【正文】 其次，我還要感謝和我一起學(xué)習(xí)的組員們，在設(shè)計(jì)課題的過程中，我們相互學(xué)習(xí)，相互鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)期間，我們一起選擇課題、設(shè)計(jì)課題，在設(shè)計(jì)課題的時(shí)候他們同樣給予了我很多的幫助，在這里我再一次對(duì)他們表達(dá)我的感謝。致 謝┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊美好的日子總是短暫的，畢業(yè)在即，我們?cè)诖髮W(xué)的最后一段時(shí)間完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。下面介紹一種新的冗余設(shè)計(jì)方法：雙重并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，系統(tǒng)框圖如圖 42 所示。這種稱為框架內(nèi)冗余供電方式。電源冗余通常有兩種方式通過專用的電源電纜和冗余電源框架適配器模塊連接到系統(tǒng)底板（框架）上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冗余供電，兩個(gè)電源模塊同時(shí)工作，其中任何一個(gè)故障時(shí)，另一個(gè)電源模塊仍能保持正常供電。也有部分模擬量I/O 冗余從成本方面考慮，在 PLC 側(cè)仍然采用單點(diǎn)的模擬量輸入/輸出點(diǎn)，外設(shè)部分信號(hào)使用配電器，使單個(gè)信號(hào)分配為多路輸入/輸出到外設(shè)，但這不能算作 PLCI/O 冗余。相對(duì)于處理器和通信冗余，通常較少使用 I/O 的冗余，而 I/O 的冗余在成本上會(huì)增加較多甚至翻倍。這種網(wǎng)絡(luò)切換主要由通信模塊處理。后者采用普通通信模塊通過軟件編程實(shí)施，屬軟冗余，但硬件量為前者的兩倍，成本略高，較少采用。 最常見的通信冗余是采用雙通道通信電纜。處理器冗余可采用硬、軟冗余方式實(shí)現(xiàn)。一般硬冗余與容顏冗余相比。當(dāng)主設(shè)備故障時(shí)需要人工恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。按冗余的切換方式來分大致可分為：熱冗余：即硬冗余方式，當(dāng)主設(shè)備故障時(shí)，通過特定硬件判別、備份方式無間隙地自動(dòng)切換到備用的設(shè)備上，保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行 。圖 41 冗余 CPU 系統(tǒng)圖 冗余技術(shù)的具體分類冗余技術(shù)即采用備用的硬件或軟件參與系統(tǒng)的運(yùn)行或處于準(zhǔn)備狀態(tài)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，能自動(dòng)切換，保持系統(tǒng)不間斷地正常工作。通常一般采用隔離和屏蔽的方法來實(shí)現(xiàn)。共模電壓有時(shí)較大， 特別是采用隔離性能差的配電器供電時(shí)， 變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高， 有的可高達(dá) 130V 以上。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，使用這種方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。有些設(shè)備在意外停機(jī)后再開機(jī)時(shí)，必須按照停機(jī)前的工藝操作， 這就要求在程序設(shè)計(jì)中使用停電記憶機(jī)前的工藝，這就要求在程序設(shè)計(jì)中使用停電記憶功能， PLC可對(duì)內(nèi)部的輸出繼電器，輔助繼電器，計(jì)數(shù)器等進(jìn)行停電記憶設(shè)置，可在一定程度上滿足要求。PLC 向其它設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，如果能在設(shè)備向 PLC 發(fā)送回答碼后發(fā)送， 可以使 PLC 了解數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。連續(xù)采樣多次，采樣間隔根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間和該信號(hào)的變化頻率而定。集成電路或晶體管設(shè)備的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的接線必須采用屏蔽電纜；屏蔽層的接地端應(yīng)為一點(diǎn)接地， 接地點(diǎn)宜在控制器側(cè)。輸入接線的長度不宜過長，一般不大于 30m；在線路距離較長時(shí)，可采用中間繼電器進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)時(shí)，PLC 的接地應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備的接地分開， 采用專用接地；如不能分開接地時(shí)， 應(yīng)采用共用接地； 絕對(duì)禁止采用共通接地方法。采用 UPS 供電不僅能提高 PLC 的供電安全可靠性,也能有較強(qiáng)的抗干擾隔離。本方案是傳統(tǒng)的抗干擾措施, 對(duì)電網(wǎng)尖峰脈沖干擾有很好的效果。對(duì)于交流電路，應(yīng)在它們兩端并聯(lián)阻容吸收電路。在設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開關(guān)代替機(jī)械限位開關(guān)。如果模擬量輸入/ 輸出信號(hào)距離 PLC 較遠(yuǎn)，應(yīng)采用 4～20mA 或 0～10mA 的電流傳輸方式，而不是電壓傳輸方 式，因?yàn)殡妷簜鬏敺绞椒浅Ｈ菀资艿礁蓴_。但數(shù)字輸入、輸出線不能與動(dòng)力線分開布線是，可用繼電器來隔離輸入、輸出線上的干擾。輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊模擬量也要分開敷設(shè)，以防外界信號(hào)干擾。必要時(shí)可在供電的電源線路上接入低通濾波器，以便濾去高頻干擾信號(hào)。電源是干擾進(jìn)入的主要途徑之一，對(duì)電磁干擾較強(qiáng)、而對(duì) PLC 可靠性要求又較高的場合，PLC 的供電應(yīng)與動(dòng)力供電和控制電路供電分開。所以，整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)的可靠性，主要取決于 PLC 的外圍設(shè)備，比如輸入器件中的行程開關(guān)、按鈕、接近開關(guān)， 輸出器件中的接觸器、繼電器和電磁閥等。PLC 能執(zhí)行各種形式和各種級(jí)別的復(fù)雜控制任務(wù)，它的 PLC 能執(zhí)行各種形式和各種級(jí)別的復(fù)雜控制任務(wù)，它的主要支柱之一，PLC 對(duì)用戶友好，不熟悉計(jì)算機(jī)但熟悉繼電器系統(tǒng)的人能很快學(xué)會(huì) PLC 來編程和操作?？刹捎靡韵聦?duì)策：盤柜設(shè)計(jì)成封閉型，電路板覆蓋保護(hù)層，盡量避免人體接觸感應(yīng)等。由于溫度的變化將直接影響PLC 元器件的可靠性和壽命，所以必須采取措施取制溫度的上下限。：在工業(yè)控制現(xiàn)場，電器設(shè)備頻繁啟動(dòng)，動(dòng)力線路與控制線路結(jié)構(gòu)緊密，這種情況存在嚴(yán)重的磁場干擾。具體情況如下：：PLC 系統(tǒng)連接有各種信號(hào)線，這種信號(hào)線的連接方式根據(jù)梯形圖的變化而不同，然而無論何種路線，信號(hào)線之間的相互干擾以及信號(hào)線對(duì)于外界空間的電磁輻射感應(yīng)式不可避免的，這種稱之為電磁干擾?？罩懈蓴_主要以電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)形式使 PLC 的 CPU 出現(xiàn)誤操作。 6. 此外 PLC 體積較小，調(diào)試周期短。 2. PLC 編程簡便，因?yàn)?PLC 是采用易于用戶理解、接收和使用的梯形圖編程語言，指令又不太多，而計(jì)算機(jī)使用匯編語言或其他高級(jí)語言編程，比 PLC 編程復(fù)雜。繼電接觸器控制的并行工作方式因觸點(diǎn)動(dòng)作的延誤易產(chǎn)生競爭和時(shí)序失配等問題，這些在串行工作方式的可編程序控制器中不會(huì)發(fā)生。 可靠性比繼電接觸控制的高。 ，須拆線、接線乃至更換元器件，比較麻煩；PLC 控制功能改變，一般僅需修改程序即可，極其方便。兩者既有相似性又有不同之處。他一直周而復(fù)始地掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。它主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視 PLC 的工作狀態(tài)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)正常工作所必需的程序，如管理、監(jiān)控、指令解釋┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊程序，這些程序與用戶無直接的關(guān)系，已由廠家直接固化進(jìn) EPROM 中。輸出部件接受經(jīng)過中央處理器處理過的輸出數(shù)字信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成被控制設(shè)備或顯示裝置所能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥、指示器件等。對(duì)于控制軟件來講，這是 PLC 控制器的核心，PLC 供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對(duì)于工業(yè)用戶表現(xiàn)的非常積極。 可編程控制器的應(yīng)用長期以來，PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用。1987 年，美國電氣制造協(xié)會(huì)給出的可編程 控制器的定義為：“可編程控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字或模擬 I/O 接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯﹑順序﹑定時(shí)﹑計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置。它只是用來取代繼電接觸控制，僅有執(zhí)行繼電器邏輯、定時(shí)、技術(shù)等較少功能。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù) GM 公司的招標(biāo)要求，研制出世界第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為 PDP14，并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。繼電接觸控制能完成邏輯“與” 、 “非”等功能，實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，且由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，掌握容易等優(yōu)點(diǎn)，因而幾十年來已得到了廣泛的應(yīng)用，并在工業(yè)控制領(lǐng)域中曾經(jīng)占據(jù)過主導(dǎo)地位。 本課題的內(nèi)容和要求 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性分析，要求： PLC 控制系統(tǒng)；、干擾 PLC 控制系統(tǒng)可靠性來源；。所以污水處理系統(tǒng)最好具有這方面的功能，本系統(tǒng)中以 PLC 為主要控制設(shè)備并利用了 PLC 的遠(yuǎn)傳功能這樣就節(jié)省了一大筆費(fèi)用。隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)發(fā)達(dá)國家 90 年代新建的 城市污水處理廠已普遍采用現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控裝置及其智能化、數(shù)字化現(xiàn)場儀表。我國工廠污水處理技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品和裝備起步較晚，企業(yè)規(guī)模小，品種單一重復(fù)，可控性差，技術(shù)水平落后，用于工廠污水處理的儀表和系統(tǒng)更是寥寥無幾。比如在工廠污水處理方面，國外在 80 年代初期、中期，PLC 系統(tǒng)也已在工廠污水處理設(shè)備中應(yīng)用。而 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。可編程序控制器的運(yùn)算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴(kuò)大，并開始與網(wǎng)絡(luò)和小型機(jī)相連，構(gòu)成以可編程序控制器為重要部件的控制系統(tǒng)。目前的可編程序控制器已加強(qiáng)了模擬量控制功能，可以配備各種控制摸板，具有了 PID 調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、組成分級(jí)控制功能，實(shí)現(xiàn)了集散控制所完成的功能。在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，雖然 PLC 在設(shè)計(jì)和制造過程是廠家一采取了多層次的抗干擾措施，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，但由于 PLC 的應(yīng)用范圍越來越廣，應(yīng)用區(qū)域越來越復(fù)雜，所以受到的干擾也就越來越多，過于惡劣的環(huán)境或安裝使用不當(dāng)?shù)那闆r下，都有可能引起 PLC 內(nèi)部信息的破壞。僅以 PLC 的控制功能而言，PLC 是嚴(yán)謹(jǐn)、方便、易編程、易安裝、可靠性極高的應(yīng)用軟件平臺(tái)。污水處理數(shù)據(jù)往往采用人工抄寫、人工匯總、人工傳遞的方法。現(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場儀表、控制系統(tǒng)和控制室之間的一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、互連、多變量、多點(diǎn)、多站的通訊系統(tǒng)。 本課題所做工作 本課題應(yīng)達(dá)目的 本課題是 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性分析與關(guān)鍵技術(shù)研究，查閱相關(guān)資料與書籍，了解 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)一步掌握 PLC 控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。PLC 控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析，要求： PLC 控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)； PLC 關(guān)鍵技術(shù)在系統(tǒng)中的作用； PLC 控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)。但繼電接觸控制系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，開關(guān)動(dòng)作慢，功能較少，接線復(fù)雜，觸電容易損壞，改接麻煩，靈活性較差等。這就較好的使繼電接觸控制簡單易懂，使用方便，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)功能完善、靈活性強(qiáng)，通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，并將繼電接觸控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯