收藏 分享(赏)

基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc

上传人:微传9988 文档编号:2139251 上传时间:2018-09-02 格式:DOC 页数:98 大小:1.09MB
下载 相关 举报
基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc_第1页
第1页 / 共98页
基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc_第2页
第2页 / 共98页
基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc_第3页
第3页 / 共98页
基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc_第4页
第4页 / 共98页
基于plc带式输送线控制的设计毕业论文课件.doc_第5页
第5页 / 共98页
点击查看更多>>
资源描述

1、第一章 绪论1第一章 绪论1.1 可编程控制器的概述 可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动控制装置,在各行各业中得到了广泛的应用。有着 160 年历史的西门子公司,同时作为自动化领域技术、标准与市场的领先者,以最先进的技术和产品,向用户提供具有先进、可靠的解决方案。自从 1996 年提出崭新自动化理念全集成自动化(TIA,Totally Integrated Automation)如何帮助广大的自动化工程师广泛深入地理解和掌握全集成自动化(TIA)的三个要素,即共同的通信、共同的组态与编程、共同的数据库。可编程控制器是以微处理为基础的通用工业自动控制装置,被称为现代工业自动化的

2、支柱之一。人机界面是操作人员与 PLC 之间进行对话和相互作用的接口设备。人机界面要用专用的组态软件组态,由于人机界面品种的日益丰富和功能的不断增强,学习和掌握组态软件的使用方法需要花费大量的时间,但目前基本还没有有关人机界面组态和应用的教材和书籍。可编程控制器与以往那些基于文本的高级编程语言不同,它采用的是一种全新的梯形图和助记符号编程方式,即用形象的图形符号和连线代替一行一行的文本,这种编程的方式使用起来比较简单方便,特别是对继电器控制电路有所了解的技术人员来说,就更容易使用梯形图语言,这类软件一般采取强大的图形化语言编程,面向测试工程师,而不是面向专业程序员,编程非常方便,人机互交界面非

3、常友好,具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力。无疑是最好的选择。面向对象思想在可编程控制器领域的应用和发展,极大地发展了现代仪器的设计方法和技术。相信不久的将来。开发大型高度智能化的仪器也会像“搭积木”一样简单。1.2 传感器技术的概述传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置,随着现代科技技术的迅速发展,非电物理量的测试与控制技术已越来越广泛应用于航天、航空、船舶、冶金、化工、轻工、交通运输、机械制造常规武器、生物化学工程、自动检测与计量等各个领域,而且也在逐步引入人们的日常生活中间。传感器是实现测试与自动控制(包括遥测、遥控、遥感)的首要环节,如果没有传感器

4、对原始信息进行准确可靠地捕获和转换,一切准确的测试和控制将无法实现,当前世界范围内的信息革命正在猛烈冲击各个领域,信息革命的两大重要支柱是信息的广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输机控制的设计2采集和处理,信息的采集个转换主要依靠各类传感器,信息的处理组要依赖于各类计算机。传感器在现代科学技术中的重要作用已为人们充分认识,因此,国内外对传感器的研究和发展越来越重视。传感器已成为各个工业领域不可缺少的重要工具,传感器技术已发展成为一种专门的技术学科。传感器一把有敏感元件,转换元件,和变送器三部分组成,有时候还需要加一些辅助电路,如图 1.2 所示图 1.1 传感器结构1.敏感元件:

5、指传感器中能直接感受(或响应)被测量的部分;2.转换元件:指传感器中能将直接感受(或响应)的被测量转换适于传输和测量的电信号部分;3.变送器:指使输出的电信号转换规定的标准信号的部分。传感器的发展即受到相关学科的制约,有对其他学科产生深远的影响,从当前信息科技和计算机科学的发展趋势分析,未来传感器技术的发展向两个方向进行:其一是开发新材料、新工艺和利用新原理开发新型传感器;其二研究传感器技术的高精度、微型化、集成化、智能化和多传感器融合等。传感器技术的研究和应用向着传感器的基础研究和智能化传感器方向发展,前者重点研究新的传感器材料和工艺,后者研究的是如何将检测功能与信号处理技术相结合,在微处理

6、器技术的支持下,是传感器的功能更加丰富和完善,能够适用更多的应用领域。论文主要介绍了可编程控制器(PLC)的特点及应用领域,PLC 的国内外发展状况,并就 PLC 的未来做出展望。PLC 的定义,PLC 的特点,PLC 的编程语言,PLC 控制系统的装置,PLC 的应用领域,PLC 的工作原理,PLC 的结构,PLC 的国内外状况,PLC 未来展望。第二章 控制要求的分析设计思路3第二章 控制要求的分析设计思路2.1 设计方案传统的冶炼厂矿石供料控制系统是一种基于继电接触器人工手动方式的半自动化系统。现场环境十分恶劣,对设备损伤较大,使得设备会经常出现一些故障,例如有皮带跑偏、打滑及撕裂等等。

7、供料系统由于处在一个电网中,设备不能同时启动,必须有次序的启动和停止。如果供料系统在运行过程中某单体设备出现故障,则该设备及应按照顺序停止的设备同时停止,并给出故障指示信号供工人们能够准确的找出故障位置并排除故障,以减少供料系统设备维修时间。随着冶炼厂规模的迅速扩大,供料控制系统的作用日益突出,而传统的控制系统已无法满足冶炼厂的需要,因此需要对传统的冶炼厂供料系统进行改造。同时,当今世界是一个信息技术高度发展的世界,信息贯穿社会的每个角落,现代化的工厂。建立全自动化的供料系统,不仅可以让工人从恶劣的环境中、繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立控制网络将相距较远的各输煤机架控制器相连,实现信息

8、的相互传递,不仅保证了控制的时实性,可靠性,同时便于未来厂级或车间级的管理。传统供料系统具有以下特点:1.任务重。为了保证工业用料,供料系统必须始终处于运行状态。2.运行环境差、劳动强度大。由于各种因素造成供料系统运行环境恶劣、脏污,需要占用大量的辅助劳动力。3.一次起动设备多,安全联锁要求高。同时起动的设备可高达 4 台以上,在起动或停机过程中有严格的联锁要求。2.2 设计原则1.增加了供料系统调整的灵活性。供料系统现场空间条件不完全相同,决定了传输线的结构各异,大多冶炼厂需要专门订制一套适合自己供料线的系统,PLC 系统的设计、安装、调试简单,工作量小。2.增加了供料系统的可靠性。供料系统

9、所处现场一般条件较恶劣。PLC 用软件替代大量的继电接触器,外部仅剩下与输入和输出有关的少数硬件元件,且 PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,因此可用于供料这种有强烈干扰的工业生产现场。广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输机控制的设计43.减少了供料系统的经济开支。供料系统选用 PLC 作为控制系统的核心可以节省大量的费用。因为复杂控制系统使用 PLC 后,可以减少大量的继电接触器,故配线少了很多且开关柜体积的缩小都可以节省下大量费用。2.3 实训目的1熟悉步进顺控指令的编程方法;2掌握选择性流程程序的编制;3掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线。2.

10、4 控制要求设计一个用 PLC 控制的皮带运输机的控制系统。其控制要求如下:在建材、化工、机械、冶金、矿山等工业生产中广泛使用皮带运输系统运送原料或物品。供料由电阀 DT 控制,电动机 M1、M2、M3、M4 分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。储料仓设有空仓和满仓信号,其动作示意简图如图 1.4 所示,其具体要求如下:图 2-1 动作示意简图1正常起动,仓空或按自动起动按钮时的起动顺序为 M1、DT、M2、M3、M4,间隔时间 5s;第二章 控制要求的分析设计思路52正常停止,为使皮带上不留物料,要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止,即正常停止顺序为 DT、M1、M2、

11、M3、M4,间隔时间 5s;3故障后的起动,为避免前段皮带上造成物料堆积,要求按物料流动相反方向按一定时间间隔顺序起动,即故障后的起动顺序为 M4、M3、M2、M1、DT,间隔时间 10s;4紧急停止,当出现意外时,按下紧急停止按钮,则停止所有电动机和电磁阀;5具有点动功能。2.5 分析控制要求题目中要求电动机分为正常启动 故障启动和正常停止三部分组成。正常启动由初始脉冲作为起始布转化条件,根据正常启动电磁阀与电动机的启动顺序,DT M1 M2 M3 M4 来划分步,由于间隔时间为 5S 中间要用到时间继电器,正常启动时,要有启动按钮同时还要给一个空仓信号,到车厢满了时要有一个满仓信号;故障启

12、动首先要有一个故障启动按钮,然后根据 M4 M3 M2 M1 DT 的启动顺序划分步,每一步之间要有一个定时器 ,同样当车厢满了时要给一个满仓信号正常启动和故障启动电动机和电磁阀都要用到 SET 指令,因为在正常停止时要让电动机和电磁阀复位刚好对应用 RST 指令:正常停止根据停止顺序 DT M1 M2 M3 M4 来划分步,每一步都用到 RST 指令使电动机,与电磁阀信号置 0 为 OFF 停止指令完成后回到起始步 S0 矿石供料系统是冶炼厂的重要组成部分,其作用就是从 1.增加了供料系统调整的灵活性。供料系统现场空间条件不完全相同,决定了传输线的结构各异,大多冶炼厂需要专门订制一套适合自己

13、供料线的系统,PLC 系统的设计、安装、调试简单,工作量小。2.增加了供料系统的可靠性。供料系统所处现场一般条件较恶劣。PLC 用软件替代大量的继电接触器,外部仅剩下与输入和输出有关的少数硬件元件,且 PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,因此可用于供料这种有强烈干扰的工业生产现场。3.减少了供料系统的经济开支。供料系统选用 PLC 作为控制系统的核心可以节省大量的费用。因为复杂控制系统使用 PLC 后,可以减少大量的继电接触器,故配线少了很多且开关柜体积的缩小都可以节省下大量费用。供料控制系统一般由 PLC、电气执行机构和上位机组成。电气执行机构负责控制的具体实施,

14、它从 PLC 接收控制命令,然后相关的接触器接点闭合或断开,电路导通,设备获得动力继而进行动作。如果单体设备故障,操作人员可以通过控制面板来进行紧急停车,也可对设备进行手动停车操作。PLC 是实现自动控制的核心,所有自动控制内容都通过对它的编程实现。矿石供料系统的控制与其它车间略有不同,它的设备较广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输机控制的设计6多且重复,通过对 PLC 的编程来实现诸多设备的控制使得电气接线简单许多,这是供料控制系统发展的一种趋势。本设计冶炼厂供料系统部分由 4 台皮带机、1 台给料器、1 台粉碎机、1 台筛选机等,来完成给料、粉碎、筛选、冶炼炉的工艺流程。为了

15、保证供料系统的可靠性,即不能间断输料,实际的供料系统采用每一机架两条皮带运输矿石(见图 2.1),当其中一条皮带运输机出现问题时,另一台运输机接替运行工作;或者由于运行时间条件或电动机过热条件,两运输机轮流运行工作,但在这里只研究其简单运行方式暂不考虑复杂方式。2.5.1 供料系统工艺流程当检查好各设备正常情况后,按下启动按钮。供料器开始向一皮带供料,一皮带把矿石输送到粉碎机,粉碎机把矿石料粉碎后经二皮带输送到筛选机,之后筛选机开始工作(筛选机内含有称重传感器),当矿石重量比设定值大时,其控制翻板的电动机正转,将大块的矿石通过三皮带送回粉碎机重新加工粉碎,然后控制翻板的电动机反转复位,规格符合

16、要求的矿料直接通过四皮带输送到冶炼炉。当某设备需要临时检修时按下手动停止按钮,该设备之前的设备按顺序停止后该设备停止。又当某设备出现意外紧急停车时,按下手动紧急停止按钮,此单体设备及其之前的设备同时紧急停止,并发出报警信号。在中控室设置组态监控系统,其主要功能是负责和现场的 PLC 通信,实时监测整个系统的运行情况,并记录数据以供分析。2.5.2 系统控制方案的确定所谓供料系统的正常运行过程,就是指矿石通过给料器经皮带机、粉碎机及筛选机将矿石粉碎为标准规格,继而运输到冶炼炉的过程。现将矿石供料系统的基本工艺结构。矿石供料系统分为:执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分,具体为:1. 执行机构

17、:执行机构是由一组皮带机、给料器、粉碎机、筛选机组成,它们用于将矿料输送到冶炼炉,由多台电机组成,电机只运行于启、停,两种工作状态。2. 信号检测机构:在系统控制过程中,需要检测的信号包括电机过流、过载信号、皮带机跑偏、打滑、断裂信号和矿料质量检测信号。矿料质量检测信号反映的是矿料一次性是否粉碎合格的信号,它是供料控制的主要反馈信号。另外,报警信号反映系统是否正常运行:电机是否过流、皮带是否正常。3. 控制机构:供料控制系统一般安装在供料控制柜中,包括供料控制器(PLC 系统)和电控设备两个部分。供料控制器是整个供料控制系统的核心。供料控制器直接对系统中的启动、停止、报警信号进行采集,对来自人

18、机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法,得出对执行机构的控制方案,通过接触器对执行机构进行控制。第二章 控制要求的分析设计思路7根据本供料系统的结构,考虑到自动控制方式的先进性,稳定性,可靠性和连续不停运行的特点,提出如下自控方案:1.为该供料系统配置一台 PLC,分别控制这个系统在正常输料状态和出现意外状态下的运行。2.为该 PLC 编制运行程序,以保证每个单体设备按生产工艺的要求自动运行。3.选取相关传感器与 PLC 连接,实时监测各设备是否正常运行。当出现意外情况时,通过传感器发出的信号与 PLC 共同使设备按顺序停车。4.每个单体设备均可在 2 种状态下进行:1、由 PLC

19、控制正常运行 2、出现意外时手动停车。5.供料系统的控制操作和组态监控:使用一台 PC 机作为上位机,配有专为用户开发的监控软件。用户可以在 PC 机上控制供料系统以及监测系统的运行情况。矿石供料系统控制流程如下:(1)系统通电,当按下自动顺序启动按钮后,首先启动冶炼炉,当达到 PLC 定时器所设置的延时时间时,四皮带开始工作,这期间冶炼炉一直处于运行状态,同理下去,直至给料器上电工作,到此整个系统启动完成。(2)给料器将矿料输出,后续设备依次负载运行,各检测器件将检测信号传送到PLC,由其进行逻辑运算并通过输出口输出对设备的执行信号。(3)系统处于自动运行状态时,若传感器检测到的信号超出安全

20、设定值时,系统会发出报警信号并依次停车。如:给料器发生故障,直接停止给料器;粉碎机故障,停止给料器、一皮带、粉碎机;二皮带故障,停止给料器、一皮带、粉碎机、二皮带,其后类推。(4)系统处于手动状态时,若某设备发生意外情况,手动停车并将该设备的允许信号置 0,此单体设备之前应该停止的设备同时停止。 广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计8第三章 国内外带式输送机研究状况及差距3.1 国外运带式输送机的研究现状国外在带式输送机动态分析研究方面开展得比较早,动态分析理论与研制的软件已基本能够满足当前带式输送机发展之需;而我国相对较晚,与国外相比还存在一定的差距,尤其是动态分析

21、软件部分。为了尽快弥补这一差距,赶超世界水平,有必要研究和分析当今国外带式输送机的动态分析软件。国外动态分析软件目前,美国、法国、澳大利亚、意大利等国家在动态分析研究方面,已经达到国际领先地位。3.12 国内运带式输送机技术的现状我国生产制造的上运带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间,通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施,带式输送机的技术水平有了很大提高,煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角、长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白,并对带式输送机的主要元部件进行了理论研究和产品开发,研制成

22、功了多种软起动和制动装置以及以 PLC 为核心的可编程电控装置,驱动系统采用调速型液力耦合器和行星齿轮减速器。3.2 国内外运带式输送机的技术的差距1.大型皮带输送机的关键核心技术上的差距(1) 皮带输送机动态分析与监测技术 长距离、大功率皮带输送机的技术关键是动态设计与监测,它是制约大型皮带输送机发展的核心技术。目前我国用刚性理论来分析研究带式输送机并制订计算方法和设计规范,设计中对输送带使用了很高的安全系统(一般取 n=10 左右),与实际情况相差很远。(2) 可靠的可控软起动技术与功率均衡技术 长距离大运量带式输送机由于功率大、距离长且多机驱动,必须采用软起动方式来降低输送机制动张力,特

23、别是多电机驱动时。国内已大量应用调速型液力偶合器来实现输送机的软起动与功率平衡,解决了长距离带式输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节精度及可靠性与国外相比还有一定差距。当单机功率500 kW 时,可控 CST 软起动显示出优越性。由于可控软起动是将行星齿轮减速器的内齿圈与湿式磨擦离合器组合而成(即粘性传动)。通过比例阀及控制系统来实现软起动与功率平衡,其调节精度可达 98% 以上。但价格昂贵,急需国产化。第三章 国内外带式运输机的研究状况及差距92.技术性能上差距我国上运带式输送机的主要性能与参数已不能满足高产高效矿井的需要,尤其是顺槽可伸缩带式输送机的关键部件及其功能如自移机尾、高效

24、储带与张紧装置等与国外有着很大差距。(1) 装机功率 我国工作面顺槽可伸缩带式输送机最大装机功率为 4250 kW,国外产品可达 4970 kW,国产带式输送机的装机功率约为国外产品的 30%40%,固定带式输送机的装机功率相差更大。 (2) 运输能力 我国带式输送机最大运量为 3000 t/h,国外已达 5500 t/h。(3) 最大输送带宽度 我国带式输送机为 1400 mm,国外最大 1830 mm。(4) 带速 由于受托辊转速的限制,我国带式输送机带速为 4m/s,国外为 5m/s 以上。(5) 工作面顺槽运输长度 我国为 3000 m,国外为 7300m。(6) 自移机尾 国内自移机

25、尾主要依赖进口。对自移机尾的要求是共同的,既要满足输送机正常工作时防滑的要求,又要满足在输送机不停机的情况下实现快速自移。(7) 高效储带与张紧装置 我国采用封闭式储带结构和绞车拉紧为主。国外采用结构先进的开放式储带装置和高精度的大扭矩、大行程自动张紧设备,托辊小车能自动随输送带伸缩到位。(8) 输送机品种 国内机型品种少,功能单一,使用范围受限,不能充分发挥其效能。3.可靠性、寿命上的差距(1) 输送带抗拉强度 我国生产的织物整芯阻燃输送带最高为 2500 N/mm,国外为 3150N/mm。钢丝绳芯阻燃输送带最高为 4000 N/mm,国外为 7000 N/mm。(2) 输送带接头强度 我

26、国输送带接头强度为母带的 50%65%,国外达母带的70%75%。(3) 托辊寿命 我国现有的托辊技术与国外比较,寿命短、速度低、阻力大。我国输送机托辊寿命为 2 万 h,国产托辊寿命仅为国外产品的 30%40%。(4) 输送机减速器寿命 我国输送机减速器寿命 2 万 h,国外输送机减速器寿命7 万 h。(5) 带式输送机上下运行时可靠性差。4.控制系统上差距(1) 驱动方式 我国为调速型液力偶合器和硬齿面减速器,国外传动方式多样,如 BOSS 系统、CST 可控传动系统等 。广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计10(2) 监控装置 国外输送机已采用高档可编程序控制器

27、 PLC。我国输送机仅采用了中档可编程序控制器来控制输送机的启动、正常运行、停机等工作过程。(3) 输送机保护装置 近年国外输送机先进保护装置技术。第四章 可编程控制器的概述11第四章 可编程控制器的概论4.1 可编程逻辑控制(PLC)PLC,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储器程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统是一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作的指令,通过数字式或模拟式的输

28、入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置,是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,可编程控制器更多地更多地具有了计算机的功能,不仅能实现逻辑控制,而且具有体积小,组装维护方便。编程简单。可靠性高、抗干扰能力强等特点,已广泛应用于工业控制的各个领域,大大推进了机电一体为一体的高科技产品。具有可靠性高,功能齐全,使用灵活方便等优点。4.2 可编程逻辑控制(PLC)的产生PLC 产生在 20 世纪 60 年代末,提出 PLC 概念的是美国通用汽车公司。当时汽车生产流水线的自

29、动控制系统基本上都是有继电器控制装置构成的,汽车的每一次改型都是直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期越来越短,这样,继电器控制安装就需要经常的重新设计和安装,既费时,费工又费料。 为了改变这一现状,美国通用汽车公司在 1969 年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出如下 10 项招标指标:1.编程简单,可在现场修改程序。2.维修方便,采用规模化结构。3.可靠性高于继电器控制装置。4.体积小于继电器控制装置。5.可将数据直接送入计算机。6.成本可与继电器装置竞争。7.可直接用 115V 交流输入(美国市电为 115V)广东石油化工学院毕业设

30、计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计128.输出为交流 115V,2A 以上,能直接驱动电磁阀,接触器等。9.控制装置扩展时很方便。10.用户程序存储器容量至少为 4KB。1969 年末,美国数字设备公司 DEC 研制出了世界上第一台 PLC 美国通用汽车公司自动装配线上试用,并获得了成功。这种新型的智能化工业控制装置很快在美国其他工业控制领域推广应用,至 1971 年,以成功的将 PLC 用于食品。饮料、冶金、造纸等行业。PLC 的出现受到了世界各国工业控制界的高度重视。1971 年日本从美国引进这项新技术,很快研制出了日本第一台 PLC。我国的 PLC 研制于 1974 年,于 197

31、7 年开始工业应用。随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到 20 世纪 70 年代中期以后,PLC 已广泛的发展为中央处理器,输入输出模块和外围电路也都采用中,大规模甚至超大规模集成电路,这时的 PLC 已不再是仅有逻辑判断能力,还同时具有数据处理,PID 调节和数据通信功能。国际电工委员会 1987 年颁布的可编程控制器标准草案中对 PLC 做了如下定义:“它采用可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程控制器的存储器,用来在其内部储存程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术运算等面向用户的指令,并通过数字和模拟式的输入和输出,

32、控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都按照易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”4.3 可编程控制器的特点随着微处理器,计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。PLC 之所以高速发展,除了工业自动化的客观需要外,PLC 还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠性、通用性、灵活性、使用方便等问题。主要特点如下:可靠性高可靠性高是 PLC 最突出的优点之一。PLC 具有较高的可靠性是因为他采用微电子技术,大量的开关动作动作由无触点的半导体完成。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代

33、大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制作,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。在设计制造过程中,抗干扰能力强,采用一系列硬件和软件抗干扰措施。第四章 可编程控制器的概述13如:硬件方面采用隔离、滤波、精选原件器。在微处理器与 I/O 电路之间采用光电隔离措施,有效地抑制了外部干扰对 PLC 的影响,同时可以防止外部高压 CPU 单元。应用灵活。由于 PLC 已实现了产品的系统化,标准的积木式硬件结构和单元化的软件设计,使得它不仅可以适应大小不同、功能复杂的控制要求,而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中的大量中间继电器、时间继电器。计数

34、器及其它专用功能的器件。使控制系统的设计、安装、接线工作量大大减少。功能强,通用性好。有丰富的 I/O 接口模块。PLC 不仅具有逻辑运算、定时、计数,顺序控制等功能,而且还具有 A/D,D/A 转换、数值运算,数据处理和通讯联网等功能;既可以对开关量进行控制,也可以对模拟量进行控制;既可以对单台设备进行控制,也可以对一条生产线或全部生产工艺过程进行控制。PLC 具有通信联网功能,可以对一条生产线或全部生产工艺过程控制。PLC 具有通信联网功能,可以实现不同 PLC 之间联网,并可以与计算机机构分布式控制系统。1.编程简单大多数 PLC 采用梯形图编程方式。梯形图与传统的继电接触控制线路图有许

35、多相似之处,与常用的计算机语一言相比更容易被操作者接受并掌握。操作者通过阅读 PLC操作手册,可以很快熟悉梯形图语言,并用来编制一般的用户程序,这也是 PLC 获得迅速普及和推广的重要原因之一。2.配件齐全,功能完善,适用性强。PLC 发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列产品。可以用于规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现,是 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容

36、易。3.易学易用,深受工程技术人员欢迎。PLC 作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造。广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计14PLC 用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同

37、一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合、4.体积小,重量轻,能耗低。以超小型 PLC 为例,新近出产的品种底部尺寸小于 100mm,重量小于 150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。4.4 可编程控制器的分类 PLC 按照输入和输出即 I/D 的点数多少可分为表 1 所表示的 5 种类型。表 4-1 I/D 的 5 种类型类型 I/O 点数 储存区容量/KB超小型 24 以下 12小型 24256 28中型 2561024 816大型 10248192 1664超大型 大于 8192 64256PLC 按结构形式分类

38、可分为厢体式和模块式两种。厢体式又称为单元式或整体式。厢体式 PLC 将电源,CPU,I/O 等都集中装在一个机箱内,结构紧凑,体积小,价格低。一般超小型 PLC 都采用这种结构,小型 PLC 多数也属箱体式,它由不同 I/D 点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有 CPU,I/O 和电源,扩展单元之间一般用扁平电缆连接。模块式结构的 PLC 将各部分分成若干个单独的模块,如电源模块,CPU 模块,I/O模块和各种功能模块。一般大中型 PLC 都采用模块式结构。有的小型 PLC 也采用模块式结构,有的小型 PLC 也采用这种结构,因为模块式结构的 PLC 配置灵活,安装方便,便于扩展和维修

39、。4.5 PLC 的选型原则1.输入输出(I/O)点数的估算第四章 可编程控制器的概述15I/O 点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,在增加 10%-20%的可扩展,余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需要根据制造厂商 PLC 的产品特点,对输入输出点数进行园数。2.存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对对程序容量有一定估算,通常采用存储器容

40、量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量 I/O 点数的 1015 陪,加上模拟 I/O 点数的 100 陪,以此数为内存的总字数(16 位一个字),另外再按此数的 25%考虑余量。控制功能的选择:该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。3.对 PLC 相应时间的要求响应速度即响应时间包括输入滤波时间,输出滤波时间和扫描周期。PLC 一般以顺序扫描工作方式进行工作,对小于扫描时间的输入信号,有可能造成接受信号不可靠。因此,对有维持很短时间的输入信号来讲,需要选取扫描速度高的 PLC。一般机器对

41、扫描时间的限定值为 100-200ms,而实际上执行一千条指令仅需时间 1-20ms,对一般规模的 PLC 程序,则输入信号能维持在 10ms 左右就完全安全地被接收到,但对模拟量输入则需要考虑与 PLC 的响应时间的配合问题。4.系统可靠性根据生产环境及工艺要求,应用功能完善可靠性适宜的 PLC。对可靠性要求极高的系统,应考虑是否采用冗余控制系统或热备份系统。5.编程器与外围设备小型 PLC 控制系统一般选用价格便宜的简易编程器;如果系统较大或多台 PLC 共用,可以选用功能强,编程方便的图形编辑器;如果有现成的个人计算机,可选用能在计算机上使用的编程软件。4.6 PLC 的选型PLC 是整

42、个供料控制系统的核心,PLC 英文全称 Programmable Logic Controller 中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计16输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出出来控制类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是计算机技术与自

43、动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置,是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,可编程控制器更多地具有了计算机的功能,不仅能是吸纳逻辑控制,还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过它要完成对系统中所有输入信号的采集、所有输出单元的控制以及对外的数据交换。因此我们在选择 PLC 时,要考虑 PLC 的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素。三菱 、 可编程序控制器的功能比较强大,可分为基本指令、步进梯形NFX20指令、应用指令。该可编程序控制器是由电源+CPU输入输

44、出+程序存储器(RAM)的单元型可编程序控制器。其主机称为基本单元,为主机备有可扩展其输入输出点的“扩展单元(电源+I/O)”和“扩展模块(I/O)”,此外,还可连接扩展设备,用于特殊控制。由于本设计矿石供料自动控制系统控制设备相对较少,因此选用三菱的结构紧凑,价格低廉,可靠性高,可扩展性好,具有丰富的通信指令。NFX2实训器材1可编程控制器 1 台( -48MR);NFX22皮带运输机模拟显示模块 1 块(带指示灯、接线端口及按钮等);3实训控制台 1 个;4电工常用工具 1 套;5手持式编程器或计算机 1 台;6连接导线若干。4.7 可编程序控制器的发展4.71 国外的 PLC 发展世界上

45、公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件及计算机发展水平,早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年代初出现了微处理器。完成了真正具有计数机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制采用和继电器电路图类型的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。第四章 可编程控制器的概述1720 世纪 70 年代中末期,可编程控制进入实用化发展阶段,计算机技术已

46、全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定可它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20 世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各

47、式各样控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元,通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展、4.72 国内的 PLC 发展我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC 的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列、杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列。苏州电子计算机厂生产的

48、YZ 系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。可以预期,随着我国现代化进程现代化进程的深入,PLC 在我国将有更广阔的应用天地。4.73 PLC 未来展望21 世纪,PLC 会有更大的发展。从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富。规格更齐全完美的人机界面。完备的通信设备设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的

49、局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其他工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术发向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的很总要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。广东石油化工学院毕业设计:基于 PLC 的带式运输线控制的设计18第六章 传送带的介绍19第五章 可编程控制器的结构和原理5.1 可编程序控制器的基本结构PLC 实质上是一种专门用于工业控制的通用计算机,器硬件结构基本上与微型计算机相同,主要有中央处理器(PLC),存储器(RAM,ROM),输入输出接口电路(I/O 接口),电源及编程几大部分构成。一中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)是 PLC 的控制中枢。PLC 的 CPU 按照系统程序赋予的功能接收并存储用户键入的应用程序和数据,检查电源,存储器,I/O 以及警戒定时器的状态,诊断用户程序的语法错误,PLC 中采用的 CPU 一般有三类,一类为通用处理器,如80286,80386 等,一类为单片机芯片,如 8301,8096 等,另外还有位处理器,如AMD2900,AMD29

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索
资源标签

当前位置:首页 > 中等教育 > 小学课件

本站链接:文库   一言   我酷   合作


客服QQ:2549714901微博号:道客多多官方知乎号:道客多多

经营许可证编号: 粤ICP备2021046453号世界地图

道客多多©版权所有2020-2025营业执照举报