plc技術(shù)論文
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plc技術(shù)論文篇一
PLC論文
一、摘要 PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率,采用機(jī)械化流水作業(yè)的方式,對不同類型的零件分別組成的自動(dòng)生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品機(jī)型的更新?lián)Q代,生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對象也隨之改變,這就需要改變控制程序,使生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過程運(yùn)行,而繼電接觸器控制器系統(tǒng)是采用固定接線,很難適應(yīng)這個(gè)要求,大型自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多,隨著PLC的應(yīng)用日益普及,其使用方法簡單,便于掌握,且可靠性極高,抗干擾性很強(qiáng),自身具有完善的功能.模塊化的結(jié)構(gòu),使其在工業(yè)生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來越廣泛。
發(fā)展趨勢:1.向高速度、大容量方向發(fā)展
為了提高PLC的處理能力,要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前,有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。
在存儲(chǔ)容量方面,有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量,有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。
2.向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展
當(dāng)前中小型PLC比較多,為了適應(yīng)市場的多種需要,今后PLC要向多品種方向發(fā)展,特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?,F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC,其使用32位微處理器,多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器,功能強(qiáng)。
小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展,使配置更加靈活,為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC,最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為8~16點(diǎn),以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要,如三菱公司α系列PLC。其共同特點(diǎn)是,現(xiàn)代PLC的結(jié)構(gòu)和功能不斷改進(jìn),產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短,并不斷地向高性能、高速度、高性能價(jià)格比方向發(fā)展。
3.PLC大力開發(fā)智能模塊,加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力
為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求,近年來不斷開發(fā)出許多功能模塊,如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊,既擴(kuò)展了PLC功能,又使用靈活方便,擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。
加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力,是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類:一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信,各PLC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段;另一類是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信,一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力,PLC生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn),以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),PLC已成為集散控制系統(tǒng)(DCS)不可缺少的重要組成部分。
4.增強(qiáng)外部故障的檢測與處理能力
根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明:在PLC控制系統(tǒng)的故障中,CPU占5%,I/O接口占15%,輸入設(shè)備占45%,輸出設(shè)備占30%,線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障,它可通過PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測、處理;而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此,PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。
5.編程語言多樣化
在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí),PLC的編程語言也越來越豐富,功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語言外,為了適應(yīng)各種控制要求,出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言(BASIC、C語言等)等。多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢。
關(guān)鍵詞:PLC、應(yīng)用、邏輯控制電路
二、結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
(1)中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞,它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài);并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O 映象區(qū),然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過命令解釋后,按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性近年來 對大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU 的表決式系統(tǒng),這樣即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每套PLC至少有一個(gè)CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時(shí),診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),去指揮有關(guān)的控制電路。
CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元。
在使用者看來,不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路,但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算,并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度,IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模。
(2) 存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器;存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。
1.PLC 常用的存儲(chǔ)器類型
(1) RAM (Random Assess Memory),這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器) ,其存取速度最快,由鋰電池支持。
(2) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory),這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器,在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。
(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory),這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器,使用編程器就能很容易地對其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。
2.PLC 存儲(chǔ)空間的分配 雖然各種PLC 的CPU 的最大尋址空間各不相同,但是根據(jù)PLC 的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域:系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū);系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等);用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。
(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)
在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序,包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠商將其固化在EPROM 中,用戶不能直接存取,它和硬件一起決定了該P(yáng)LC 的性能。
(2)系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)
系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備如:邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。
I/O 映象區(qū),由于PLC 投入運(yùn)行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè),因此它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù),這些單元稱作I/O 映象區(qū),一個(gè)開關(guān)量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit),一個(gè)模擬量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16 個(gè)bit), 因此整個(gè)I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成:開關(guān)量I/O 映象區(qū),模擬量I/O 映象區(qū)。
系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外,系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備(邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū),該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域,前者在PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電,數(shù)據(jù)不會(huì)遺失,后者當(dāng)PLC 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零
1) 邏輯線圈
與開關(guān)輸出一樣,每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位,但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè),只供用戶在編程中使用,其作用類似于電器控制線路中的繼電器,另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈,具有不同的功能。
2) 數(shù)據(jù)寄存器
與模擬量I/O 一樣,每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16bits) ,另外PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器,具有不同的功能。
3) 計(jì)時(shí)器
4) 計(jì)數(shù)器
(3) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序,不同類型的PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同。
(3) 電源
PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的,因此PLC 的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視,一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施,而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。
(4) I/O 模塊
PLC與電氣回路的接口,是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài),輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI),開關(guān)量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模塊。
常用的I/O分類如下:
1.開關(guān)量:按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離。
2.模擬量:按信號(hào)類型分,有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
3.除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
4.按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。
(5)PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備
編程設(shè)備:編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件,用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行編程軟件)充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。
人機(jī)界面:最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行組態(tài)軟件)充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。
三、PLC特點(diǎn)
作為一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制裝置,PLC有以下一些特點(diǎn)。
1.高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力
高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力是PLC最突出的特點(diǎn)之一,主要表現(xiàn)在:用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件,接線大大減少,因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少;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;各輸入端均采用RC濾波器,并采取屏蔽措施;采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源;對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選;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,以防故障擴(kuò)大;大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或3個(gè)CPU構(gòu)成的表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步增強(qiáng)。
2.豐富的I/O接口模塊
為了實(shí)現(xiàn)與工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的各種工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的相互連接,PLC除具有普通計(jì)算機(jī)的基本部分(如CPU、存儲(chǔ)器等)外,還有豐富的I/O接口模塊。對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)(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)電或弱點(diǎn)等),設(shè)計(jì)有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備(按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等)直接連接就。
3.靈活性
為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要,除了一些小型PLC以外,絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)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。
相對于傳統(tǒng)的電氣控制線路,PLC為改進(jìn)和修改原設(shè)備提供了極其方便的手段,通過修改或重新編寫應(yīng)用軟件,就可以用一臺(tái)PLC實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。
4.編程簡單易學(xué)
PLC大多數(shù)用梯形圖作為主要的編程語言。梯形圖是一種面向用戶的編程語言,它的表達(dá)方式類似于繼電器控制系統(tǒng)電路圖,具有形象直觀、易學(xué)易懂的特點(diǎn)。
5.系統(tǒng)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(shí)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。
PLC的各種模塊上大多都有運(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。
四、應(yīng)用
由于PLC自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢,在工業(yè)控制中PLC以得到了廣泛應(yīng)用,包括機(jī)械、冶金、化工、運(yùn)輸、建筑等眾多領(lǐng)域,應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。PLC主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面。
1. 邏輯控制
邏輯控制室PLC最基本的應(yīng)用,它可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置,如機(jī)床電氣控制、各種電機(jī)控制等,可實(shí)現(xiàn)組合邏輯控制、定時(shí)控制和順序邏輯控制等功能。
2. 運(yùn)動(dòng)控制
PLC使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,可對直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位置的控制,使運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能有機(jī)的結(jié)合在一起。
3. 過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
4.通信聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
5. 數(shù)據(jù)處理
現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用
通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計(jì)算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制,具備高速計(jì)數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能,日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電—接觸控制系統(tǒng),在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。
plc技術(shù)論文篇二
摘要: 本文主要介紹PLC在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域礦井提升機(jī)中的具體應(yīng)用。探討如何使用PLC控制技術(shù)來完成礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)的改造,實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的監(jiān)測、控制、保護(hù)等,既增加控制功能,又提高系統(tǒng)的綜合性能和生產(chǎn)效率,達(dá)到低投入高產(chǎn)出。以更安全、更可靠、更高效,形成比較先進(jìn)的控制方案。
1、PLC概述
PLC是可編程的控制器。是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的,并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心,把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它能完成邏輯控制、定是控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通訊聯(lián)絡(luò)、監(jiān)控等,且具有如下特點(diǎn)。
1)﹑高可靠性、準(zhǔn)確性
到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到PLC的可靠性。如果某種控制裝置可以連續(xù)運(yùn)行20年以上不出問題,在當(dāng)前技術(shù)更新、瞬息萬變的世界上,則可認(rèn)為是永遠(yuǎn)不會(huì)壞的裝置了。PLC用于機(jī)械的
自動(dòng)控制,具有體積小、功耗低、 速度快、可靠性高、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
2)、編程方便、操作簡單
PLC采用與實(shí)際電路接線圖非常接近的梯形圖,這種圖形編程方式易懂易編,就是普通的工人,也能在很短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)使用。 從硬件方面來說,無論是接線、配置都極其簡單,只用簡單的工具即可進(jìn)行全部接線工作。通常經(jīng)實(shí)驗(yàn)室編程,模擬調(diào)試后,在現(xiàn)場很快就能安裝調(diào)試成功。
3)﹑環(huán)境要求低
PLC抗粉塵、抗沖擊、抗干擾,適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
4)、功能完善
按照操作工藝要求及系統(tǒng)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)主令操作控制軟接線網(wǎng)絡(luò)和操作臺(tái)之間的信息傳遞、操作聯(lián)鎖,產(chǎn)生輸出全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)命令(設(shè)定速度、運(yùn)行種類、運(yùn)行方向、故障復(fù)位及閘瓦系統(tǒng)、安全保護(hù)等指令)。對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并根據(jù)故障種類(緊急停車、事故停車、一次提升、事故報(bào)警)作出相應(yīng)的處理,并發(fā)出聲光報(bào)警,指出故障類型、部位。
5)、PLC工作原理
PLC控制系統(tǒng)的控制回路采用先進(jìn)的PLC取代有繼電器邏輯控制系統(tǒng)。它采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、按照事先編好并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)部一段程序來完成設(shè)備的操作控制。配合一些提升機(jī)專用電子模塊組成的提升機(jī)控制設(shè)備,可供控制高壓帶動(dòng)力制動(dòng)。PLC作為工業(yè)計(jì)算機(jī),具有獨(dú)特的微處理功能,通過采集外部的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷后,傳輸給各個(gè)不同的執(zhí)行元件,實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)的自動(dòng)控制功能。
其方框圖1所示。
2、 PLC技術(shù)應(yīng)用
1)﹑PLC在礦井提升中的應(yīng)用
礦井提升機(jī)是煤礦的重要設(shè)備之一, 擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備的重要任務(wù), 是煤礦生產(chǎn)的“咽喉”。其電控系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性直接影響煤礦的安全生產(chǎn)。以前我國礦用交流提升機(jī)大多為TKD型, 其控制核心采用繼電器、接觸器等組成的有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子回路串電阻,電阻分級(jí)切換,設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn),容易引起電氣及機(jī)械沖擊,控制系統(tǒng)繼電器、接觸器頻繁動(dòng)作,電弧燒灼觸點(diǎn)。而且這種控制設(shè)備存在觸點(diǎn)多、接線復(fù)雜、可靠性不高、維護(hù)成本高等無法解決的缺點(diǎn)。
為了解決TKD型交流提升機(jī)在生產(chǎn)中存在的諸多問題 ,我們建議生產(chǎn)礦井改造提升機(jī)控制系統(tǒng),利用PLC處理開關(guān)量, 替代以前提
升機(jī)控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器、復(fù)雜的連線以及信號(hào)顯示系統(tǒng)。由于PLC具有可靠、準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn), 很好的解決了TKD控制系統(tǒng)無法克服的弊病, 從而保證煤礦安全生產(chǎn)并提高生產(chǎn)效率。
2)、PLC在礦井提升中的應(yīng)用實(shí)例
經(jīng)多方考察論證,我們將設(shè)計(jì)成果有效轉(zhuǎn)換成實(shí)踐效果。先后在銅川礦務(wù)局徐家溝煤礦主、副井提升機(jī)及銅川礦務(wù)局鴨口煤礦主井提升機(jī)等進(jìn)行了改造。
原有提升控制系統(tǒng)需要操作人員通過主令控制器、制動(dòng)手柄之間的相互配合實(shí)現(xiàn)操作控制,同時(shí)還需觀察聲光信號(hào)、提升機(jī)的深度行程指示、液壓表、電壓表、電流表等,有一點(diǎn)疏忽就有可能造成事故影響生產(chǎn)。
PLC利用Windows操作系統(tǒng), 在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反映提升機(jī)系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài) , 如顯示提升速度、提升高度、液壓制動(dòng)系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng) 、運(yùn)行方向、故障復(fù)位、閘瓦系統(tǒng)、卡其斗、減速開關(guān)失效﹑速度繼電器失效﹑過速﹑接近井口失效﹑過卷開關(guān)與終點(diǎn)開關(guān)失效﹑反向下墜等保護(hù)和故障信息等畫面, 能使司機(jī)對提升機(jī)的運(yùn)行狀況一目了然。有效的降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,確保了礦井提升機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,使煤礦安全生產(chǎn)得到了有效的保證。
提升機(jī)在運(yùn)行中電器出現(xiàn)故障時(shí),運(yùn)用軟件程序中的梯形圖在界面上能及時(shí)準(zhǔn)確查找故障點(diǎn),處理簡單方便。我們安裝的PLC均采用80點(diǎn)加16點(diǎn)擴(kuò)展的歐姆龍PLC機(jī)頭,控制點(diǎn)均有富余點(diǎn)備用,當(dāng)使用點(diǎn)燒壞出現(xiàn)故障時(shí),能及時(shí)編程切換到其他備用點(diǎn),減少故障影響時(shí)間,為礦井生產(chǎn)節(jié)約了時(shí)間。得到了廣大用戶的積極認(rèn)可。
3)、系統(tǒng)培訓(xùn)及注意事項(xiàng)
完成了對以上礦井提升機(jī)的改造后,我們積極對相關(guān)人員的進(jìn)行培訓(xùn),講述新系統(tǒng)與原系統(tǒng)的區(qū)別、系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)怎樣使用查詢系統(tǒng)進(jìn)行故障的處理以及在操作中應(yīng)注意的事項(xiàng),使操作人員盡快了解并掌握PLC控制系統(tǒng),更好的為礦井生產(chǎn)服務(wù)。
4)﹑PLC控制提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
(1)系統(tǒng)主要控制邏輯由PLC實(shí)現(xiàn),靈活性強(qiáng)﹑控制功能多,其可擴(kuò)展性﹑可變性﹑工藝指標(biāo)的先進(jìn)性有較大提高。
(2)PLC輸入輸出均有光電隔離等抗干擾和過載保護(hù)措施,程序運(yùn)行為循環(huán)掃描工作方式,而且有自診斷機(jī)制,可靠性高。
(3)系統(tǒng)組成是模塊化結(jié)構(gòu),并可顯示故障類型,維護(hù)方便。
(4)只對系統(tǒng)中的主要關(guān)鍵控制邏輯加以改造﹑系統(tǒng)改造成本低,適合用戶的需求。
(5)安全保護(hù)有特色,實(shí)現(xiàn)了卡其斗保護(hù),減速開關(guān)失效保護(hù)﹑速度繼電器失效保護(hù)﹑過速保護(hù)﹑接近井口失效保護(hù)﹑過卷開關(guān)與終點(diǎn)開關(guān)失效保護(hù)﹑反向下墜保護(hù)。主要接觸器﹑加速接觸器﹑動(dòng)力制動(dòng)接觸故障保護(hù)等保護(hù)措施。安全性更高,運(yùn)行平穩(wěn)﹑準(zhǔn)確。
(6)安全回路由PLC內(nèi)部和外部AC回路串聯(lián)實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)具有更完善的軟件保護(hù)環(huán)節(jié),提升操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)運(yùn)行,除常規(guī)的保護(hù)外,還增加了記憶保護(hù)、減速段超速保護(hù)、軟件安全等功能。
3﹑結(jié)束語
采用PLC實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的控制邏輯,既增加控制功能,又提高系統(tǒng)性能。利用PLC綜合測控機(jī)制,解決測速、保護(hù)等問題,實(shí)現(xiàn)與原系統(tǒng)的良好銜接,提高了系統(tǒng)的綜合性能和生產(chǎn)效率,達(dá)到低投入高產(chǎn)出。同時(shí)提高了提升機(jī)的自動(dòng)化程度,減輕了的勞動(dòng)強(qiáng)度,使企業(yè)自動(dòng)化和現(xiàn)代化管理水平有很大提升。