【正文】 也許會(huì)有失敗和挫折，但我會(huì) 繼續(xù)努力。 “路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。在 論文資料和實(shí)驗(yàn)期間 ，多位同學(xué) 給予了我很多幫助 ， 在此也感謝他們 。 在此過程中 ， 我不僅掌 握了基本的科學(xué)研究方法 ， 還學(xué)會(huì)了許多書本上學(xué)不到的知識(shí) ， 在此 ， 我謹(jǐn)向指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和衷心的感謝 。 本設(shè)計(jì)中已經(jīng)過了模擬仿真實(shí)驗(yàn) ， 不過由于實(shí)驗(yàn)條件跟現(xiàn)場(chǎng)條件有較大的差距 ， 另外本設(shè)計(jì)所用時(shí)間較短 ， 還用許多因素沒有考慮到 ， 還需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)對(duì)其各方面進(jìn) 行完善 ， 以滿足更高的控制要求 。 用該系統(tǒng)可以用較少的成本達(dá)到很高的控制精度 。 6 結(jié)束語 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明 ， 用 AFP12147 型 PLC 設(shè)計(jì)的液體混合灌裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)完全可以滿足 控制要求 ， 在實(shí)際的操作過程中 ， 由于 PLC 自身可靠性高 ， 靈活性強(qiáng) ， 對(duì)工作環(huán)境要求不高 ， 抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ， 可以保證整個(gè)控制過程的快速 ， 高速 ， 高質(zhì)量 。 信號(hào)源接地時(shí) ， 屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí) ， 應(yīng)在 PLC 側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí) ， 屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理 ， 一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí) ， 各屏蔽層應(yīng)相互連接好 ， 并經(jīng)絕緣處理。接地線采用截面大于 22 mm2 的銅導(dǎo)線 ， 總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。如果裝置間距較大 ， 應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響 ， 裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低 1MHz，所以 PLC 控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。 系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三 種方式。 (4)正確選擇接地點(diǎn) ， 完善接地系統(tǒng) 接地的目的通常有兩個(gè) ， 其一為了安全 ， 其二是為了抑制干擾。 由干工業(yè)環(huán)境惡劣 ， 干擾信號(hào)較多 ， I／ O 信號(hào)傳送距離較長(zhǎng) ， 常常會(huì)使 傳送的信號(hào)有誤。 常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣 ， 可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位 ， 并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn) ， 可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù) ，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn) ， 設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。 嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送 動(dòng)力電源和信號(hào) ， 避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè) ， 以減少電磁干擾。 (2)電纜選擇的敖設(shè) 為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾 ， 尤其是變頻裝置饋電電纜 。所以 ， 對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器 ， 以減少 PLC 系統(tǒng)的干擾。電網(wǎng)干擾串入 PLC 控制系統(tǒng)主要通過 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。這都屬于 PLC 制造廠對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ， 比較復(fù)雜 ， 作為應(yīng)用部門是無法改變 ， 可不必過多考慮 ， 但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績(jī)或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)。正確的接地 ， 既能 抑制電磁干擾的影響 ， 又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地 ， 反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào) ， 使 PLC 系統(tǒng)將無法正常工作。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。 （ 4）來自信號(hào)線引入的干擾與 PLC 控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線 ， 除了傳輸有效的各類信息之外 ， 總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。 （ 3）來自電源的干擾 PLC 系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。 （ 2）來自系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號(hào)線引入 ， 通常稱為傳導(dǎo)干擾。 干擾源及一般分類 影響 PLC 控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣 ， 大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位 ， 這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源 ， 即干擾源 。因此在設(shè)計(jì)時(shí) ， 我們就采用必要的抗干擾措施提高 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性 。 系統(tǒng)抗干擾性的分析與維護(hù) PLC 是一種 專門 用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備。這時(shí)可以通過編程器或上位機(jī)重新下載用戶程序 ， 再將硬件和軟件一點(diǎn)點(diǎn)地或分片與分區(qū)地投入 ， 去尋找故障點(diǎn)。斷開所有的外部 I/O 控制與掃描、通信等 ， 對(duì) CPU 進(jìn)行冷態(tài)啟動(dòng) ， 如果冷態(tài)啟動(dòng)仍然失敗 ， 只能說明包括 CPU 在內(nèi)的主機(jī)箱系統(tǒng)的硬件需要再檢查。如果所有分路都有故障 ， 則故障可能在編碼控制單元 ， 應(yīng)仔細(xì)檢查相關(guān)電路及元件 ， 必要時(shí)替換之；如果僅僅是某一組分路都有故障 ， 則可能是某一塊鎖存器芯片已損壞 ， 更換之。若應(yīng)用程序有誤（如刪改）可以重新輸 入備份程序。如果輸入輸出的某端口壞了 ， 可以利用冗余端口 ， 將程序稍作改動(dòng) ， 就可以恢復(fù)正常運(yùn)行。 (2)利用上位監(jiān)控系統(tǒng)（ monitor）功能判斷第二層故障 利用上位監(jiān)控機(jī)在線監(jiān)控狀態(tài) ， 通過梯形圖進(jìn)行監(jiān)控 ， 如軟觸點(diǎn)顯示不同的顏色代表不同的狀態(tài)。 外設(shè)故障一般發(fā)生在繼電器、接觸器；閥門、閘板；開關(guān)、限位開關(guān)、安全保護(hù)、就地和遠(yuǎn)控轉(zhuǎn)換開關(guān)；接線盒、接線端子、螺栓螺母處；傳感器、儀表；電源、地線和信號(hào)線的噪音等等 ， 排除比較容易。 故障發(fā)生時(shí) ， 首先定位故障發(fā)生在 PLC 內(nèi)部還是外部（第一層）；是在 I/O回路還是在控制器內(nèi)部（第二層）；是 PLC 硬件故障還是軟件故障（第三 層）。 PLC 控制系統(tǒng)故障分布和分層排除 PLC 控制系統(tǒng)大多數(shù)故障 95％在外設(shè) ， 僅有 5％發(fā)生在 PLC 本身 ， 故維修系統(tǒng)的注意力應(yīng)該首先集中在外部設(shè)備 。 PLC 故障分析 下面是ＰＬＣ系統(tǒng)故障分布圖 圖 11 故障分布圖 由上圖可知 PLC 的常見故障為 ： (1)在電子控制系統(tǒng)內(nèi)部只有少量故障出現(xiàn)約占裝置總故障的 %5， 這些故障包括 1） CPU 故障約占內(nèi)部故障的 30%， 出現(xiàn)在處理器和貯存器 、 總線系統(tǒng) 、 通訊模塊 和 電源模塊四方面 ， 機(jī)率均等 ； 2） 輸入 /輸出模塊 故障約占內(nèi)部故障 70%。 PLC 控制部分 ， 主要包括中央處理器 、 主機(jī)箱 、 擴(kuò)展部分 、 輸入 /輸出部分以及相應(yīng)的控制程序和一些外部設(shè)備 。 系統(tǒng)故障的概念 為了使ＰＬＣ控制系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)可以正常的運(yùn)行 ， 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中要對(duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障 ， 設(shè)備損耗 、 電子元器件等可能出現(xiàn)的問題有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí) ， 以便在沒有發(fā)生故障以前采取必要的措施防止故障的發(fā)生 ，或者當(dāng)故障發(fā)生以后能夠很快的判斷出故障點(diǎn) ， 盡快 維修 ， 以免影響生產(chǎn) 。 根據(jù)液體混合過程繪制程序框圖如圖 10 所示。 (7)重復(fù)液體混合過程 重復(fù)液體混合過程是對(duì)通過并聯(lián)在梯形圖地址為２位置上的定時(shí)器ＴＭＹ１常 開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。 （ 5）混合液體開始排出 當(dāng)液體溫度達(dá)到預(yù)定溫度 時(shí) ， 溫度傳感器檢測(cè) 到該信號(hào) ， 同時(shí)梯形圖中地址為 47 的 X4 接通使 Y6 失電 ， 從而使加熱器 H 關(guān)閉 ， 同時(shí)接通地址為 51 的Ｘ４常開觸點(diǎn) ， 命名 X４接通 ， 與相連的Ｙ４電磁閥打開 ， 捐出攪拌均勻后的混合液體。 （ 3）攪拌機(jī)工作 當(dāng)液位達(dá)到 L1 液位傳感器的位置時(shí) ， 該傳感 器檢測(cè)到該信息 ， 使 X1 輸入繼電器線圈得電 ， 在梯形圖中它的 X1 常用觸點(diǎn)接通 ， 通過 KP 介紹信復(fù)位端 ，使輸出繼電器 X3 閉合 ， 與之相連的電磁閥關(guān)閉 ， 同時(shí)接通地址為 32 的 X1 常開觸點(diǎn) ， 使代表攪拌機(jī) Y5 的輸出繼電器接通。 PLC 輸入輸出口的分配 表 1 輸入 /輸出地址分配表 輸入口 相應(yīng)元器件 輸出口 相應(yīng)元器件 X0 SB0 啟動(dòng)按鈕 Y0 報(bào)警燈 HL X1 L1 液位傳感器 Y1 電磁閥 Y1 X2 L2 液位傳感器 Y2 電磁閥 Y2 X3 L3 液位傳感器 Y3 電磁閥 Y3 X4 T 溫度傳感器 Y4 電磁閥 Y4 X5 SB1 停止按鈕 Y5 攪拌機(jī) M 接觸器 X6 FR 常閉觸點(diǎn) Y6 加熱器 H 接觸器 Y7 熱繼電器 FR 液體混合裝置輸入 /輸出裝置接線圖 圖 9 輸入輸出接線圖 4 軟件電路設(shè)計(jì) 程序框圖 液體控制過程如下： （ 1）兩種液體的進(jìn)入 當(dāng) PLC 接通電源后 ， 按下啟動(dòng)按鈕 SB0 后 ， 觸點(diǎn) X0 接通 ， 由于有微分指令 DF， 使該路只接通一掃描周期 ， 通過保護(hù)指令 KP 使 Y Y2 輸出繼電器線 圈得電并保持 ， 分別與之相相接的 Y Y2 電磁閥帶電接通 ， 流進(jìn)兩種不同的液體。 考慮到以后控制內(nèi)容及方案的改變 ， 可根據(jù)自己的需要 ， 將 PLC 的輸入觸點(diǎn)和輸出觸點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)增加擴(kuò)展接口 ， 同時(shí) 要 選用較大的內(nèi)存 （本設(shè)計(jì)中所有程序?yàn)?） ，一般要留有 10%的裕量 。 輸出裝置有：一個(gè)報(bào)警燈 ， 四個(gè)電磁閥 ， 一個(gè)攪拌電動(dòng)機(jī)觸點(diǎn) ， 一個(gè)加熱器觸點(diǎn) 和熱電器線圈觸點(diǎn) ， 共計(jì)八個(gè)輸出觸點(diǎn)。 （４） 電壓 系統(tǒng)電壓的最大值不超過熔斷器額定電壓的 110%； 注：應(yīng)注意到若熔斷體在大大低于額定電壓下熔斷，熔斷指示器或熔斷撞擊器可能不動(dòng)作。 注：若 熔斷器在不同于 1， 2 和 3 規(guī)定條件下使用，尤其是在無防護(hù)的戶外條件使用，應(yīng)與制造廠協(xié)商 。 正常工作條件 ： （１） 周圍空氣溫度不超過 40℃ ， 24h 測(cè)得的平均值不超過 35℃ ，一年內(nèi)測(cè)得的平均值低于該值。 （ 4）熔體額定電流：選用 15Ａ。 熔斷器的選擇 選擇熔器的條件： （１）種類： 螺旋式 ； （２）額定電壓： 380Ｖ； （ 3）熔體額定電流 rI =(~)Ied rI 為電動(dòng)機(jī)額定電流 ， 本設(shè)計(jì)中取 。 選用 CJ105 型交流接觸器 ， 主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)的額定都為 5A，線圈電壓220Ｖ 。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為 圖： 圖 8 二位三通電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu) (2)出罐液體選用 VF3150AC220VW 型電磁閥 接觸器 的選用 選用條件 ： （ 1）電源種類 ： 交流 ； （ 2）主觸點(diǎn)額定電壓 ： 380V 額定電流 可由公式求得 ： )/(1000 dd UKPIc ??? ； 式中 K 為經(jīng)驗(yàn)常數(shù) ， 一般取 1~， 本設(shè)計(jì)中取 1； dP 電動(dòng)機(jī)機(jī)率 (kw)， 本設(shè)計(jì)為 ； cI 接觸器主觸點(diǎn)電流； dU 電動(dòng)機(jī)額定線電壓； 代入相關(guān)數(shù)據(jù) ， 得 AUKPI ddc )/(1000 ???? （４）電磁線圈電源種類：交流 。 10%； 絕緣性及防護(hù)等級(jí) ： F 級(jí) IP65； 最高動(dòng)作頻率 ： 每秒五次 ； 最短勵(lì)磁時(shí)間 ： 秒 。 根據(jù)以上條件選用耐高度 ， 塑料王或全不銹鋼先導(dǎo)式直動(dòng)電磁閥 ， 電源種類為交流 ， 電源電壓 220V， 電源電壓波動(dòng)范圍可以滿足要求不需要考慮穩(wěn)壓措施 ，在本設(shè)計(jì)中采用以 下電磁閥 。 m2 (6)重量 26kg。 工作條件 ： (1)海拔不超過 1000m； (2)溫度不超過 40 C， 最低溫度為 150 C 軸承允許溫度 (溫度計(jì)法 )不超過95oC； (3)最濕月月平均最高相對(duì)濕度為 90%， 同時(shí)該月月平均最低溫度不超過250 C ； (4)額定電壓為 380V， 額定頻率為 5