兩種液體混合裝置課程設(shè)計(jì)說明書lsn

1、唐 山 學(xué) 院電氣控制及PLC應(yīng)用課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 兩種液體混合自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 (部) 智能與信息工程學(xué)院 班 級(jí) 13自動(dòng)化 姓 名 張建輝 學(xué) 號(hào) 4130219115 指導(dǎo)教師 曹勝敏 2016 年 2 月 29 日至 3 月 11 日 共 2 周2016年 3月 13日目 錄1引言12課程設(shè)計(jì)原理及要求22.1 混合裝置實(shí)現(xiàn)原理22.2 混合裝置設(shè)計(jì)要求22.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案23混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)43.1選擇PLC43.2 選擇接觸器53.3 小型三級(jí)斷路器選擇53.4 液位傳感器的選擇63.5 選擇電磁閥63.6電壓轉(zhuǎn)換器的選擇73.7 PLC I/O 點(diǎn)分配

2、83.7.1分析原理83.7.2輸入輸出I/O分配93.7.3 PLC的接線圖104 自動(dòng)控制系統(tǒng)114.1系統(tǒng)功能圖114.2系統(tǒng)T型圖125 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)155.1 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)155.2 系統(tǒng)故障分析及處理155.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理155.2.2 PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理155.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理155.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)16總結(jié)18參考文獻(xiàn)19附錄20摘 要隨著科技的發(fā)展PLC的開發(fā)與應(yīng)用把各國(guó)的工業(yè)推向自動(dòng)化、智能化。強(qiáng)大的抗干擾能力使它在工業(yè)方面取代了微型計(jì)算機(jī)，方便的軟件編程使他代替繼電器的繁雜連線，靈活

3、、方便效率高。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)兩種液體混合攪拌機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中針對(duì)控制對(duì)象：三只傳感器監(jiān)視容器高、中、低液位，設(shè)三電磁閥控制液體A、B輸入與混合液體C輸出，設(shè)攪拌電機(jī)M。攪拌機(jī)是一種將兩種或多種以上材料攪拌混合的系統(tǒng)，對(duì)攪拌機(jī)的控制，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，工藝流程是：按下啟動(dòng)按鈕，開始下列操作：液位低于下限時(shí)（L3），A液體進(jìn)入容器內(nèi)，當(dāng)液位達(dá)到中限(L2)時(shí)，A液體停止進(jìn)入，B液體進(jìn)入，當(dāng)液體達(dá)到上限（L1）時(shí)，B液體停止進(jìn)入，攪拌器開始攪拌液體，攪拌20S后停止，電爐開始加熱，當(dāng)?shù)竭_(dá)到所規(guī)定溫度時(shí)，電爐停止加熱，放液閥（L4）打開，放出液體，當(dāng)液體低于液位下限時(shí)開始計(jì)時(shí)， 20

4、秒后容器放空，放液閥（L4）關(guān)閉，完成一個(gè)操作周期。當(dāng)開始時(shí)容器中液位高于上限時(shí)：如果沒有達(dá)到所規(guī)定溫度時(shí), 電爐開始加熱, 當(dāng)?shù)竭_(dá)所規(guī)定溫度時(shí)，電爐停止加熱，放液閥打開，放出液體；如果達(dá)到所規(guī)定溫度時(shí),放液閥Y4打開，放出液體。本次設(shè)計(jì)要求運(yùn)用s7-200PLC作為控制核心設(shè)計(jì)液體混合控制系統(tǒng)，在充分進(jìn)行實(shí)際調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定設(shè)計(jì)方案，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件做出設(shè)計(jì)和選擇，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行安裝調(diào)試。課程設(shè)計(jì)說明書1引言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各種工業(yè)自動(dòng)化的不斷升級(jí)，對(duì)于工人的 素質(zhì)要求也逐漸提高。其中在生產(chǎn)的第一線有著各種各樣的自動(dòng)加工系統(tǒng)，其中多種原材料

5、混合在加工，是其中最為常見的一種。在工藝加工最初，把多種原料再合適的時(shí)間和條件下進(jìn)行需要的加工以得到產(chǎn)品一直都是在人監(jiān)控或操作下進(jìn)行的，在后來多用繼電器系統(tǒng)對(duì)順序或邏輯的操作過程進(jìn)行自動(dòng)化操作，但是現(xiàn)在隨著時(shí)代的發(fā)展，這些方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要。實(shí)際生產(chǎn)中需要更精確、更便捷的控制裝置。在生產(chǎn)過程、科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，可編程序自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用都是十分廣泛的,在自動(dòng)控制的設(shè)備中, 可編程序自動(dòng)控制亦比其它的控制方法使用得更普遍。隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,特別是大規(guī)模集成電路的問世和微處理機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,使可編程序自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，因此,了解和學(xué)習(xí)這些重

6、要技術(shù)對(duì)高校工程類專業(yè)的學(xué)生來說,已是必不可少。摻混PLC控制系統(tǒng)這個(gè)課題具有其重要的意義。本課題摻混PLC控制系統(tǒng)，其目的就是以PLC需要的和傳感器等元件的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)摻混的自動(dòng)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)功能和顯示功能。用PLC對(duì)摻混進(jìn)行控制，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、服務(wù)功能增強(qiáng)、系統(tǒng)的可靠性大大提高，且節(jié)省了成本，使摻混系統(tǒng)的性能價(jià)格比提高。尤其在集散控制系統(tǒng)中，利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可方便地進(jìn)行集中監(jiān)控管理。此次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：工作過程分析，I/O分配，梯形圖，指令表，接線圖，電氣原理圖及情況說明, 經(jīng)過多次修改和調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)題目要求。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q

7、代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正想縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以至現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式。

8、而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。 采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制。系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護(hù)性，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)水平有很大的幫助，同時(shí)又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，因此具有廣闊的市場(chǎng)前

9、景。用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制的實(shí)例很多，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要它。如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉庫、液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制都廣泛應(yīng)用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電氣控制。本次設(shè)計(jì)是將PLC用于兩種液體混合自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)習(xí)與實(shí)用是很好的結(jié)合。 2課程設(shè)計(jì)原理及要求2.1 混合裝置實(shí)現(xiàn)原理整個(gè)設(shè)計(jì)過程是按思想工藝流程設(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)(GB4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫。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

10、科，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，由模擬控制到徽機(jī)控使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于充善。對(duì)于本課題來說，液體混合系統(tǒng)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)，新控制裝置需要報(bào)據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(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似，以便于操作人員迅速掌握。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的開關(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)問越的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系

11、統(tǒng)方案。2.2 混合裝置設(shè)計(jì)要求1進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。2進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求主電路有短路和過載保護(hù)；進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。3畫出主電路圖，接線圖，并進(jìn)行安裝調(diào)試。4. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。2.3 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案Y1、Y2分別為液體A、B的進(jìn)入閥門， Y4為放液閥門，L1、L2、L3分別為高、中、低液面繼電器，H為電爐加熱器件，T為溫度傳感器 ，M為攪拌機(jī)。圖 2-1液體混合裝置示意圖3混合裝置控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1選擇PLC傳統(tǒng)的控制方法是采用維電器一接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也簡(jiǎn)潔地降低了設(shè)備的工作效率，采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器

12、是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機(jī)，完全能滿足控制要求。且具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。在本控制系統(tǒng)中，考慮到功能及實(shí)際使用條件，選用西門子公司S7系列的S7-200小型機(jī)其具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能性強(qiáng)，性價(jià)比高的特點(diǎn)。圖 3-1 S7-200型PLCPLC的一般結(jié)構(gòu)如圖2-1所示由圖可見主要有6個(gè)部分組成，包括CPU中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口。 1.中央處理單元(C

13、PU)CPU一樣PLC中的CPU也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件,主要有運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。2. 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC常用的存儲(chǔ)器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。3. I/O模塊 輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對(duì)外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或設(shè)

14、備之間的連部件。起著PLC與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排以便于連接和監(jiān)視。 4. 電源模塊 輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接的部件。它的作用是將槍入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號(hào)，將CPU送來的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)。3.2 選擇接觸器選用CJX1-9220V型接觸器如圖2-2所示圖 3-2 交流接觸器其中“C”表示接觸器“J”表示交流20為設(shè)計(jì)編號(hào)10/16為主觸頭額定電流。CJX1系列交流接觸器適用于交流50Hz或 60Hz，額定絕緣電壓至660V；電流9475A（380V、AC-3使用類別)的電力線路中供遠(yuǎn)距離

15、接通或分?jǐn)嚯娐分?可頻繁地起動(dòng)及控制交流電動(dòng)機(jī)。適用于控制交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止及反轉(zhuǎn)。因本設(shè)計(jì)需要液體攪拌和加熱所以需要使用兩個(gè)接觸器。 3.3 小型三級(jí)斷路器選擇圖3-3 DZ47-63系列小型斷路器適用范圍： DZ47-63系列小型斷路器(以下簡(jiǎn)稱斷路器)主要用于交流50Hz，額定工作電壓至380V，額定電流至63A，額定短路分?jǐn)嗄芰Σ怀^6000A的配電線路中，作為過載和短路保護(hù)之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用，斷路器符合GB10963.1標(biāo)準(zhǔn)。3.4 液位傳感器的選擇選用柱塞式壓力繼電器圖3-4液位傳感器兩個(gè)柱塞式壓力繼電器進(jìn)行不平行組合，其原理是當(dāng)液面上升，壓力變大，繼

16、電器上的浮子上升，觸碰到傳感器時(shí)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到PLC的中央數(shù)據(jù)處理器。3.5 選擇電磁閥選用2W-160-15型直動(dòng)式電磁閥圖3-5進(jìn)液電磁閥圖3-6放液電磁閥根據(jù)所使用的環(huán)境及用途不同可以選用不同的電磁閥，本設(shè)計(jì)因不設(shè)計(jì)腐蝕性液體，所以選擇性價(jià)比較高的黃銅閥。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下閥體材質(zhì)：黃銅使用流體：空氣、水、油型式：常閉式(即:通電打開,斷電關(guān)閉;常開式也有貨,即:通電關(guān)閉斷電打開)電壓：AC220V管孔徑：1流量孔徑：25mm壓力：05.0mpa流體溫度：-51003.6電壓轉(zhuǎn)換器的選擇選擇型號(hào)為S-240-24的交直流轉(zhuǎn)換器圖 3-7交直流轉(zhuǎn)換器將輸入的交流2

17、20V轉(zhuǎn)變成直流24V，為PLC提供24V的直流電源。相關(guān)參數(shù)輸入電壓范圍：88-132VAC/176-264VAC由開關(guān)選擇47-63Hz;248-370VDC輸入電流：5A/115V 2.5A/230V冷啟動(dòng)電流：18A/115V 36A/230V漏電流：<3.5mA/240VAC過載保護(hù)：105%-135%類型：切斷輸出，自動(dòng)復(fù)位過電壓保護(hù)：105%-135%溫度系數(shù)：±0.03%/(0-50)3.7 PLC I/O 點(diǎn)分配3.7.1分析原理從混合裝置裝置的工作過程可以看出整個(gè)工作過程主要分為初始準(zhǔn)備、進(jìn)液A、進(jìn)液B、攪拌、加熱、放液等6個(gè)階段。雖起始條件不同，但總體要求

18、均是各階段按順序在相應(yīng)的轉(zhuǎn)換信號(hào)指令下從一個(gè)階段向另一個(gè)階段轉(zhuǎn)換，因此都屬于順序控制。西門子PLC具有專門的順序控制指令步進(jìn)指令。用步進(jìn)指令編程簡(jiǎn)單直觀、方便易讀。下面結(jié)合液體混合裝置裝置用步進(jìn)指令編程實(shí)現(xiàn)對(duì)它的控制。1.起動(dòng)操作 分析系統(tǒng)控制要求，可將系統(tǒng)的工作流程分解為6個(gè)工作步，三種起始狀態(tài)。 第一步：初始準(zhǔn)備階段，接通電源。第二步：按下起動(dòng)按鈕SF1，進(jìn)液閥Q0.1打開，進(jìn)A液。 第三步：L2動(dòng)作，打開進(jìn)液閥Q0.1，進(jìn)B液。 第四步：L1動(dòng)作，攪拌電動(dòng)機(jī)M工作，攪拌混合液20S。第五步：20S時(shí)間到，開始加熱。 第六步：加熱到指定溫度，打開放液閥Q0.5.放液至L3處開始計(jì)時(shí)且繼續(xù)放

19、液，計(jì)時(shí)滿20S后，開始下一個(gè)循環(huán)。第一起始狀態(tài)即容器內(nèi)液體溫度低于下限位，則從第一步開始程序順序執(zhí)行，第二起始狀態(tài)即容器內(nèi)液體高于上限位且沒有達(dá)到所規(guī)定溫度時(shí)，則程序從第三步開始順序執(zhí)行，若液體高于上限位且達(dá)到所規(guī)定的溫度時(shí)程序直接執(zhí)行第六步放液。2.停止操作 在工作過程中，按下停止按鈕后，裝置不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后才會(huì)自動(dòng)停止。 3.確定輸入設(shè)備 根據(jù)上述分析，系統(tǒng)有5個(gè)輸入信號(hào)：起動(dòng)、停止、液位傳感器L1、L2和L3檢測(cè)信號(hào)和溫度傳感器T。由此確定，系統(tǒng)的輸入設(shè)備有兩只按鈕和四只傳感器PLC需要用6個(gè)輸入點(diǎn)分別與之相連。 4.確定輸出設(shè)備 系統(tǒng)由進(jìn)液閥Q0.1、Q0.2分別

20、控制A液和B液的進(jìn)液；出液閥Q0.5控制放液；電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行混合液體的攪拌；加熱裝置H進(jìn)行對(duì)混合液體的加熱。由此確定，系統(tǒng)的輸出設(shè)備有三只電磁閥和兩只接觸器，PLC需要用5個(gè)輸出點(diǎn)分別驅(qū)動(dòng)它們。根據(jù)確定的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，I/O及接線圖分別如表2-1和圖2-8所示。3.7.2輸入輸出I/O分配表3-1 I/O分配表3.7.3 PLC的接線圖圖3-8 PLC I/O接線圖4 自動(dòng)控制系統(tǒng)4.1系統(tǒng)功能圖根據(jù)上述分析，可繪制出液體混合自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能圖，如圖3-1所示圖4-1系統(tǒng)功能圖由流程圖可知系統(tǒng)按下啟動(dòng)按鈕當(dāng)液面位于下限位以下時(shí)，A液體開始注入，當(dāng)?shù)竭_(dá)中限位時(shí)A液體停止注入B液體開始注入，當(dāng)?shù)?/p>

21、達(dá)上限位時(shí)A、B液體停止進(jìn)入，攪拌機(jī)開始攪拌，計(jì)時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)20秒，攪拌20秒后開始加熱，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，停止加熱開始放液，到達(dá)下限位時(shí)計(jì)時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)20秒進(jìn)入下一循環(huán)；若起始時(shí)以到達(dá)上限位直接攪拌；起始時(shí)溫度也已到達(dá)則直接開始放液。4.2系統(tǒng)T型圖根據(jù)所繪制的系統(tǒng)功能圖，可設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的T型圖，如圖3-2所示。圖 4-2 系統(tǒng)T型圖5 系統(tǒng)常見故障分析及維護(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)的沒備消耗、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，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，希望能對(duì)PLC 過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫

22、助。 5.1 系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)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)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、輸入輸出接口、存儲(chǔ)器、電源及外部編程器等?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)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、電動(dòng)機(jī)等。 5.2 系統(tǒng)故障分析及處理5.2.1 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)適成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線很壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，

23、總線的塑料老化、印刷線路的老化、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ROM，其使用壽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采用高性能的處理芯片，故降率已經(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。加裝降溫描施，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)維修時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成損害。5.2.2 PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理PLC最大的

24、薄弱環(huán)節(jié)在I/0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)水平相差無幾的情況下I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)健部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的故障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。 5.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理在整個(gè)過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地的地點(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繼電器或空氣開關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

25、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。 2.第2類故障多發(fā)生在閥門等設(shè)備上。因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(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)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。 3.第3類故障點(diǎn)是傳感器和儀表。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(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)力電纜分開鋪設(shè)，特別是高干擾的變頻

26、器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。 5.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要再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)生出錯(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周圍鄰近的大容

27、量設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的于擾，其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過分布電容串入PLC引起的干擾。 3.輸入輸出信號(hào)的干擾 輸入沒備的輸入信號(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，在感性負(fù)載的場(chǎng)合，輸出信號(hào)由斷開一閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和由閉合、斷開的反向感應(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) 正確選擇接地點(diǎn)完善接地系統(tǒng) (4) 柜內(nèi)合理選線配線降低干擾?？偨Y(jié) 本設(shè)計(jì)主要闡述兩種液體

28、混合攪拌的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過程：即進(jìn)料、混料、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。使用了西門子S7-200型號(hào)PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。盡管課程設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過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)中沒有將指令程序通過編程器送入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

29、善。兩周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，對(duì)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)不陌生的我們，對(duì)于這次的課程設(shè)計(jì)都有不一樣的體驗(yàn)吧，對(duì)于我自己來說，PLC課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了許多，真正的受益匪淺，記住了老師對(duì)我們講的道理。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐我學(xué)會(huì)了PLC基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中提高了我們的工程素質(zhì)。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知識(shí)的掌握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加以重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序下載到plc中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行就是運(yùn)行的結(jié)果與課設(shè)要求不符。通過解決掉一個(gè)個(gè)在調(diào)試過程中遇到的問題，我們對(duì)plc的理解得到明顯加強(qiáng)，認(rèn)識(shí)到了理論與現(xiàn)實(shí)的差距。美好而又忙碌的兩

30、周已經(jīng)結(jié)束，但是我們學(xué)到的東西卻深深地刻在了腦子里。馬上就要上課，我將會(huì)帶著勤奮好學(xué)的態(tài)度去迎接我的新學(xué)期，真正做到不悔，就如這兩周。為期兩周的課程設(shè)計(jì)基本已經(jīng)落下帷幕了，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我遇到了很多困難，主要表現(xiàn)在對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)備和整體運(yùn)行過程不太熟悉，尤其是對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)的動(dòng)作情況很難掌握，其次梯形圖的編寫由于控制過程的復(fù)雜而覺得難以下手。通過查找資料和歐陽老師的講解，這些問題還是基本得到了解決。本設(shè)計(jì)采用PLC對(duì)摻混控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和硬件結(jié)構(gòu)，提高了該系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和安全性。梯形圖采用步進(jìn)指令（STL），這樣使程序的條理更加清晰易懂，這是本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于時(shí)間，經(jīng)驗(yàn)和能力的關(guān)系，本系統(tǒng)存在很多明顯的不足，沒有操作界面和人機(jī)對(duì)話操作僅能在理論上運(yùn)行的可能。希望這些缺陷，我能在以后的實(shí)際工作中能加以注意。整體來說，這次設(shè)計(jì)給了我很大的幫助，不僅僅熟悉的PLC的控制系統(tǒng)和各種元器件，并提高了實(shí)踐的能力，這些都將成為我以后步入社會(huì)參加工作的一筆寶貴經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第3版）M.北京航空航天大學(xué)出版社，20132廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用M.北