【正文】 感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。特別是在利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)上，我有了很多的自己的設(shè)計(jì)思想 由于所學(xué)知識(shí)和時(shí)間有限，加上缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 設(shè)計(jì)中暴露出許多問(wèn)題，如理論水平不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)思路呆板等，這還待進(jìn)一步改善和提高。 這時(shí)，可以給系統(tǒng)一個(gè)停車或者急停、原礦低位、精粉池高位的信號(hào)，系統(tǒng)仿真如下： 第 五 章、 軟 件設(shè)計(jì) 33 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 34 圖 514 系統(tǒng)順流停車 順流停車：給礦機(jī)→粗碎機(jī)→ 1膠帶機(jī)→細(xì)碎機(jī)→ 2膠帶機(jī)→篩選機(jī)→ 3膠帶機(jī)→4膠帶機(jī)→圓盤喂料機(jī)→ 5膠帶機(jī)→球磨機(jī)→螺旋分級(jí)機(jī)→磁選機(jī)（每 2 秒停止下一級(jí)設(shè)備）。系統(tǒng)調(diào)試將逆流啟動(dòng)和順流停車獨(dú)立分開(kāi)，首先系統(tǒng)保證逆流啟動(dòng)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(gè)系統(tǒng)試運(yùn)。 梯形圖設(shè)計(jì)中，可以把上一個(gè)設(shè)備啟動(dòng)后給一個(gè)計(jì)時(shí)繼電器，設(shè)為 2 秒后得電，在下一條程序中，上一個(gè)計(jì)時(shí)繼電器為常開(kāi)狀態(tài)，得電接通后變?yōu)殚]合狀態(tài)，然后讓這個(gè)設(shè)備的繼電器得電接通，達(dá)到每 2 秒啟動(dòng)下一級(jí)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(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 26 圖 58 啟動(dòng)模塊 在執(zhí)行 MC 與 MCR 之間的指令過(guò)程中，每級(jí)設(shè)備啟動(dòng)后一個(gè)計(jì)時(shí)繼電器延時(shí) 2 秒后得電接通，下一個(gè)設(shè)備也就得電接通。 、故障報(bào)警模塊 任一設(shè)備出故障（ X3 為 ON）時(shí)報(bào)警（ Y1 為 ON），不能啟動(dòng)。 任一設(shè)備出故障（ X3 為 ON）時(shí)報(bào)警（ Y1 為 ON），不能啟動(dòng)，若原為啟動(dòng)狀態(tài)則自動(dòng)停車（順流停車）。 （ 2）、輸出信號(hào) 連接控制各臺(tái)電動(dòng)機(jī)動(dòng)作的接觸器線圈，需要 13 個(gè)輸出點(diǎn)；起動(dòng)提醒燈、礦倉(cāng)礦位報(bào)警和設(shè)備鼓掌報(bào)警需要 3 個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。 （ 4）、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。 （ 3）、考慮 I/O 端的接線： 輸入接線一般不要太長(zhǎng)，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸 入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 （ 2）、安裝與布線時(shí)注意： ①動(dòng)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。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(chǎng)的作用下，屏蔽層 內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過(guò)屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 12 圖 31 濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用 、控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì) 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。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 電電源等耦合進(jìn)入的。一般經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒(méi)有普通的規(guī)律可以遵循，只有在大量的程序設(shè)計(jì)中不斷地積累、豐富自己，并且逐漸形成自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格。 程序說(shuō)明書一般包括程序設(shè)計(jì)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(lái) 源和運(yùn)算過(guò)程、程序的測(cè)試情況等。 （ 6） 、程序的測(cè)試 程序的測(cè)試是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際運(yùn)行效果。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 10 而中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)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(guò)程中隨使用隨定義，在程序編制過(guò)程中間或編制完成后連同輸入 /輸出信號(hào)表統(tǒng)一整理。參數(shù)表的定義格 式和內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)和個(gè)人愛(ài)好的情況有所不同，但所包含的內(nèi)容基本是相同的。 （ 2）、熟悉被控制對(duì)象制定設(shè)備運(yùn)行方案 在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(cè)量和控制方法。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“急?！卑粹o就可以切斷負(fù)載電源，同時(shí)“急停”信號(hào)輸入 PLC。 PLC 機(jī)型選擇完后輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的多少是決定控制系統(tǒng)價(jià)格及設(shè)計(jì)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(guò)合理設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)。完成這一任務(wù)的就是模擬量輸入模塊。有的 PLC 即可以源型接線，也可以漏型接線，比如 S7200。 PLC 經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。 第三 章、 PLC 控 制設(shè)計(jì)步驟 7 、 PLC 容量估算 PLC 的容量指 I/O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量?jī)煞矫娴暮x。 （ 3）是否滿足響應(yīng)時(shí)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(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)， PLC 的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問(wèn)題。整體式每一 I/O 點(diǎn)的平均價(jià)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。 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(jià)格等各有不同，使用場(chǎng)合也各側(cè)重。在設(shè)計(jì) PLC 控制系 統(tǒng)時(shí)，應(yīng)按照以下基本原則進(jìn)行。PLC 使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器時(shí)基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度 相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍廣，調(diào)整時(shí)間方便 ； （ 6）設(shè)計(jì)和施工 —— 使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)、而且修改困難。不過(guò)值得一提的是：針對(duì)液壓控制，現(xiàn)主流方式還是用專用的液壓控制器來(lái)完成，比如力士樂(lè)、阿托斯等，但在新興的 PLC 市場(chǎng)上，已有好幾個(gè)品牌的 PLC 能完成這個(gè) 功能； （ 6） 維護(hù)更方便：如果用繼電器組成一個(gè)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(gè)排除故障，而 PLC 故障的話，一般能自動(dòng)診斷到故障點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)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(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)，可將其應(yīng)用形式歸納為以下幾種： （ 1） 開(kāi)關(guān)量的邏輯控制； （ 2） 模擬量控制； （ 3） 運(yùn)動(dòng)控制； （ 4） 過(guò)程控制； （ 5） 數(shù)據(jù)處理； （ 6） 計(jì)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(shì) 現(xiàn)代 PLC 發(fā)展的主要趨勢(shì)：其 一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)和價(jià)格更低的微小型方面發(fā)展，即現(xiàn)今開(kāi)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。 PLC 從面世到現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)了數(shù)字電路構(gòu)成的初創(chuàng)階段、微處理器構(gòu)成的實(shí)用型產(chǎn)品擴(kuò)展階段、大規(guī)模應(yīng)用的成熟產(chǎn)品階段和通過(guò)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開(kāi)放階段。 iron powder production。根據(jù)鐵精粉自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程，給出了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并附帶I/O 分配圖、程序框圖、梯形圖及時(shí)序圖。 國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)在 1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它的定義：可編程控制器 (PLC)是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。 、 PLC 的主要特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 、 PLC 的主要特點(diǎn) PLC 是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)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(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。同時(shí)， PLC 與繼電器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)上的區(qū)別，由此需要結(jié)合 PLC 本身的一些特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 5. 程序架構(gòu)清晰。 對(duì)于以數(shù)字量控制為主，帶少量模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送 器（對(duì)溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 6 接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動(dòng)裝置，并選擇運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)的小型 PLC（如西門子公司的 S7200 或 S7300 系列、 OMRON 的公司的 CQM1/CQM1H 系列等）。因?yàn)橥粰C(jī)型的 PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)與管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇通信方式。 （ 2）存儲(chǔ)器容量的確定 用戶程序占用多少存儲(chǔ)容量與許多因素有關(guān)，如 I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。 （ 1）數(shù)字量輸入信號(hào) 生產(chǎn)設(shè)備或控制系統(tǒng)的許多狀態(tài)信息，如開(kāi)關(guān)、按鈕、繼電器的觸點(diǎn)等，它們只有兩種狀態(tài)：通或斷，對(duì)這類信號(hào)的拾取需要通過(guò)數(shù)字量輸入模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字量輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型等。 不同的 I/O 模塊，其電路和性能不同，它直接影響著 PLC 的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。最好在每個(gè)負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。 （ 1）、 PLC 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容 PLC 的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，使用相應(yīng)的編程語(yǔ)言，對(duì)用戶控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過(guò)程。這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)手冊(cè)詳細(xì)了解所使用的編程軟件及其操作系統(tǒng)，選擇一種或幾種合適的編程語(yǔ)言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，尤其注意那些在編程中可能要用到的指令和功能。 一般情況下，輸入 /輸出信號(hào)表要明顯地標(biāo)出模板的位置、輸入 /輸出地址號(hào)、信號(hào)名稱和信號(hào)類型等。在熟悉所選的 PLC 指令系統(tǒng)后，可以很容易地根據(jù)梯形圖寫出語(yǔ)句表程序。如果是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行程序測(cè)試，那就要將 PLC 與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，以免引起事故。由于一般邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，而且周期較大，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。 、 PLC 控制系統(tǒng)的 抗干擾性設(shè)計(jì) 盡管 PLC 是專為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，但是如果環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈或 PLC 的安裝和使用方法不當(dāng)，還是有可能給 PLC 控制系統(tǒng)的安全和可靠性帶來(lái)隱患。 （ 2）、硬件濾波措施 在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對(duì) PLC 系統(tǒng)供電。 PLC 控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)， 還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作或死機(jī)。 ③ PLC 的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 14 第四章、硬件設(shè)計(jì) 、 PLC 的容量估算 （ 1）、輸入信號(hào) 輸入信號(hào)是將生產(chǎn)線的狀態(tài)和設(shè)備的信息提供給 PLC。 表 42 I/O分配表 PLC軟元件 元件文字符號(hào) 元件名稱 控制功能 輸 入 X0 SB1 起動(dòng)按鈕 啟動(dòng) X1 SB2 停車按鈕 停止 X2 SB3 急停按鈕 緊急停止 X3 SB4 設(shè)備故障 故障開(kāi)關(guān) X4 SQ1 限位開(kāi)關(guān) 1 礦位檢測(cè) X5 SQ2 限位開(kāi)關(guān) 2 礦位檢測(cè) X6 SQ3 限位開(kāi)關(guān) 3 礦位檢測(cè) X7 SQ4 限位開(kāi)關(guān) 4 礦 位檢測(cè) 輸 出 Y0 HL1 報(bào)警燈 高低位報(bào)警 Y1 HL2 報(bào)警燈 故障報(bào)警 Y2 HA 電鈴 起動(dòng)預(yù)告 Y3 KM1 接觸器 1 磁選機(jī)電機(jī) Y4 KM2 接觸器 2 螺旋分級(jí)機(jī)電機(jī) Y5 KM3 接觸器 3 球磨機(jī)電機(jī) Y6 KM4 接觸器 4 5膠帶機(jī)電機(jī) Y7 KM5 接觸器 5 圓盤喂料機(jī)電機(jī) Y10 KM6 接觸器 6 4膠帶機(jī)電機(jī) Y11 KM7 接觸器 7 3膠帶機(jī)電機(jī) Y12 KM8 接觸器 8 篩選機(jī)電機(jī) Y13 KM9 接 觸器 9 2膠帶機(jī)電機(jī) Y14 KM10 接觸器 10 細(xì)碎機(jī)電機(jī) Y15 KM11 接觸器 11 1膠帶機(jī)電機(jī) Y16 KM12 接觸器 12 粗碎機(jī)電機(jī) Y17 KM13 接觸器 13 給礦機(jī)電機(jī) Y20 HL3 報(bào)警燈 急停燈 Y21 HL4 報(bào)警燈 原礦高位燈 Y22 HL5 報(bào)警燈 精粉池低位燈 廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)： PLC 控制技術(shù)在鐵精粉生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用 16 程序設(shè)計(jì)要求： 按啟動(dòng) SB1，鐵精粉生產(chǎn)線逆流啟動(dòng)，先啟動(dòng)預(yù)告（ Y2 閃爍）， 5 秒后開(kāi)始正式逆流啟動(dòng)：磁選機(jī)→螺旋分級(jí)機(jī)→球磨機(jī)→ 5膠帶機(jī)→圓盤喂料機(jī)→ 4膠帶機(jī)→ 3膠帶機(jī)→篩選機(jī)→ 2膠帶機(jī)→細(xì)碎機(jī)→ 1膠帶機(jī)→粗碎機(jī)→給礦機(jī)（每 2 秒啟動(dòng)下