基于PLC的多種液體混合控制

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目 基于PLC的多種液體混合控制 院 系 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 自14-3班 學(xué)生姓名 王福鵬 學(xué)生學(xué)號(hào) 140601140319 指導(dǎo)教師 孫行衍 王婷婷 2017年 10月 20日1東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程 PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目 基于PLC的多種液體混合控制專業(yè) 自動(dòng)化 姓名 王福鵬 學(xué)號(hào) 140601140319 控制要求:本系統(tǒng)由軟PLC控制器、自動(dòng)化控制軟件平臺(tái)等組成，設(shè)計(jì)出三種液體混合加熱，四種液體混合自動(dòng)計(jì)數(shù)自動(dòng)清零、手動(dòng)清零的控制程序。 主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、

2、時(shí)序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能；3. 運(yùn)用功能指令設(shè)計(jì)出PLC控制程序，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 設(shè)計(jì)出上位監(jiān)控系統(tǒng)；5. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；6. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)多種液體混合控制功能。參考文獻(xiàn)：1 王祥群，高精度灌裝生產(chǎn)線中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用J，包裝與食品機(jī)械20042 秦讓，PLC在純凈水灌裝設(shè)備中的應(yīng)用J，給水排水，20003 王事成、李玉成等，PLC在啤酒灌裝壓蓋機(jī)上的應(yīng)用J，包裝工程，20004 張成，全自動(dòng)液體灌裝機(jī).，機(jī)電一體化，20035 吳東海，電器控制與PLC應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2005完成期限 2017.10.92017.10.20 指導(dǎo)教

3、師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 2017年 9月 29日目 錄第1章 多種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21.1 方案設(shè)計(jì)21.2 方案的介紹2第2章 硬件電路設(shè)計(jì)42.1 總體結(jié)構(gòu)42.2 液位傳感器的選擇52.3 攪拌電機(jī)的選擇52.4 接觸器的選擇62.5 熱繼電器的選擇62.6 電磁閥的選擇62.7 PLC的選擇72.8 PLC輸入、輸出口分配92.9 液體混合裝置輸入/輸出接線9第3章 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)113.1系統(tǒng)故障的概念113.2 系統(tǒng)故障分析及處理113.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)12第4章 軟件電路設(shè)計(jì)144.1程序框圖144.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖14第5章 課

4、程設(shè)計(jì)心得17參考文獻(xiàn)18PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 第1章 多種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1 方案設(shè)計(jì)對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)狀來(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。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(guò)程中十分重要的組成部分。以往常采用傳統(tǒng)

5、的繼電器接觸器控制, 使用硬連接電器多, 可靠性差, 自動(dòng)化程度不高。當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多地方的此類控制系統(tǒng)主要是采用DCS, 這是由于液位控制系統(tǒng)的儀表信號(hào)較多, 采用此系統(tǒng)性價(jià)比相對(duì)較好, 但隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展, PLC 在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強(qiáng)化。用于回路調(diào)節(jié)和組態(tài)畫(huà)面的功能不斷完善, 而且PLC 的抗干擾的能力也非常強(qiáng), 對(duì)電源的質(zhì)量要求比較低。目前已有許多企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造, 大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度, 為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障, 所以PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了良好的應(yīng)用。采用PLC 對(duì)容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控控制, 其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 設(shè)備投資

6、少, 監(jiān)控系統(tǒng)不僅自動(dòng)化程度高, 還具有在線修改功能, 靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), 適用于多段液位控制的監(jiān)控場(chǎng)合。為此, 我們?cè)O(shè)計(jì)了以德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200 CPU 226CN 型PLC 為主控制器, PPI 通信協(xié)議下的多種液體混合監(jiān)控系統(tǒng)。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(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)（GB4728）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

7、慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。控制由人工控制到自動(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。 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)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)狀就這個(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 方案的介紹（1）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，結(jié)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)是一個(gè)集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)連接，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

8、件設(shè)計(jì)、控制和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。（2）繼電器控制系統(tǒng)控制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)間及溫度等參數(shù)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)的正常工作，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)控制系統(tǒng)價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。（4）可編程序控制器控制可編程控制器(PLC)從上世紀(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

9、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?，F(xiàn)狀PLC已經(jīng)發(fā)展成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)通訊功能等多種功能，是名副其實(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）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)品兼容性比較強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)時(shí)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)量控制有些大才效用。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

10、子可靠。第2章 硬件電路設(shè)計(jì)2.1 總體結(jié)構(gòu)從圖2-1中可知設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合攪拌。此裝置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3,SL4為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒(méi)該點(diǎn)時(shí)為ON，YV1,YV2,YV3,YV4為電磁閥，M為攪拌機(jī)。另外還有控制電磁閥和電動(dòng)機(jī)的1個(gè)交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過(guò)引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果。圖2-1 液體混合灌裝機(jī)要求如下：1、 初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。2、 起始操作：按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置開(kāi)始按規(guī)定工作，液體A閥門打開(kāi)，液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)SL2時(shí)，關(guān)閉液體A閥門，

11、打開(kāi)B閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL3時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，打開(kāi)C閥門。當(dāng)液面到達(dá)SL4時(shí)，關(guān)閉液體C閥門，攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌電動(dòng)機(jī)工作1min后，停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SL1時(shí)，SL1有接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，在經(jīng)過(guò)20s后，容器放空，混合液體閥門YV4關(guān)閉，接著開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)操作。3、 停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余任務(wù)，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。2.2 液位傳感器的選擇選用LSF-2.5型液位傳感器。其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開(kāi)關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)。其原理是依據(jù)光的反射折射

12、原理 ，當(dāng)沒(méi)有液面時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來(lái)；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)。LSF光電液位開(kāi)關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1）工作壓力可達(dá)2.5Mpa；2）工作溫度上限為125；3）觸點(diǎn)壽命為100萬(wàn)次；4）觸點(diǎn)容量為70W；5）開(kāi)關(guān)電壓為24V DC；6）切換電流為0.5A。2.3 攪拌電機(jī)的選擇選用EJ15-3型電動(dòng)機(jī)。其中“E”表示電動(dòng)機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計(jì)序號(hào)，3為最大工作電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原

13、理如下：EJ15系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。1）額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過(guò)1000m。工作溫度-1540/濕度90%；3）EJ15系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。其硬件接線如圖2-2圖2-2 硬件接線2.4 接觸器的選擇選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器。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。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1） 操作頻率為1200/h；2） 機(jī)電壽命為1000萬(wàn)次；3） 主觸頭額定電流

14、為10/16（A）；4） 額定電壓為380/220（A）；5） 功率為2.5KW。2.5 熱繼電器的選擇選用JR16B-60/3D型熱繼電器。其中“J”表示繼電器，“D”表示帶斷相保護(hù)。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1）額定電流為20（A）；2）熱元件額定電流為32/45（A）。2.6 電磁閥的選擇（1） 入罐液體選用VF4-25型電磁閥。其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計(jì)序號(hào)，25表示口徑（mm）寬度。1）材質(zhì)：聚四氟乙烯；使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體；2） 介質(zhì)溫度150/環(huán)境溫度-2060；3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60Hz DC

15、: 24V；4） 功率：AC：2.5KW；5） 操作方式：常閉：通電打開(kāi)、斷電關(guān)閉，動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率。( 2 ) 出罐液體選用AVF-40型電磁閥。其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑（mm）相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1） 其最大特點(diǎn)就是能通過(guò)設(shè)備上的按鍵設(shè)置來(lái)控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果；2） 其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力；3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V；4） 功率：AC：5KW。2.7 PLC的選擇傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-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

16、間接的降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問(wèn)題，可編程控制器是一種將計(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(kāi)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，所需的開(kāi)關(guān)量輸入為6點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出為5點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用西門子S7-200作為控制單元來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，之所以選擇這種PLC，主要考慮S7系列PLC有以下

17、特點(diǎn)：1）快速的CPU處理速度，大程序容量；2）編程及監(jiān)控功能強(qiáng)大，維修簡(jiǎn)單；3）結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，具有極高的性能/價(jià)格比；4）豐富的指令系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)( International Electrotechnical Commission,IEC)頒布的PLC的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

18、 PLC的一般結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，由圖可見(jiàn)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。圖2-3 PLC結(jié)構(gòu)圖 （1） 中央處理單元（CPU）與通用計(jì)算機(jī)中的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

19、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(guò)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)備之間的連接部件，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)I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號(hào)，將CPU送來(lái)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)。 2.8 PLC輸入、輸出口分配輸入/輸出地址分配如表2-1表2-1液體混合裝置輸入/

20、輸出地址分配輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號(hào)輸出設(shè)備輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕I0.0電磁閥YV1Q0.0SL1液位傳感器I0.1電磁閥YV2Q0.1SL2液位傳感器I0.2電磁閥YV3Q0.2SL3液位傳感器I0.3電磁閥YV4Q0.4SL4液位傳感器I0.4攪拌機(jī)MQ0.3停止按鈕I0.52.9 液體混合裝置輸入/輸出接線輸入/輸出接線圖如圖2-4圖2-4 輸入/輸出接線圖（1）第一種液體的進(jìn)入當(dāng)PLC接通電源后，按下啟動(dòng)按鈕SB0后，觸點(diǎn)I0.0接通，Q0.1得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV1接通并保持，液體A開(kāi)始流入，當(dāng)液體達(dá)到液面?zhèn)鞲衅鱏L1的位置時(shí)，SL1動(dòng)作。（2）第二種液體的進(jìn)入當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器

21、SL2的位置時(shí)，SL2動(dòng)作，I0.2接通使Q0.2得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV2接通并保持，液體B開(kāi)始流入液罐，同時(shí)I0.2的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.2斷開(kāi)，液體A停止流入。（3）第三種液體的進(jìn)入當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL3的位置時(shí)，SL3動(dòng)作，I0.3接通使Q0.3得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV3接通并保持，液體C開(kāi)始流入液罐，同時(shí)I0.3的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.3斷開(kāi)，液體B停止流入。（4）攪拌機(jī)工作當(dāng)液體達(dá)到液位傳感器SL4時(shí)，SL4動(dòng)作，I0.4接通使Q0.4得電并自鎖，與之相連的電磁閥接通并保持，同時(shí)I0.4的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)I0.4斷開(kāi)，液體C停止流入，攪拌機(jī)開(kāi)始攪拌，同時(shí)時(shí)間繼電器T37得

22、電開(kāi)始計(jì)時(shí)。（5）混合液體開(kāi)始排出1 min后時(shí)間繼電器T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)合輔助觸點(diǎn)T37閉合，Q0.5得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV4接通并保持，同時(shí)Q0.5的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)Q0.5斷開(kāi)，斷開(kāi)Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4，液體開(kāi)始排出。（6） 混合液體排完Q0.5得電的同時(shí)帶動(dòng)Q0.6得電，液體排出的同時(shí)SL4、SL3、SL2、SL1相繼復(fù)位，當(dāng)液面下降到SL1時(shí)，SL1由接通變?yōu)閿嚅_(kāi)，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)SL1復(fù)位閉合，時(shí)間繼電器T38得電開(kāi)始計(jì)時(shí)，20s后T38計(jì)時(shí)時(shí)間到，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)T38斷開(kāi)，Q0.5失電停止排放液體。（7）重復(fù)液體混合過(guò)程及停止T38動(dòng)合輔助觸點(diǎn)閉合，Q0

23、.1得電自鎖，其動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)Q0.1斷開(kāi)，T38失電復(fù)位，開(kāi)始循環(huán)，當(dāng)需要停止時(shí)按下停止按鈕I0.5，Q0.7得電并自鎖，當(dāng)T38得電時(shí)Q1.0得電，停止工作。第3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)有較明白的估計(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，希望能對(duì)PLC過(guò)程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫助。3.1系統(tǒng)故障的概念系統(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)備故障兩部分。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

24、?，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。3.2 系統(tǒng)故障分析及處理3.2.1 PLC主機(jī)系統(tǒng)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)造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，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(xiě)ROM，其使用壽命除了主

25、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，同時(shí)在系統(tǒng)維護(hù)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。4.2.2 PLC的I/O端口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模塊是體現(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/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先應(yīng)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

26、要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點(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，電器備件消耗量最大的為各類繼電器和空氣開(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)容易打火或氧化，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)點(diǎn)在閥門等設(shè)備上。因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部件，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

27、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(wèn)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，并盡量和動(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。這類故障的發(fā)生及處理也和日常巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。3.3 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。單如果工業(yè)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)

28、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有必要的。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周圍鄰近的大容量設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾；其他設(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(kāi)-閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和由閉合-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)

29、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 正確的選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)；4 柜內(nèi)合理選線配線，降低干擾。第4章 軟件電路設(shè)計(jì)4.1程序框圖程序框圖如圖4-1圖4-1 程序框圖4.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖控制梯形圖如圖4-2圖4-2 控制梯形圖4-3 語(yǔ)句表語(yǔ)句表如表3-1表3-1 語(yǔ)句表1NETWORK 1LD I0.0O Q0.1O T38AN Q1.0AN I0.2AN Q0.5= Q0.1NETWORK 2LD I0.2AN I0.3