PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性的探討

1、長(zhǎng)春汽車(chē)工業(yè)高等?？茖W(xué)校繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文 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 indust

2、rial 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 extrem

3、ely 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 interf

4、erence of the whole system.Key words:PLC。 Industrial automatic control。 Influence。 Reliability 。 measures目錄第 1 章緒論 - 4 -1.1 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地簡(jiǎn)介 - 4 -1.1.1 傳統(tǒng)繼電器控制地缺點(diǎn)與 PLC地興起-4 -1.1.2 PLC 也需要面對(duì)地問(wèn)題 - 5 -1.2 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用 - 5 -1.2.1 PLC 地發(fā)展簡(jiǎn)況 - 6 -1.2.2 目前影響推廣PLC地主要原因與應(yīng)用-6 -1.2.3 PLC 地發(fā)展趨勢(shì) - 8 -第2章 PLC

5、自動(dòng)控制系統(tǒng)地基本結(jié)構(gòu)與原理 - 9 -2.1 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地基本組成與結(jié)構(gòu) - 9 -2.1.1 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地硬件 - 9 -2.1.2 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地軟元件 - 11 -2.2 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地工作原理 - 13 -2.2.1 FX 系列PLC工作原理-13 -2.2.2 PLC 編程語(yǔ)言及方法 - 14 -第3章探討影響PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性地因素與建議-15 -3.1 影響PLC可靠性因素地分析-15 -3.1.1 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地干擾分析 - 15 -3.1.2 探討如何提高PLC地可靠性-16 -3.2 對(duì) PLC地展望-21 -總結(jié)- 21

6、 -致謝- 22 -參考文獻(xiàn) - 22 -第一章 緒 論可編程序控制器PLC是在程序控制器和微機(jī)控制器地基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)地 微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合地產(chǎn)物 . 隨著科學(xué)技術(shù)地發(fā)展 ,PLC 在工 業(yè)控制中地應(yīng)用越來(lái)越廣泛 .PLC 自產(chǎn)生至今只有 30 多年地歷史 , 卻得到了迅 速發(fā)展和廣泛應(yīng)用 , 成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化地主要支柱之一 , 未來(lái)地工業(yè)生產(chǎn) 中,PLC技術(shù)和機(jī)器人以及 CAD/ CAM技術(shù)將并列成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化地三 大支柱,鑒于 PLC 這種新型工業(yè)控制裝置在工業(yè)應(yīng)用中地重要性和廣泛性 ,為適 應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展地需求，即對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及可靠性地探討有著

7、 重要地意義 .1.1 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地簡(jiǎn)介PLC是在程序控制器和微機(jī)控制器地基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)地微機(jī)技術(shù)和繼電器 常規(guī)控制概念相結(jié)合地產(chǎn)物從廣義上講,PLC是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，比一般計(jì)算機(jī) 具有更強(qiáng)地與工業(yè)過(guò)程相連接地輸入輸出接口 , 并已成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)地基本 裝置 .PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、汽車(chē)、輕工等行業(yè)中 , 已基本取 代了傳統(tǒng)地繼電器和接觸器地邏輯控制用PLC來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備，其工作地可靠 性要比單純繼電器和接觸器控制大大提高 .PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心地通用工業(yè)自動(dòng)化裝置 .它將傳統(tǒng)地繼電器控制 系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起 , 具有高可靠性、靈活通用、易于編程、

8、使用方便 等特點(diǎn),因此近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了 廣泛地應(yīng)用 .傳統(tǒng)繼電器控制地缺點(diǎn)與 PLC地興起在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域 ,PLC 作為自動(dòng)控制以成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)地設(shè)備基礎(chǔ) 同時(shí)也給工業(yè)控制帶來(lái)了前所未有地非凡變化使用PLC地工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng) 地用繼電器地工業(yè)控制系統(tǒng)相比 ,在操作、控制、效率和精度等各個(gè)方面都具有 無(wú)法比擬地優(yōu)點(diǎn) . 雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用地繼電器控制設(shè)備不會(huì)被完全淘 汰,但是因?yàn)镻LC地出現(xiàn)已經(jīng)改變了工業(yè)控制設(shè)計(jì)者地設(shè)計(jì)思想.1）控制繼電器存在地缺點(diǎn)：今天繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制地各個(gè)領(lǐng)域 .他們比以往地產(chǎn)品具有更 高地可靠性 .

9、但是, 這也是隨之帶來(lái)地一些問(wèn)題 .如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期 磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行地 , 容易損壞. 而且繼電器地觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧 , 甚至 會(huì)熔在一起產(chǎn)生誤操作 , 引起嚴(yán)重地后果 . 再者,對(duì)一個(gè)具體使用地裝有上百個(gè)繼 電器地設(shè)備 , 其控制箱將是龐大而笨重地 . 在全負(fù)荷運(yùn)載地情況下 , 大地繼電器將 產(chǎn)生大量地?zé)峒霸肼?, 同時(shí)也消耗了大量地電能 . 并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手 工接線、安裝 , 如果有簡(jiǎn)單地改動(dòng) , 也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、 安裝和調(diào)試 .2）可編程序控制器地優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)及功能： 可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱 , 它不但可以很容易地完成順序邏

10、 輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能 , 而且可以通 過(guò)輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量地聯(lián)系 , 從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程 地自動(dòng)控制特別是現(xiàn)在，因?yàn)樾畔?、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代地到來(lái)，擴(kuò)展了 PLC地功能，使它 具有很強(qiáng)地聯(lián)網(wǎng)通訊能力 ,從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè) .相對(duì)于傳統(tǒng)繼電器具有幾大顯著地特點(diǎn)：可靠性高 , 抗干擾強(qiáng)；功能強(qiáng)大 , 性價(jià)比高；編程簡(jiǎn)易 ,現(xiàn)場(chǎng)可修改；配套齊全 ,使用方便；壽命長(zhǎng) ,體積小,耗能 低；系統(tǒng)地設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少 , 維護(hù)方便等特點(diǎn) .1.1.2PLC 也需要面對(duì)地問(wèn)題PLC作為新一代地工業(yè)控制裝置，因其本身具有高可靠性、較強(qiáng)地工

11、業(yè)環(huán)境 適應(yīng)性以及編程簡(jiǎn)單、操作方便等特性 , 而在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用 . 但隨著 PLC 應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣、應(yīng)用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜 , 所受到地干擾也越來(lái)越多 , 如溫 度過(guò)高、濕度過(guò)大、噪聲干擾、振動(dòng)和沖擊過(guò)強(qiáng) , 以及電磁干擾嚴(yán)重 , 安裝使用 不當(dāng) , 加上外圍電路地抗干擾措施不力 , 輸入輸出線間干擾、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、機(jī)械 觸點(diǎn)抖動(dòng)等等,這些都可能造成PLC控制系統(tǒng)可靠性降低,不能正常工作，而PLC 控制系統(tǒng)地可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)地安全生產(chǎn)和運(yùn)行 , 系統(tǒng)地抗干擾能力是 關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行地關(guān)鍵 .設(shè)計(jì)人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行 ,因此,分析影 響PLC控制系

12、統(tǒng)可靠性地因素,研究其解決措施,對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)可靠性 具有重要地作用，對(duì)于PLC地進(jìn)一步推廣應(yīng)用也具有普遍意義.1.2 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)地發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用1.2.1PLC 地發(fā)展簡(jiǎn)況可編程控制器最早出現(xiàn)在美國(guó)，1968年,美國(guó)地通用汽車(chē)公司GM提出了 研制一種新型控制器地要求 , 并從用戶角度提出新一代控制器應(yīng)具備地十大條件 , 條件提出后,立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮.1969年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司DEC研制出了 世界上第一臺(tái)可編程序控制器 ， 并應(yīng)用于通用汽車(chē)公司地生產(chǎn)線上 . 當(dāng)時(shí)叫可編 程邏輯控制器 PLC）， 目地是用來(lái)取代繼電器 ， 以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等 順序控制功能 .隨著

13、半導(dǎo)體技術(shù) ， 尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)地發(fā)展 ， 到 20 世紀(jì) 70 年代中期以后,特別是進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來(lái)，PLC已廣泛地使用16位甚至32 位微處理器作為中央處理器 . 輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚 至超大規(guī)模地集成電路，使PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價(jià)格比以及應(yīng)用方面都有了 新地突破 . 這時(shí)地 PLC 已不僅僅具有邏輯判斷功能 ， 還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、 PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能 ， 稱之為可編程序控制器更為合適 .PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)地繼電器-接觸器控制技術(shù)相結(jié)合地產(chǎn)物，其基本設(shè) 計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)地簡(jiǎn)單易、 操作

14、方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái) ， 控制器地硬件是標(biāo)準(zhǔn)地、通用地 . 對(duì)用戶 來(lái)說(shuō)， 可編程控制器是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備 ， 改變程序即可改變生產(chǎn)工藝 ， 因此如果在 初步設(shè)計(jì)階段就選用可編程控制器 ， 可以使得設(shè)計(jì)和調(diào)試變得簡(jiǎn)單容易 . 從制造 生產(chǎn)可編程控制器地廠商角度看 ， 在制造階段不需要根據(jù)用戶地訂貨要求專門(mén)設(shè) 計(jì)控制器 ， 適合批量生產(chǎn) .因?yàn)檫@些特點(diǎn) ， 可編程控制器問(wèn)世以后很快受到工業(yè)控制界地歡迎 ， 并得到 迅速地發(fā)展 . 目前， 可編程控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化地強(qiáng)有力工具 ， 得到了廣泛地 應(yīng)用 .我國(guó)也從1974年也開(kāi)始研制PLC.如今,PLC已經(jīng)大量應(yīng)用在進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)設(shè) 備中,各行

15、各業(yè)也涌現(xiàn)了大批應(yīng)用 PLC改造設(shè)備地成果，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 PLC地 國(guó)產(chǎn)化，現(xiàn)在生產(chǎn)地設(shè)備越來(lái)越多地采用 PLC作為控制系統(tǒng).因此，了解PLC地工 作原理,具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維修 PLC控制系統(tǒng)地能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣 工作人員和工科學(xué)生地基本要求 .目前影響推廣PLC地主要原因與應(yīng)用PLC 不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、 數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能 , 而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù) 字量和模擬量地聯(lián)系 , 從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程地自動(dòng)控制 . 特別是現(xiàn)在 , 因?yàn)樾畔?、網(wǎng) 絡(luò)時(shí)代地到來(lái)，擴(kuò)展了 PLC地功能,使它具有很強(qiáng)地聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地

16、 應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、 環(huán)保等各行各業(yè) . 而且隨著其性能價(jià)格比地不斷提高 , 其用途大致有以下幾個(gè)方 面.1 ) 順 序 控 制 順序控制是 PLC 最基本、應(yīng)用最廣泛地領(lǐng)域 . 所謂地順序控制 , 就是按照工 藝流程地順序 , 在控制信號(hào)地作用下 , 使得生產(chǎn)過(guò)程地各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按照 順序動(dòng)作 .PLC 具有“與”、“或”、“非”等邏輯指令 , 可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路 地串、并聯(lián) , 代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制 . 因?yàn)樗?還具有編程設(shè)計(jì)靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn) , 所以在實(shí) 現(xiàn)單機(jī)控制、多機(jī)群控

17、制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)地繼電器接觸器 控制系統(tǒng) . 它主要是根據(jù)操作按扭、限位開(kāi)關(guān)及其它現(xiàn)場(chǎng)給來(lái)地指令信號(hào)和傳感 器信號(hào) , 控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)地操作 , 從而達(dá)到了自動(dòng)化生產(chǎn)線控制 . 比較 典型應(yīng)用在自動(dòng)電梯地控制、管道上電磁伐地自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉、皮帶運(yùn)輸機(jī)地 順序啟動(dòng)等 .2 ) 閉 環(huán) 過(guò) 程 控 制 以往對(duì)于過(guò)程控制地模擬量均采用硬件電路構(gòu)成地 PID 模擬調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn) 開(kāi)、閉環(huán)控制.而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能 由軟件完成 , 系統(tǒng)地精度由位數(shù)決定 , 不受元件影響 , 因而可靠性更高 , 容易實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜地控制和先進(jìn)地控制方法 , 可

18、以同時(shí)控制多個(gè)控制回路和多個(gè)控制參數(shù) . 例 如 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 地 溫 度 、 流 量 、 壓 力 、 速 度 等 .3) 運(yùn) 動(dòng) 位 置 控 制PLC 可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床地控制和管理 , 在機(jī)械加工行業(yè) , 可編程控制器與計(jì) 算機(jī)數(shù)控CNC集成在一起，用以完成機(jī)床地運(yùn)動(dòng)位置控制，它地功能是接受輸 入裝置輸入地加工信息 , 經(jīng)處理與計(jì)算 , 發(fā)出相應(yīng)地脈沖給驅(qū)動(dòng)裝置 , 通過(guò)步進(jìn)電 機(jī)或伺服電機(jī) , 使機(jī)床按預(yù)定地軌道運(yùn)動(dòng) , 以完成多軸伺服電機(jī)地自控 . 目前以用 于控制無(wú)心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削摸削、機(jī)器人、電梯等應(yīng)用 中 .4) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 地 監(jiān) 控 和 管 理PL

19、C 可以通過(guò)通迅接口與顯示終端和打印機(jī)等外設(shè)相連 . 顯示器作為人機(jī)界 面HM）是一種內(nèi)含微處理芯片地智能化設(shè)備，它與PLC相結(jié)合可取代電控柜上 眾多地控制按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、信號(hào)指示燈 , 及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內(nèi)大量地 中間繼電器和端子排 . 所有操作都可以在顯示屏上地操作元件上進(jìn)行 .PLC 可以 方便、快捷地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理 , 并可對(duì)要顯示地參數(shù)以二進(jìn) 制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制、 ASCII 字符等方式進(jìn)行顯示 .在顯示畫(huà)面上 ,通過(guò)圖標(biāo) 地顏色變化反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備地運(yùn)行狀態(tài) , 如閥門(mén)地開(kāi)與關(guān) , 電機(jī)地啟動(dòng)與停止 , 位置 開(kāi)關(guān)地狀態(tài)等 .PID 回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合

20、方法反映生產(chǎn)過(guò)程中量地變化 操作人員通過(guò)參數(shù)設(shè)定可進(jìn)行參數(shù)調(diào)整 , 通過(guò)數(shù)據(jù)查詢可查找任一時(shí)刻地?cái)?shù)據(jù)記 錄, 通過(guò)打印可保存相關(guān)地生產(chǎn)數(shù)據(jù) , 為今后地生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)地分析帶來(lái) 便 利 . 5 ） 網(wǎng) 絡(luò) 特 性PLC可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)PLC之間或多臺(tái)PLC與一臺(tái)計(jì)算機(jī)之間地通訊聯(lián)網(wǎng)要求, 從而組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，構(gòu)成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò).通過(guò)通訊模塊、上位機(jī) 以及相應(yīng)地軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)地遠(yuǎn)距離地監(jiān)控 . 通過(guò)調(diào)制解調(diào)器和公用 電話網(wǎng)與遠(yuǎn)程客戶端計(jì)算機(jī)相連 ,從而使管理者可通過(guò)電話線對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn) 距離監(jiān)控 .1.2.3PLC 地發(fā)展趨勢(shì)PLC之所以有生命力,在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市場(chǎng)地要

21、求,PLC經(jīng)過(guò)了幾 十年地發(fā)展 , 實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有 , 從一開(kāi)始地簡(jiǎn)單邏輯控制到現(xiàn)在地運(yùn)動(dòng)控制、過(guò) 程控制、數(shù)據(jù)處理和聯(lián)網(wǎng)通信，隨著科學(xué)技術(shù)地進(jìn)步，PLC還將有更大地發(fā)展，主 要在以下幾個(gè)方面 .1）從技術(shù)上看,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)地新成果更多地應(yīng)用到 PLC地設(shè)計(jì)和制造 上,PLC會(huì)向運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價(jià)比更 高地方向發(fā)展 .2）從規(guī)模上看,隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域地不斷擴(kuò)大,為適應(yīng)市場(chǎng)地需求,PLC會(huì)進(jìn) 一步向超小型和超大型兩個(gè)方向發(fā)展 .3）從配套性上看,隨著PLC功能地不斷擴(kuò)大，PLC產(chǎn)品會(huì)向品種更豐富、規(guī) 模更齊全地方向發(fā)展 .4）從標(biāo)準(zhǔn)上看，隨著IEC1131

22、標(biāo)準(zhǔn)地誕生，各廠家PLC或同一廠家不同型號(hào) 地PLC互不兼容地格式將被打破,將會(huì)使PLC地通用信息、設(shè)備特性、編程語(yǔ)言等 向IEC1131標(biāo)準(zhǔn)地方向發(fā)展.w遠(yuǎn)計(jì)供陽(yáng)圖2-3FX系列PLC硬件配置圖自動(dòng)控制系統(tǒng)地軟元件PLC內(nèi)部有許多具有不同功能地元件，實(shí)際上這些元件是由電子電路和存儲(chǔ) 器組成地.1）軟組件：即軟繼電器,是PLC中地電子電路或存儲(chǔ)器,與物理地繼電器具 有相同地功能.特點(diǎn)：1）軟組件具有無(wú)數(shù)個(gè)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)，可以無(wú)限次地使用2） 可以做為PLC地存儲(chǔ)單元,每個(gè)單元為一位,稱為位組件,位組件可以組合使用,如K4M0表示M0M15 16位地字符.3） 軟組件地編號(hào)由一個(gè)表示功能地字母和

23、數(shù)字組成，如X000,輸入/輸出軟組件地?cái)?shù)字序號(hào)為八進(jìn)制地，其余為十進(jìn)制2）FX2F系列PLC地軟元件分類：1）輸入輸出繼電器2 ）輔助繼電器3 ）狀態(tài)軟元件4 ）定時(shí)器5 ）計(jì)數(shù)器6 ）數(shù)據(jù)寄存器7 ）指針8 ）數(shù)據(jù)類軟元件注：輸入與輸出繼電器序號(hào)為8進(jìn)制,如X010表示第8個(gè)輸入端口下面例舉一些軟元件控制示意圖：圖2-4 PLC控制系統(tǒng)地示意圖X101 rst| coX11ll- K10co設(shè)定值_|_y也可以間接設(shè)定X10_T圖2-6計(jì)數(shù)器控制示意圖2.2 PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)地工作原理系列PLC工作原理PLC地工作原理與計(jì)算機(jī)地工作原理基本上是一致地，可以簡(jiǎn)單地表述為在 系統(tǒng)程序地管理下

24、，通過(guò)運(yùn)行用戶程序完成控制任務(wù)但是,計(jì)算機(jī)與PLC地工作 方式有所不同，計(jì)算機(jī)一般采用等待命令地工作方式，而PLC則采用循環(huán)掃描地工 作方式1、基本地工作模式1）運(yùn)行RUN當(dāng)處于運(yùn)行工作地模式時(shí)，PLC進(jìn)行內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處 理、程序處理、輸出處理，然后按上述過(guò)程循環(huán)工作.2）停止 STOP當(dāng)處于停止工作地模式時(shí),PLC只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容2、執(zhí)行程序地三個(gè)階段1）輸入處理2）程序執(zhí)行3）輸出處理3、工作特點(diǎn)1）分時(shí)處理 輸入數(shù)據(jù)暫存區(qū)輸出數(shù)據(jù)暫存區(qū)圖2-7 PLC工作原理圖222 PLC編程語(yǔ)言及方法編程語(yǔ)言及方法基本上有這幾種：1梯形圖語(yǔ)言2 ）指令表 能塊圖：類似于數(shù)字

25、邏輯電路地編程語(yǔ)言 5結(jié)構(gòu)文本：大中型PLC中可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算例如:梯形圖指令表一 1 / ynnn1 1XQO1Minn 4*1 1mt1 wn11r vooi0 LDOUTD1OUTOUTDOUTxoooYOOOxooiM100TOTOYOOl第3章探討影響PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性地因素與建議3.1影響PLC可靠性因素地分析隨著PLC應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越廣、應(yīng)用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，所受到地干擾也越來(lái)越 多，這些都可能造成PLC空制系統(tǒng)可靠性降低，不能正常工作，導(dǎo)致無(wú)法挽回地經(jīng) 濟(jì)損失因此,分析影響PLC空制系統(tǒng)可靠性地因素，研究其解決措施，對(duì)于提高 PLC空制系統(tǒng)可靠性具有重要地作用,對(duì)于PL

26、C地進(jìn)一步推廣應(yīng)用也具有普遍意義因此從兩大方面來(lái)考慮：1)PLC地外圍設(shè)備來(lái)考慮分析PLC地可靠性2)PLC地軟件程序來(lái)考慮分析控制系統(tǒng)地可靠性根據(jù)這些因素提出合理地建議,以及盡可能地完善PLC地可靠性自動(dòng)控制系統(tǒng)地干擾分析PLC可編程控制器是專為工業(yè)控制而設(shè)地，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了多層 次多方面地抗干擾措施，使得系統(tǒng)可以在惡劣地工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起運(yùn)行 工作運(yùn)行地穩(wěn)定性和可靠性很高,PLC整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間高達(dá)幾萬(wàn)小時(shí). 隨著計(jì)算技術(shù)地發(fā)展,PLC地功能也越來(lái)越強(qiáng)，使用也越用越方便但是,整機(jī)地可 靠性高只是保證系統(tǒng)可靠工作地前提，還必須在設(shè)計(jì)和安裝PLC系統(tǒng)過(guò)程中采取 相應(yīng)地措

27、施，才能保證整個(gè)系統(tǒng)完全可靠地工作如果PLC地工作環(huán)境過(guò)于惡劣，如溫度過(guò)高、濕度過(guò)大、振動(dòng)和沖擊過(guò)強(qiáng)，以 及電磁干擾嚴(yán)重或安裝使用不當(dāng)?shù)?，都?huì)直接影響PLC地正常、安全、可靠地運(yùn) 行, 加上外圍電路地抗干擾措施不力 ,而使整個(gè)控制系統(tǒng)地可靠性大大降低 ,甚 至出現(xiàn)故障 .因此, 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以充分地考慮 , 在硬件上進(jìn)行適當(dāng)配置并輔以相應(yīng)地軟件，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障地防范.PLC控制系統(tǒng)地可靠性地穩(wěn)不穩(wěn)定直接影響到企 業(yè)地安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,PLC系統(tǒng)地抗干擾能力是整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行地關(guān)鍵.因 此,分析研究PLC應(yīng)用中地可靠性和抗干擾技術(shù)是十分必要地.要提高PLC空制系 統(tǒng)地可靠性 , 一是在外部

28、地硬件上采取措施。二是在軟件內(nèi)部中設(shè)計(jì)相應(yīng)地保護(hù) 程序.1）現(xiàn)場(chǎng)條件輸入給PLC言號(hào)出錯(cuò)地影響有：1造成傳輸信號(hào)線中斷 ,如：短路或斷路 可能機(jī)械拉扯 ,線路自身老化 ,線 地質(zhì)量差易磨損） , 當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí) , 現(xiàn)場(chǎng)工作地信號(hào)無(wú)法傳 送給PLC也造成輸出地控制出錯(cuò)；2機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng),現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次,PLC卻認(rèn)為閉合了多次,雖然硬件加 了濾波電路，軟件增加微分指令，但因?yàn)镻LC3描周期太短，仍可能在 計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò) , 也造成錯(cuò)誤地控制；3現(xiàn)場(chǎng)變送器 , 機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障 , 如觸點(diǎn)接觸不良 , 變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏 差較大或不能正常工作等 , 這些故障同樣會(huì)使

29、控制系統(tǒng)不能正常工作 2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)地影響有：1控制負(fù)載地接觸不能可靠動(dòng)作，雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要 求動(dòng)作；2控制變頻器起動(dòng) , 因?yàn)樽冾l器自身故障 , 變頻器所帶電機(jī)并沒(méi)按要求工作； 3各種電動(dòng)閥、電磁閥該開(kāi)地沒(méi)能打開(kāi) ,該關(guān)地沒(méi)能關(guān)到位 ,因?yàn)閳?zhí)行 機(jī)構(gòu)沒(méi)能按PLC地控制要求動(dòng)作,使系統(tǒng)無(wú)法正常工作，降低了系統(tǒng) 可靠性.3 ）各種干擾源1）元器件布局不合理造成內(nèi)部信號(hào)相互串?dāng)_；PLC空制系統(tǒng)線路中有電源線、輸入、輸出線和接地線 , 布線不恰當(dāng)則會(huì)造成電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)等干擾；2 ）雜亂地?zé)o線電波信號(hào)、外界地高頻加熱器和供電電源電壓、電流劇 烈波動(dòng)和高次諧波地干擾等；

30、3）按鈕、繼電器等工作時(shí)觸點(diǎn)間產(chǎn)生地電弧 , 雷擊和靜電產(chǎn)生地火花放電地干 擾；4 ）各類電磁干擾等 .探討如何提高PLC地可靠性PLC是為工業(yè)而設(shè)地控制設(shè)備.但影響可靠性地因素也蠻多，如電磁干擾、外 圍地濕度、電源電壓、輸入和輸出連接線和 I/O 電路、一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)地開(kāi)關(guān)啊 , 機(jī)械觸頭啊 , 內(nèi)部軟件系統(tǒng)啊等易受到干擾時(shí) , 會(huì)使控制系統(tǒng)地可靠性受到影響 . 下面針對(duì)PLC影響可靠性較大地提出一些建議：1）對(duì)PLC工作環(huán)境地要求：除了為特殊工作環(huán)境而設(shè)計(jì)地PLC外,一般PLC工作地環(huán)境溫度應(yīng)在055C地范圍，并要避免太陽(yáng)光直接照射；安裝時(shí)要遠(yuǎn)離 大地?zé)嵩?, 保證足夠大地散熱空間和通風(fēng)條件

31、；空氣地相對(duì)濕度應(yīng)小于85%,不結(jié)露，以保證PLC地絕緣良好.PLC應(yīng)避免安裝在有振動(dòng)地場(chǎng)所；對(duì)振動(dòng)源允許地條 件則應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)地要求 , 安裝減振橡膠墊或采取其他防振措施 . 空氣中有 粉塵和有害氣體時(shí),應(yīng)將PLC封閉安裝.2）對(duì)電源地要求：1） PLC應(yīng)直接從低壓配電室地主母線上采用專用線供電 , 以減少電機(jī)啟停和其他因素給PLC帶來(lái)地直接影響；2 ）不同地PLC產(chǎn)品，對(duì)電源 地要求也不同 , 這里包括電源地電壓等級(jí)、頻率、交流紋波系數(shù)和輸入輸出地供 電方式等對(duì)電磁干擾較強(qiáng)、而對(duì) PLC可靠性要求又較高地場(chǎng)合,PLC地供電應(yīng)與動(dòng) 力供電和控制電路供電分開(kāi)；必要時(shí) , 可采用帶屏蔽地隔離

32、變壓器供電、串聯(lián) LC 濾波電路等； 3 ）在設(shè)計(jì)時(shí) , 外接地直流電源應(yīng)采用穩(wěn)壓電源 , 供電功率應(yīng)留有 20% 30%地余量 . 對(duì)由控制器本身提供地直流電源 , 應(yīng)了解它所能提供地最大電 流, 防止過(guò)電流造成設(shè)備地?fù)p壞 .3）對(duì)接地和接線地要求：1）PLC地良好接地是正常運(yùn)行地前提.在設(shè)計(jì)時(shí),PLC地接地應(yīng)與動(dòng)力設(shè) 備地接地分開(kāi) , 采用專用接地；如不能分開(kāi)接地時(shí) , 應(yīng)采用共用接地；絕對(duì)禁止 采用共通接地方法.如圖1所示,接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC接地線地線徑應(yīng)大于4mm2接地電阻一般應(yīng)小于10Q.（。專用接地蟲(chóng)用按地（貝通拯地圖3-1接地方法2）PLC地接線包括輸入接線和輸出接線.輸入

33、接線地長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，一般不大 于30m在線路距離較長(zhǎng)時(shí)，可采用中間繼電器進(jìn)行信號(hào)地轉(zhuǎn)換輸入接線地COM 端與輸出接線地CO端不能接在一起輸入接線與輸出接線地電纜應(yīng)分開(kāi)設(shè)置必 要時(shí),可在現(xiàn)場(chǎng)分別設(shè)置接線箱集成電路或晶體管設(shè)備地輸入信號(hào)和輸出信號(hào) 地接線必須采用屏蔽電纜；屏蔽層地接地端應(yīng)為一點(diǎn)接地，接地點(diǎn)宜在控制器側(cè) 4）安裝與布線米取一定地抗干擾措施：PLC電源、I/O電源一般都米用帶 屏蔽層地隔離變壓器供電,PLC電源線,I/O電源線,輸入、輸出信號(hào)線,交、直流 線都應(yīng)盡量分開(kāi)布線，有地還需要屏蔽線，甚至還要接地5）對(duì)I/O電路及輸入和輸出端子信號(hào)地防護(hù)：1）要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)地可靠性

34、，首先要選擇可靠性較高 地變送器和各種開(kāi)關(guān)，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路 或接觸不良；2 ）在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序，增加輸入信號(hào)地可信性；3） 當(dāng)輸入信號(hào)源與輸出驅(qū)動(dòng)地負(fù)載為感性元件時(shí)，對(duì)于直流電路應(yīng) 在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管。對(duì)于交流電路，應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容 吸收電路.采用以上措施，可防止在電感性輸入或輸出電路斷開(kāi)時(shí) 產(chǎn)生很高地感應(yīng)電勢(shì)或漏電流對(duì) PLC俞入、輸出端點(diǎn)及內(nèi)部電源 造成地沖擊.4）PLC是通過(guò)輸入電路輸入信號(hào),因此輸入電路地元器件質(zhì)量地好壞和連接方式直接影響著控制系統(tǒng)地可靠性.比如：按鈕、行程開(kāi) 關(guān)等輸入開(kāi)關(guān)量地觸點(diǎn)接觸是否良好、接線是否牢固等.在設(shè)計(jì) 時(shí)，應(yīng)盡量選

35、用可靠性高地接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān) .此外,按 鈕地常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)地選擇也會(huì)影響到系統(tǒng)地可靠性.現(xiàn)以一個(gè)簡(jiǎn)單地起動(dòng)、停止控制線路為例，如圖2和圖3所示地是兩個(gè)控制 線路和它們地對(duì)應(yīng)梯形圖.這兩個(gè)控制線路地控制功能完全一樣 按下起動(dòng)按鈕，輸出動(dòng)作；按下停止按鈕，輸出斷開(kāi)；但它們地可 靠性不一樣我們假設(shè)輸出斷開(kāi)為安全狀態(tài)，那么圖3地可靠性要SBIX001SB2XD0 2FX2YG00I t k00?Oy000團(tuán)2起.?？刂凭€路圖3起、?？刂其E踹比圖2地高.這是因?yàn)镾B1、SB2都有發(fā)生故障地可能,而最常見(jiàn)地現(xiàn)象是輸入電路開(kāi)路當(dāng)采用圖3電路時(shí),不論SB1 SB2開(kāi)關(guān)本身 開(kāi)路還是接線開(kāi)路，輸出都為

36、安全狀態(tài)，保證了系統(tǒng)地安全和可靠7）對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)地信號(hào)準(zhǔn)確地輸入給PLC后,PLC執(zhí)行程序,將結(jié)果通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制怎樣才能確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi) 有出錯(cuò),按控制要求工作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有按要求工作，又怎樣才能發(fā)現(xiàn)并了解故 障呢,對(duì)此而應(yīng)該做出以下措施：當(dāng)負(fù)載由接觸器控制時(shí)，啟動(dòng)或停止這類負(fù)載 轉(zhuǎn)為對(duì)接觸器線圈控制，啟動(dòng)時(shí)接觸器是否可靠吸合，停止時(shí)接觸器是否可靠釋 放，這是應(yīng)該了解地當(dāng)開(kāi)啟或關(guān)閉電動(dòng)閥門(mén)時(shí)，根據(jù)閥門(mén)開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間不同， 設(shè)置延時(shí)時(shí)間，經(jīng)過(guò)延時(shí)檢測(cè)開(kāi)到位或關(guān)到位信號(hào)，如果這些信號(hào)不能按時(shí)準(zhǔn)確 返回給PLC,說(shuō)明閥可能有故障，做閥故障報(bào)警處理.還要設(shè)計(jì)完善地

37、故障報(bào)警系 統(tǒng)在自動(dòng)控制系統(tǒng)地設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了 3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng),1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn) 場(chǎng)各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì) 應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz地頻率閃爍.為防止指示燈燈泡 損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專門(mén)設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任 何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s,所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)有指示等不亮說(shuō)明該 指示燈已壞，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀 態(tài).2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字 顯示故障類型，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)地設(shè)備閃爍，歷史事件表中將記錄該故障.3

38、級(jí) 故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲、光報(bào) 警方式提示工作人員，及時(shí)處理故障在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類，有些故 障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行地，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行, 故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性 運(yùn)行水平8）對(duì)PLC言號(hào)地軟件程序地多做探討：在程序設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)置一個(gè)定時(shí)器,作 為監(jiān)控程序部分，對(duì)系統(tǒng)地運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)若程序運(yùn)行能正常結(jié)束，則該定時(shí) 器就立即被清零；若程序運(yùn)行發(fā)生故障，如出現(xiàn)死循環(huán)等，該定時(shí)器在設(shè)定地時(shí) 間到就無(wú)法清零，此時(shí)PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào).對(duì)于PLC系統(tǒng)地可靠性做了一個(gè)完全地 保障

39、例如：圖3-2圖3-2檢測(cè)程序圖3-2中定時(shí)器T1為檢測(cè)元件,X001為控制對(duì)象動(dòng)作信號(hào)，X002為動(dòng)作完成信 號(hào),M2為報(bào)警或停機(jī)信號(hào)假設(shè)被控對(duì)象地運(yùn)行程序完成一次循環(huán)需要 50s,則定 時(shí)器K值可取510T偽100m定時(shí)器）.當(dāng)X00仁1時(shí),被控對(duì)象運(yùn)行開(kāi)始,T1開(kāi)始計(jì) 時(shí)；如在規(guī)定地時(shí)間內(nèi)被控對(duì)象地運(yùn)行程序能正常結(jié)束，則X002動(dòng)作,M1復(fù)位，定時(shí)器T1被清零,等待下一次循環(huán)地開(kāi)始；若在規(guī)定時(shí)間沒(méi)有發(fā)出被控對(duì)象運(yùn)行完 成地動(dòng)作信號(hào)，則判斷為故障,T1地觸點(diǎn)閉合，接通M茨出報(bào)警信號(hào)或停機(jī)信號(hào).PLC地干擾問(wèn)題十分復(fù)雜，因此PLC空制系統(tǒng)地可靠性設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占有 重要地位,在實(shí)際設(shè)計(jì)中只有根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)地具體特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境地具體條件，理論聯(lián)系實(shí)際，具體問(wèn)題具體分析，靈活地選擇行之有效地可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)和抗 干擾方法,全面、合理地考慮系統(tǒng)地軟件和硬件設(shè)計(jì)，從總體上提高系統(tǒng)