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1、长春汽车工业高等专科学校 继续教育学院 毕业论文 questions, to become the most as automatic control equipment foundation of the automation system, and based on micro processor, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology, modern technology and developed a kind of new-style indu
2、strial automatic control device. But also to the industrial control has brought an unprecedented special changes. Therefore, PLC reliability also directly affect the industrial enterprises safety production and operation, to study and improve the reliability of PLC control system method has the extr
3、emely vital significance. This paper introduces the present situation and the development, PLC, and the application of mitsubishi FX series the basic principle and structure of PLC, also mainly influence factors of reliability analysis of PLC, and proposes some appropriate measures to reduce the int
4、erference of the whole system. Key words:PLC。 Industrial automatic control。 Influence。 Reliability 。 measures 目录 第 1 章绪论 - 4 - 1.1 PLC 自动控制系统地简介 - 4 - 1.1.1 传统继电器控制地缺点与PLC地兴起 - 4 - 1.1.2 PLC也需要面对地问题 - 5 - 1.2 PLC 自动控制系统地发展现状与应用- 5 - 1.2.1 PLC地发展简况 - 6 - 1.2.2 目前影响推广 PLC地主要原因与应用 - 6 - 1.2.3 PLC地发展趋势
5、- 8 - 第 2 章 PLC 自动控制系统地基本结构与原理- 9 - 2.1 PLC 自动控制系统地基本组成与结构- 9 - 2.1.1 PLC自动控制系统地硬件 - 9 - 2.1.2 PLC自动控制系统地软元件 - 11 - 2.2 PLC 自动控制系统地工作原理- 13 - 2.2.1 FX系列 PLC工作原理 - 13 - 2.2.2 PLC编程语言及方法 - 14 - 第 3 章探讨影响 PLC自动控制系统可靠性地因素与建议- 15 - 3.1 影响 PLC可靠性因素地分析 - 15 - 3.1.1 PLC自动控制系统地干扰分析- 15 - 3.1.2 探讨如何提高 PLC地可靠性
6、 - 16 - 3.2 对 PLC地展望 - 21 - 总结- 21 - 致谢- 22 - 参考文献 - 22 - 第一章绪论 可编程序控制器 梯形图语言 2 )指令表 能块图:类似于数字逻辑电路地编程语言 5结构文本:大 内部处理 通信操作 输入处理 程序执行 输出处理 输入数据暂存区 输出数据暂存区 运行 停止 中型PLC 中可以实现复杂地数学运算 例如: 第3章探讨影响 PLC 自动控制系统可靠性地因素与建议 3.1 影响PLC 可靠性因素地分析 随着PLC 应用场合越来越广、应用环境越来越复杂, 所受到地干扰也越来越 多, 这些都可能造成 PLC 控制系统可靠性降低, 不能正常工作 ,
7、 导致无法挽回地经 济损失 . 因此 , 分析影响 PLC 控制系统可靠性地因素, 研究其解决措施 , 对于提高 PLC 控制系统可靠性具有重要地作用, 对于PLC 地进一步推广应用也具有普遍意义. 因此从两大方面来考虑: 造成传输信号线中断 , 如:短路或断路 机械触点抖动 , 现场触点虽然只闭合一次 ,PLC却认为闭合了多次 , 虽然硬件加 了滤波电路 , 软件增加微分指令 , 但因为 PLC 扫描周期太短 , 仍可能在 计数、累加、移位等指令中出错, 也造成错误地控制; 3现场变送器 , 机械开关自身出故障 , 如触点接触不良 , 变送器反映现场非电量偏 差较大或不能正常工作等 , 这些
8、故障同样会使控制系统不能正常工作. 控制负载地接触不能可靠动作, 虽然PLC 发出了动作指令 , 但执行机构并没按要 求动作; 2控制变频器起动 , 因为变频器自身故障 , 变频器所带电机并没按要求工作; 3各种电动阀、电磁阀该开地没能打开, 该关地没能关到位 , 因为执行 机构没能按 PLC 地控制要求动作 , 使系统无法正常工作 , 降低了系统 可靠性 . 3 )各种干扰源 1)元器件布局不合理造成内部信号相互串扰;PLC 控制系统线路中有电 源线、输入、输出线和接地线, 布线不恰当则会造成电磁感应和静电 感应等干扰; 2)杂乱地无线电波信号、外界地高频加热器和供电电源电压、电流剧 烈波动
9、和高次谐波地干扰等; 3)按钮、继电器等工作时触点间产生地电弧, 雷击和静电产生地火花放电地干 扰; 4)各类电磁干扰等 . 3.1.2 探讨如何提高 PLC 地可靠性 PLC 是为工业而设地控制设备 . 但影响可靠性地因素也蛮多, 如电磁干扰、外 围地湿度、电源电压、输入和输出连接线和I/O 电路、一些执行机构地开关啊, 机械触头啊 , 内部软件系统啊等易受到干扰时, 会使控制系统地可靠性受到影响. 下面针对 PLC 影响可靠性较大地提出一些建议: 1)对PLC 工作环境地要求:除了为特殊工作环境而设计地PLC 外, 一般PLC 工作地环境温度应在 055地范围 , 并要避免太阳光直接照射;
10、安装时要远离 大地热源 , 保证足够大地散热空间和通风条件;空气地相对湿度应小于85%,不结 露, 以保证 PLC 地绝缘良好 .PLC应避免安装在有振动地场所;对振动源允许地条 件则应按照产品说明书地要求, 安装减振橡胶垫或采取其他防振措施. 空气中有 粉尘和有害气体时 , 应将PLC 封闭安装 . 2)对电源地要求: 1)PLC 应直接从低压配电室地主母线上采用专用线供电, 以减少电机启停和其他因素给PLC 带来地直接影响; 2 )不同地 PLC 产品, 对电源 地要求也不同 , 这里包括电源地电压等级、频率、交流纹波系数和输入输出地供 电方式等对电磁干扰较强、而对PLC 可靠性要求又较高
11、地场合 ,PLC地供电应与动 力供电和控制电路供电分开;必要时, 可采用带屏蔽地隔离变压器供电、串联LC 滤波电路等; 3 )在设计时 , 外接地直流电源应采用稳压电源, 供电功率应留有 20% 30% 地余量 . 对由控制器本身提供地直流电源, 应了解它所能提供地最大电 流, 防止过电流造成设备地损坏. 3)对接地和接线地要求: 1)PLC 地良好接地是正常运行地前提. 在设计时 ,PLC地接地应与动力设 备地接地分开 , 采用专用接地;如不能分开接地时, 应采用共用接地;绝对禁止 采用共通接地方法 . 如图1所示, 接地点应尽可能靠近 PLC,接地线地线径应大于 4mm2, 接地电阻一般应
12、小于 10. 图3-1 接地方法 2)PLC 地接线包括输入接线和输出接线. 输入接线地长度不宜过长, 一般不大 于30m ;在线路距离较长时 , 可采用中间继电器进行信号地转换. 输入接线地 COM 端与输出接线地 COM 端不能接在一起 . 输入接线与输出接线地电缆应分开设置. 必 要时, 可在现场分别设置接线箱 . 集成电路或晶体管设备地输入信号和输出信号 地接线必须采用屏蔽电缆;屏蔽层地接地端应为一点接地, 接地点宜在控制器侧 . 4)安装与布线采取一定地抗干扰措施:PLC 电源、I/O 电源一般都采用带 屏蔽层地隔离变压器供电, PLC电源线 ,I/O 电源线 , 输入、输出信号线
13、, 交、直流 线都应尽量分开布线 , 有地还需要屏蔽线 , 甚至还要接地 . 5) 对I/O 电路及输入和输出端子信号地防护: 1) 要提高现场输入给 PLC 信号地可靠性 , 首先要选择可靠性较高 地变送器和各种开关 , 防止各种原因引起传送信号线短路、断路 或接触不良; 2 ) 在程序设计时增加数字滤波程序, 增加输入信号地可信性; 3) 当输入信号源与输出驱动地负载为感性元件时, 对于直流电路应 在其两端并联续流二极管。对于交流电路, 应在其两端并联阻容 吸收电路 . 采用以上措施 , 可防止在电感性输入或输出电路断开时 产生很高地感应电势或漏电流对PLC 输入、输出端点及内部电源 造成
14、地冲击 . 4) PLC是通过输入电路输入信号 , 因此输入电路地元器件质量地好坏 和连接方式直接影响着控制系统地可靠性. 比如:按钮、行程开 关等输入开关量地触点接触是否良好、接线是否牢固等. 在设计 时, 应尽量选用可靠性高地接近开关代替机械限位开关. 此外, 按 钮地常开和常闭触点地选择也会影响到系统地可靠性. 现以一个 简单地起动、停止控制线路为例, 如图2和图3所示地是两个控制 线路和它们地对应梯形图 . 这两个控制线路地控制功能完全一样, 按下起动按钮 , 输出动作;按下停止按钮, 输出断开;但它们地可 靠性不一样 . 我们假设输出断开为安全状态, 那么图 3地可靠性要 比图2地高
15、. 这是因为 SB1 、SB2 都有发生故障地可能 , 而最常见地 现象是输入电路开路 . 当采用图 3电路时 , 不论SB1 、SB2 开关本身 开路还是接线开路 , 输出都为安全状态 , 保证了系统地安全和可靠. 7)对执行机构可靠性研究:当现场地信号准确地输入给PLC 后,PLC执行程 序, 将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制. 怎样才能确保执行机构没 有出错 , 按控制要求工作 , 当执行机构没有按要求工作, 又怎样才能发现并了解故 障呢, 对此而应该做出以下措施:当负载由接触器控制时, 启动或停止这类负载 转为对接触器线圈控制 , 启动时接触器是否可靠吸合, 停止时接触器是否
16、可靠释 放, 这是应该了解地 . 当开启或关闭电动阀门时, 根据阀门开启、关闭时间不同, 设置延时时间 , 经过延时检测开到位或关到位信号, 如果这些信号不能按时准确 返回给 PLC,说明阀可能有故障 , 做阀故障报警处理 . 还要设计完善地故障报警系 统在自动控制系统地设计中我们设计了3级故障显示报警系统 ,1 级设置在控制现 场各控制柜面板 , 用指示灯指示设备正常运行和故障情况, 当设备正常运行时对 应指示灯亮 , 当该设备运行有故障时指示灯以1Hz地频率闪烁 . 为防止指示灯灯泡 损坏不能正确反映设备工作情况, 专门设置了故障复位 / 灯测试按钮 , 系统运行任 何时间持续按该按钮 3
17、s, 所有指示灯应全部点亮 , 如果这时有指示等不亮说明该 指示灯已坏 , 应立即更换 , 改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状 态.2 级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上, 当设备出现故障时 , 有文字 显示故障类型 , 工艺流程图上对应地设备闪烁, 历史事件表中将记录该故障.3 级 故障显示设置在中心控制室信号箱内, 当设备出现故障时 , 信号箱将用声、光报 警方式提示工作人员 , 及时处理故障 . 在处理故障时 , 又将故障进行分类 , 有些故 障是要求系统停止运行地, 但有些故障对系统工作影响不大, 系统可带故障运行 , 故障可在运行中排除 , 这样就大大减少整个系统停
18、止运行时间, 提高系统可靠性 运行水平 . 8)对PLC 信号地软件程序地多做探讨:在程序设计时,设置一个定时器 , 作 为监控程序部分 , 对系统地运行状态进行检测. 若程序运行能正常结束 , 则该定时 器就立即被清零;若程序运行发生故障, 如出现死循环等 , 该定时器在设定地时 间到就无法清零 , 此时PLC 发出报警信号 . 对于PLC 系统地可靠性做了一个完全地 保障. 例如: 图3-2 图3-2 检测程序 图3-2中定时器 T1为检测元件 ,X001为控制对象动作信号 ,X002为动作完成信 号,M2为报警或停机信号 . 假设被控对象地运行程序完成一次循环需要50s, 则定 时器K值
19、可取 510T1 为100ms 定时器) . 当X001=1 时, 被控对象运行开始 ,T1开始计 时;如在规定地时间内被控对象地运行程序能正常结束, 则X002 动作,M1复位, 定 时器T1被清零 , 等待下一次循环地开始;若在规定时间没有发出被控对象运行完 成地动作信号 , 则判断为故障 ,T1地触点闭合 , 接通M2 发出报警信号或停机信号 . PLC 地干扰问题十分复杂 , 因此PLC 控制系统地可靠性设计在系统设计中占有 重要地位 , 在实际设计中只有根据应用系统地具体特点和应用环境地具体条件, 理论联系实际 , 具体问题具体分析 , 灵活地选择行之有效地可靠性设计技术和抗 干扰方
20、法 , 全面、合理地考虑系统地软件和硬件设计, 从总体上提高系统地抗干 扰能力和可靠性 . 3.2 对PLC 地展望 21 世纪,PLC 会有更大地发展 , 现代 PLC地发展有两个主要趋势:其一是向 体积更小、速度更快、功能更强和价格更低地微小型方面发展;其二是向大型 网络化、高可靠性、好地兼容性和多功能方面发展, 而且 PLC地可靠性越来越强 . 无论从技术上、产品地配套性上、市场上网络地发展情况来看,PLC 将在工 业及工业以外地众多领域发挥越来越大地作用. 总结 此次毕业设计是我们从大学毕业生走向社会、走向未来重要地一步. 从最初 地选题 , 开题到完成设计 . 其间, 查找资料 ,
21、老师指导 , 与同学交流 , 反复修改 , 每一 个过程都是对自己能力地一次检验和充实. 通过这次实践 , 我了解了可编程序控制器是工业地核心, 了解 PLC自动控制 系统地发展历程 , 熟悉了 PLC地基本原理 , 以及 PLC在工作中会面临地一些干扰 因素、可靠性得不到保障, 培养了自己地设计能力. 此次毕业设计是对我专业知 识地一次实际检验、扩充和巩固, 使我越来越了解到PLC在工业中地地位 , 同时 也可能是步入 PLC工作领域地基石 . 毕业设计让我受益匪浅, 比如学会了如何查找相关资料、相关标准, 提高了 自己地分析问题、研究问题、解决问题地能力, 懂得了只有自己亲身努力才会有 结
22、果, 才会有经验 . 而且只有不断地努力 , 才会有更多地创新 , 新地经验 , 也是与时 俱进. 但是毕业设计也暴露出自己专业基础地很多不足之处. 比如缺乏深入地研究 性, 对知识不细化 , 对材料地归类不明确等等. 这次实践 , 使我了解自己知识还很 薄弱, 还有一大堆专业知识需要扩充, 路漫漫其修远兮 , 吾将上下而求索 , 马上要 毕业了 , 但可以在工作中学习 , 使自己更加充实 . 致谢 毕业设计地完成 , 意味着我大学地学习生涯即将结束了. 作为一名在校地学 生, 在毕业设计地选题、构思上、排布上、经验上等等方面有很多不足、漏失之 处, 但是, 在老师和同学们反复地帮助指导下,
23、我基本上还是顺利地完成了这个毕 业设计 . 在此, 我要感谢学校地领导和老师, 在这三年来对我们学生在生活和学习上 地帮助和指导 , 还给我们学生组织实践活动和实习地机会, 让我们理论加实践地 学习, 为步入职场做了个热身 . 当然, 还要感谢一起生活了3 年地朋友们 . 在这, 我再次由衷地感谢你们! 参考文献 1 阮 友 德, 邓 松, 张迎 辉 . 电 气 控 制 与 PLC实 训 教 程 . 人 民 邮 电 出版 社,2006.102009.11 重印) 2 黄宏格 , 宋绍民 , 雷军 . 提高 PLC 控制系统干扰性能地措施. 机电电 器.2005年02期 3 陆秀令 , 周腊吾 , 宋绍民 . 提高 PLC 抗干扰地软件设计. 机电项目技 术.2004年06期 4 熊幸明 .PLC控制系统地抗干扰研究 . 工业仪表与自动化装置 .2004年01 期 5 张铮 . 机电控制与 PLC,高职高专“十一五”机电一体化专业规划教 材.2008-02 6 陈忠华 . 可编程控制器与工业自动化. 机械工业出版社 2005年 7 廖常初 . PLC基础及应用 . 机械工业出版社 .2018-2-1 8 德力工 作室 全体 人员 . 三 菱 PLC 可 编程控制 器地教材 .PLC技 术网 )-可编程控制器技术门户
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