【正文】 現(xiàn)功能，有必要的保護(hù)措施； （ 2）、畫出 I/O 分配圖、程序框圖、梯形圖及時序圖； 能從多個方面詮釋該系統(tǒng)的各個功能，讓讀者一目了然。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成， PLC 還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性和可維護(hù)性好 ； （ 4）控制速度 —— 繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。 （ 1） 向模塊智能化與大型網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展； （ 2） 向多功能、高速度、大容量方向發(fā)展； （ 3） 向高可靠性方向發(fā)展； （ 4） 向超大型、高性能小型化方向發(fā)展； 、 PLC 和傳統(tǒng)繼電器控制的區(qū)別 PLC 的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，信號的輸入 /輸出形式及控制功能基本上也是相同的 。 、 PLC 的主要特點和應(yīng)用領(lǐng)域 、 PLC 的主要特點 PLC 是現(xiàn)代計算機技術(shù)與傳統(tǒng)繼電 —— 接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，專用于工業(yè)控制環(huán)境，具有許多其他控制器件所無法相比的優(yōu)點。自 PLC 面世以來，在機械、電力、冶金、能源、化工交通等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，已成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。 國際電工委員會 (IEC)在 1987 年 2 月通過了對它的定義：可編程控制器 (PLC)是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。 I/O distribution。根據(jù)鐵精粉自動生產(chǎn)線工藝流程，給出了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并附帶I/O 分配圖、程序框圖、梯形圖及時序圖。本文介紹了利用 FX2N 系列可編程序控制器為主控機， PLC 控制的鐵精粉生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)。 iron powder production。從二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來， PLC 得到了快速發(fā)展，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。 PLC 從面世到現(xiàn)在，經(jīng)過了數(shù)字電路構(gòu)成的初創(chuàng)階段、微處理器構(gòu)成的實用型產(chǎn)品擴展階段、大規(guī)模應(yīng)用的成熟產(chǎn)品階段和通過的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開放階段。為了便于與個人計 算機相區(qū)別，人們習(xí)慣上仍講可編程序控制器稱為 PLC。不過值得一提的是：針對液壓控制，現(xiàn)主流方式還是用專用的液壓控制器來完成，比如力士樂、阿托斯等，但在新興的 PLC 市場上，已有好幾個品牌的 PLC 能完成這個 功能； （ 6） 維護(hù)更方便：如果用繼電器組成一個較復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)的話，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障，將只能逐個排除故障，而 PLC 故障的話，一般能自動診斷到故障點產(chǎn)生報警，系統(tǒng)內(nèi)能方便快捷的查看故障地方，故障原因等 ； 、 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 具有可靠性高、體積小、功能強、程序設(shè)計簡單；靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點，根據(jù)這些特點，可將其應(yīng)用形式歸納為以下幾種： （ 1） 開關(guān)量的邏輯控制； （ 2） 模擬量控制； （ 3） 運動控制； （ 4） 過程控制； （ 5） 數(shù)據(jù)處理； （ 6） 計數(shù)控制； （ 7） 通信和聯(lián)網(wǎng)； 第一章、緒論 3 、 PLC 的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代 PLC 發(fā)展的主要趨勢：其 一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展，即現(xiàn)今開始發(fā)展的嵌入式 PLC 控制方式；其二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。而 PLC 的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計算得出的，所以屬于串行工作方式 ； （ 3）可靠性和可維護(hù)性 —— 繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多，可靠性和可維護(hù)性差。PLC 使用半導(dǎo)體集成電路做定時器時基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度 相當(dāng)高，且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍廣，調(diào)整時間方便 ； （ 6）設(shè)計和施工 —— 使用繼電器控制邏輯完成一項工程，其設(shè)計、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長、而且修改困難。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計與微機控制系統(tǒng)的設(shè)計還是有區(qū)別的，這是由于 PLC 特有的掃描工作方式和相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)與通用微機不完全一樣。在設(shè)計 PLC 控制系 統(tǒng)時，應(yīng)按照以下基本原則進(jìn)行。 4. 可升級性。 PLC 的品種繁多，其結(jié) 構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有不同，使用場合也各側(cè)重。對于小型單臺、僅需要數(shù)字量控制的設(shè)備，一般的小型 PLC（如西門子公司的 S7200 系列、 OMRON 公司的 CPM1/CPM2 系列、三菱的 FX 系列等）都可以滿足要求。整體式每一 I/O 點的平均價格比模塊式的便宜，所以人們一般傾向于在小型控制系統(tǒng)中采用整體式 PLC。 對于一個企業(yè)，控制系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)盡量做到機型統(tǒng)一。 （ 3）是否滿足響應(yīng)時間的要求 由于現(xiàn)代 PLC 有足夠 高的速度處理大量的 I/O 數(shù)據(jù)和解算梯形圖邏輯，因此對于大多數(shù)應(yīng)用場合來說， PLC 的響應(yīng)時間并不是主要的問題。 PLC 作為工廠自動化 的主要控制器件，大多數(shù)產(chǎn)品都具有通信聯(lián)網(wǎng)能力。 第三 章、 PLC 控 制設(shè)計步驟 7 、 PLC 容量估算 PLC 的容量指 I/O 點數(shù)和用戶存儲器的存儲容量兩方面的含義。通常 I/O 點數(shù)可按實際需要的 10～ 15%考慮余量；當(dāng) I/O 模塊較多時，一般按上述比例留出備用模塊。 PLC 經(jīng)過運算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時也要把該輸出變換為適合于對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的量。對 PLC 來講，信號形式可分為四類。有的 PLC 即可以源型接線，也可以漏型接線，比如 S7200。這種信號通過數(shù)字量輸出模塊去驅(qū)動。完成這一任務(wù)的就是模擬量輸入模塊。一些 PLC 制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如熱電阻 RTD、熱電偶等信號） 此外，有些傳感器如旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的是一連串的脈沖，并且輸出的頻率較高（ 20kHz以上），盡管這些脈沖信號也可算作數(shù)字量，但普通數(shù)字量輸入模塊不能正確的檢測之，應(yīng)選擇高速計數(shù)模塊。 PLC 機型選擇完后輸入 /輸出點數(shù)的多少是決定控制系統(tǒng)價格及設(shè)計合理性的重要因素，因此在完成同樣控制功能的情況下可通過合理設(shè)計以簡化輸入 /輸出點數(shù)。 （ 1）短路保護(hù) 應(yīng)該在 PLC 外部輸出回路中裝上熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。這種接線方法的另一個作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機時，按下“急停”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，同時“急?！毙盘栞斎?PLC。通過 PLC 的應(yīng)用軟件完成系統(tǒng)的各項控制功能。 （ 2）、熟悉被控制對象制定設(shè)備運行方案 在系統(tǒng)硬件設(shè)計基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入 /輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定檢測量和控制方法。 （ 3）、 熟 悉編程語言和編程軟件 熟悉編程語言和編程軟件是進(jìn)行程序設(shè)計的前提。參數(shù)表的定義格 式和內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)和個人愛好的情況有所不同，但所包含的內(nèi)容基本是相同的。每一種 PLC 的輸入點編號和輸出點編號都有自己明確的規(guī)定，在確定了 PLC 型號和配置后，要對輸入 /輸出信號分配 PLC 的輸入 /輸出編號（地址），并編制成表。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過程中的應(yīng)用 10 而中間標(biāo)志、定時器、計數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)編程以前可能不太好定義，一般是在編程過程中隨使用隨定義，在程序編制過程中間或編制完成后連同輸入 /輸出信號表統(tǒng)一整理。梯形圖設(shè)計好后，還需要將梯形圖按 指令語句編出代碼程序，列出程序清單。 （ 6） 、程序的測試 程序的測試是整個程序設(shè)計工作中的一項重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實際運行效果。 程序測試可以在實驗室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場進(jìn)行。 程序說明書一般包括程序設(shè)計的依據(jù)、程序的基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來 源和運算過程、程序的測試情況等。邏輯設(shè)計是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過列寫輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。一般經(jīng)驗設(shè)計法沒有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計風(fēng)格。對于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計原理的工程技術(shù)人員來講，掌握梯形圖語言設(shè)計無疑是十分方便和快捷的。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(jìn)入的。并且 UPS 還具有較強的干擾隔離性能，是一種 PLC 控制系統(tǒng)的理想電源。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過程中的應(yīng)用 12 圖 31 濾波器和隔離變壓器同時使用 、控制系統(tǒng)的接地設(shè)計 良好的接地是保證 PLC 可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。 PLC 采用第 3 種接地方式即單獨接地。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層 內(nèi)又會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。 、防 I/O 干擾的措施 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。 （ 2）、安裝與布線時注意： ①動力線、控制線以及 PLC 的電源線和 I/O 線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與 PLC 和 I/O之間應(yīng)采用雙絞線連接。與PLC 裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián) RC電路。 （ 3）、考慮 I/O 端的接線： 輸入接線一般不要太長，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸 入接線可適當(dāng)長些。 輸出端接線分為獨立輸出和公共輸出，在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。 （ 4）、正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)。一般可按以下幾個步驟進(jìn)行：應(yīng)用程序的編制和離線調(diào)試、控制系統(tǒng)硬件檢查、應(yīng)用程序在線調(diào)試、現(xiàn)場調(diào)試、總結(jié)整理相關(guān)資料、系統(tǒng)正式投入使用。 （ 2）、輸出信號 連接控制各臺電動機動作的接觸器線圈，需要 13 個輸出點；起動提醒燈、礦倉礦位報警和設(shè)備鼓掌報警需要 3 個輸出信號點。 第四 章、 硬件設(shè)計 15 、分配 I/O 點 根據(jù)對生產(chǎn)線的 I/O 信號的分析以及所選的設(shè)備類型及 PLC 的機型，分配 PLC 的 I/O端子如下表 42 所示。 任一設(shè)備出故障（ X3 為 ON）時報警（ Y1 為 ON），不能啟動，若原為啟動狀態(tài)則自動停車（順流停車）。所以系統(tǒng)中如下圖設(shè)計梯形圖： 圖 52 急停模塊 在主控觸點前給一個常閉的 X002，當(dāng)按下急停按鈕時， X002 斷開，從而實現(xiàn)停止運行生產(chǎn)線的功能，這時生產(chǎn)線無法啟動。 、故障報警模塊 任一設(shè)備出故障（ X3 為 ON）時報警（ Y1 為 ON），不能啟動。 、啟動預(yù)告、延 時模塊 啟動 SB1 后，生產(chǎn)線逆流啟動，先啟動預(yù)告（ Y2）閃爍。 梯形圖設(shè)計中，可以把上一個設(shè)備啟動后給一個計時繼電器，設(shè)為 2 秒后得電，在下一條程序中，上一個計時繼電器為常開狀態(tài)，得電接通后變?yōu)殚]合狀態(tài)，然后讓這個設(shè)備的繼電器得電接通，達(dá)到每 2 秒啟動下一級設(shè)備的要求，具體如下圖所示： 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過程中的應(yīng)用 26 圖 58 啟動模塊 在執(zhí)行 MC 與 MCR 之間的指令過程中，每級設(shè)備啟動后一個計時繼電器延時 2 秒后得電接通，下一個設(shè)備也就得電接通。 、時序圖 當(dāng)系統(tǒng)啟動或者停止，各個開關(guān)和設(shè)備的時序圖如下： 第 五 章、 軟 件設(shè)計 29 圖 510 時序圖 當(dāng)系統(tǒng)啟動時 X000 通， MO 通， Y002 控制預(yù)告燈閃爍； 5 秒后，預(yù)告燈停止閃爍， T2得電， Y003 得電控制磁選機啟動，每 2 秒啟動下一級設(shè)備，實現(xiàn)逆流啟動；當(dāng) X00X00 X00 X006 任一得電時， M20 得電， 2 秒后 T20 得電接通，控制 Y017 失電斷開，每 2 秒停止下一級設(shè)備，從而實現(xiàn)順流停車的功能。系統(tǒng)調(diào)試將逆流啟動和順流停車獨立分開，首先系統(tǒng)保證逆流啟動調(diào)試成功后，在轉(zhuǎn)入順流停車調(diào)試，然后調(diào)試系統(tǒng)加入急停模塊和故障停車模塊，最后連接整個系統(tǒng)試運。 GX Simulator 的開發(fā)給 PLC 程序設(shè)計人員帶來了極大的方便。 這時，可以給系統(tǒng)一個停車或者急停、原礦低位、精粉池高位的信號，系統(tǒng)仿真如下： 第 五 章、 軟 件設(shè)計 33 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過程中的應(yīng)用 34 圖 514 系統(tǒng)順流停車 順流停車：給礦機→粗碎機→ 1膠帶機→細(xì)碎機→ 2膠帶機→篩選機→ 3膠帶機→4膠帶機→圓盤喂料機→ 5膠帶機→球磨機→螺旋分級機→磁選機（每 2 秒停止下一級設(shè)備）。 本次設(shè)計從 作息時間 PLC 系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，通過可編程控制器進(jìn)行控制，經(jīng)過了從收集資料、設(shè)計、 繪圖、審核的整個過程。特別是在利用現(xiàn)代化的設(shè)計上，我有了很多的自己的設(shè)計思想 由于所學(xué)知識和時間有限，加上缺乏實踐經(jīng)驗， 設(shè)計中暴露出許多問題，如理論水平不夠扎實，設(shè)計思路呆板等，這還待進(jìn)一步改善和提高。想借這次機會感謝四年以來給我?guī)椭乃欣蠋煛⑼瑢W(xué)，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。感謝他們四年來的辛勤栽