序,还是高级语言程序调试,都是令编辑人员头疼的事,而PLC的程序调试提供了完备的条件,使用编程器,利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等,并在软件支持下,诊断和调试操作都很简单。
二、PLC维护
维护概述
一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。对于地铁维护人员来讲,是不需要更改PLC内部程序的。但是在调试期间就需要对相应动作进行修改。
查找故障的设备
PLC的指示灯及机内设备,有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具,他能方便地连到PLC上面可以观察整个控制系统的状态。根据PLC厂家的不同编程器也有区别,有的是运行在PC上的软件,有的是一个专用的设备。
查找故障顺序
根据下列问题,并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换PLC中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成, 除了一把螺丝刀和一个万用电表外,并不需要特殊的工具。
1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮,在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的 框架,测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压,如果不是合适的AC或DC电源,则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常,但PWR灯不亮,检查保险丝,如必要的话,就更换CPU框架。
2、PWR(电源)灯亮否?如果亮,检查显示出错的代码,对照出错代码表的代码定义,做相应的修正。
3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮,检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置,或者是不是程序出错。如RUN灯不亮,而编程器并没插上,或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码,则需要更换CPU模块。
4、BATT(电池)灯亮否?如果亮,则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号,即使电池电压过低,程序也可能尚没改变。更换电池以后, 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错,在完成系统编程初始化后,将录在磁带上的程序重新装入PLC。
在日常的维修活动中,可以根据故障统计来准备备品备件,并不需要准备整个PLC。掌握了故障判断方法后,可以进行针对性地更换,这样可以减少维修成本,增加维修效率。
三、总结
了解PLC的组成部分及工作原理,可以更加准确的对PLC进行故障判断,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清楚的估计,可以减少安装调试、维修成本,延长PLC控制系统的寿命。
在信号设计过程中有过把系统改复杂的现象,如采用复杂的控制方式和设备来实现,本可以用简单装置来实现的控制,违背了经济、简单、实用的原则,并可能会增加故障率。另外我们在信号系统中大多使用PLC处理接口信息,所以在设计过程中要尽量将接口信息容易识别,这样在出现故障时,能够尽快判断故障的归属方,便于地铁的运营管理。
分析故障或处理故障时也要注意系统性,要综合的考虑系统的各个输入输出才能能准确地判断故障点。
浅析PLC控制技术
[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的缩写,即可编程逻辑控制器。IEC对PLC的定义是:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
[关键词]PLC技术发展现状发展趋势
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210064-01
一、PLC技术的概念
PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International
Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
二、PLC技术的发展历史
1968年,通用汽车对外公开招标,寻求新的电气控制装置,1969年,美国数字设备公司制成的首台plc,1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60~70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。
三、我国PLC技术的发展现状
我国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了我国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,2001年下半年在沈阳供电公司进行了小规模现场试验,实验效果良好,并于6月20日在沈阳通过验收。验收委员会通过现场检测认为,该实验从中国配电网的实际传播特性出发,对电力线通信技术的理论、实际应用和工程技术进行了开创性研究,在国内率先研制成功2Mbps和14Mbps高速电力线通信系统,建立了我国第一个电力线宽带接入实验网络;实现了自家庭至配电开关柜的高速电力线数据通信,并将办公自动化系统延伸至家庭。该实验的成功标志着我国已经全面掌握了高速电力线通信的核心技术,具备了研制生产这种技术实用化设备的能力。据悉,今年年底以前将建成200户的试验网络。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
四、PLC的未来发展趋势
1.功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。
2.规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3.系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。
五、PLC技术的特点
1.配套齐全,功能完善,适用性强:PLC发展到今天,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制,CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造:PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造周期大为缩短,同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改变程序改变生产过程。
3.体积小,重量轻,能耗低:以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
六、PLC应用中应注意的问题
PLC是专门为工业生产服务的控制装置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣时,就不能保证plc的正常运行,因此在使用中应注意以下环境问题。
1.温度:PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风扇强迫通风。
2.湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
3.震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。
4.空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。
参考文献:
[1]钟肇新,可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2000.
[2]储云峰,施耐德电气可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2006.
[3]高勤,电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社,2002.
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摘要:通过对应急发电机自启动要求的分析,结合装备现状、配电系统的设计要求,利用PLC(可编程控制器)改造现有设备的优势,提出了详细的设计思路和方案以供参考。 关键词:PLC 应急发电机 方案 配电系统 通过对应急发电机自启动要求的分析,结合装备现状、配电系统的设计要求,利用PLC(可编程控制器)改造现有设备的优势,提出了详细的设计思路和方案以供参考。 通常传统发电机控制采用落后继电接触器控制方式,中间继电器和时间继电器太多,体积大,功能少,寿命短,线路复杂,接点多,造成故障多可靠性差,维修困难;而采用微电子技术由于集成电路(IC)的系统芯片种类繁多,体积大,设计周期长,费用低,工艺复杂,抗干扰性差,可靠性差;而可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心,综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置,具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点,近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。 应急发电机组用PLC控制有很多优点,它主要通过软件控制,从而省去了硬件开发工作,外围电路很少,大大提高了系统的可靠性与抗干扰能力;由于它简单易行的可编程序功能,无须改变系统的外部硬件接线,便能改变系统的控制要求,使系统的“柔性”大大提高。 主要设计功能 在生产过程中突然停电,应急发电机立即给设备继续供电。应急电源原动机一般采用一台独立冷却和供油系统的柴油机,并设有自启动装置,保证在主站失电后0-50秒内启动,应急电网通常为主电网的一部分,在正常情况下,这些用电设备由总配电板供电,只是在应急情况下由应急发电机组供电,因此在应急配电板上的应急发电机主开关与主开关向应急配电板供电的开关之间设有电气联锁,以保证安全。 应急发电机组作为一个应急电源,应具备以下基本要求: 1、自动启动 当正常供电出现故障(断电)时,机组能自动启动、自动升速、自动合闸,向应急负载供电。 2、自动停机 当正常供电恢复,经判断正常后,控制切换开关,完成应急电到正常电的自动切换、然后控制机组降速到怠速、停机。 3、自动保护 机组在运行过程中,如果出现油压过低(小于)、冷却水温过高(大于95度)、电压异常故障,则紧急停机,同时发出声光报警信号,如果出现水温高(大于90度)、油温高等故障。则发出声光报警信号,提醒维护人员进行干预。 4、三次启动功能 机组有三次启动功能,若第一次启动不成功,经10秒延时后再次启动,若第二次启动不成功,则延时后进行第三次启动。三次启动中只要有一次成功,就按预先设置的程序往下运行;若连续三次启动均不成功,则视为启动失败,发出声光报警信号(也可以同时控制另一台机组起动)。 5、自动维持准启动状态 机组能自动维持准启动状态。此时,机组的自动周期性预供油系统、油和水的自动加温系统、蓄电池的自动充电装置投入工作。 6、具备手动、自动两种操作模式。 控制系统的硬件设计 应急电源多采用135系列的柴油机组,下面就以此为例用PLC实现对柴油机自启动的控制。 电路分析 设计说明:控制面板上有“手动/自动”选择旋钮, “启动”、“加速” 、 “减速、”“合闸”、“分闸”按钮,柴油机上加装接近开关(旋转编码器),用于测速度,加装油门电机用于控制柴油机转速,加装电磁铁用于停机熄火,电压检测、水温、油压都是外部开关信号。 一次启动过程:正常电失电后,经5秒确认,“启动电机”启动4秒钟,如柴油机发火运行,则接近开关(旋转编码器)测到柴油机达到启动转速,PLC立即停止“启动电机”。柴油机怠速30S后开始根据接近开关的信号加速,直到稳定转速,发电机开始发电,电压正常后合上主开关向负载供电。运行中PLC自动稳定转速。 三次启动过程:若一次启动未成功,则接近开关(旋转编码器)测到柴油机达不到启动转速速度,并在5秒后测不到柴油机转速,由PLC内部的定时器来进行控制进行再次启动,以10秒作为一个周期,三次启动时间约30秒,32秒后输出报警,如启动中接近开关(旋转编码器)测不到柴油机达转速,则直接启动失败。 启动失败及柴油机组停机:启动失败后,电磁电把油门拉回到“停机”位置,当正常电恢复时,PLC发出分闸信号并由油门电机减速到怠速60S后,电磁电将油门拉回“停机”位置,柴油机缺油熄火。 并可根据用户需要增加小型人机界面,以文字、指示灯、图案等形式显示柴油机的各种数值及状态。并可通过其面板的按钮改变柴油机的数值及状态。可修改有与时间有关的参数,对输入的数据进行范围设定,超出范围的数据拒绝输入。可以对柴油机的各种故障以文字形式显示以便于查找故障,如三次起动失败,转速高,缸温高,市电供电等等。带密码保护功能,可以防止非授权用户更改重要数据和开关量。机组--自控的特点(1)机组由柴油机发电机组和中心控制柜组成,可以单机单柜、双机单柜或联网自动化控制(无人值守)。(2)控制柜的核心是可编程序控制器(PLC),通常选用选用北京凯迪恩公司CPU306小型可编程序控制器,运行可靠,质量稳定。(3)充分利用PLC的指令和功能编制程序,尽量减少外围控制元器件和接口,电路简单,操作方便,便于维护。(4)利用PLC的高速计数器功能,准确测出机组转速,不采用原来的测速发电机、转速表,避免了安装困难并提高了可靠性。(5)控制器采用直流24V供电,并配备先进的高频开关式直流充电设备,可对蓄电池进行浮充电,保证控制柜直流供电。(6)PLC中的EPROM(只读存储器)可固化程序,使原程序长期不丢失。(7)利用PLC的通信功能可实现近程、远程集中监控。技术要求:采用旋转编码器比接近开关性能效果更好。接近开关技术要求:螺纹式接近开关检测距离10mm±10%工作电压DC型:10-30VDC 三线型响应频率400Hz 接近开关又称无触点接近开关,是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近开关的感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速发出电气指令,准确反应出运动机构的位置和行程,即使用于一般的行程控制,其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力,是一般机械式行程开关所不能相比的。根据所需的输入/输出点数选择PLC机型 根据自动化机组的控制要求,所需PLC的输入点数为14个,输出点数为10个。系统的控制量基本上是开关量,只有电压是模拟量,为了降低成本,可以通过检测电路把模拟量转换成开关量、如电压监测可以用电压保护器代替。这样可以选用不带模拟量输入的PLC。对于小型发电机可不加装油门电机用于控制柴油机转速。本系统选用北京凯迪恩公司CPU306小型可编程序控制器,可靠性高,体积小,输入点数为14个,输出点数为10个。电源、输入、输出电压均为24VDC。分配PLC输入输出 根据自动化机组的控制要求和电气原理图,PLC输入、输出信号分配表见表1。表1输入/输出分配表 停市电信号 油门加速 接近开关 (旋转编码器) 油门减速 接近开关** (旋转编码器)** 启动电机 电压正常 合闸 油压低 分闸 水温高 停机电磁铁 手动/自动 故障信号 启动按钮 加速按钮 减速按钮 停机按钮 合闸按钮 分闸按钮 合闸输出信号注: I全为直流24V输入Q为无源触点输出(24V3A)1表示接通0表示断开 电路设计见附录1所示:(Autocad2004打开) 发电机时序图见附录2所示:(Autocad2004打开) 发电机PLC源程序见附件:(从北京凯迪恩自动化技术有限公司网站下载最新版EasyProg软件打开)源程序是加装接近开关,柴油机每转发出6个脉冲信号,柴油机每分钟1000转,秒一个周期测速,如采用旋转编码器则秒一个周期测速,效果更佳。结论 采用PLC控制的自动化柴油发电机组,硬件结构简单,成本低廉,响应速度快,性能、价格比很高,和单片机系统相比具有极高的可靠性。经现场使用考验,性能稳定,运行可靠。另外还可以根据实际需要很方便地进行扩展。程序稍作修改,就可以满足用户不同的控制要求,对于现代智能楼宇,控制系统还可以通过通讯模块纳入到整个楼宇的监控系统之中,体现出极大的灵活性和适应性,具有极高的实际推广价值。
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