【正文】 在此我表示真誠(chéng)地感謝 . 同時(shí)，在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。在 我撰寫(xiě)論文的過(guò)程中，陳老師付出了大量的心血和汗水，無(wú)論是在設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在論設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了陳老師細(xì)心、耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助，他指導(dǎo)我論文一定要嚴(yán)格按照論文格式去寫(xiě)，并且要有自己的觀(guān)點(diǎn)和看法。 我完成這次課程設(shè)計(jì)，得到了許多人的幫助。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和安裝運(yùn)行都無(wú)法完成。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種繼電器的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。使用了西門(mén)子 S7200 型號(hào) PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。 21 結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要闡述液體混料罐的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過(guò)程：即進(jìn)料、混料、出料的自動(dòng)控制。 因各種電纜選擇不合理，信號(hào)線(xiàn)絕緣降低，安裝，布線(xiàn)不合理等產(chǎn)生的干擾。 2. 感應(yīng)電壓的干擾 PLC 周?chē)徑拇笕萘吭O(shè)備起動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾；其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容串入 PLC引起的干擾。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 由于 PLC 是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要在采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。這類(lèi)設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線(xiàn)的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在 PLC 內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類(lèi)設(shè)備的巡檢， 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 2. 第 2 類(lèi)故障多發(fā)生在閥門(mén)等設(shè)備上。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理 在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面： 1. 第 1類(lèi)故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。要減少 I/O 模塊的故障就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用。 PLC 的 I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 最大的薄弱 環(huán)節(jié)在 I/O 端口。而 PLC 的中央處理器目前都才用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系 統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線(xiàn)等因素對(duì)設(shè)備的破壞。 系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理 PLC 主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作，散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可能避免的。 PLC 系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、 I/O 模塊及相 關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備。 圖 51 梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖 18 圖 52 梯形圖的運(yùn)行監(jiān)控調(diào)試圖 19 系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 為了延長(zhǎng) PLC 控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有比較準(zhǔn)確的估計(jì)，也就是說(shuō)，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對(duì) PLC 過(guò)程控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行正常，動(dòng)畫(huà)效果良好。 5．系統(tǒng)運(yùn)行 啟動(dòng)組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng) TOUCHVIEW，運(yùn)行 液體自動(dòng)混合的控制 系統(tǒng)。這樣， PLC 的實(shí)際輸入輸出狀態(tài)都反 映在組態(tài)監(jiān)控界面上，借助 PLC 的 CPU 通信功能，系統(tǒng)的運(yùn)行就可以實(shí)現(xiàn)真正的仿真。在配置過(guò)程中，用戶(hù)需選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家、設(shè)備型號(hào)、連接方式，為設(shè)備指定一個(gè)邏輯設(shè)備名，設(shè)定設(shè)備地址。在此對(duì)話(huà)框中完成與組態(tài)王通訊的設(shè)備的設(shè)置。 2．通訊設(shè)備參數(shù)設(shè)置 在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，點(diǎn)擊“設(shè)備”大綱項(xiàng)下 PLC 與上位計(jì)算機(jī)所連串口（ＣＯＭ口），進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 1．設(shè)備連接 利用 PLC與計(jì)算機(jī)專(zhuān)用的 PC/PPI 電纜，將 PLC 通過(guò)編程口與上位計(jì)算機(jī)串口（ＣＯＭ口）連接，進(jìn)行串行通訊。 下面介紹組態(tài)王 與 S7200 PLC 之間通訊的實(shí)現(xiàn)步驟。是就說(shuō)明程序正確，不是就說(shuō)明程序還存在問(wèn)題。 16 系統(tǒng)調(diào)試 根據(jù)所設(shè)計(jì)的關(guān)于攪拌控制的梯形圖，選用 PLC 的 S7_200 的仿真軟件進(jìn)行仿真。 （ 5） 當(dāng)液位不能下降到 SL1（ L）處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí) 10秒后關(guān)閉放液閥 ，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。 （ 3） 當(dāng)液位上升到 SL3（ H）處，進(jìn)液閥 關(guān)閉， B 液體停止流 15 入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。 按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體裝置開(kāi)始按以下順序工作： （ 1） 進(jìn)液閥 打開(kāi)， A液體流入容器，液位上升。 根據(jù)圖 31流程圖，分析畫(huà)出梯形圖如 42所示。 5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中 所以輸出點(diǎn)的值在用戶(hù)程序中可以當(dāng)做條件使用。 3. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線(xiàn)圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 閥 門(mén) Y 1 打 開(kāi) 直 到 S L 2 ( I ) 到S L 2 ( I ) 到 關(guān) Y 1 ， 開(kāi) Y 2S L 3 ( H ) 到 關(guān) Y 2 ， 開(kāi) 攪 拌 電機(jī)攪 拌 1 0 S1 0 S 到 放 液 體釋 放 殘 液 到 S L I ( L ) 處 ， 1 0 S后 關(guān) Y 4啟 動(dòng) 圖 41程序流程圖 13 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是我們最常用的一種語(yǔ)言，它 有以下特點(diǎn) 1. 它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線(xiàn)圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線(xiàn)稱(chēng)為左右母線(xiàn)。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循定時(shí)原則。 因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿(mǎn)足其功能要求及維護(hù)等方面的慮： （ 1） 合理的結(jié)構(gòu)形式 （ 2） 安裝方式的選擇 （ 3） 相當(dāng)?shù)墓δ芤? （ 4）系統(tǒng)可靠性的要求 12 液體自動(dòng)混合系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC 控制的相關(guān)流程圖 控制流程圖 液體自動(dòng)混合的控制是比較復(fù)雜的，要滿(mǎn)足控制的要求，電梯在接收用戶(hù)信號(hào)的同時(shí)，還要不斷處理各種定時(shí)信號(hào)。 PLC 的種類(lèi)繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場(chǎng)合也有所不同。 6．根據(jù)確定好的輸入電 壓要求和所需的總背板電流值，從用戶(hù)手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。 4．如果框架中留有空槽用于將來(lái)擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； （ 1） 列出將來(lái)要擴(kuò)展的 I/O 模塊所需的背板電流； （ 2） 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、 I/O 模塊、專(zhuān)用模塊等消耗電流的總和。 表 31 輸入和輸出設(shè)備 I/O 分配表 PLC 的 I/O接線(xiàn)圖 根據(jù)表 21輸入和輸出設(shè)備及 I/O點(diǎn)分配表畫(huà)出圖 33 I/O主要接線(xiàn)圖如下 : 啟動(dòng)按鈕 SB停止按鈕 SB2 分別由 和 控制。進(jìn)液閥 、 分別控制 A液體和 B液體進(jìn)液，出液閥 控制混合液體出液。可以使用 2 個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 EM22（ DC24V）或使用一個(gè)數(shù)字量輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM233(DI16/DO16*DC24V)。 通過(guò)分析控制任務(wù)，如不考慮產(chǎn)量顯示，則共需要 5 個(gè)數(shù)字量輸入和 7 個(gè)數(shù)字量輸出， CPU 型號(hào)可以選擇 S7200PLC 的 CPU224（本機(jī)上有 14 個(gè)數(shù)字量輸入和10個(gè)數(shù)字量輸出）。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò) 1Hz。其中，繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。 4． 選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)考慮：一是輸出方式選擇。二是高密度的輸入模塊，如 32點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般 24V 以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。典型的交流 I/O 信號(hào)為 24～ 240V（ AC），直流 I/O 信號(hào)為 5～ 24V（ DC）。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由 于采用不同的控制方法或編程水平不一樣， I/O 點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O 接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。 PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離。同時(shí)控制器又通過(guò) I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。 9 PLC I/O 模塊 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它的 工 作 環(huán) 境 是 工 業(yè) 生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng) 。由于目前 I/O 點(diǎn)數(shù)較多的 PLC 價(jià)格也較高，若備用的 I/O 點(diǎn)的數(shù)量太多，將使成本增加。各種指令占存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)可查閱 PLC 產(chǎn)品使用手冊(cè)。通常，一條邏輯指令占用存儲(chǔ)器一個(gè)字。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的 10%～ 25%考慮裕量。 PLC 容量選擇 PLC 容量包括兩個(gè)方面：一是 I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶(hù)存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。盡管如此，每種 PLC 都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用戶(hù)在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要進(jìn)行充分的考慮。離線(xiàn)編程的 PLC，其主機(jī)和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線(xiàn)編程 。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿(mǎn)足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。物