【正文】 雜的繼電器系統(tǒng)的故障非常困難 。 PLC的控制方式靈活 ， 有很強的柔性 ， 僅需修改梯形 圖就可以改變控制功能 。 繼電器要在硬件安裝 ， 接線全部完成后才能進行調(diào)試 ， 發(fā)展問題后修改電路花的時間也很多 。 單片機一般用匯編語言或 C 語言編程 ， 編程時需要了解單片機內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu) 。 使用單機機的專用測控裝置都早專業(yè)廠家來開發(fā) ， 現(xiàn)在很少有最終用戶開發(fā)單件或 小批量的單片機測控裝置 。 PLC 的體積小巧緊湊 ， 硬件和操作系統(tǒng)的可靠性總體上比工控機高 。 工控機的價格比較高 ，將它用于小型開關(guān)量控制系統(tǒng)以取代繼電器控制 ， 無論在體積和價格上都很難接受 ， 可靠性也遠不如 PLC。 與 PC 機發(fā)展太快相比 ， PLC 產(chǎn)品可以長期供貨 ， 并提供長期的技術(shù)支持 。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體 ， 易于擴展其功能的原則而設(shè)計。目前 ， 可編程控制器在機械制造、石油化 工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 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。當(dāng)液面達到Ｌ２是，Ｌ２＝ＯＮ，使Ｙ１＝Ｙ２＝ＯＮ，即關(guān)閉Ｙ１和Ｙ２閥門，打開液體Ｃ的閥門Ｙ３。 5)液面低于Ｌ３時，Ｌ３從ＯＮ到ＯＦＦ，再經(jīng)過５ s，容器放空，使 Y4＝OFF，開始下一周期。 廣泛用于水廠、煉油廠、化工廠、玻璃廠、污水處理廠 、 高樓供水系統(tǒng)、水庫、河道、海洋等對供水池、配水池、水處理池、水 井、水罐、水箱、油井、油罐、油池及對各種液體靜態(tài)、動態(tài)液位的測量和控制。 相關(guān)元件主要參數(shù)如下： (1)量 程范圍： 0～ 200m； (2)過載壓力： a； (3)供電電壓： 24V； (4)精確度：177。 它們的突出優(yōu)點是 在其適用溫區(qū)范圍內(nèi)具有靈敏度高 、 線性好 、功能全和使用簡單方便 。 采用這種基本感溫電路，可以設(shè)計出各種不同的電路形式和不同輸出類型的集成溫度傳感器 。傳感器動作時，輸出晶體管飽和導(dǎo)通，管壓降近似為 0，傳感器的輸出晶體管相當(dāng)于一個觸點。 Y— 異步電動機 ， 90— 中心高 (mm)， 4— 極數(shù) 此電動機的主要性能及結(jié)構(gòu)特點為 ： 效率高 、 耗電少 、 性能好 、 噪聲低 、 振動小 、 體積小 、 重量輕 、 運行可靠 、 維修方便 ， 為 B 級絕緣 。 m2 (6)重量 26kg。 10%； 絕緣性及防護等級 ： F 級 IP65； 最高動作頻率 ： 每秒五次 ； 最短勵磁時間 ： 秒 。 選用 CJ105 型交流接觸器 ， 主觸點和輔助觸點的額定都為 5A，線圈電壓220Ｖ 。 （ 4）熔體額定電流：選用 15Ａ。 注：若熔斷器在不同于 1， 2 和 3 規(guī)定條件下使用，尤其是在無防護的戶外條件使用，應(yīng)與制造廠協(xié)商 。 輸出裝置有：一個報警燈 ， 四個電磁閥 ， 一個攪拌電動機觸點 ， 一個加熱器觸點和熱電器線圈觸點 ， 共計八個輸出觸點。 PLC 輸入輸出口的分配 表 1 輸入 /輸出地址分配表 輸入口 相應(yīng)元器件 輸出口 相應(yīng)元器件 X0 SB0 啟動按鈕 Y0 報警燈 HL X1 L1 液位傳感器 Y1 電磁閥 Y1 X2 L2 液位傳感器 Y2 電磁閥 Y2 X3 L3 液位傳感器 Y3 電磁閥 Y3 X4 T 溫度傳感器 Y4 電磁閥 Y4 X5 SB1 停止按鈕 Y5 攪拌機 M 接觸器 X6 FR 常閉觸點 Y6 加熱器 H 接觸器 Y7 熱繼電器 FR 液體混合裝置輸入 /輸出裝 置接線圖 圖 9 輸入輸出接線圖 4 軟件電路設(shè)計 程序框圖 液體控制過程如下： （ 1）兩種液體的進入 當(dāng) PLC 接通電源后 ， 按下啟動按鈕 SB0 后 ， 觸點 X0 接通 ， 由于有微分指令 DF， 使該路只接通一掃描周期 ， 通過保護指令 KP 使 Y Y2 輸出繼電器線 圈得電并保持 ， 分別與之相相接的 Y Y2 電磁閥帶電接通 ， 流進兩種不同的液體。 （ 5）混合液體開始排出 當(dāng)液體溫度達到預(yù)定溫度 時 ， 溫度傳感器檢測到該信號 ， 同時梯形圖中地址為 47 的 X4 接通使 Y6 失電 ， 從而使加熱器 H 關(guān)閉 ， 同時接通地址為 51 的Ｘ４常開觸點 ， 命名 X４接通 ， 與相連的Ｙ４電磁閥打開 ， 捐出攪拌均勻后的混合液體。 根據(jù)液體混合過程繪制程序框圖如圖 10 所示。 PLC 控制部分 ， 主要包括中央處理器 、 主機箱 、 擴展部分 、 輸入 /輸出部分以及相應(yīng)的控制程序和一些外部設(shè)備 。 PLC 控制系統(tǒng)故障分布和分層排除 PLC 控制系統(tǒng)大多數(shù)故障 95％在外設(shè) ， 僅有 5％發(fā)生在 PLC 本身 ， 故維修系統(tǒng)的注意力應(yīng)該首先集中在外部設(shè)備 。 外設(shè)故障一般發(fā)生在繼電器、接觸器；閥門、閘板；開關(guān)、限位開關(guān)、安全保護、就地和遠控轉(zhuǎn)換開關(guān)；接線盒、接線端子、螺栓螺母處；傳感器、儀表；電源、地線和信號線的噪音等等 ， 排除比較容易。如果輸入輸出的某端口壞了 ， 可以利用冗余端口 ， 將程序稍作改動 ， 就可以恢復(fù)正 常運行。如果所有分路都有故障 ， 則故障可能在編碼控制單元 ， 應(yīng)仔細檢查相關(guān)電路及元件 ， 必要時替換之；如果僅僅是某一組分路都有故障 ， 則可能是某一塊鎖存器芯片已損壞 ， 更換之。這時可以通過編程器或上位機重新下載用戶程序 ， 再將硬件和軟件一點點地或分片與分區(qū)地投入 ， 去尋找故障點。因此在設(shè)計時 ， 我們就采用必要的抗干擾措施提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性 。 （ 2）來自系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號線引入 ， 通常稱為傳導(dǎo)干擾。 （ 4）來自信號線引入的干擾與 PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線 ， 除了傳輸有效的各類信息之外 ， 總會有外部干擾信號侵入。正確的接地 ， 既能抑制電磁干擾的影響 ， 又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地 ， 反而會引入嚴(yán)重的干擾信號 ， 使 PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。電網(wǎng)干擾串入 PLC 控制系統(tǒng)主要通過 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耦合進入的。 (2)電纜選擇的敖設(shè) 為了 減少動力電纜輻射電磁干擾 ， 尤其是變頻裝置饋電電纜 。 常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣 ， 可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位 ， 并采用動態(tài)零點 ， 可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù) ，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn) ， 設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。 (4)正確選擇接地點 ， 完善接地系統(tǒng) 接地的目的通常有兩個 ， 其一為了安全 ， 其二是為了抑制干擾。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響 ， 裝置之間的信號交換頻率一般都低 1MHz，所以 PLC 控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯(lián)一點接地方式。接地線采用截面大于 22 mm2 的銅導(dǎo)線 ， 總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。 6 結(jié)束語 經(jīng)過實驗證明 ， 用 AFP12147 型 PLC 設(shè)計的液體混合灌裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)完全可以滿足控制要求 ， 在實際的操作過程中 ， 由于 PLC 自身可靠性高 ， 靈活性強 ， 對工作環(huán)境要求不高 ， 抗干擾性能強等優(yōu)點 ， 可以保證整個控制過程的快速 ， 高速 ， 高質(zhì)量 。 本設(shè) 計中已經(jīng)過了模擬仿真實驗 ， 不過由于實驗條件跟現(xiàn)場條件有較大的差距 ， 另外本設(shè)計所用時間較短 ， 還用許多因素沒有考慮到 ， 還需要經(jīng)過較長時間的考驗對其各方面進行完善 ， 以滿足更高的控制要求 。在 論文資料和實驗期間 ，多位同學(xué) 給予了我很多幫助 ， 在此也感謝他們 。也許會有失敗和挫折，但我會 繼續(xù)努力。 “路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。 在此過程中 ， 我不僅掌 握了基本的科學(xué)研究方法 ， 還學(xué)會了許多書本上學(xué)不到的知識 ， 在此 ， 我謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝 。 用該系統(tǒng)可以用較少的成本達到很高的控制精度 。 信號源接地時 ， 屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時 ， 應(yīng)在 PLC 側(cè)接地；信號線中間有接頭時 ， 屏蔽層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理 ， 一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時 ， 各屏蔽層應(yīng) 相互連接好 ， 并經(jīng)絕緣處理。如果裝置間距較大 ， 應(yīng)采用串聯(lián)一點接地方式。 系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。 由干工業(yè)環(huán)境惡劣 ， 干擾信號較多 ， I／ O 信號傳送距離較長 ， 常常會使 傳送的信號有誤。 嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號 ， 避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè) ， 以減少電磁干擾。所以 ， 對于變送器和共用信號儀表供電應(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。這都屬于 PLC 制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容 ， 比較復(fù)雜 ， 作 為應(yīng)用部門是無法改變 ， 可不必過多考慮 ， 但要選擇具有較多應(yīng)用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。由信號引入干擾會引起 I/O 信號工作異常和測量 精度大大降低 ， 嚴(yán)重時將引起元器件損傷。 （ 3）來自電源的干擾 PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。 干擾源及一般分類 影響 PLC 控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣 ， 大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位 ， 這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源 ， 即干擾源 。 系統(tǒng)抗干擾 性的分析與維護 PLC 是一種 專門 用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備。斷開所有的外部 I/O 控制與掃描、通信等 ， 對 CPU 進行冷態(tài)啟動 ， 如果冷態(tài)啟動仍然失敗 ， 只能說明包括 CPU 在內(nèi)的主機箱系統(tǒng)的硬件需要再檢查。若應(yīng)用程序有誤（如刪改）可以重新輸入備份程序。 (2)利用上位監(jiān)控系統(tǒng)（ monitor）功能判斷第二層故障 利用上位監(jiān)控機在線監(jiān)控狀態(tài) ， 通過梯形圖進行監(jiān)控 ， 如軟觸點顯示不同的顏色代表不同的狀態(tài)。 故障發(fā)生時 ， 首先定位故障發(fā)生在 PLC 內(nèi)部還是外部（第一層）；是在 I/O回路還是在控制器內(nèi)部（第二層）；是 PLC 硬件故障還是軟件故障（第三層）。 PLC 故障分析 下面是ＰＬＣ系統(tǒng)故障分布圖 圖 11 故障分布圖 由上圖可知 PLC 的常見故障為 ： (1)在電子控制系統(tǒng)內(nèi)部只有少量故障出現(xiàn)約占裝 置總故障的 %5， 這些故障包括 1） CPU 故障約占內(nèi)部故障的 30%， 出現(xiàn)在處理器和貯存器 、 總線系統(tǒng) 、 通訊模塊 和 電源模塊四方面 ， 機率均等 ； 2） 輸入 /輸出模塊故障約占內(nèi)部故障 70%。 系統(tǒng)故障的概念 為了使ＰＬＣ控制系統(tǒng)在一定時間內(nèi)可以正常的運行 ， 在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)過程中要對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障 ， 設(shè)備損耗 、 電子元器件等可能出現(xiàn)的問題有一個比較清晰的認識 ， 以便在沒有發(fā)生故障以前采取必要的措施防止故障的發(fā)生 ，或者當(dāng)故障發(fā)生以后能夠很快的判斷出故障點 ， 盡快 維修 ， 以免影響生產(chǎn) 。 (7)重復(fù)液體混合過程 重復(fù)液體混合過程是對通過并聯(lián)在梯形圖地址為２位置上的定時器ＴＭＹ１常開觸點實現(xiàn)的。