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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)-plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-鍋爐輸煤系統(tǒng)(編輯修改稿)

2025-01-08 20:00 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 a 高可靠性 (1) 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 (2) 各輸入端均采用 RC 濾波器,其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms。 (3) 各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。 (4) 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 (5) 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 (6) 良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟,硬件發(fā)生異常情況, CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 15 頁 (7) 大型 PLC還可以采用由雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠性更進(jìn)一步提高。 b 豐富的 I/O 接口模塊 (1) PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號,如:交流或直流;開關(guān)量或模擬量;電壓或電流;脈沖或電位;強(qiáng)電或弱電等。 (2) 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備,如:按鈕 。行程開關(guān) 。接近開關(guān) 。傳感器及變送器 。電磁線圈 ??刂崎y 。 (3) 直接連接。另外為了提高操作性能,它還有多種人 機(jī)對話的接口模塊 。 為 了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。 c 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要,除了單元式的小型 PLC 以外,絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。 PLC 的各個部件,包括 CPU,電源, I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì),由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來,系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 。 d 編程簡單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式,對使用者來說,不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識,因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 e 安裝簡單,維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接,即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置,便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu),因此一旦某模塊發(fā)生故障,用戶可以通過更換模塊的方法,使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 PLC 的分 類 A 小型 PLC 小型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 128 點(diǎn)以下,其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 16 頁 湊,整個硬件融為一體,除了開關(guān)量 I/O 以外,還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 B 中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu),其 I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~ 1024 點(diǎn)之間。I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外,還能采用直接處理方式,即在掃描用戶程序的過程中,直接讀輸入,刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模 塊,通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng),指令系統(tǒng)更豐富,內(nèi)存容量更大,掃描速度更快。 C 大型 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱為大型 PLC。大型 PLC 的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng),有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊,可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng),實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng),使機(jī)器的可靠性更高。 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此,網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 的觀點(diǎn)說法。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使 PLC與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù) PLC 具有 RS232 接口,還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC 的通信,還未實(shí)現(xiàn)互操作性,IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn), PLC 各廠家均有采用。對于一個自動化工程 (特別是中大規(guī)??刂葡到y(tǒng) )來講,選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開放的,以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展;其次,針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求,選擇網(wǎng)絡(luò)的形式,這必須在較深 入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行;再次,綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題,確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。 由于各 PLC 廠家產(chǎn)品在指令系統(tǒng)上的差異及編程方法上用戶要求不 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 17 頁 同,近年來 IEC 制訂了基于 Windows 的編程語言標(biāo)準(zhǔn) IEC611313(1993 年IEC 頒布可編程序控制器的國際標(biāo)準(zhǔn) IEC1131),它規(guī)定了指令表 (IL)、梯形圖 (LD)、順序功能圖 (SFC)、功能塊圖 (FBD)、結(jié)構(gòu)化文本 (ST)五種編程語言。這包括了文本化編程 (IL、 ST)和圖形編程 (LD、 FBD)兩 個方面,而SFC 則在兩類編程語言中均可使用 。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個較大的 PLC 控制系統(tǒng)時,要全面考慮許多因素,不管所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的大小,一般都要按圖 所示的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行系統(tǒng)設(shè) 計(jì)。 分析評估及控制任務(wù) 隨著 PLC 功能的不斷提高和完善, PLC 幾乎可以完成工業(yè)控制領(lǐng)域的所有任務(wù)。但 PLC 還是有它最適合的應(yīng)用場合,所以在接到一個控制任務(wù)后,要分析被控對象的控制過程和要求,看看用什么控制裝備( PLC、單片機(jī)、 DCS 或 IPC)來完成該任務(wù)最合適。比如儀器及儀表裝置、家電的控制就 要用單片機(jī)來做;大型的過程控制系統(tǒng)大部分要用 DCS 來完成。而PLC 最適合的控制對象是:工業(yè)環(huán)境較差,而對安全性、可靠性要求較高,系統(tǒng)工藝復(fù)雜,輸入 /輸出以開關(guān)量為主的工業(yè)控制系統(tǒng)或裝置。其實(shí),現(xiàn)在的可編程控制器不僅處理開關(guān)量,而且對模擬量的處理能力也很強(qiáng)。所以在很多情況下,也可以取代工業(yè)控制機(jī)( IPC)作為主控制器,來完成復(fù)雜的工業(yè)自動控制任務(wù)??刂茖ο蠹翱刂蒲b置(選定為 PLC)確定后,還要進(jìn)一步確定 PLC 的控制范圍。一般來說,能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況,能用傳感器進(jìn)行直接測量的參數(shù),控制邏輯復(fù)雜的部分都由 PLC 完成。另外,如緊急停車等環(huán)節(jié),對主要控制對象還要加上手動控制功能,這就要在設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)原理圖與編程時統(tǒng)一考慮。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 18 頁 圖 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 分析評估控任務(wù)制任務(wù) PLC 機(jī)選型, I/O 設(shè)備選擇 I/O 地址分配 程序設(shè)計(jì) 電氣系統(tǒng)安裝 檢查修改程序 調(diào)試程序 設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)接線圖和控制柜 滿足要求 ? 檢查硬件接線 聯(lián)機(jī)調(diào)試 編制技術(shù)文件 現(xiàn)場安裝調(diào)試 交付使用 滿足要求 ? N N N Y Y 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 19 頁 PLC 的選擇 當(dāng)某一個控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后,選擇 PLC 就成為最重要的事情。一方面是選擇多大容量的 PLC,另一方面是選擇什么公司的 PLC 及外設(shè)。 對一個問題,首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,把所有的 I/O 點(diǎn)都找出來,包括開關(guān)量 I/O 以及這 些 I/O 點(diǎn)的性質(zhì)。 I/O 點(diǎn)的性質(zhì)主要指它們是直流信號還是交流信號,它們的電源電壓,以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型??刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵,如果它們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥,又有直流 24V 的指示燈,則最后選用的PLC 的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個一組共用一個公共端,這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流 220V 的負(fù)載使用,則直流 24V 的負(fù)載只能使用其他組的輸出端了。這樣有可能造成輸出電數(shù)的浪費(fèi),增加成本。所以要盡可能選擇相同等和種類的負(fù) 載,比如使用交流 220V 的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 PLC 使用最多,但對于要求高速輸出的情況,如運(yùn)動控制時的高速輸出的情況,如運(yùn)動控制時的高速脈沖輸出,就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的 PLC 了。知道這些以后,就可以定下選用多少點(diǎn)和 I/O 是什么類型的PLC 了。 PLC 主機(jī)選定后,如果控制系統(tǒng)需要,則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。如模擬量單元、顯示設(shè)定單元、位置控制單元或熱電偶單元等。 A PLC 的機(jī)型選擇 a 合理的結(jié)構(gòu)型式 整體式 PLC 一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中;而模塊式 PLC 一般用 于較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差(維修量大)的場合。 b 安裝方式的選擇 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程 I/O 硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低。大型系 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 20 頁 統(tǒng)因?yàn)樗鼈兊难b置分布范圍廣,經(jīng)常采用遠(yuǎn)程 I/O 式。多臺聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場合。 c 相當(dāng)?shù)墓δ芤? d 響應(yīng)速度的要求 PLC 的掃描工作方式引起的延遲可達(dá) 2~3 個掃描周期。然而對于某些個別場合,選用具有高速度 I/O 處理功能指令的 PLC 和中斷輸入模塊的PLC 等。 e 系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般 PLC 的可靠性均能滿足,對可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用 冗余控制系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 f 機(jī)型統(tǒng)一 B PLC 的容量選擇 a I/O 點(diǎn)數(shù) 應(yīng)該合理選用 PLC 的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量,在滿足控制要求的前提下力爭適用的 I/O 點(diǎn)最少,但必須留有一定的備用量( 10%~15%)。 b 用戶存儲容量 C I/O 模塊的選擇 a 開關(guān)量輸入模塊的選擇 (1)輸入信號的類型及電壓等級的選擇 常用的開關(guān)量輸入模塊的信號類型有三種:直流輸入、交流輸入和交流 /直流輸入。 (2)輸入接線方式選擇 按輸入電路接線方式的不同,開關(guān)量輸入模塊可分為匯點(diǎn)式輸入和分組式輸入兩種。 b 開關(guān)量輸出模塊的選擇 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 21 頁 (1)輸出方式的選擇 開關(guān)量輸出模塊有三中輸出方式:繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。 (2)輸出接線方式的選擇 PLC 的輸出接線方式不同,一般有分組式輸出和分隔式輸出兩種。 (3)輸出電流的選擇 D 電源模塊及其它外設(shè)的選擇 a 電源模塊的選擇 b 編程器的選擇 I/O 地址分配 輸入 /輸出信號在 PLC 接線端子上的地址分配是進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計(jì)來說, I/O 地址分配以后才可以進(jìn)行編程;對控制柜及 PLC 外圍接線來說,只有 I/O 地址確定以后,才可以繪制電氣接線圖、裝配圖,讓裝 配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。分配輸出點(diǎn)地址時,要注意上面所說的負(fù)載類型的問題。 在進(jìn)行 I/O 地址分配時最好把 I/O 點(diǎn)的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括PLC 及外圍線路圖的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施的設(shè)計(jì)等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要指編制 PLC 控制程序 選定 PLC 及其擴(kuò)展模塊(如需要的話)和分配完 I/O 地址后,硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是電氣控制系統(tǒng)原理土的設(shè)計(jì),電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主 電路和控制電路??刂齐娐分邪?PLC 的 I/O 接線和自動部分、手動部分的詳細(xì)連接等,有時還要在電氣原理圖中標(biāo)上器件代號或另外配上安裝圖、端子接線圖等,以方便控制柜的安裝。電氣元器件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報告紙 共 83 頁 第 22 頁 保護(hù)電器、接觸器、指示燈和電磁閥等。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的難易程度因控制任務(wù)而異,也因人而異。對經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員來說,在長時間的專業(yè)工作中,受到過各種各樣的磨練,積累了許多經(jīng)驗(yàn),除了一般的編程方法外,更有自己的編程技巧和方法。但不管怎么說,平時多注意積累和總結(jié)是很重要的。 在程序設(shè)計(jì)時,除 I/O 地址列表外,有時還要把在程序中用到的中間繼電器( M)、定時器( T)、計(jì)數(shù)器( C)和存儲單元( V)以及它們的作用或功能列寫出來,以便編寫程序和閱讀程序。 在編程語言的選擇上,用梯形圖編程還是用語句表編程或使用功能圖編程,這主要取決于以下幾點(diǎn): A 有些 PLC 使用梯形圖編程不是很方便(例如書寫不方便),則可用語句表編程,但梯形圖總比語句表直觀。
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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