畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）化工混料系統(tǒng)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　混料系統(tǒng)是一種比較典型的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備，在化工、筑路和建筑行業(yè)中都有很廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的目的在于運(yùn)用現(xiàn)代plc技術(shù)對化工混料系統(tǒng)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)先介紹了現(xiàn)代plc技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及本次設(shè)計(jì)的基本目的，介紹了本次設(shè)計(jì)選用的三菱plc和plc的基本工作原理。同時對本次要進(jìn)行控制的化工混料系統(tǒng)的功能以及工作流程進(jìn)行了分析，確定了設(shè)計(jì)

2、的總體方案，對該系統(tǒng)的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。確定了plc的基本型號（FX2N-16MR），對設(shè)計(jì)中的其它設(shè)備的選取做了說明。最后通過該次設(shè)計(jì)繪制了該控制系統(tǒng)的電氣原理圖、梯形圖以及相應(yīng)的語句表。</p><p>　　關(guān)鍵詞：混料系統(tǒng)；plc；系統(tǒng)控制；三菱；CAD</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　

3、　Mixing system is typical modern machinery and equipment, in the chemical industry, road construction and building industry has a wide range of applications. The purpose of this design is to use modern PLC technology to

4、control chemical blending system. This design first introduced the PLC technology development present situation as well as the basic purpose of this design, introduced the design chooses the basic working principle of Mi

5、tsubishi PLC and PLC. This secondary at the same time to cont</p><p>　　Keywords: Mixing System; PLC; System Control; Mitsubishis; CAD</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

6、;　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第一章 緒 論4</b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2 本次設(shè)計(jì)的基本目的6</p><p>　　第二章 化工混料系統(tǒng)簡介7</p&

7、gt;<p>　　2.1三菱plc基本介紹7</p><p>　　2.2 PLC的基本工作原理9</p><p>　　第三章 化工混料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 化工混料系統(tǒng)的功能分析11</p><p>　　3.2 總體方案設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.3 I-O分

8、配13</p><p>　　3.4 基本設(shè)備的選型13</p><p>　　3.4.1 PLC的選型13</p><p>　　3.4.2 其它設(shè)備的選型15</p><p>　　3.5 電氣原理圖19</p><p>　　3.6 梯形圖的繪制20</p><p>　　3.7 PLC程

9、序設(shè)計(jì)22</p><p>　　第四章 常見故障分析與維護(hù)25</p><p>　　4.1 PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型25</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷26</p><p>　　4.3 PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷27</p><p>　　4.4 PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)30

10、</p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序

11、控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。</p><

12、p>　　限于當(dāng)時的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電

13、器命名。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計(jì)算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)

14、、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。

15、在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套

16、能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。

17、上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p><b>　　PLC未來展望</b>&l

18、t;/p><p>　　21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)

19、少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。</p>&l

20、t;p>　　1.2 本次設(shè)計(jì)的基本目的</p><p>　　化工混料系統(tǒng)是一個較典型的機(jī)械裝置，在化工機(jī)械中應(yīng)用很廣。化工混料系統(tǒng)將兩種不同的液體按照一定的比例混合，并進(jìn)行循環(huán)、攪拌以達(dá)到均勻混合的目的，最后輸出到存儲設(shè)備中。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)在于：</p><p>　　1）了解化工混料系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)混料系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。&l

21、t;/p><p>　　2）了解化工混料系統(tǒng)的生產(chǎn)流程；</p><p>　　3）了解化工混料系統(tǒng)組成，控制元件組成、作用；</p><p>　　4）確定化工混料系統(tǒng)控制接口信號表；</p><p>　　5）設(shè)計(jì)化工混料系統(tǒng)PLC控制總體方案；</p><p>　　6）PLC選型、控制電路設(shè)計(jì)、控制梯形圖設(shè)計(jì)</p&g

22、t;<p>　　第二章 化工混料系統(tǒng)簡介</p><p>　　2.1三菱plc基本介紹</p><p>　　三菱PLC英文名又稱：Mitsubish Power Line Communication，是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。 它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種

23、類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。三菱PLC在中國市場常見的有以下型號： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。</p><p>　　PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能：</p><p>　　1． CPU運(yùn)算和控制中心</p><p><b>　　起“心臟”作用。</b></p>&

24、lt;p>　　縱：當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶程序存儲器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲器的解釋編譯程序），把用戶程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶編譯程序。</p><p>　　橫：輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動器。<

25、;/p><p>　　組成：CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線與I/O接口電路相連接。</p><p><b>　　2．存儲器</b></p><p>　　具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。</p><p>　　分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。</p><p&

26、gt;　　系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。</p><p>　　用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機(jī)存取存儲器（RAM）組成。用戶使用的。斷電內(nèi)容消失。常用高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。</p><p><b>　　3．輸入/輸出

27、接口</b></p><p><b>　　1）輸入接口：</b></p><p>　　光電耦合器由兩個發(fā)光二極度管和光電三極管組成。</p><p>　　發(fā)光二級管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。</p><p>　　光電三級管：在光信號的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)

28、通程度與光信號的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號與輸入信號有線性關(guān)系。</p><p>　　輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。</p><p><b>　　2）輸出接口<

29、;/b></p><p>　　PLC的繼電器輸出接口電路</p><p>　　工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。</p>&

30、lt;p><b>　　三種類型：</b></p><p>　　繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載</p><p>　　晶體管輸出：無觸點(diǎn)、壽命長、直流負(fù)載</p><p>　　晶閘管輸出：無觸點(diǎn)、壽命長、交流負(fù)載</p><p><b>　　4．編程器</b></p>

31、<p>　　編程器分為兩種，一種是手持編程器，方便。我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是通過PLC的RS232口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤。通過NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC內(nèi)部輸入程序。</p><p>　　2.2 PLC的基本工作原理</p><p>　　一．PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式</p><p>　　

32、1．每次掃描過程。集中對輸入信號進(jìn)行采樣。集中對輸出信號進(jìn)行刷新。</p><p>　　2．輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。</p><p>　　3．一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。</p><p>　　4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的

33、。</p><p>　　5．掃描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時間（3）指令條數(shù)</p><p>　　6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。</p><p>　　二．PLC與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別</p><p>　　1．PLC與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別<

34、/p><p>　　前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。</p><p>　　前者用“軟件”，后者用“硬件”。</p><p>　　2．PLC與微機(jī)區(qū)別</p><p>　　前者工作方式是“循環(huán)掃描”。后者工作方式是“待命或中斷”</p><p><b>　　PLC 編程方式</b><

35、/p><p>　　PLC最突出的優(yōu)點(diǎn)采用“軟繼電器”代替“硬繼電器”。用“軟件編程邏輯”代替“硬件布線邏輯”。</p><p>　　PLC編程語言有梯形圖、布爾助記符語言，等等。尤其前兩者為常用。</p><p><b>　　梯形圖語言特點(diǎn)：</b></p><p>　　1．每個梯形圖由多個梯級組成。</p>

36、<p>　　2．梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源。當(dāng)某一梯級的邏輯運(yùn)算結(jié)果為“1”時，有假想的電流通過。</p><p>　　3．繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而它的常開、常閉觸點(diǎn)可以出現(xiàn)無數(shù)次。</p><p>　　4．每一梯級的運(yùn)算結(jié)果，立即被后面的梯級所利用。</p><p>　　5．輸入繼電器受外部信號控制。只出現(xiàn)觸點(diǎn)，不出現(xiàn)線圈。</p&

37、gt;<p><b>　　主要技術(shù)性能</b></p><p>　　用戶程序存儲容量：是衡量可存儲用戶應(yīng)用程序多少的指標(biāo)。通常以字或K字為單位。16位二進(jìn)制數(shù)為一個字，每1024個字為1K字。PLC以字為單位存儲指令和數(shù)據(jù)。一般的邏輯操作指令每條占1個字。定時/計(jì)數(shù)，移位指令占2個字。數(shù)據(jù)操作指令占2~4個字。</p><p><b>　　PL

38、C的分類</b></p><p><b>　　按結(jié)構(gòu)分類：</b></p><p>　　1．整體式：是把PLC各組成部分安裝在一起或少數(shù)幾塊印刷電路板上，并連同電源一起裝在機(jī)殼內(nèi)形成一個單一的整體，稱之為主機(jī)或基本單元、小型、超小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2．模塊式：是把PLC各基本組成做成獨(dú)立的模塊。中型、大型P

39、LC采用這種方式。便于維修</p><p>　　第三章 化工混料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 化工混料系統(tǒng)的功能分析</p><p>　　按要求該液體混合控制裝置由液面?zhèn)鞲衅鱏Q1、SQ2、SQ3；液體A的輸入閥門K1、液體B的輸入閥門K2和混合液體的流出閥門K3；攪拌電機(jī)M等部件組成。</p><p><b>　　控

40、制要求：</b></p><p><b>　　1）初始狀態(tài)：</b></p><p>　　投入運(yùn)行時，控制液體A和液體B的閥門K1、K2關(guān)閉，放混合液體閥門K3打開20秒，將裝置內(nèi)剩余液體放空后關(guān)閉。</p><p><b>　　2）啟動操作：</b></p><p>　　按下啟動按鈕S

41、B1，控制液體A的閥門K1打開，液體A流入裝置，當(dāng)液面上升到SQ2位置時，關(guān)閉閥門K1，打開控制液體B的閥門K2，當(dāng)液面升高到SQ1位置時，關(guān)閉閥門K2，攪拌電機(jī)M開始轉(zhuǎn)動，60秒后，電機(jī)停止工作，閥門K3打開，開始放出混合液體。當(dāng)液面下降到SQ3位置時，SQ3由接通變?yōu)閿嚅_，20秒后，混合液體放空，閥門K3關(guān)閉，開始下一周期操作。</p><p><b>　　3）停止操作：</b><

42、/p><p>　　按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合操作周期處理完畢后，才停止工作，回到初始狀態(tài)。</p><p>　　3.2 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　選用PLC作為控制核心，各種開關(guān)、電動機(jī)和傳感器作為主令和執(zhí)行器件，并附加短路和過載等安全保護(hù)措施以及必要的工作指示等完成系統(tǒng)控制。</p><p>　　化工混料系統(tǒng)總流程如圖3-1所示

43、</p><p>　　圖3-1 化工混料系統(tǒng)總流程圖</p><p>　　當(dāng)裝置投入運(yùn)行后，系統(tǒng)進(jìn)入初始化，K3打開20秒將裝置內(nèi)剩余液體放空后關(guān)閉，由PLC控制閥門K5打開，計(jì)時可通過軟件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　初始化完成后，當(dāng)系統(tǒng)由SB1（X000）向PLC輸入啟動指令后，由PLC控制閥門K1（Y000）打開，開始注入液體A，并通過液位開關(guān)SQ2（X003）

44、來檢測其液位，當(dāng)液位到達(dá)SQ2位置時，將向PLC輸入下一步的轉(zhuǎn)換指令。SQ2動作后，PLC輸出關(guān)閉K1，打開K2（Y001）閥門信號，開始注入液體B，并通過液位開關(guān)SQ1（X002）來檢測其液位，當(dāng)液位到達(dá)SQ1位置時，SQ1動作，繼續(xù)向PLC輸入下一步的轉(zhuǎn)換指令。SQ1動作后，PLC輸出關(guān)閉閥門K2，啟動攪拌電機(jī)（Y003）的信號，同時PLC進(jìn)行60秒計(jì)時。60秒后，攪拌充分，放出混合液體，PLC輸出打開閥門K3（Y002）的信號?；?/p>

45、合液體是否放干通過液位開關(guān)SQ3（X004）來檢測，SQ3開始處于閉合狀態(tài)，當(dāng)液位低于SQ3位置時，SQ3由閉合變?yōu)閿嚅_，PLC收到SQ3的斷開信號后，開始計(jì)時20秒，等待剩余液體放完。20秒后，若本周期內(nèi)未按下SB2（X002）停止按鈕，則自動進(jìn)入下一個工作周期，若本周期內(nèi)按下過SB2則系統(tǒng)進(jìn)入等待啟動狀態(tài)，停止工作。</p><p>　　3.3 I-O分配</p><p>　　PLC

46、的X000，X001輸入端口接SB1、SB2分別控制系統(tǒng)的啟動和停止操作，X002-X004分別接SQ1，SQ2，SQ3三個液位傳感器，X005作為過載保護(hù)輸入。PLC的Y000-Y002輸出端口分別控制電磁閥門K1，K2，K3的開啟和關(guān)閉，Y003控制KM1的通斷來控制電機(jī)啟停，Y004和Y005分別作為電源指示和過載指示輸出。因此可以得到表3-1所示的I\O端口分配表。</p><p>　　表3-1 I\O

47、端口分配表</p><p>　　3.4 基本設(shè)備的選型</p><p>　　3.4.1 PLC的選型</p><p>　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)可以知道該化工混料系統(tǒng)在控制時：總共用到12個PLC輸入、輸出點(diǎn)位。</p><p>　　目前，PLC主要有國外的產(chǎn)品：西門子；以及國內(nèi)產(chǎn)品：三菱。</p><p>　　同時結(jié)合在幾年的

48、大學(xué)學(xué)習(xí)中，使用熟練的是三菱PLC，因此根據(jù)上述輸入輸出點(diǎn)位數(shù)和使用熟練程度，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用的PLC型號可以為三菱FX2N-16MR型PLC作為控制核心。</p><p>　　FX2N-16MR是FX2N系列中的一種，F(xiàn)X2N系列是三菱PLCFX家族中最先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)</p><p>　　三菱PLC-FX2N系列：<

49、/p><p>　　控制規(guī)模：16~256點(diǎn)。</p><p>　　內(nèi)置8K容量的RAM存儲器，最大可以擴(kuò)展到16K。</p><p>　　CPU運(yùn)算處理速度0.08μS/基本指令。</p><p>　　在FX2N系列右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。</p><p>　　基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能(

50、晶體管輸出型） 。</p><p>　　快速斷開端子塊，其采用優(yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，即使接著電纜也可以更換單元。</p><p>　　時鐘功能和小時表功能，所有的FX2N PLC中都有實(shí)時時鐘標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期。</p><p>　　輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，可以用輸入濾波器平整

51、輸入信號（在基本單元中x000到x017）。</p><p>　　注解記錄功能，元件注解可以記錄在程序寄存器中。</p><p>　　在線程序編輯，在線改變程序不會損失工作時間或停止生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　RUN/STOP 開關(guān)，面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。</p><p>　　遠(yuǎn)程維護(hù)，遠(yuǎn)處的編程軟件可以通過調(diào)制解調(diào)器通信來監(jiān)測、

52、上載或卸載程序和數(shù)據(jù)</p><p>　　密碼保護(hù)，使用一個八位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。</p><p>　　三菱FX2N系列繼電器輸出部分產(chǎn)品如下：</p><p>　　FX2N-128MR-001 輸入點(diǎn)： 64，64 繼電器輸出</p><p>　　FX2N-80MR-001 輸入點(diǎn)： 40，40 繼電器輸出</p><

53、;p>　　FX2N-64MR-001 輸入點(diǎn)： 32，32 繼電器輸出</p><p>　　FX2N-48MR-001 輸入點(diǎn)： 24，24 繼電器輸出</p><p>　　FX2N-32MR-001 輸入點(diǎn)： 16，16 繼電器輸出</p><p>　　FX2N-16MR-001 輸入點(diǎn)： 8， 8 繼電器輸出</p><p>　　根

54、據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，選用FX2N-16MR-001 輸入點(diǎn)： 8， 8 繼電器輸出就能夠滿足設(shè)計(jì)要求。FX2N-16MR-001如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 FX2N-16MR-001</p><p>　　3.4.2 其它設(shè)備的選型</p><p><b>　　1、電機(jī)</b></p><p>　　攪拌電動

55、可根據(jù)系統(tǒng)需求選用不同型號功率的電動機(jī)，轉(zhuǎn)速如要求不高可選用8極的三相異步電動機(jī)，本系統(tǒng)選用Y132S-8型號的異步電動機(jī)。</p><p><b>　　2、電磁閥</b></p><p>　　電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流

56、量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。</p><p>　　電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管，腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關(guān)閉不同的排油孔，而進(jìn)油孔是

57、常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機(jī)械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動。</p><p>　　液體的流入和流出只要求打開和閉合兩個狀態(tài)，所以只需選用通用型的液體電磁閥即可，根據(jù)系統(tǒng)需求可選用重慶環(huán)茂電磁閥有限公司的ZCO型直動式電磁閥。</p><p><b>　　3、接觸器</b>&l

58、t;/p><p>　　接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達(dá)到控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。</p><p>　　接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)

59、生磁場， </p><p>　　產(chǎn)生的磁場使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心，并帶動交流接觸器點(diǎn)動作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動的。當(dāng)線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。直流接觸器的工作原理跟溫度開關(guān)的原理有點(diǎn)相似。</p><p>　　交流接觸器作為電機(jī)驅(qū)動，由于電機(jī)的功率比較小，接觸器的額定電流可以選擇12A的，系統(tǒng)不需

60、要用到輔助觸頭，所以可以選用只有一個常開輔助觸頭的接觸器，綜合起來選用正泰CJX2-1210型接觸器作為電機(jī)驅(qū)動。</p><p><b>　　4、液位開關(guān)</b></p><p>　　液位開關(guān)，也稱水位開關(guān)，液位傳感器，顧名思義，就是用來控制液位的開關(guān)。從形式上主要分為接觸式和非接觸式。</p><p>　　目前常用的液位開關(guān)主要有以下幾種：

61、</p><p>　　1）MEMS壓阻式液位開關(guān)</p><p><b>　　2）電容式液位開關(guān)</b></p><p>　　3）電纜浮球液位開關(guān)</p><p><b>　　4）電子式液位開關(guān)</b></p><p><b>　　5）壓力式液位開關(guān)</b&g

62、t;</p><p><b>　　6）浮球式液位開關(guān)</b></p><p>　　7）外貼式超聲波液位開關(guān)</p><p>　　液位的檢測可使用液位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)選用北京北方華瑞測控技術(shù)有限公司的EA-L200型的側(cè)裝式浮球開關(guān)。</p><p><b>　　5、熱繼電器</b></p&g

63、t;<p>　　熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。繼電器作為電動機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。</p><p>　　熱繼電器的作用是：主要用來對異步電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金

64、屬片加熱彎曲去推動動作機(jī)構(gòu)來帶動觸點(diǎn)動作，從而將電動機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù)熱繼電器的符號為FR。</p><p>　　熱繼電器主要用于保護(hù)電動機(jī)的過載，因此選用時必須了解電動機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過載能力等。</p><p>

65、;　　1、原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機(jī)的過載特性，或者在電動機(jī)的過載特性之下，同時在電動機(jī)短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動作)。</p><p>　　2、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長期工作制或間斷長期工作制的電動機(jī)時，一般按電動機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.95~1.05倍的電動機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。<

66、;/p><p>　　3、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時工作制的電動機(jī)時，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。</p><p>　　4、對于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。</p><p>　　它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳

67、動和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動機(jī)過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點(diǎn)斷開。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動機(jī)的控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。</p>&l

68、t;p>　　熱繼電器作為電動機(jī)的過載保護(hù)，由于電動機(jī)的額定電流為5.8A，則可選擇JRS2 系列，整定電流在5-8A的熱繼電器。</p><p><b>　　6、熔斷器</b></p><p>　　熔斷器（fuse）是指當(dāng)電流超過規(guī)定值時，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電

69、路斷開；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。</p><p>　　熔斷器是一種過電流保護(hù)器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組成。 </p><p>　　使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后，由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷

70、開，從而起到保護(hù)的作用。以金屬導(dǎo)體作為熔體而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，串?lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備以及家用電器都起到了一定的保護(hù)作用。具有反時延特性，當(dāng)過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。因此，在一定過載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續(xù)使用。</p><p>　　它是利用金屬導(dǎo)體作為熔體串聯(lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時

71、， </p><p>　　因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐返囊环N電器。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛用于電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備和家用電器中作為保護(hù)器件。</p><p>　　熔斷器作為電機(jī)和控制電路的短路保護(hù)。由于電機(jī)的額定電流為5.8A，電機(jī)為頻繁啟、停，電動機(jī)線路的熔斷器額定電流選擇電機(jī)額定電流的3倍，20A的可以滿足。PLC控制線路的熔斷器額定電流選擇4A的即可。</p>

72、<p><b>　　3.5 電氣原理圖</b></p><p>　　如圖3-3，主電路由三相電源供電，交流接觸器KM1作為通斷控制信號驅(qū)動，熱繼電器FR起過載保護(hù)作用，熔斷器FU1作為短路保護(hù)FU2起短路保護(hù)作用，由220V電源供電?？刂齐娐芬訮LC為核心，輸入輸出均采用多組匯點(diǎn)式。</p><p>　　圖3-3 電氣原理圖</p><

73、;p>　　3.6 梯形圖的繪制</p><p>　　梯形圖（LAD, LadderLogic Programming Language）是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。</p><p><b&g

74、t;　　軟繼電器</b></p><p>　　PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)

75、。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。</p><p>　　梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。</

76、p><p>　　根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。</p><p>　　將繼電器電路轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC外部接線圖和梯形圖步驟如下：</p>

77、<p>　　1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機(jī)械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)時心中有數(shù)。</p><p>　　2）確定PLC的輸入信號和輸出負(fù)載，以及與它們對應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫出PLC的外部接線圖。</p><p>　　3）確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的位存儲器（M）

78、和定時器（T）的地址。</p><p>　　4）根據(jù)上述關(guān)系畫出梯形圖。</p><p>　　圖3-4 化工混料控制系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　3.7 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　初始化程序由特殊中間繼電器M8002來啟動，當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，M8002會有一個初始脈沖，M8002由斷開到閉合后，系統(tǒng)進(jìn)入初始化過程，由定時器T1計(jì)

79、時20秒，同時復(fù)位Y000（K1）、Y001（K2），置位Y003（K3），置位M2。20秒后，復(fù)位Y003，復(fù)位M2，初始化完畢。</p><p>　　按下啟動按鈕SB1，X000接通，第4邏輯行M0閉合一個掃描周期，Y000置位，同時復(fù)位M1（停止時被置位），閥門K1打開，液體A開始注入。</p><p>　　當(dāng)液體達(dá)到SQ2位置時，X003閉合，復(fù)位Y000，置位Y001，閥門K1關(guān)

80、閉，閥門K2打開。</p><p>　　當(dāng)液體達(dá)到SQ1位置時，X002閉合，復(fù)位Y001，置位M5，由于X005此時為閉合狀態(tài)，第24邏輯行T0接通開始計(jì)時，并且Y003得電，電動機(jī)啟動。</p><p>　　60秒之后，T0常開觸頭閉合，第30邏輯行Y002置位，M5復(fù)位，閥門K3打開，混合液體流出。</p><p>　　當(dāng)液體下降到SQ3位置時，SQ3由閉合變

81、為斷開，第38邏輯行X004在斷開后接通一個掃描周期，置位M3。第41邏輯行T1得電，計(jì)時20秒。</p><p>　　20秒后，T1常開觸頭閉合，復(fù)位Y002，復(fù)位M3，M4輸出一個掃描周期的脈沖，作為下個周期的自啟動脈沖（若為初始狀態(tài)，M2被置位，常閉觸頭斷開，不能輸出自啟動脈沖），然后復(fù)位M2。</p><p>　　根據(jù)上述基本控制流程以及上述圖中的基本梯形圖可以的到下面的基本指令：

82、</p><p>　　N0.1: LD M8000</p><p>　　N0.2: OUT Y004</p><p>　　N0.3: LDI X005</p><p>　　N0.4: OUT Y005</p><p>

83、　　N0.5: LD X000</p><p>　　N0.6: ANI Y000</p><p>　　N0.7: ANI Y001</p><p>　　N0.8: ANI Y003</p><p>　　N0.9: PLS

84、M0</p><p>　　N0.11: LD X001</p><p>　　N0.12: SET Y000</p><p>　　N0.13: LD M4</p><p>　　N0.14: ANI M1</p><p>　　N0.15:

85、 OR M0</p><p>　　N0.16: SET Y000</p><p>　　N0.17: RST M1</p><p>　　N0.18: LD X003</p><p>　　N0.19: RST Y000</p>&

86、lt;p>　　N0.20: SET Y001</p><p>　　N0.21: LD X002</p><p>　　N0.22: RST Y001</p><p>　　N0.23: SET Y001</p><p>　　N0.24:

87、 LD M5</p><p>　　N0.25: AND X005</p><p>　　N0.26: OUT T0 K600</p><p>　　N0.29: OUT Y003</p><p>　　N0.30: LD T0</p&g

88、t;<p>　　N0.31: OR M8002</p><p>　　N0.32: SET Y002</p><p>　　N0.33: RST M5</p><p>　　N0.34: LD M8002</p><p>　　N0.35:

89、 SET M2</p><p>　　N0.36: RST Y000</p><p>　　N0.37: RST Y001</p><p>　　N0.38: LDF X004</p><p>　　N0.40: SET M3</p>

90、<p>　　N0.41: LD M2</p><p>　　N0.42: OR M3</p><p>　　N0.43: OUT T1</p><p>　　N0.46: LD T1 </p><p>　　N0.47: RST

91、 Y002</p><p>　　N0.48: RST M3</p><p>　　N0.49: MPS</p><p>　　N0.50: ANI M2</p><p>　　N0.51: PLS M4</p><p>　　N0.53:

92、 MPP</p><p>　　N0.54: RST M2</p><p>　　N0.55: END</p><p>　　第四章 常見故障分析與維護(hù)</p><p>　　PLC （可編程控制器）技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各控制領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，它具有其它控制器無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，可靠性高、

93、抗干擾能力強(qiáng)，在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境 里，仍然可以十分正常地工作。作為PLC本身，它的故障發(fā)生率非常低，但對以PLC為核心的PLC控制系統(tǒng)而言，組成系統(tǒng)的其他外部元器件（如傳感器和執(zhí)行器）、外部輸入信號和軟件本身，都很可能發(fā)生故障，從而使整個系統(tǒng)發(fā)生故障，有時還會燒壞PLC，使整個系統(tǒng)癱瘓，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及人的生 命安全。所以技術(shù)人員必須熟悉PLC 技術(shù),并能夠熟練地診斷和排除PLC在運(yùn)行中的故障。PLC控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的基本

94、原理是利用PLC的邏輯或運(yùn)算功能，把連續(xù)獲得的被控過程的各種狀 態(tài)不斷地與所存儲的理想（或正確）狀態(tài)進(jìn)行比較．發(fā)現(xiàn)它們之間的差異，并檢查差異是否在所允許的范圍內(nèi)（包括時間范圍和數(shù)值范圍）。若差異超出了該范圍， 則按事先設(shè)定的方式對該差異進(jìn)行譯碼，最后以簡單的、或較完善的方式給出故障信息報(bào)警。故障診斷的功能包括故障的檢測和判斷及故障的信息輸出。常見的 PLC控制系統(tǒng)中，其故障的情況是多種多樣的。</p><p>　

95、　4.1 PLC控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和故障類型</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)主要由輸入部分、CPU、采樣部分、輸出控制和通訊部分組成，如圖1所 示。輸入部分包括控制面板和輸入模板；采樣部分包括采樣控制模板、AD轉(zhuǎn)換模板和傳感器；CPU作為系統(tǒng)的核心，完成接收數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號； 輸出部分有的系統(tǒng)用到DA模板，將輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號，經(jīng)過功放驅(qū)動執(zhí)行器；大多數(shù)系統(tǒng)直接將輸出信號給輸出模板，由輸出模

96、板驅(qū)動執(zhí)行器工作；通訊 部分由通訊模板和上位機(jī)組成。</p><p>　　因?yàn)镻LC本身的故障可能性極小，系統(tǒng)的故障主要來自外圍的元部件，所以它的故障可分為如下幾種：</p><p>　　（1）輸入故障，即操作人員的操作失誤；</p><p><b>　　1、傳感器故障；</b></p><p><b>　　2

97、、執(zhí)行器故障；</b></p><p><b>　　3、PLC軟件故障</b></p><p>　　這些故障，都可以用合適的故障診斷方法進(jìn)行分析和用軟件進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷</p><p>　　故障的宏觀診斷就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照發(fā)生故障的

98、環(huán)境和現(xiàn)象來確定故障的部位和原因。PLC控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：</p><p>　　1、是否為使用不當(dāng)引起的故障，如屬于這類故障，則根據(jù)使用情況可初步判斷出故障類型、發(fā)生部位。常見的使用不當(dāng)包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現(xiàn)場操作故障等。</p><p>　　2、如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統(tǒng)運(yùn)行時間較長所引發(fā)的故障。對于這類故障可按PLC的故障分布，依

99、次檢查、判斷故障。首先檢查與實(shí)際過程 相連的傳感器、檢測開關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載是否有故障：然后檢查PLC的I/O模板是否有故障：最后檢查PLC的CPU是否有故障。</p><p>　　3、在檢查PLC本身故障時，可參考PLC的CPU模板和電源模板上的指示燈。</p><p>　　4、采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯誤，此時要重新檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

100、</p><p>　　圖4-1 PLC控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.3 PLC控制系統(tǒng)的故障自診斷</p><p>　　故障自診斷是系統(tǒng)可維修性設(shè)計(jì)的重要方面，是提高系統(tǒng)可靠性必須考 慮的重要問題。自診斷主要采用軟件方法判斷故障部分和原因。不同控制系統(tǒng)自診斷的內(nèi)容不同。PLC有很強(qiáng)的自診斷能力，當(dāng)PLC出現(xiàn)自身故障或外圍設(shè)備故 障，都可用PLC上具有的診

101、斷指示功能的發(fā)光二極管的亮、滅來查找。</p><p><b>　　總體診斷</b></p><p>　　根據(jù)總體檢查流程圖找出故障點(diǎn)的大方向，逐漸細(xì)化，以找出具體故障，如圖4-2所示。 </p><p>　　圖4-2 總體診斷流程圖</p><p><b>　　電源故障診斷</b></p&g

102、t;<p>　　電源燈不亮,需對供電系統(tǒng)進(jìn)行診斷.如果電源燈不亮,首先檢查是否有電,如果有 電,則下一步就檢查電源電壓是否合適,不合適就調(diào)整電壓,若電源電壓合適,則下一步就是檢查熔絲是否燒壞,如果燒壞就更換熔絲檢查電源,如果沒有燒壞,下 一步就是檢查接線是否有誤,若接線無誤,則應(yīng)更換電源部件。</p><p><b>　　運(yùn)行故障診斷</b></p><p&

103、gt;　　電源正常，運(yùn)行指示燈不亮，說明系統(tǒng)已因某種異常而終止了正常運(yùn)行。檢查流程如圖4-3所示. </p><p>　　圖4-3 運(yùn)行故障診斷流程圖</p><p><b>　　輸入輸出故障診斷</b></p><p>　　輸人輸出是PLC與外部設(shè)備進(jìn)行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和輸入輸出單元有關(guān)外，還與聯(lián)接配線、接線端子、保險(xiǎn)絲等

104、元件狀態(tài)有關(guān)。</p><p>　　出現(xiàn)輸入故障時，首先檢查LED電源指示器是否響應(yīng)現(xiàn)場元件（如按鈕、行程開關(guān)等）。如果輸入器件被激勵（即現(xiàn)場元件已動作），而指示器不亮，則下一步 就應(yīng)檢查輸入端子的端電壓是否達(dá)到正確的電壓值。若電壓值正確，則可替換輸入模塊。若一個LED邏輯指示器變暗，而且根據(jù)編程器件監(jiān)視器、處理器未識別輸 入，則輸入模塊可能存在故障。如果替換的模塊并未解決問題且連接正確，則可能是I／O機(jī)架或通信

105、電纜出了問題。</p><p>　　出現(xiàn)輸出故障時，首先應(yīng)察看輸出設(shè)備是否響應(yīng)LED狀態(tài)指示器。若輸出觸點(diǎn)通電，模塊指示器變亮，輸出設(shè)備不響應(yīng)。那么，首先應(yīng)檢查保險(xiǎn)絲或替換模塊。若保險(xiǎn)絲完好，替換的模塊未能解決問題，則應(yīng)檢查現(xiàn)場接線。若根據(jù)編程設(shè)備監(jiān)視器顯示一個輸出器被命令接通，但指示器關(guān)閉，則應(yīng)替換模塊。在診斷輸入／輸出故障時，最佳方法是區(qū)分究竟是模塊自身的問題，還是現(xiàn)場連接上的問題。如果有電源指示器和邏輯指示

106、器，模塊故障易于發(fā)現(xiàn)。通常，先是更 換模塊，或測量輸入或輸出端子板兩端電壓測量值正確，模塊不響應(yīng)，則應(yīng)更換模塊。若更換后仍無效，則可能是現(xiàn)場連接出問題了。輸出設(shè)備截止，輸出端間電壓 達(dá)到某一預(yù)定值，就表明現(xiàn)場連線有誤。若輸出器受激勵，且LED指示器不亮，則應(yīng)替換模塊。如果不能從I／O模塊中查出問題，則應(yīng)檢查模塊接插件是否接觸 不良或未對準(zhǔn)。最后，檢查接插件端子有無斷線，模塊端子上有無虛焊點(diǎn)。</p><p>&l

107、t;b>　　指示診斷</b></p><p>　　LED狀態(tài)指示器能提供許多關(guān)于現(xiàn)場設(shè)備、連接和I／O模塊的信息。大部分輸入／輸出模塊至少有一個指示器。輸入模塊常設(shè)電源指示器，輸出模塊則常設(shè)一個邏輯指示器。</p><p>　　對于輸入模塊，電源LED顯示表明輸入設(shè)備處于受激勵狀態(tài)，模塊中有一信號存在。該指示器單獨(dú)使用不能表明模塊的故障。邏輯LED顯示表明輸入信號已被輸入

108、電路的邏輯部分識別。如果邏輯和電源指示器不能同時顯示，則表明模塊不能正確地將輸入信號傳遞給處理器。輸出 模塊的邏輯指示器顯示時，表明模塊的邏輯電路已識別出從處理器來的命令并接通。除了邏輯指示器外，一些輸出模塊還有一只保險(xiǎn)絲熔斷指示器或電源指示器，或 二者兼有。保險(xiǎn)絲熔斷指示器只表明輸出電路中的保護(hù)性保險(xiǎn)絲的狀態(tài)；輸出電源指示器顯示時，表明電源已加在負(fù)載上。像輸入模塊的電源指示器和邏輯指示器一 樣，如果不能同時顯示，表明輸出模塊就有故障了

109、。</p><p>　　4.4 PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)　　</p><p><b>　　日常維護(hù)</b></p><p>　　PLC的日常維護(hù)和保養(yǎng)比較簡單，主要是更換保險(xiǎn)絲和鋰電池, 基本沒有其它易損元器件。由于存放用戶程序的隨機(jī)存儲器（RAM）、計(jì)數(shù)器和具有保持功能的輔助繼電器等均用鋰電池保護(hù)，鋰電池的壽命大約為5年，當(dāng)鋰電 池的電壓逐漸降低

110、到一定程度時，PLC基本單元上電池電壓跌落到指示燈亮，提示用戶注意有鋰電池所支持的程序還可保留一周左右，必須更換電池，這是日常維 護(hù)的主要內(nèi)容。</p><p>　　調(diào)換鋰電池的步驟為：</p><p>　　1、在拆裝前，應(yīng)先讓PLC通電15秒以上（這樣可使作為存儲器備用電源的電容器充電，在鋰電池?cái)嚅_后，該電容可對PLC做短暫供電，以保護(hù)RAM 中的信息不丟失）；</p>&

111、lt;p>　　2、斷開PLC的交流電源；</p><p>　　3、打開基本單元的電池蓋板；</p><p>　　4、取下舊電池，裝上新電池；</p><p><b>　　5、蓋上電池蓋板。</b></p><p>　　注意更換電池時間要盡量短，一般不允許超過3分鐘。如果時間過長，RAM中的程序?qū)⑾А?lt;/p&

112、gt;<p>　　此外,應(yīng)注意更換保險(xiǎn)絲時要采用指定型號的產(chǎn)品?！　/O模塊的更換</p><p>　　若需替換一個模塊，用戶應(yīng)確認(rèn)被安裝的模塊是同類型。有些I/O系統(tǒng)允許帶電更換模塊，而有些則需切斷電源。若替換后可解決問題，但在一相對較短時間后 又發(fā)生故障，那么用戶應(yīng)檢查能產(chǎn)生電壓的感性負(fù)載，也許需要從外部抑制其電流尖峰。如果保險(xiǎn)絲在更換后易被燒斷，則有可能是模塊的輸出電流超限，或輸出設(shè)備被短

113、路。</p><p>　　PLC的故障診斷是一個十分重要的問題，是保證PLC控制系統(tǒng)正常、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文對常用的故障診斷方法進(jìn)行了探討。在實(shí)際工作過程中，應(yīng)充分考慮到對PLC的各種不利因素，定期進(jìn)行檢查和日常維護(hù)，以保證PLC控制系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在指導(dǎo)老師的悉