PLC的液體混合控制系統(tǒng)畢業(yè)論文要點

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題基于PLC液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計隨著科技的發(fā)展，PLC的開發(fā)與應(yīng)用把各國的工業(yè)推向自動化、智能化。強大的抗干擾能力使它在工業(yè)方面取代了微型計算機，方便的軟件編程使他代替了繼電器的繁雜連線，靈活、方便，效率高。本次設(shè)計主要是對兩種液體混合攪拌機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計,將兩種液體按一定比例混合，經(jīng)過電動機攪拌均勻以后才能將混合后的液體輸出容器。形成循環(huán)狀態(tài)。液體混合系統(tǒng)的控制設(shè)計考慮其動作的連續(xù)性以及被控設(shè)備動作的之間的相互關(guān)聯(lián)性、針對不同的工作狀態(tài)，進行相應(yīng)的動作控制輸出，從而實現(xiàn)液體混合系統(tǒng)從一種液體加入到完成輸出的這樣一個周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。設(shè)計以液體混合控制系統(tǒng)為

2、中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計過程（包括設(shè)計方案、設(shè)計流程、設(shè)計要求、梯形圖設(shè)計、外部連線通信等），旨在對其中的設(shè)計及制作過程做簡單的介紹和說明。設(shè)計采用PLC去實現(xiàn)設(shè)計要求。本次設(shè)計的主要研究范圍及要求達到的技術(shù)參數(shù)有：（1）使液體混合能實現(xiàn)安全、高效；（2）滿足液體混合的各項技術(shù)要求；（3）具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計等。本課題應(yīng)解決的主要問題是如何使PLC實現(xiàn)多種液體的混合控制功能，在相關(guān)的文獻當(dāng)中用PLC對其混合液體控制的研究尚不多見，以致人們難以根據(jù)他的具體情況正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率，降低成本的要求。本次設(shè)計就是基于以上問

3、題進行的一些探索。關(guān)鍵詞：多種液體、混合控制、自動控制、PLC目錄1緒論12多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計32.1 方案設(shè)計32.2 方案的介紹33硬件電路設(shè)計53.1 總體結(jié)構(gòu)53.2 液位傳感器的選擇63.3 攪拌電機的選擇63.4 電磁閥的選擇73.5 接觸器的選擇73.6 熱繼電器的選擇73.7 PLC的選擇83.8 PLC輸入、輸出口的分配103.9 液體混合裝置輸入、輸出接線114軟件電路設(shè)計134.1 程序框圖134.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編址的控制梯形圖144.3 語句表155系統(tǒng)常見故障分析及維護175.1 系統(tǒng)故障的概念175.2 系統(tǒng)故障分析及處理175.2.1 PLC主

4、機系統(tǒng)175.2.2 PLC的I/O端口175.2.3 現(xiàn)場控制設(shè)備185.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護18結(jié)束語20致謝21參考文獻22緒論為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(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)中多是易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。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，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)

5、多種液體混合的自動控制，從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設(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和原理，熟悉其編程方式，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。計算機的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動化帶來了曙光。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）提出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、靈活、通用的計算機技術(shù)與繼電器便于使用的特點相結(jié)合，把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不

6、必花費大量的精力進行計算機編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個方案首先得到了美國數(shù)字設(shè)備（DEC）公司的積極響應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于1969年研制出了第一臺符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡稱PLC（有的稱為PC）,并在GM公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強，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、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模

7、塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的課移植性和可維護性。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(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，因此具有廣闊的市場前景，用PLC進行開關(guān)量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫、液體混合自動配料系統(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)的繼電器控制。本次設(shè)計是將PLC用于多種液體混合灌裝設(shè)置的控制，對學(xué)習(xí)和實用是很好的結(jié)合。本設(shè)計的主要研究范圍及要求達到的技術(shù)參數(shù)有：1）使液體混合機能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝；2）滿足灌裝的各種技術(shù)

8、要求；3）具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計、軟硬件電路的設(shè)計、常見故障分析等等。本課題應(yīng)解決的主要問題是如何使PLC在灌裝中實現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻報道中用PLC對灌裝機進行控制的研究尚不多見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計就是基于以上問題進行的一些探討。2多種液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計2.1 方案設(shè)計整個設(shè)計過程是按工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號(GB4728)及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫。設(shè)計原則主要包括：工程對電氣控制線路提供的具

9、體資科，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、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對于本課題來說，液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級，控制裝置需要根據(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。對于人機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關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能

10、力。要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計，需要從怎樣實現(xiàn)各電磁閥的開關(guān)以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問越的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。2.2 方案介紹就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。(1)繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器用接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參數(shù)變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常工作，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝

11、接線工作量大，因此整個控制系統(tǒng)價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。(2)單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，結(jié)構(gòu)上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一個集成電路，不能直接將它與外部I/O信號連接，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，硬件設(shè)計、控制和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。(3)工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性比較強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實時性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些

12、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，不如接線端子可靠。(4)可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不要自己設(shè)計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配置和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的改變。可編程控制器(PLC)從上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關(guān)量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)，隨著30多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)狀P

13、LC已經(jīng)發(fā)展成不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(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、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。3硬件電路設(shè)計3.1總體結(jié)構(gòu)從圖3-1中可知設(shè)計的液體混合裝置主要完成三種液體的自動混合攪拌。此裝置需要控制的元件有：其中L1,L2,L3為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒該點時為ON,Y1,Y2,Y3為電磁閥，M為攪拌機。另外還有控制電磁閥和電動機的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達到控制效果。OY1仁=液體AY

14、3圖3-1液體混合灌裝機要求如下:1、初始狀態(tài)：容器是空的，各個閥門丫1、丫2、Y3均為OFF,液位傳感器L1、L2、L3土勻為OFF,電動機M為OFF。2、起動操作：按下起動按鈕，電磁閥Y1閉合，開始注入液體A,當(dāng)液體到了L2的高度，停止注入液體A,同時電磁閥Y2閉合，注入液體B,當(dāng)液體到了L1的高度，停止注入液體B,開啟攪拌機M,攪拌4S,停止攪拌。同時Y3為ON,開始放出液體至液體高度為L3,在經(jīng)2s停止放出液體。同時液體A注入。開始循環(huán)。按停止按鈕，所有操作都停止，須重新啟動。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)后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。3.2 液位傳感器的選擇選用

15、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系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，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作并輸出一個開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點或多點液位開關(guān)。LSF光電液位開關(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2.5Mpa2）工作溫度上限為125c3）觸點壽命為100萬次4）觸點容量為70W5）開關(guān)電壓為24VD

16、C6）切換電流為0.5A3.3 攪拌電機的選擇選用EJ15-3型電動機。其中“E”表示電動機，“J”表示交流的，15為設(shè)計序號，3為最大工作電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。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） 工作溫度-1540C/濕度090%;3） EJ15系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。其硬件接線如圖3-2LIL2L3TTTQS'-X圖3-2硬件接線3.4 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，“

17、F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計序號，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、有機溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體；2) 介質(zhì)溫度0150C/環(huán)境溫度-2060C；3) 使用電壓：AC:220V50Hz/60HzDC:24V;4)功率：AC:2.5KW;5)操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應(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)其最大特點就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達到定時排空的效果；其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗

18、腐蝕能力；使用電壓：AC:220V50Hz/60HZDC:24V;功率：AC:5KW03.5 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)計編號，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) 機電壽命為1000萬次；3)主觸頭額定電流為10/16(A);4) 額定電壓為380/220(A);5) 功率為2.5KW。3.6 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。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

19、流為32/45(A)。3.7 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題，可編程控制器是一種將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制設(shè)備，不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能實現(xiàn)與上位計算機等智能設(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，完全能滿足控制要求，且具有操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點。在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為6點，開關(guān)量輸出為5點，考慮到系統(tǒng)的可擴展性和維修的方便性，選擇模

20、塊式PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用西門子S7-200作為控制單元來控制整個系統(tǒng)，之所以選擇這種PLC,主要考慮S7系列PLC有以下特點：1）快速的CPU處理速度，大程序容量；2）編程及監(jiān)控功能強大，維修簡單；3）結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有極高的性能/價格比；4）豐富的指令系統(tǒng)。國際電工委員會（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）頒布的PLC的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的

21、輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。PLC的一般結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，由圖可見主要有6個部分組成，包括CPU（中央處理器）、存儲器、輸入/輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴展接口。編碼器外設(shè)接口其他外設(shè)接受現(xiàn)場信號輸入部件電源部件用統(tǒng)戶程程1序1序心擴展接口一驅(qū)動受控單元(1)中央處理單元(CPU)與通用計算機中的CPU一樣，PLC中的CPU也是整個系統(tǒng)的核心部件，主要有運算器、控制器、寄存器及實現(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

22、程度上決定了PLC的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。(2)存儲器存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。PLC常用的存儲器類型有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的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系而實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場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I/O設(shè)備相連接的部

23、件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號，將CPU送來的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強電信號。3.8 PLC輸入、輸出口分配輸入/輸出地址分配如表3-1表3-1液體混合裝置輸入/輸出地址分配輸入繼電器功能輸出繼電器功能X000SB0啟動按鈕Y000電磁閥Y1X001L1液位傳感器Y001電磁閥Y2X002L2液位傳感器Y002電磁閥Y3X003L3液位傳感器Y003攪拌電機MX004SB1停止按鈕3.9 液體混合裝置輸入/輸出接線輸入/輸出接線圖如圖3-4圖3-4輸入/輸出接線圖(1)第一種液體的進入當(dāng)PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB0后，觸點X000接通，輸出繼電器得電并

24、自鎖，與之相連的電磁閥Y1接通并保持，液體A開始流入。(2)第二種液體的進入當(dāng)液體達到液位傳感器L2的位置時，L2動作，X002輸入繼電器通電使Y001關(guān)閉，同時X002接通，輸入繼電器接通并保持，與之相連的電磁閥得點接通，液體B流入。(3)攪拌機工作當(dāng)液體達到液位傳感器L1時，L1檢測到該信息，使X001輸入繼電器得電，在梯形圖中它的X001常開觸點接通，使輸出繼電器Y002關(guān)閉，同時使攪拌機Y003的輸出繼電器接通，攪拌機開始工作。(4)混合液體開始排出攪拌機攪拌4s后，停止攪拌，同時繼電器線圈Y002得點，放液閥門打開(Y3=ON),排出攪拌均勻后的液體。(5)混合液體排完當(dāng)液位低于L3

25、液位傳感器的位置時，L3液位傳感器與由通到斷，再過5s容器放空，使放液閥門Y3關(guān)閉。(7)重復(fù)液體混合過程重復(fù)液體混合過程是通過并聯(lián)在梯形圖上的T1常開觸點實現(xiàn)的。第4章軟件電路設(shè)計4.1程序框圖程序框圖如圖4-1Y1開，A液體流入到L2高度時，Y1關(guān)，Y2FF,B液體流入到L1高度時，Y2關(guān)，攪拌機開，即開始攪拌4s后，Y3開，混合液體排出當(dāng)液位低于L3時，L3由通到斷,T1定時時，5s后，Y3開按停止按鈕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語句表語句表如表3-1表3-1語句表1 LDM80022 ORM03 LDM44 ANIM55 O

26、RB6 ANIM17 OUTM08 ANDX0009 ORM110 LDM411 ANDT112 ANDM513 ORB14 ANIM215 OUTM116 OUTY00117 LDM118 ANDX00319 ORM220ANIM321OUTM222OUTY00223LDM224ANDX00225ORM326ANIM427OUTM328OUTY00029OUTT030LDM331ANDT032ORM133ANIM034OUTM435OUTY00336ANIX00437OUTT138LDX00039ORM540ANIX00141OUTM542END5系統(tǒng)常見故障分析及維護為了延長PLC控制系統(tǒng)

27、的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對PLC過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計和維護有所幫助。5.1 系統(tǒng)故障的概念系統(tǒng)故障一般指整個生產(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、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。5.2 系統(tǒng)故障分析及處理5.2.1 PLC主機系統(tǒng)PLC主機系統(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

28、、電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu),長期使用插拔模塊會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)計和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲器大多采用可擦寫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、故障率已經(jīng)大大下降。對于PLC主機系統(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，同時在系統(tǒng)維護

29、時，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作，謹(jǐn)防人為的對主機系統(tǒng)造成損害。5.2.2 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)勢在于其I/O端口，在主機系統(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)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其影響，首先應(yīng)按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。5.2.3 現(xiàn)場控制設(shè)備在整個過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點在現(xiàn)場，現(xiàn)場中最容易出故障的有以下幾個方面：(1)第1類故障點是在繼電器。接觸器、PLC控制系統(tǒng)的日常維

30、護中，電器備件消耗量最大的為各類繼電器和空氣開關(guān)，主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點容易打火或氧化，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，以減少其對系統(tǒng)運行的影響。(2)第2類故障多發(fā)點在閥門等設(shè)備上。因為這類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部件，利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運行時要加強對此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。(3)第3類故障點是傳感器和儀表。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。

31、這類設(shè)備安裝時信號線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量和動力電纜分開敷設(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)問題應(yīng)及時處理。5.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計的裝置，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)境過于惡劣，如干擾特別強烈，可能使PLC引起錯誤的輸入信號；運算出錯誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯誤的輸出信號；造成錯誤的動作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運行。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計時采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常有必要的。外界干擾的主要來源有：1）電源的干擾供電電源的波動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)備啟動和停止時，因電磁感應(yīng)引起的干擾；其他設(shè)備或空中強電場通過分布電容用入PLC引起的干擾。3）輸入輸出信號的干擾輸入設(shè)備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負(fù)載的場合，輸出信號由斷開-閉合時產(chǎn)生的突變電流和由閉合-斷開的反向感應(yīng)電勢以及電磁接觸器的接點產(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