论PLC技术的应用

-1-第1页共11页论PLC技术的应用姓名：张泽华班级：10应用电子2班目录摘要···········································2第1章引言····································21.1选题背景和意义····························21.2PLC在国内的发展状况······················3第2章PLC的应用特点··························32.1易学易用，深受技术人员欢迎················32.2配套齐全，功能完善，适用性强··············42.3可靠性高，抗干扰能力强····················42.4系统设计工作量小，维护方便，容易改造······4第3章安装与布线·······························43.1各种线应分别布线··························43.2PLC应远离强干扰源························43.3PLC输入与输出的走线······················43.4交流、直流输出线的应用问题················53.5I/O端的接线·······························5第4章PLC在实际生活中的应用···················54.1根据工艺过程分析控制要求··················54.2确定所需用户的输入输出设备及I/O点数······74.3输出设备由PC的输出信号驱动的执行元件·····74.4PLC的选择·································7第5章PLC应用中需要注意的问题··················85.1工作环境···································85.2控制系统中的干扰问题·······················85.3主要抗干扰措施·····························9结束语··········································10主要参考文献····································11-2-第2页共11页摘要在工业自动化领域,可编程控制器（PLC）作为自动控制的重要组成部分已成为大多数自动化系统的设备基础，设计基于PLC的卧式铣床电气控制系统,旨在解决传统继电器——接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题.设计通过分析卧式铣床的控制原理，制定了基于PLC的卧式铣床电气控制系统的设计方法，完成了电气控制系统硬件和软件的设计。设计中对卧式铣床的工作过程作了详细阐述，主要包括主电路各个电动机的功能，控制电路中主轴的起动、制动控制，工作台各方向的进给控制及指示照明电路的工作情况，并绘制了相应的电气原理图。还说明了PLC、电动机及相应低压器气的型号的选择,制了I/O接线图。PLC程序是连接铣床电气控制系统与PLC制的桥梁，也是此次设计的重点所在，本设计采用梯形图进行编程。卧式铣床电气控制原理图比较复杂，但经由PLC控制后，程序简单可行，这样即满足了任务要求，又能保证其稳定运行。设计中详细编写了各部分的控制程序，在调试无误后利用S7—200仿真软件进行了系统仿真，并列举出了部分主要控制的仿真示意图，仿真结果满足设计要求第1章引言1.1选题背景和意义随着现代电子技术的发展,编程控制器（ProgrammableLogicalController，简称PLC）作为自动控制的重要组成部分已成为大多数自动化系统的设备基础。可编程控制器是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器。进入二十世纪八十年代以来，随着微机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC在世界范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。PLC以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是随着信息、网络时代的到来，又进一步扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。机床制造业的发展与工业自动化水平的提高是分不开的，可编程控制器的应用对机床制造业起到了开拓性的作用。本设计将PLC控制与卧式铣床相结合，研究基于PLC的卧式铣床电气控制系统，探讨对卧式铣床的控制方法。使用-3-第3页共11页可编程控制器实现对卧式铣床的电气控制可以大大提高其工作性能和系统的工作稳定性。1.2PLC在国内的发展状况可编程控制器是六十年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，它以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还具有通信功能。随着自动控制技术、计算机技术和微电子技术的迅猛发展，PLC的发展十分迅速，一方面继续开发简易、价格低廉、超小型产品，另一方面转向大型、多功能、系列化、标准化、智能化产品的研制。在单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化中，PLC都起着重要的作用。PLC诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的1位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC。现在的PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程控制器技术已非常成熟。目前，世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品，比较著名的厂家有美国的AB、（GE）莫迪康通用、（MODICON）日本的三菱、（MITSUBISHI）欧姆龙、（OMRON）、富士电机（FUJI）松下电工、西门子（SIEMENS）法国的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韩国的三星（SAMSUNG）、LG等。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是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。近十年来，PLC在我国的发展取得了非常好的成绩。特别是在应用方面，随着国力的增强和生产力的提高，PLC已经渗透到了各个领域。在生产方面，为了提高生产效率和工业的自动化，我们引进了许多在世界上都处于领先技术的成套设备，如上海宝钢集团上马的第一期工程中，就采用了250台PLC，二期工程中又采用了180台。再如，总部坐落在北京的神华集团，其下属神东公司，其优质煤的日产量在世界首屈一指，所使用的采煤设备是当前世界上最好的三家公司的最新产品，大量地使用PLC等先进技术。第二章PLC的应用特点2.1.易学易用，深受技术人员欢迎PLC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，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。-4-第4页共11页2.2.配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使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易。2.3可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。2.4系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC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，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。第三章安装与布线3.1各种线应分别布线动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。3.2PLC应远离强干扰源PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。3.3PLC输入与输出的走线PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10.3.4交流、直流输出线的应用问题-5-第5页共11页交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。3.5I/O端的接线，输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。3.5I/O端的接线问题I/O端接线时应尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。输出连接输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。第4章PLC在实际生活中的应用本设计是以PLC控制系统为平台，根据实际生产状况，对一车间的加料装置试设计为PLC自动控制的自动加料装置。以下设计把整个加料过程模拟为机械手（如图一所示）的动作过程来实现现场的自动控制，它是一个水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。4.1根据工艺过程分析控制要求机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈电磁阀两位电磁阀控制。例如当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控-6-第6页共11页制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。当该线圈通电时，机械手夹紧，该线