【正文】 想借這次機(jī)會(huì)感謝四年以來(lái)給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財(cái)富，是我生命中不可或缺的一部分。 GX Simulator 的開(kāi)發(fā)給 PLC 程序設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的方便。 、啟動(dòng)預(yù)告、延 時(shí)模塊 啟動(dòng) SB1 后，生產(chǎn)線逆流啟動(dòng)，先啟動(dòng)預(yù)告（ Y2）閃爍。 第四 章、 硬件設(shè)計(jì) 15 、分配 I/O 點(diǎn) 根據(jù)對(duì)生產(chǎn)線的 I/O 信號(hào)的分析以及所選的設(shè)備類型及 PLC 的機(jī)型，分配 PLC 的 I/O端子如下表 42 所示。 輸出端接線分為獨(dú)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(jí)的輸出電壓。 、防 I/O 干擾的措施 由信號(hào)引入干擾會(huì)引起 I/O 信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。并且 UPS 還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種 PLC 控制系統(tǒng)的理想電源。邏輯設(shè)計(jì)是以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過(guò)列寫輸入與輸出的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。梯形圖設(shè)計(jì)好后，還需要將梯形圖按 指令語(yǔ)句編出代碼程序，列出程序清單。 （ 3）、 熟 悉編程語(yǔ)言和編程軟件 熟悉編程語(yǔ)言和編程軟件是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的前提。 （ 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)。這種信號(hào)通過(guò)數(shù)字量輸出模塊去驅(qū)動(dòng)。通常 I/O 點(diǎn)數(shù)可按實(shí)際需要的 10～ 15%考慮余量；當(dāng) I/O 模塊較多時(shí)，一般按上述比例留出備用模塊。 對(duì)于一個(gè)企業(yè)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。 4. 可升級(jí)性。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(guò)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(jì)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(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，可靠性和可維護(hù)性差。從二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)， PLC 得到了快速發(fā)展，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。 I/O distribution。 （ 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(hào)的輸入 /輸出形式及控制功能基本上也是相同的 。 1. 熟悉控制對(duì)象，確定控制范圍。但是模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展方便靈活， I/O 點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類和塊數(shù)、特殊 I/O 模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式 PLC 大得多，維修時(shí)更換模塊、判斷故障范圍也很方便。在選擇 PLC 型號(hào)時(shí)不應(yīng)盲目追求過(guò)高的性能指標(biāo)，但是在 I/O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量方面除了要滿足控制系統(tǒng)要求外，還應(yīng)留有余量，以 做備用或系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。當(dāng)公共端接入負(fù)電位時(shí)，就是源型接線；接入正電位時(shí)，就是漏型接線。 、安全回路設(shè)計(jì) 安全回路是保護(hù)負(fù)載或控制對(duì)象以及防止操作錯(cuò)誤或控制失敗而進(jìn)行連鎖控制的回路。并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。 （ 5）、程序的編寫 如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語(yǔ)言高級(jí)形式，如梯形圖語(yǔ)言。 上面流程中各個(gè)步驟都是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，要設(shè)計(jì)一個(gè)好的應(yīng)用程序，必須做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作。現(xiàn)在，對(duì)于 PLC 系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對(duì)于變送器供電的電源和 PLC 系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒(méi)受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響 PLC 內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。 輸入 /輸出線要分開(kāi)。 、 PLC 選型 FX2N 目前是 FX 系列中功能較強(qiáng)、速度較快的微型 PLC，它有 20 種基本單元，見(jiàn)表41?？梢栽诔绦蛑屑尤胂聢D所示的梯形圖： 圖 56 設(shè)備故障報(bào)警 X003 為設(shè)備故障開(kāi)關(guān)， Y001 為設(shè)備故障報(bào)警繼電器。由于 PLC 可靈活、方便地通過(guò)設(shè)備編程來(lái)改變控制過(guò)程，使調(diào)試變得更簡(jiǎn)單。 致謝詞 37 致謝詞 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的專業(yè)知識(shí)得到了很好的鞏固與提高，同時(shí)綜合素質(zhì)也有了明顯的增強(qiáng)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向廣東石油化工學(xué)院 —— 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化系的全體老師表示由衷的謝意。 利用編程軟件 GX Developer 打開(kāi)事先編好的梯形圖程序，如下圖把梯形圖邏輯 測(cè)試啟動(dòng)： 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 30 圖 511 梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng) 當(dāng)啟動(dòng)完成后，梯形圖就會(huì)如下圖所示狀態(tài)： 圖 512 啟動(dòng)前系統(tǒng)狀態(tài) 這時(shí)我們假設(shè)按下 SB1 啟動(dòng)按鈕，在軟元件測(cè)試中，強(qiáng)制啟動(dòng) X000，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)按照程序達(dá)到逆流啟動(dòng)的效果，如下圖所示： 第 五 章、 軟 件設(shè)計(jì) 31 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 32 圖 513 系統(tǒng)逆流啟動(dòng) 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后 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)下一級(jí)設(shè)備）。 、啟動(dòng)模塊 要求按下啟動(dòng) SB1 后，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)下一級(jí)設(shè)備）。 按下急停 SB3，整個(gè)生產(chǎn)線立即停止運(yùn)行，并亮急停燈（ Y20 為 ON），這時(shí)不能啟動(dòng)； 當(dāng)原礦低位（ X5 為 ON）或精粉池高位（ X6 為 ON）時(shí)報(bào)警（ Y0 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）。采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。 （ 1）、從抗干擾角度選擇 I/O 模塊。 (3)正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是在一些典型應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制 系統(tǒng)的具體要求，第三 章、 PLC 控 制設(shè)計(jì)步驟 11 選用一些基本環(huán)節(jié)，適當(dāng)組合、修改、完善，使其成為符合控制要求的程序。注釋應(yīng)包括程序段功能、邏輯關(guān)系、設(shè)計(jì)思想、信號(hào)的來(lái)源和去向等的說(shuō)明，以便于程序的閱讀和調(diào)試。 （ 4）、定義參數(shù)表 參數(shù)表的定義包括對(duì)輸入 /輸出、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)的定義。 （ 3）失壓保護(hù)與緊急停車措施 PLC 外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時(shí)停電再恢復(fù)供電時(shí)，不按下“啟動(dòng)”按鈕 PLC 的外部負(fù)載就不能自行啟動(dòng)。 （ 3）模擬量輸入信號(hào) 生產(chǎn)過(guò)程的許多參數(shù)，如溫度、壓力、液位、流量都可以通過(guò)不同的檢測(cè)裝置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)，然后再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入 PLC。 、 I/O 模塊的選擇 在 PLC 控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)，按要求的方 式送入 PLC。這樣，容易把控制各獨(dú)立的多臺(tái) PLC 聯(lián)成一個(gè)多級(jí)分布式系統(tǒng)，相互通信，集中管理，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品、國(guó)內(nèi)廠家或自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號(hào)。時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問(wèn)題。對(duì)于一般意義上的計(jì)算機(jī)， PLC 并不僅僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器 件。并經(jīng)過(guò)上機(jī)調(diào)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠，設(shè)計(jì)達(dá)到要求和目的。 （ 1） 功能更強(qiáng)大 ； 除了能做普通邏輯處理外，還具有浮點(diǎn)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、模廣東石油化工學(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 2 擬量控制等功能。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件和軟件可以分開(kāi)進(jìn)行。 對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔機(jī)（如西門子公司的 S7300或 S7400系列、 OMRON的公司的 C200H或 CV/CVM1系列、 AB公司的 Control Logix 系列等）。 （ 5）其他特殊要求 考慮被控對(duì)象對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制、高速計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面（ HMI）等方面的特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊 I/O 模塊的 PLC。輸入模塊最常見(jiàn)的為 24V 直流輸入，還有直流 5V、 12V、 48V，交流 115V/220V等。 、分配輸入 /輸出點(diǎn) PLC 機(jī)型及輸入 /輸出（ I/O）模塊選擇完畢后，首先，設(shè)計(jì)出 PLC 系統(tǒng)總體配置圖。主要內(nèi)容包括：確定程序結(jié)構(gòu)；定義輸入 /輸出 、中間標(biāo)志、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)區(qū)等參數(shù)表；編制程序；編寫程序說(shuō)明書。尤其輸入 /輸出定義表注釋注解內(nèi)容應(yīng)盡可能詳細(xì)。 （ 7）、程序說(shuō)明書的編寫 程序說(shuō)明書是整個(gè)程序內(nèi)容的綜合性說(shuō)明文檔，是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的總結(jié)。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要注意系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)。接地系統(tǒng)混亂對(duì) PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的 1/10。輸入信號(hào)共有 21 個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，需占用 21 個(gè)輸入端子。首先要實(shí)現(xiàn)報(bào)警， PLC 梯形圖可以如下圖： 圖 54 礦位報(bào)警 X005 為原礦低位， X006 為精粉池高位， Y000 為高低位報(bào)警，當(dāng) X005 或者 X006 任何一個(gè)接通， Y000 就得電，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。本系統(tǒng)的程序調(diào) 試采用了 GX Developer Version 7 PLC 設(shè)計(jì) /維護(hù)工具進(jìn)行了仿真調(diào)試。相信這次設(shè)計(jì)對(duì)以后的工作及學(xué)習(xí)都有很大的幫助。t contented with and current manufacturing industry foreground, can39。三個(gè)按鈕的按下與否將控制 PLC 程序中 X000、 X001 和 X002 的通斷，五個(gè)報(bào)警燈由程序控制，當(dāng)條件達(dá)到時(shí)程序控制燈亮，提醒工人注意。 第 五 章、 軟 件設(shè)計(jì) 27 在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，可以把 X00 X00 X006 和 X001 并聯(lián)，當(dāng)任何一個(gè)得電接通時(shí)，控制一個(gè)繼電器得電接通，這個(gè)繼電器控制下一個(gè)計(jì)時(shí)繼電器延時(shí) 2 秒得電，讓計(jì)時(shí)繼電器控制設(shè)備的斷開(kāi)，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 28 圖 59 停車模塊 如上圖所示，當(dāng) X00 X00 X006 和 X001 任何一個(gè)得電接通， M20 就得電接通，然后執(zhí)行 MC 與 MCR 之間的指令。 第四 章、 硬件設(shè)計(jì) 17 圖 41 I/O接線圖 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 18 、系統(tǒng)的電氣原理圖 圖 42 系統(tǒng)的電氣原理圖 第 五 章、 軟 件設(shè)計(jì) 19 第五章、軟件設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)程序框圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的程序流程圖如下圖所示。 、 PLC 控制系統(tǒng)的調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用之前的必經(jīng)步驟。 ② PLC 應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力 設(shè)備，不能與高壓電第三 章、 PLC 控 制設(shè)計(jì)步驟 13 器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。完善的接地系統(tǒng)是 PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要 措施之一。 所謂常用基本環(huán)節(jié)很多是借鑒繼電接觸器控制線路轉(zhuǎn)換而來(lái)的。 測(cè)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸入信號(hào)的變化對(duì)系統(tǒng)的作用，必 要時(shí)可以借助儀器儀表。 程序編制開(kāi)始以前必須首先定義輸入 /輸出信號(hào)表。 第三 章、 PLC 控 制設(shè)計(jì)步驟 9 、 PLC 的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。這種模塊就是模擬量輸出模塊。這個(gè)裝置就是輸入 /輸出（ I/O）模塊。為了減少 PLC 的 I/O 響應(yīng)延遲時(shí)間，可以選用掃描速度高的 PLC，使用高速 I/O 處理這一類功能指令，或選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。 、 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。 、系統(tǒng)的工作原理： 自動(dòng)控制生產(chǎn)線工藝流程如圖 21： 圖 21 自動(dòng)控制生產(chǎn)線工藝流程圖 原礦倉(cāng)里的礦石通過(guò)給礦機(jī)依次進(jìn)行粗碎和細(xì)碎破碎，然后通過(guò)篩選機(jī)篩選，通過(guò)喂料機(jī)給球磨機(jī)喂料磨制、磁選機(jī)除雜，得到的礦液流入精