加熱反應(yīng)爐的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科生課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 加熱反應(yīng)爐的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 電氣控制及可編程控制器 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　姓 名 </p><p>　　完成日期 2015 年 6月 </p><p>

3、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的與意義1</p><p>　　1.2研究的內(nèi)容1</p><p>　　第二章 設(shè)

4、計(jì)要求1</p><p>　　2.1 課程要求1</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　3.1 I／0地址3</p><p><b>　　3.2設(shè)備選擇3</b></p><p>　　3.3對(duì)象和范圍的確定4</p><p><b&

5、gt;　　3.4電路設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.5系統(tǒng)硬件圖設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.6 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)9</p><p>　　第四章 加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)的抗干擾措施 13</p><p>　　4.1采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 13</p><p>　　4

6、.2正確選擇電纜的和實(shí)施敷設(shè)13</p><p>　　4.3 硬件濾波及軟件抗干擾措施14</p><p>　　4.4 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)14</p><p>　　第五章 結(jié)論14</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　摘要：加熱反應(yīng)爐的PLC

7、控制，用于實(shí)現(xiàn)溫度的控制，其爐內(nèi)的真空度的控制，與其內(nèi)部液面高度的控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC設(shè)計(jì) 加熱反應(yīng)爐 監(jiān)控</p><p><b>　　1.概述</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的與意義</p><p>　　加熱反應(yīng)爐作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在以前通常采用工人手工控制的方法進(jìn)行

8、控制，它作為一項(xiàng)要求精細(xì)的工作，常常會(huì)由于工人的經(jīng)驗(yàn)不足以及其他的因素，而常常會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)次品的問(wèn)題，而造成原料的浪費(fèi)，最終會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失.</p><p>　　而當(dāng)PLC技術(shù)的出現(xiàn),其所具有的可靠性高、功能強(qiáng)、控制靈活等特點(diǎn)，使成為目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的首選控制裝置。使用PLC來(lái)控制系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)的安全性，大大降低了事故的發(fā)生率，并能提高生產(chǎn)效率，使原材料的使用率達(dá)到最大。而其發(fā)展趨勢(shì)表

9、明從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，用PLC進(jìn)行控制能大大的節(jié)約企業(yè)的成本。</p><p><b>　　1.2研究的內(nèi)容</b></p><p>　　本課題主要研究通過(guò)可編程控制器對(duì)加熱反應(yīng)爐工作過(guò)程的控制，通過(guò)使用PLC軟件，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的通用I / O 設(shè)備（傳感器和板卡），對(duì)加熱反應(yīng)爐進(jìn)行進(jìn)料和排料、進(jìn)氣和排氣、加熱等自動(dòng)控制，主要分為三個(gè)階段送料控制，加熱反應(yīng)控制和泄放控制.<

10、;/p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　2.1 課程要求</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制的加熱反應(yīng)爐。</p><p><b>　　控制要求 </b></p><p><b>　　

11、第一階段：送料控制</b></p><p>　　1、檢測(cè)下液面SQ2、爐內(nèi)溫度ST、爐內(nèi)壓力SP是否都小于給定值（整定值均為邏輯量）。</p><p>　　2、若小于給定值，則開(kāi)啟排氣閥YV1和進(jìn)料閥YV2。</p><p>　　3、當(dāng)液位上升到SQ1時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉排氣閥和進(jìn)料閥。</p><p>　　4、延時(shí)20S，開(kāi)啟氮?dú)忾yYV

12、3，氮?dú)膺M(jìn)入爐內(nèi)，爐內(nèi)壓力上升。</p><p>　　5、當(dāng)壓力上升到給定值，即SP=“1”時(shí)，關(guān)閉氮?dú)忾y。</p><p>　　第二階段：加熱反應(yīng)控制。</p><p>　　1、交流接觸器KM帶電，接通加熱爐加熱器發(fā)熱器EH的電源。</p><p>　　2、當(dāng)溫度升高到給定值時(shí)（ST=“1”），切斷加熱器電源。交流接觸器KM失電。</

13、p><p>　　3、延時(shí)10min加熱過(guò)程結(jié)束。</p><p>　　第三階段：泄放控制。</p><p>　　1、打開(kāi)排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力降到預(yù)定的最低值（SP：“0”）。</p><p>　　2、打開(kāi)泄放閥，當(dāng)爐內(nèi)液面下降到到下液面（SQ2=“0”）時(shí)，關(guān)閉泄放閥和排氣閥。系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)， 準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。</p><

14、;p><b>　　3.設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　3.1．I／0地址</b></p><p>　　輸入 輸出</p><p>　　I0.0：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān) Q0.0：PLC運(yùn)行指示</p><p>　　I0.1：

15、停止開(kāi)關(guān) Q0.1：排氣閥QVl</p><p>　　I0.2：上液面?zhèn)鞲衅鱏Ql Q0.2：進(jìn)料閥QV2</p><p>　　I0.3：下液面?zhèn)鞲衅鱏Q2 Q0.3：氮?dú)忾yQV3</p><p>　　I0.4：壓力傳感器SP Q0.4：泄放閥QV4</p><p>　　I0

16、.5：溫度傳感器ST Q0.5：控制加熱裝置EH的接觸器KM</p><p><b>　　I/O地址分配：</b></p><p>　　根據(jù)控制要求可知，該系統(tǒng)需要6個(gè)輸入點(diǎn)和5個(gè)輸出點(diǎn)，其地址分配如下：</p><p><b>　　3.2．設(shè)備選擇</b></p><p>　　首

17、先，選擇機(jī)型。目前PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，同一個(gè)公司生產(chǎn)出來(lái)的PLC也常常推出系列產(chǎn)品，這需要用戶去選擇最適合自己要求的產(chǎn)品。正確選擇產(chǎn)品中，首要的是選定機(jī)型。</p><p>　　只有選好機(jī)型，我們才能成功的做出產(chǎn)品，其選擇方法有兩種：</p><p>　　1. 根據(jù)系統(tǒng)類(lèi)型選擇機(jī)型。</p><p>　　從選機(jī)型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過(guò)程大系統(tǒng)

18、和快速控制大系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在PLC的選擇上是有區(qū)別的。</p><p>　　1）單體控制的小系統(tǒng)：這種系統(tǒng)一般使用一臺(tái)PLC就能完成控制要求，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)功能。這種系統(tǒng)對(duì)PLC間的通信問(wèn)題要求不高，甚至沒(méi)有要求。但有時(shí)功能要求全面，容量要求變化大，有些還要與設(shè)備系統(tǒng)的其他機(jī)器連接。</p><p>　　2）慢過(guò)程大系統(tǒng)：對(duì)運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，設(shè)

19、備距離遠(yuǎn)，控制動(dòng)作多，如大型料場(chǎng)、高爐、碼頭、大型車(chē)站信號(hào)控制；也有的設(shè)備本身對(duì)運(yùn)行速度要求不高，如大型連續(xù)軋鋼廠、冷連續(xù)軋鋼廠中的輔助生產(chǎn)機(jī)組和共有系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等。對(duì)這一類(lèi)型對(duì)象，一般不選用大型機(jī)，因?yàn)樗幊陶{(diào)試都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。一般都采用多臺(tái)中小型和低速網(wǎng)相連接。由于現(xiàn)在生產(chǎn)的控制器多為插件式模板結(jié)構(gòu)，它的價(jià)格是隨輸入輸出模板數(shù)和智能模板數(shù)的多少?zèng)Q定的，同一種機(jī)型輸入輸出點(diǎn)數(shù)少，則價(jià)格便宜，反之則貴。所以一般使用

20、網(wǎng)絡(luò)相連后就不必要選用大機(jī)型。這樣選用每一臺(tái)中小型PLC控制一臺(tái)單體設(shè)備，功能簡(jiǎn)單，程序好編，調(diào)試容易，運(yùn)行中一旦發(fā)生故障影響面小，且容易查找。</p><p>　　3）快速控制大系統(tǒng)：隨著PLC在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中，PLC不僅能完成邏輯控制和主令控制，并已逐步進(jìn)入了設(shè)備控制級(jí)，如高速線材、中低速熱連軋等速度控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中，即使使用輸入輸出容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的一臺(tái)

21、大型PLC也難以滿足控制要求。如多臺(tái)PLC，則有互相間信息交換與系統(tǒng)響應(yīng)要求快的矛盾。采用可靠的高速網(wǎng)能滿足系統(tǒng)信息快速交換的要求。高速網(wǎng)一般價(jià)格都很貴，適用于有大量信息交換的系統(tǒng)。對(duì)信息交換的速度要求高，但交換的信息又不太多的系統(tǒng)，也可以采用PLC的輸出端口與另一臺(tái)PLC的輸入端口硬件互聯(lián)，，通過(guò)輸出輸入直接傳送信息，這樣傳送速度快而且可靠。當(dāng)然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點(diǎn)占用太多。</p><p>　　

22、2.根據(jù)控制對(duì)象選擇機(jī)型 </p><p>　　對(duì)控制對(duì)象要求進(jìn)行估計(jì)，這對(duì)確定機(jī)型十分重要。根據(jù)控制對(duì)象要求的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的多少，可以估計(jì)出PLC的規(guī)模。根據(jù)控制對(duì)象的特殊要求，可以估計(jì)出PLC的性能。根據(jù)控制對(duì)象的操作規(guī)則，可以估計(jì)出控制程序所占內(nèi)存的容量。有了這些初步估計(jì)，會(huì)使得機(jī)型選擇的可行性更大了。為了對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行粗估，首先要了解下列問(wèn)題。</p><p>　　1）對(duì)輸入/

23、輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)：為了正確地估計(jì)輸入/輸出點(diǎn)數(shù),需要了解下列問(wèn)題。</p><p>　　對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入，按參數(shù)等級(jí)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出，按輸出功率要求及其他參數(shù)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　對(duì)模擬量輸出/輸入，按點(diǎn)數(shù)進(jìn)行粗估。</p><p>　　2）對(duì)PLC性能要求的估計(jì)：為了正確地估計(jì)PLC性能要求，需要了解下列問(wèn)題

24、。</p><p>　　是否有特殊控制功能要求，如高速計(jì)數(shù)器等。</p><p>　　機(jī)房離現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多少？</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)對(duì)控制器響應(yīng)速度有何要求。</p><p>　　在此基礎(chǔ)上，選擇控制器時(shí)尚需注意兩個(gè)問(wèn)題。其一是PLC可帶I/O點(diǎn)數(shù)。有的手冊(cè)或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點(diǎn)數(shù)或最大輸出點(diǎn)數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插輸出

25、模塊的容量，有時(shí)也稱為掃描容量，需格外注意。其二是PLC通信距離和速度。手冊(cè)上給出的覆蓋距離，有時(shí)叫最大距離，包括遠(yuǎn)程I/O板在內(nèi)達(dá)到的距離。但是如果PLC裝有遠(yuǎn)程I/O模塊時(shí)，由于遠(yuǎn)程I/O模塊的響應(yīng)速度慢，會(huì)使PLC的響應(yīng)速度大大下降。</p><p>　　3. 對(duì)所需內(nèi)存容量的估計(jì)：用戶程序所需要的內(nèi)存與下列因素有關(guān)。</p><p>　　邏輯量輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)。</p>

26、;<p>　　模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)。</p><p><b>　　內(nèi)存利用率的估計(jì)。</b></p><p>　　程序編制者的編制水平的估計(jì)。</p><p>　　程序中各條指令最后都是以機(jī)器語(yǔ)言形式存放在內(nèi)存中?？刂葡到y(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存放系統(tǒng)用戶機(jī)器語(yǔ)言所占用的內(nèi)存字節(jié)之比為內(nèi)存利用率。內(nèi)存利用率與編程水平有關(guān)。內(nèi)存利用率

27、的提高會(huì)使同樣程序減少內(nèi)存容量，從而降低內(nèi)存投資，縮短周期時(shí)間，提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。</p><p>　　3.3．對(duì)象和范圍的確定</p><p>　　PLC一般適合應(yīng)用于環(huán)境差、而對(duì)安全性、可靠性要求比較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開(kāi)關(guān)量為主的自動(dòng)化控制系統(tǒng)或者裝置中。當(dāng)前的PLC不僅能對(duì)開(kāi)關(guān)量能有效地進(jìn)行控制，而且對(duì)模擬量的處理能力也非常強(qiáng)，可以完成復(fù)雜的自動(dòng)控制任務(wù)。</p&

28、gt;<p>　　在確定控制對(duì)象和控制范圍之后，就要開(kāi)始PLC的選型。PLC的選擇主要包括PLC容量的選擇與確定、PLC外設(shè)的選擇與確定、PLC生產(chǎn)廠家的選擇與確定3個(gè)方面。</p><p>　　1. PLC容量的選擇與確定。</p><p>　　PLC容量的選擇，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行更加詳細(xì)分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。

29、I/O點(diǎn)的性質(zhì)主要是指它們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓，以及輸出是繼電器、電磁閥，還是直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因此PLC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)組成一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類(lèi)和等級(jí)。這樣就有可能造成輸出點(diǎn)數(shù)的浪費(fèi)，增加了生產(chǎn)成本。因此在設(shè)計(jì)中要盡量避免這種情況的出現(xiàn)。一般情況下，輸出為繼電器的PLC使用的最多，但是對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的P

30、LC。分析與了解了這么多之后，就可以確定PLC的容量了，確定該使用多少點(diǎn)和I/O類(lèi)型的PLC。</p><p>　　2. PLC外設(shè)的選擇與確定。</p><p>　　PLC外設(shè)的選擇也是在控制系統(tǒng)任務(wù)詳細(xì)分析之后，根據(jù)實(shí)際的需要，選擇與所使用的PLC相應(yīng)的配套模塊。</p><p>　　3. PLC生產(chǎn)廠家的選擇與確定。PLC生產(chǎn)廠家的選擇與確定主要考慮以下幾個(gè)方

31、面。</p><p>　　1）功能方面：所有的PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)，比如，對(duì)PLC的通信能力的要求，對(duì)PLC運(yùn)算速度的要求，對(duì)PLC程序存儲(chǔ)空間的要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)比較詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。</p><p>　　2）價(jià)格方面：不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差會(huì)很大，有些功能類(lèi)似、質(zhì)量

32、相當(dāng)、容量相當(dāng)?shù)腜LC，其價(jià)格卻相差40%以上。使用PLC作控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，必須考慮到生產(chǎn)成本的問(wèn)題，必須要考慮PLC的價(jià)格。</p><p><b>　　3.4 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要有PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)等。在選定了PLC以及其擴(kuò)展模塊與分配好I/O地址后，硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)

33、方面的內(nèi)容。</p><p>　　1. 電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)包括主電路的設(shè)計(jì)和控制電路的設(shè)計(jì)。主電路一般是指強(qiáng)電中的主干電路設(shè)計(jì)。而控制電路主要是指PLC控制部分的設(shè)計(jì)，包括PLC的I/O接線、自動(dòng)部分接線、手動(dòng)部分接線等。</p><p>　　一般地，電氣控制系統(tǒng)原理圖中還應(yīng)該標(biāo)注器件代號(hào)，或者附上安裝圖、端子接線圖等

34、，以便控制柜的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2. 電氣控制元、器件的選擇</p><p>　　電氣控制元器件的選擇主要是指根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，合理地選擇開(kāi)關(guān)按鈕、傳感器、保護(hù)電氣、接觸器、指示燈和電磁閥等PLC的輔助外部元器件。</p><p>　　合理地選擇元、器件對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性起到了很好的作用，由其是在工業(yè)設(shè)備的應(yīng)用中，體現(xiàn)的更加鮮明。</p

35、><p><b>　　3. 控制柜的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)控制柜的主要依據(jù)是電氣控制原理圖及相關(guān)的元、器件，還必須要考慮到控制現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的思想來(lái)設(shè)計(jì)，考慮相關(guān)的結(jié)構(gòu)技巧。若有發(fā)熱大的硬件位于控制柜中，必須考慮控制柜的散熱與通風(fēng)情況。在抗干擾設(shè)計(jì)中，要考慮控制柜的隔離、防塵及電磁輻射的問(wèn)題。</p><p>　　3.

36、5系統(tǒng)硬件圖設(shè)計(jì)</p><p>　　在完成了電器電路設(shè)計(jì)后，必須通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理用圖形化的形式定量地表現(xiàn)出來(lái)，這就需要有硬件電路圖的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具。常用于電器控制線路圖設(shè)計(jì)的輔助工具有Auto CAD、Vis io、ECAD等。</p><p>　　系統(tǒng)硬件構(gòu)成示意圖如圖5所示</p><p>　　其中Auto CAD與ECAD常用于中型電

37、氣線路的輔助設(shè)計(jì)，而Vis io是微軟開(kāi)發(fā)的專門(mén)用于各個(gè)領(lǐng)域圖形設(shè)計(jì)的軟件，能很好地與Word等文字處理軟件兼容，非常適合于中、小型電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)，并且簡(jiǎn)單易學(xué)，能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握使用要領(lǐng)，這為硬件電路圖的設(shè)計(jì)提夠了很大的方便。</p><p>　　PLC種類(lèi)繁多，但其組成結(jié)構(gòu)和基本原理基本相同。用PLC實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過(guò)程序按一定算法進(jìn)行輸入/輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用于

38、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。PLC專為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門(mén)設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。</p><p>　　圖 6 PLC結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1. 中央處理器（CPU）</p><p>　　中央處理單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總

39、線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路相連接。</p><p>　　與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能控制PLC有條不紊地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行方式時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。</p><p>　　CPU的主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接受與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O接口接收現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的狀態(tài)或數(shù)

40、據(jù)，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷PLC內(nèi)部的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、邏輯或算數(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器中的內(nèi)容、在經(jīng)輸出部分實(shí)現(xiàn)輸出控制、指標(biāo)打印和數(shù)據(jù)通信等功能。</p><p>　　不同型號(hào)的PLC其CPU芯片是不同的，又采用通用CPU芯片的，有使用廠家自行設(shè)計(jì)的專

41、用CPU芯片的。CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號(hào)的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。PLC的功能CPU芯片技術(shù)的發(fā)展而提高和增強(qiáng)?，F(xiàn)在大多數(shù)PLC都采用32位CPU，所以，即使是小型的PLC，其性能也不一定比過(guò)去大中型的PLC差。</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)器</b></p><p>　　PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和

42、用戶存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。</p><p>　　用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用程序。用戶程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類(lèi)型的不同，可以是RAM、EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，其內(nèi)容

43、可由用戶任意更改。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等，用戶存儲(chǔ)器的大小關(guān)系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。而PLC使用的存儲(chǔ)器類(lèi)型有三種：ROM（只讀存儲(chǔ)器）、RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）和EEPROM（可電擦出可編程的只讀存儲(chǔ)器）。</p><p>　　3. 輸入/輸出單元</p><p>　　PLC的輸入和輸出信號(hào)類(lèi)型可以是

44、開(kāi)關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。</p><p>　　輸入單元接受來(lái)自用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器的信號(hào)。外部接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入映像寄存器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并結(jié)合其他元器件最新的信息，按照用戶程序進(jìn)行計(jì)算，將有

45、關(guān)輸出的最新計(jì)算結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將由弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。</p><p><b>　　4. 電源部分</b></p><p>　　PLC一般使用220V的交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V

46、、-12V/+12V、24V等直流電源，整體式的小型PLC還提供一定容量的直流24V電源，供外部有源傳感器使用。PLC所采用的看管電源輸入電壓范圍寬、體積小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　電源不見(jiàn)的位置形式可有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部；對(duì)于模塊式PLC，則多采用單獨(dú)的電源模塊。</p><p><b>　　5. 編程設(shè)備</b>

47、;</p><p>　　過(guò)去的編程設(shè)備一般是編程器，其功能僅限于用戶程序讀寫(xiě)和調(diào)試。讀寫(xiě)程序智能使用最不直觀的語(yǔ)句表語(yǔ)言，屏幕顯示也只有2～3行，各種信息用一些特定的代碼表示，操作繁瑣不便?，F(xiàn)在PLC生產(chǎn)廠家不再提供編程器，取而代之的是給用戶配置在PC上運(yùn)行的基于Windows的編程軟件。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語(yǔ)句表、功能快圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換，程序被編譯后

48、下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可</p><p>　　以保存和打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。更方便的是編程軟件的實(shí)時(shí)調(diào)試功能非常強(qiáng)大，不僅能監(jiān)視PLC運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)和程序執(zhí)行情況，還能驚醒智能化的故障診斷。</p><p>　　3.6控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　S7-200的程序結(jié)構(gòu)有兩種，即線性結(jié)構(gòu)和分塊結(jié)構(gòu)。

49、在程序設(shè)計(jì)中叫線性程序和分塊程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1) 線性程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　線性程序設(shè)計(jì)就是把工程中需要的控制的任務(wù)按照工藝要求書(shū)寫(xiě)在主程序中。線性程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分析起來(lái)一目了然。這種結(jié)構(gòu)適用于編寫(xiě)一些規(guī)模較小、運(yùn)行過(guò)程比較簡(jiǎn)單的控制程序。對(duì)于一些控制規(guī)模較大、運(yùn)行過(guò)程比較復(fù)雜的控制程序，特別對(duì)于分支較多的控制程序，則不宜選

50、用這種結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2) 分塊程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程的特點(diǎn)，把一個(gè)復(fù)雜的控制分成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的，規(guī)模較小的控制任務(wù)?？梢园堰@些控制任務(wù)分配給一個(gè)個(gè)子程序塊。在子程序中編制具體任務(wù)的控制程序，最后由主程序調(diào)用的方式把整個(gè)控制程序統(tǒng)管起來(lái)。分塊程序有更大的靈活性，適用于比較復(fù)雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計(jì)。由

51、于具體任務(wù)的控制程序分配在各自的子程序中編制，而具體任務(wù)的控制程序相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較簡(jiǎn)單，用比較簡(jiǎn)單的線性程序就能夠?qū)崿F(xiàn)，因而可以使程序的編制相對(duì)容易。而且，如果覺(jué)得用一個(gè)線性程序編制具體任務(wù)的控制程序還有困難時(shí)，可以在編制具體任務(wù)控制程序時(shí)，再一次使用分塊結(jié)構(gòu)編程，因而使編程簡(jiǎn)單容易。令外，分塊程序也給程序的調(diào)試帶來(lái)方便。由于程序是分塊的，調(diào)試程序也可以分塊進(jìn)行，等局部程序調(diào)制完之后，在總體合成，可以看出，分塊結(jié)構(gòu)便于調(diào)試。當(dāng)工藝發(fā)生變化

52、時(shí)，只需要修改變化部位的程序。分塊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最廣泛。</p><p>　　在了解了PLC程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。</p><p>　　梯形圖法是用梯形圖語(yǔ)言去編制PLC程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成PLC的梯形圖語(yǔ)言。這對(duì)于熟悉繼電器控制的人來(lái)說(shuō)，是最方便的一種編程語(yǔ)言，因

53、此軟件采用最基本的功能指令：梯形圖</p><p>　　根據(jù)加熱反應(yīng)爐對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求，本設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)包括手動(dòng)在內(nèi)的共6個(gè)輸入信號(hào)：下液面檢測(cè)信號(hào)SK1，上液面檢測(cè)信號(hào)SK3，分別輸入PLC接點(diǎn)I0.0,I0.2,溫度變送器SK2接PLC接點(diǎn)I0.1,壓力變送器輸入信號(hào)SK4接PLC輸入接點(diǎn)I0.3；SB1,SB2分別為自動(dòng)手動(dòng)切換按鈕，接PLC輸入接點(diǎn)I0.4,I0.5。PLC的7個(gè)輸出信號(hào)Q0.0-Q0.

54、6分別控制四個(gè)電磁閥KV1-KV4，一個(gè)加熱爐電源接觸器KM1的兩個(gè)信號(hào)燈HL1,HL2。根據(jù)系統(tǒng)的電氣邏輯及I/O資源分配，本系統(tǒng)采用高效率的步進(jìn)梯形指令編程，軟件梯形圖如圖7所示，其中T1,T2為0.1S定時(shí)器。</p><p><b>　　流程圖：</b></p><p>　　LDI 0.01 LD TIM001 LD

55、TIM002</p><p>　　OR 0.04 ANI 0.01 OR 200.0</p><p>　　ANI 0.02 ANI 200 AND 0.01</p><p>　　ANI 0.03 OUT 10.03 OUT 200.0

56、</p><p>　　ANI 0.04 LD 0.04 LD TIM002 </p><p>　　OR 200.0 ANI 0.02 OR 10.04 </p><p>　　OUT 10.01 OUT 10.05 AND 0.04 &l

57、t;/p><p>　　LD 10.01 LD 0.02 OUT 10.04 </p><p>　　ANI 10.04 OR 200.01 </p><p>　　ANI 200.0 AND 0.03 </p><p>

58、　　OUT 10.02 OUT 200.01 </p><p>　　LD 0.03 LD 200.01</p><p>　　OUT TIM OUT TIM</p><p>　　K200 K100</p><p>　　4

59、.加熱反應(yīng)爐控制系統(tǒng)的抗干擾措施</p><p>　　4.1. 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾</p><p>　　在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過(guò)PLC系統(tǒng)的供電電源(如CPU電源、I/O電源等)、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，而對(duì)于變

60、送器供電電源以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒(méi)受到足夠的重視。雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大(如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù))的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。</p><p>　　4.2. 正確選擇電纜的和實(shí)施敷設(shè)</p><

61、;p>　　為了減少動(dòng)力電纜尤其是變頻裝置饋電電纜的輻射電磁干擾。不同類(lèi)型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類(lèi)分層敷設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè)，以減少電磁干擾。</p><p>　　4.3. 硬件濾波及軟件抗干擾措施</p><p>　　信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線與地間并接電容，以減少共模干擾;在信號(hào)兩極間加裝濾

62、波器可減少差模干擾。</p><p>　　由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性的措施包括：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可防止電位漂移;采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件保護(hù)等。</p>

63、<p>　　4.4. 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)</p><p>　　接地的目的通常有兩個(gè)，一為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。</p><p>　　對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線

64、采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式，用一根大截面銅母線(或絕緣電纜)連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10到15m遠(yuǎn)處，而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10m以

65、上。</p><p>　　信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地;不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地。多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏蔽電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接地。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

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