加熱反應(yīng)爐的PLC控制_課程設(shè)計(jì)

1、 揚(yáng) 州 大 學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 加熱反應(yīng)爐的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課 程 電氣控制及可編程控制器 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣81201 學(xué) 號(hào) 120010101 姓 名 完成日期 2015 年 6月 0目 錄摘要1第一章 概述11.1設(shè)計(jì)目的與意義11.2研究的內(nèi)容1第二章 設(shè)計(jì)要求12.1 課程要求1第三章 設(shè)計(jì)方案33.1 I0地址33.2設(shè)備選擇33.3對(duì)象和范圍的確定43.4電路設(shè)計(jì)53.5系統(tǒng)硬件圖設(shè)計(jì)63.6 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)9第四章 加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)的抗干擾措施 134.1采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 134.2正確選擇電纜的和實(shí)施敷設(shè)134

2、.3 硬件濾波及軟件抗干擾措施144.4 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)14第五章 結(jié)論14參考文獻(xiàn)150摘要：加熱反應(yīng)爐的PLC控制，用于實(shí)現(xiàn)溫度的控制，其爐內(nèi)的真空度的控制，與其內(nèi)部液面高度的控制。關(guān)鍵詞：PLC設(shè)計(jì) 加熱反應(yīng)爐 監(jiān)控1.概述1.1 設(shè)計(jì)目的與意義加熱反應(yīng)爐作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在以前通常采用工人手工控制的方法進(jìn)行控制，它作為一項(xiàng)要求精細(xì)的工作，常常會(huì)由于工人的經(jīng)驗(yàn)不足以及其他的因素，而常常會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)次品的問(wèn)題，而造成原料的浪費(fèi)，最終會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失.而當(dāng)PLC技術(shù)的出現(xiàn),其所具有的可靠性高、功能強(qiáng)、控制靈活等特點(diǎn)，使成為目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的首選控制裝

3、置。使用PLC來(lái)控制系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)的安全性，大大降低了事故的發(fā)生率，并能提高生產(chǎn)效率，使原材料的使用率達(dá)到最大。而其發(fā)展趨勢(shì)表明從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，用PLC進(jìn)行控制能大大的節(jié)約企業(yè)的成本。1.2研究的內(nèi)容本課題主要研究通過(guò)可編程控制器對(duì)加熱反應(yīng)爐工作過(guò)程的控制，通過(guò)使用PLC軟件，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的通用I / O 設(shè)備（傳感器和板卡），對(duì)加熱反應(yīng)爐進(jìn)行進(jìn)料和排料、進(jìn)氣和排氣、加熱等自動(dòng)控制，主要分為三個(gè)階段送料控制，加熱反應(yīng)控制和泄放控制.2.設(shè)計(jì)要求2.1 課程要求本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制的加熱反應(yīng)爐?？刂埔?第一階段：送料控制1、檢測(cè)下液面SQ2、爐內(nèi)溫度ST、爐內(nèi)壓力SP是否都小于給定

4、值（整定值均為邏輯量）。2、若小于給定值，則開(kāi)啟排氣閥YV1和進(jìn)料閥YV2。3、當(dāng)液位上升到SQ1時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉排氣閥和進(jìn)料閥。4、延時(shí)20S，開(kāi)啟氮?dú)忾yYV3，氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)，爐內(nèi)壓力上升。5、當(dāng)壓力上升到給定值，即SP=“1”時(shí)，關(guān)閉氮?dú)忾y。第二階段：加熱反應(yīng)控制。1、交流接觸器KM帶電，接通加熱爐加熱器發(fā)熱器EH的電源。2、當(dāng)溫度升高到給定值時(shí)（ST=“1”），切斷加熱器電源。交流接觸器KM失電。3、延時(shí)10min加熱過(guò)程結(jié)束。第三階段：泄放控制。1、打開(kāi)排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力降到預(yù)定的最低值（SP：“0”）。2、打開(kāi)泄放閥，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到到下液面（SQ2=“0”）時(shí)，關(guān)閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)

5、恢復(fù)到初始狀態(tài)， 準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。3.設(shè)計(jì)方案3.1I0地址輸入 輸出I0.0：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān) Q0.0：PLC運(yùn)行指示I0.1：停止開(kāi)關(guān) Q0.1：排氣閥QVlI0.2：上液面?zhèn)鞲衅鱏Ql Q0.2：進(jìn)料閥QV2I0.3：下液面?zhèn)鞲衅鱏Q2 Q0.3：氮?dú)忾yQV3I0.4：壓力傳感器SP Q0.4：泄放閥QV4I0.5：溫度傳感器ST Q0.5：控制加熱裝置EH的接觸器KMI/O地址分配：根據(jù)控制要求可知，該系統(tǒng)需要6個(gè)輸入點(diǎn)和5個(gè)輸出點(diǎn)，其地址分配如下：IN輸入點(diǎn)編號(hào)OUT輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)00000PLC指示燈01000停止開(kāi)關(guān)00001排氣閥YV101001上液面SQ100002進(jìn)料閥Y

6、V201002下液面SQ200003氮?dú)忾yYV301003壓力SP00004泄放閥YV401004溫度ST00005加熱器010053.2設(shè)備選擇首先，選擇機(jī)型。目前PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，同一個(gè)公司生產(chǎn)出來(lái)的PLC也常常推出系列產(chǎn)品，這需要用戶(hù)去選擇最適合自己要求的產(chǎn)品。正確選擇產(chǎn)品中，首要的是選定機(jī)型。只有選好機(jī)型，我們才能成功的做出產(chǎn)品，其選擇方法有兩種：1. 根據(jù)系統(tǒng)類(lèi)型選擇機(jī)型。從選機(jī)型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過(guò)程大系統(tǒng)和快速控制大系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在PLC的選擇上是有區(qū)別的。1）單體控制的小系統(tǒng)：這種系統(tǒng)一般使用一臺(tái)PLC就能完成控制要求，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)設(shè)

7、備中的一個(gè)功能。這種系統(tǒng)對(duì)PLC間的通信問(wèn)題要求不高，甚至沒(méi)有要求。但有時(shí)功能要求全面，容量要求變化大，有些還要與設(shè)備系統(tǒng)的其他機(jī)器連接。2）慢過(guò)程大系統(tǒng)：對(duì)運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，設(shè)備距離遠(yuǎn)，控制動(dòng)作多，如大型料場(chǎng)、高爐、碼頭、大型車(chē)站信號(hào)控制；也有的設(shè)備本身對(duì)運(yùn)行速度要求不高，如大型連續(xù)軋鋼廠、冷連續(xù)軋鋼廠中的輔助生產(chǎn)機(jī)組和共有系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等。對(duì)這一類(lèi)型對(duì)象，一般不選用大型機(jī)，因?yàn)樗幊陶{(diào)試都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。一般都采用多臺(tái)中小型和低速網(wǎng)相連接。由于現(xiàn)在生產(chǎn)的控制器多為插件式模板結(jié)構(gòu)，它的價(jià)格是隨輸入輸出模板數(shù)和智能模板數(shù)的多少?zèng)Q定的，同一種機(jī)型輸入輸出點(diǎn)數(shù)

8、少，則價(jià)格便宜，反之則貴。所以一般使用網(wǎng)絡(luò)相連后就不必要選用大機(jī)型。這樣選用每一臺(tái)中小型PLC控制一臺(tái)單體設(shè)備，功能簡(jiǎn)單，程序好編，調(diào)試容易，運(yùn)行中一旦發(fā)生故障影響面小，且容易查找。3）快速控制大系統(tǒng)：隨著PLC在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中，PLC不僅能完成邏輯控制和主令控制，并已逐步進(jìn)入了設(shè)備控制級(jí)，如高速線(xiàn)材、中低速熱連軋等速度控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，即使使用輸入輸出容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的一臺(tái)大型PLC也難以滿(mǎn)足控制要求。如多臺(tái)PLC，則有互相間信息交換與系統(tǒng)響應(yīng)要求快的矛盾。采用可靠的高速網(wǎng)能滿(mǎn)足系統(tǒng)信息快速交換的要求。高速網(wǎng)一般價(jià)格都很貴，適用于有大量信

9、息交換的系統(tǒng)。對(duì)信息交換的速度要求高，但交換的信息又不太多的系統(tǒng)，也可以采用PLC的輸出端口與另一臺(tái)PLC的輸入端口硬件互聯(lián)，通過(guò)輸出輸入直接傳送信息，這樣傳送速度快而且可靠。當(dāng)然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點(diǎn)占用太多。2.根據(jù)控制對(duì)象選擇機(jī)型 對(duì)控制對(duì)象要求進(jìn)行估計(jì)，這對(duì)確定機(jī)型十分重要。根據(jù)控制對(duì)象要求的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的多少，可以估計(jì)出PLC的規(guī)模。根據(jù)控制對(duì)象的特殊要求，可以估計(jì)出PLC的性能。根據(jù)控制對(duì)象的操作規(guī)則，可以估計(jì)出控制程序所占內(nèi)存的容量。有了這些初步估計(jì)，會(huì)使得機(jī)型選擇的可行性更大了。為了對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行粗估，首先要了解下列問(wèn)題。1）對(duì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)：為了正確地估計(jì)輸

10、入/輸出點(diǎn)數(shù),需要了解下列問(wèn)題。對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入，按參數(shù)等級(jí)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出，按輸出功率要求及其他參數(shù)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。對(duì)模擬量輸出/輸入，按點(diǎn)數(shù)進(jìn)行粗估。2）對(duì)PLC性能要求的估計(jì)：為了正確地估計(jì)PLC性能要求，需要了解下列問(wèn)題。是否有特殊控制功能要求，如高速計(jì)數(shù)器等。機(jī)房離現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多少？現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制器響應(yīng)速度有何要求。在此基礎(chǔ)上，選擇控制器時(shí)尚需注意兩個(gè)問(wèn)題。其一是PLC可帶I/O點(diǎn)數(shù)。有的手冊(cè)或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點(diǎn)數(shù)或最大輸出點(diǎn)數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插輸出模塊的容量，有時(shí)也稱(chēng)為掃描容量，需格外注意。其二是PLC通信距離和速度。手冊(cè)上給出的覆蓋距離，有時(shí)叫最大距離，包括遠(yuǎn)程I

11、/O板在內(nèi)達(dá)到的距離。但是如果PLC裝有遠(yuǎn)程I/O模塊時(shí)，由于遠(yuǎn)程I/O模塊的響應(yīng)速度慢，會(huì)使PLC的響應(yīng)速度大大下降。3. 對(duì)所需內(nèi)存容量的估計(jì)：用戶(hù)程序所需要的內(nèi)存與下列因素有關(guān)。邏輯量輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)。模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)。內(nèi)存利用率的估計(jì)。程序編制者的編制水平的估計(jì)。程序中各條指令最后都是以機(jī)器語(yǔ)言形式存放在內(nèi)存中?？刂葡到y(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存放系統(tǒng)用戶(hù)機(jī)器語(yǔ)言所占用的內(nèi)存字節(jié)之比為內(nèi)存利用率。內(nèi)存利用率與編程水平有關(guān)。內(nèi)存利用率的提高會(huì)使同樣程序減少內(nèi)存容量，從而降低內(nèi)存投資，縮短周期時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。3.3對(duì)象和范圍的確定PLC一般適合應(yīng)用于環(huán)境差、而對(duì)安全性、可靠性要

12、求比較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開(kāi)關(guān)量為主的自動(dòng)化控制系統(tǒng)或者裝置中。當(dāng)前的PLC不僅能對(duì)開(kāi)關(guān)量能有效地進(jìn)行控制，而且對(duì)模擬量的處理能力也非常強(qiáng)，可以完成復(fù)雜的自動(dòng)控制任務(wù)。在確定控制對(duì)象和控制范圍之后，就要開(kāi)始PLC的選型。PLC的選擇主要包括PLC容量的選擇與確定、PLC外設(shè)的選擇與確定、PLC生產(chǎn)廠家的選擇與確定3個(gè)方面。141. PLC容量的選擇與確定。PLC容量的選擇，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行更加詳細(xì)分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)的性質(zhì)主要是指它們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓，以及輸出是繼電器、電磁閥，還是直流2

13、4V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因此PLC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)組成一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類(lèi)和等級(jí)。這樣就有可能造成輸出點(diǎn)數(shù)的浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。因此在設(shè)計(jì)中要盡量避免這種情況的出現(xiàn)。一般情況下，輸出為繼電器的PLC使用的最多，但是對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC。分析與了解了這么多之后，就可以確定PLC的容量了，確定該使用多少點(diǎn)和I/O類(lèi)型的PLC。2. PLC外設(shè)的選擇與確定。PLC外設(shè)的選擇也是在控制系統(tǒng)任務(wù)詳細(xì)分析之后，根據(jù)實(shí)際的需要，選擇與所使用的PLC相應(yīng)的配套模塊。3. PLC生產(chǎn)廠家的選擇與確定。PL

14、C生產(chǎn)廠家的選擇與確定主要考慮以下幾個(gè)方面。1）功能方面：所有的PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)，比如，對(duì)PLC的通信能力的要求，對(duì)PLC運(yùn)算速度的要求，對(duì)PLC程序存儲(chǔ)空間的要求等。這就要求用戶(hù)對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)比較詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。2）價(jià)格方面：不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差會(huì)很大，有些功能類(lèi)似、質(zhì)量相當(dāng)、容量相當(dāng)?shù)腜LC，其價(jià)格卻相差40%以上。使用PLC作控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，必須考慮到生產(chǎn)成本的問(wèn)題，必須要考慮PLC的價(jià)格。3.4 電路設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要有PLC及外圍線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、電氣線(xiàn)路的

15、設(shè)計(jì)和系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)等。在選定了PLC以及其擴(kuò)展模塊與分配好I/O地址后，硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。1. 電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)包括主電路的設(shè)計(jì)和控制電路的設(shè)計(jì)。主電路一般是指強(qiáng)電中的主干電路設(shè)計(jì)。而控制電路主要是指PLC控制部分的設(shè)計(jì)，包括PLC的I/O接線(xiàn)、自動(dòng)部分接線(xiàn)、手動(dòng)部分接線(xiàn)等。一般地，電氣控制系統(tǒng)原理圖中還應(yīng)該標(biāo)注器件代號(hào)，或者附上安裝圖、端子接線(xiàn)圖等，以便控制柜的設(shè)計(jì)。2. 電氣控制元、器件的選擇電氣控制元器件的選擇主要是指根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，合理地選擇開(kāi)關(guān)按鈕、傳感器、保護(hù)電氣、接觸器、指示燈和電磁閥等PLC的輔助外部元器件。合理地選擇元、器件

16、對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性起到了很好的作用，由其是在工業(yè)設(shè)備的應(yīng)用中，體現(xiàn)的更加鮮明。3. 控制柜的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)控制柜的主要依據(jù)是電氣控制原理圖及相關(guān)的元、器件，還必須要考慮到控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的思想來(lái)設(shè)計(jì)，考慮相關(guān)的結(jié)構(gòu)技巧。若有發(fā)熱大的硬件位于控制柜中，必須考慮控制柜的散熱與通風(fēng)情況。在抗干擾設(shè)計(jì)中，要考慮控制柜的隔離、防塵及電磁輻射的問(wèn)題。3.5系統(tǒng)硬件圖設(shè)計(jì)在完成了電器電路設(shè)計(jì)后，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理用圖形化的形式定量地表現(xiàn)出來(lái)，這就需要有硬件電路圖的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。常用于電器控制線(xiàn)路圖設(shè)計(jì)的輔助工具有Auto CAD、Vis io、ECAD等。系

17、統(tǒng)硬件構(gòu)成示意圖如圖5所示其中Auto CAD與ECAD常用于中型電氣線(xiàn)路的輔助設(shè)計(jì)，而Vis io是微軟開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于各個(gè)領(lǐng)域圖形設(shè)計(jì)的軟件，能很好地與Word等文字處理軟件兼容，非常適合于中、小型電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)，并且簡(jiǎn)單易學(xué)，能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握使用要領(lǐng)，這為硬件電路圖的設(shè)計(jì)提夠了很大的方便。PLC種類(lèi)繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和基本原理基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過(guò)程序按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC

18、的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。圖 6 PLC結(jié)構(gòu)示意圖1. 中央處理器（CPU）中央處理單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路相連接。與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能控制PLC有條不紊地進(jìn)行工作。用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行方式時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶(hù)程序。CPU的主要任務(wù)是控制用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)的接受與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O接口接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷PLC內(nèi)部的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；PL

19、C進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶(hù)指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、邏輯或算數(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器中的內(nèi)容、在經(jīng)輸出部分實(shí)現(xiàn)輸出控制、指標(biāo)打印和數(shù)據(jù)通信等功能。不同型號(hào)的PLC其CPU芯片是不同的，又采用通用CPU芯片的，有使用廠家自行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用CPU芯片的。CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號(hào)的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。PLC的功能CPU芯片技術(shù)的發(fā)展而提高和增強(qiáng)。現(xiàn)在大多數(shù)PLC都采用32位CPU，所以，即使是小型的PLC，其性能也不一定比過(guò)去大中型的PLC差。2.存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器包

20、括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶(hù)不能更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用程序。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類(lèi)型的不同，可以是RAM、EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，其內(nèi)容可由用戶(hù)任意更改。用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放用戶(hù)程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等，用戶(hù)存儲(chǔ)器的大小關(guān)系到用戶(hù)程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。而PLC使用的存儲(chǔ)器

21、類(lèi)型有三種：ROM（只讀存儲(chǔ)器）、RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）和EEPROM（可電擦出可編程的只讀存儲(chǔ)器）。3. 輸入/輸出單元PLC的輸入和輸出信號(hào)類(lèi)型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。輸入單元接受來(lái)自用戶(hù)設(shè)備的各種控制信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器的信號(hào)。外部接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入映像寄存器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并結(jié)合其他元器件最新的信息，按照用戶(hù)程序進(jìn)行計(jì)算，將有關(guān)輸出的最新計(jì)算結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄

22、存器由輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將由弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。4. 電源部分PLC一般使用220V的交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V、-12V/+12V、24V等直流電源，整體式的小型PLC還提供一定容量的直流24V電源，供外部有源傳感器使用。PLC所采用的看管電源輸入電壓范圍寬、體積小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。電源不見(jiàn)的位置形式可有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部；對(duì)于模塊式PLC，則多采用單獨(dú)的電源模塊。5. 編程設(shè)備過(guò)去的編程設(shè)備一般是編程器，

23、其功能僅限于用戶(hù)程序讀寫(xiě)和調(diào)試。讀寫(xiě)程序智能使用最不直觀的語(yǔ)句表語(yǔ)言，屏幕顯示也只有23行，各種信息用一些特定的代碼表示，操作繁瑣不便?，F(xiàn)在PLC生產(chǎn)廠家不再提供編程器，取而代之的是給用戶(hù)配置在PC上運(yùn)行的基于Windows的編程軟件。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語(yǔ)句表、功能快圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換，程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以保存和打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。更方便的是編程軟件的實(shí)時(shí)調(diào)試功能非常強(qiáng)大，不僅能監(jiān)視PLC運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)和程序執(zhí)行情況，還能驚醒智能化的故障診斷。3.6控制系

24、統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) S7-200的程序結(jié)構(gòu)有兩種，即線(xiàn)性結(jié)構(gòu)和分塊結(jié)構(gòu)。在程序設(shè)計(jì)中叫線(xiàn)性程序和分塊程序設(shè)計(jì)。1) 線(xiàn)性程序設(shè)計(jì)線(xiàn)性程序設(shè)計(jì)就是把工程中需要的控制的任務(wù)按照工藝要求書(shū)寫(xiě)在主程序中。線(xiàn)性程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分析起來(lái)一目了然。這種結(jié)構(gòu)適用于編寫(xiě)一些規(guī)模較小、運(yùn)行過(guò)程比較簡(jiǎn)單的控制程序。對(duì)于一些控制規(guī)模較大、運(yùn)行過(guò)程比較復(fù)雜的控制程序，特別對(duì)于分支較多的控制程序，則不宜選用這種結(jié)構(gòu)。2) 分塊程序設(shè)計(jì)分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程的特點(diǎn)，把一個(gè)復(fù)雜的控制分成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的，規(guī)模較小的控制任務(wù)?？梢园堰@些控制任務(wù)分配給一個(gè)個(gè)子程序塊。在子程序中編制具體任務(wù)的控制程序，最后由主程序調(diào)用的方式把整個(gè)控制

25、程序統(tǒng)管起來(lái)。分塊程序有更大的靈活性，適用于比較復(fù)雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計(jì)。由于具體任務(wù)的控制程序分配在各自的子程序中編制，而具體任務(wù)的控制程序相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較簡(jiǎn)單，用比較簡(jiǎn)單的線(xiàn)性程序就能夠?qū)崿F(xiàn)，因而可以使程序的編制相對(duì)容易。而且，如果覺(jué)得用一個(gè)線(xiàn)性程序編制具體任務(wù)的控制程序還有困難時(shí)，可以在編制具體任務(wù)控制程序時(shí)，再一次使用分塊結(jié)構(gòu)編程，因而使編程簡(jiǎn)單容易。令外，分塊程序也給程序的調(diào)試帶來(lái)方便。由于程序是分塊的，調(diào)試程序也可以分塊進(jìn)行，等局部程序調(diào)制完之后，在總體合成，可以看出，分塊結(jié)構(gòu)便于調(diào)試。當(dāng)工藝發(fā)生變化時(shí)，只需要修改變化部位的程序。分塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最廣泛。在了解了PLC程序結(jié)構(gòu)

26、之后，就要具體地編制程序了。梯形圖法是用梯形圖語(yǔ)言去編制PLC程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱(chēng)都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語(yǔ)言。這對(duì)于熟悉繼電器控制的人來(lái)說(shuō)，是最方便的一種編程語(yǔ)言，因此軟件采用最基本的功能指令：梯形圖根據(jù)加熱反應(yīng)爐對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)包括手動(dòng)在內(nèi)的共6個(gè)輸入信號(hào)：下液面檢測(cè)信號(hào)SK1，上液面檢測(cè)信號(hào)SK3，分別輸入PLC接點(diǎn)I0.0,I0.2,溫度變送器SK2接PLC接點(diǎn)I0.1,壓力變送器輸入信號(hào)SK4接PLC輸入接點(diǎn)I0.3；SB1,SB2分別為自動(dòng)手動(dòng)切換按鈕，接P

27、LC輸入接點(diǎn)I0.4,I0.5。PLC的7個(gè)輸出信號(hào)Q0.0-Q0.6分別控制四個(gè)電磁閥KV1-KV4，一個(gè)加熱爐電源接觸器KM1的兩個(gè)信號(hào)燈HL1,HL2。根據(jù)系統(tǒng)的電氣邏輯及I/O資源分配，本系統(tǒng)采用高效率的步進(jìn)梯形指令編程，軟件梯形圖如圖7所示，其中T1,T2為0.1S定時(shí)器。流程圖：LDI 0.01 LD TIM001 LD TIM002OR 0.04 ANI 0.01 OR 200.0ANI 0.02 ANI 200 AND 0.01ANI 0.03 OUT 10.03 OUT 200.0 ANI 0.04 LD 0.04 LD TIM002 OR 200.0 ANI 0.02 OR

28、 10.04 OUT 10.01 OUT 10.05 AND 0.04 LD 10.01 LD 0.02 OUT 10.04 ANI 10.04 OR 200.01 ANI 200.0 AND 0.03 OUT 10.02 OUT 200.01 LD 0.03 LD 200.01OUT TIM OUT TIM K200 K1004.加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)的抗干擾措施4.1. 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等

29、耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，而對(duì)于變送器供電電源以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒(méi)受到足夠的重視。雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。4.2. 正確選擇電纜的和實(shí)施敷設(shè)為了減少動(dòng)力電纜尤其是變頻裝置饋電電纜的輻射電磁干擾。不同類(lèi)型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敷設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)傳送動(dòng)

30、力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè)，以減少電磁干擾。4.3. 硬件濾波及軟件抗干擾措施信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線(xiàn)與地間并接電容，以減少共模干擾;在信號(hào)兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性的措施包括：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可防止電位漂移;采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件保護(hù)等。4.4. 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，一為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線(xiàn)采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線(xiàn)引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串