PLC与电气控制在实际生产中的运用

合肥通用职业技术学院毕业设计论文题目：PLC与电气控制在实际生产中的运用系别：电子信息工程专业：电子1班学制：四年制姓名：马东学号：11080430指导教师：邢洁二O一一年一月二十七日前言本论文是机电一体化专业的毕业论文，是在校学习及实际工作岗位真实感受而编写。在本论文中，我们从现阶段工厂生产实际出发，注重实践性、科学性，做到基本概念清晰。重点突出，简明扼要，体现了面向生产实际所开设课程及实际的概念。本论文是针对工厂对PLC技术实际需要，根据现代发展的需求，对今后的电气控制应用专业提出新的见解，体现了新形势下的PLC技术发展的新要求。本论文经过大量的查阅资料及在知道老师的帮助下完成，在此，编者对指导老师邢洁表示衷心感谢，此外还需要申明，本论文在编写过程中，借阅相应的书籍、资料，在此，感谢编著者。由于编者水平有限，论文中有不妥之处，恳请读者批评、指正。论文关键词：PLC技术电气控制工厂自动化PLC与电气控制的结合未来发展要求目录前言第1章PLC的简介·························································1.1PLC的发展···················································1.2我国PLC的发展情况及现状····································第2章PLC的介绍2.1可编程控制器的定义2.1plc的特点2.2plc的应用领域第3章PLC与电气控制的结合运用···········································3.1PLC与电气控制相结合的优点·····································3.2PLC与电气控制的特例解析······································第4章PLC与电气控制在未来发展中的作用···································4.1PLC与电气控制发展的方向·····································4.2未来PLC与电气控制的目标·····································参考文献···························································第一章PLC的简介1.1PLC的产生与发展可编程序控制器(plc)问世于1969年。60年代末期，当时美国的汽车制造工业非常发达，竞争也十分激烈。各生产厂家为适应市场需求不断更新汽车型号，这必然要求相应的加工生产线亦随之改变，整个继电接触器控制系统也就必须重新设计和配置。这样不但造成设备的极大浪费，而且新系统的接线也十分费时。在这种情况下，仍采用继电器控制就显得有过多的不足。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。1968年美国GeneralMotors公司，为了适应产品品种的不断更新、减少更换控制系统的费用与周期，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标指标：1)编程简单，可在现场修改程序；2)维护方便，最好是插件式；3)可靠性高于继电器控制柜；4)体积小于继电器控制柜；5)可将数据直接送入管理计算机；6)在成本上可与继电器控制柜竞争；7)输入可以是交流115V；8)输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；9)在扩展时，原系统只需很小变更；10)用户程序存贮器容量至少能扩展到4K这就是着名的GM10条。如果说各种电控制器、电子计算机技术的发展是可编程序控制器出现的物质基础，那么GM10条就是可编程序控制器出现的直接原因。1969年，美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器，并成功地应用在GM公司的生产线上。其后日本、西德等相继引入，使其迅速发展起来。但这一时期它主要用于顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC(ProgrammableLogicController)。70年代初期诞生的微处理器和微型计算机，经过不断地开发和改进，软、硬件资源和技术已经十分完善，价格也很低廉，因而渗透到各个领域。可编程序控制器的设计和制造者及时吸收了微型计算机的优点，引入了微处理器和其它大规模集成电路，诞生了新一代的可编程序控制器。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和个人计算机(PersonalComputer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持在30%--40%之间。在这个时期，PLC在处理模拟量能力、人机接口能力和网络能力得到了大幅度的提高，PLC逐渐进入了过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。1985年1月国际电工委员会（IEC）对可编程序控制器给出如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充的原则设计”。PLC从诞生至今，其发展大体经历了三个阶段：从20世纪70年代至80年代中期，以单机为主发展硬件技术，为取代传统的继电器—接触器控制系统而设计了各种PLC的基本型号。到80年代末期，为适应柔性制造系统(FMS)的发展，在提高单机功能的同时，加强软件的开发，提高通信能力。90年代以来，为适应计算机集成制造系统(CIMS)的发展，采用多CPU的PLC系统，不断提高运算速度和数据处理能力。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰性能强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位在现在乃至今后一段很长的时间内将是其他控制系统无法取代的。在工业生产过程中，大量的开关量顺序的控制，需要它们按照一定的逻辑顺序条件进行一定的顺序动作，并按照相应的逻辑关系进行连锁保护动作的控制，以及大量离散量的数据的采集。传统上，这些工作是通过气动或者电气控制系统来加以实现的。在1968年美国通用汽车公司提取出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用了程序化的手段应用于电气化的控制，这就是第一代可编程控制器，称为ProgrammableController(PC)。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。上个世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持在30%--40%之间。在这个时期，PLC在处理模拟量能力、人机接口能力和网络能力得到了大幅度的提高，PLC逐渐进入了过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰性能强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位在现在乃至今后一段很长的时间内将是其他控制系统无法取代的。1.2我国PLC的发展情况及现状我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段：(1)可编程序控制器的初级认识阶段（70年代后期到80年代初期）国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于70年代后期到80年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约200多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型DDC系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。(2)可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80年代初期到90年代初期）80年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。随着应用能力的提高和市场需求的扩大，一些部门和单位本着技贸结合、消化移植的方针，一方面进行二次开发和应用研究，一方面也在引进可编程序控制器的生产线，建立生产可编程序控制器的合资企业，积极开发自己的产品。同时，国内也开始研制可编程序控制器产品，当时在上海、北京、西安、广州、长春等地有约20多家科研单位、大专院校和工厂都在研制和生产可编程序控制器，但由于缺乏资金和后续研究力量、生产技术相对落后，只能停留在实验室阶段，没能投入实际应用和形成工业化生产。(3)可编程序控制器的广泛发展阶段（90年代初期到现在）进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：a.政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于1991年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于1993年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。b.应用更加广泛这一阶段可编程序控制器的应用已经渗透到国民经济的各个部门和工业过程的各个角落，已成为企业提高装备技术水平的重要标志。在宝钢的二期三期工程中使用了国外多个厂家三十几种机型计六百多台套的可编程序控制器，在广西玉柴机器有限公司的柴油机生产线中使用了近二百台罗克韦尔自动化公司的可编程序控制器，像这样大范围使用可编程序控制器的系统已很常见。在这一阶段中，我国的工程技术人员充分显示出了设计应用、软件制作、设备成套的能力。最近，在笔者自行设计成套、软件开发、安装调试的我国西部大开发重点项目青海盐湖100万吨氯化钾项目中，采用可编程序控制器组成了全厂的自动化控制系统，并将可编程序控制器设计在MCC柜中，实现了全厂六百多面MCC柜、覆盖全厂各个工艺流程的综合自动化系统。该应用项目已引起国外各大公司的注意，罗克韦尔自动化公司邀请项目设计人员去美国公司总部进行介绍。c.研制、开发、生产取得成果随着我国改革开放的不断深入，国外厂商纷纷看好中国的市场，在中国建立他们的办事处，甚至将他们的亚太总部设在中国。国内企业纷纷引进国外技术，从而促进了一批技术引进企业、合资企业的建立，带动了我国可编程序控制器行业的技术发展。可喜的是从90年代初期开始，由于可编程序控制器应用的不断深入，国内又掀起了自主研制开发可编程序控制器的高潮，虽然多为小型可编程序控制器，批量亦不大，但其功能、质量和可靠性已有明显的提高，代表产品如南京嘉华的JH200，I/O为12到120点，有高速计数器和模拟量功能；杭州新箭公司的D20P，其I/O为12/8点，D100的I/O可从40点扩展到120点；兰州全志的RD100、RD200，前者I/O为9/4点，2点模入，后者I/O为20~40点，扩