plc控制技术在铁精粉生产过程中的应用~毕业设计

plc控制技术在铁精粉生产过程中的应用~毕业设计内容摘要：

用中档或高档机（如西门子公司的 S7300或 S7400系列、 OMRON的公司的 C200H@或 CV/CVM1系列、 AB公司的 Control Logix 系列等）。 （ 2）结构上合 理、安装要方便、机型上应统一 按照物理结构， PLC 分为整体式和模块式。 整体式每一 I/O 点的平均价格比模块式的便宜，所以人们一般倾向于在小型控制系统中采用整体式 PLC。 但是模块式 PLC 的功能扩展方便灵活， I/O 点数的多少、输入点数与输出点数的比例、 I/O 模块的种类和块数、特殊 I/O 模块的使用等方面的选择余地都比整体式 PLC 大得多，维修时更换模块、判断故障范围也很方便。 因此，对于较复杂的和要求较高的系统一般应选用模块式 PLC。 根据 I/O 设备距 PLC 之间的距离和分布范围确定 PLC 的安装方式为集中式、远程 I/O式还是多台 PLC 联网的分布式。 对于一个企业，控制系统设计中应尽量做到机型统一。 因为同一机型的 PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购与管理；其功能及编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；其外部设备通用，资源可共享。 同一机型 PLC 的另一个好处是，在使用上位计算机对 PLC 进行管理和控制时，通信程序的编制比较方便。 这样，容易把控制各独立的多台 PLC 联成一个多级分布式系统，相互通信，集中管理，充分发挥网络通信的优势。 （ 3）是否满足响应时间的要求 由于现代 PLC 有足够 高的速度处理大量的 I/O 数据和解算梯形图逻辑，因此对于大多数应用场合来说， PLC 的响应时间并不是主要的问题。 然而，对于某些个别的场合，则要求考虑 PLC 的响应时间。 为了减少 PLC 的 I/O 响应延迟时间，可以选用扫描速度高的 PLC，使用高速 I/O 处理这一类功能指令，或选用快速响应模块和中断输入模块。 （ 4）对联网通信功能的要求 近年来，随着工厂自动化的迅速发展，企业内小到一块温度控制仪表的 RS485 串行通信、大到一套制造系统的以太网管理层的通信，应该说一般的电气控制产品都有了通信功能。 PLC 作为工厂自动化 的主要控制器件，大多数产品都具有通信联网能力。 选择时应根据需要选择通信方式。 （ 5）其他特殊要求 考虑被控对象对于模拟量的闭环控制、高速计数、运动控制和人机界面（ HMI）等方面的特殊要求，可以选用有相应特殊 I/O 模块的 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。 第三 章、 PLC 控 制设计步骤 7 、 PLC 容量估算 PLC 的容量指 I/O 点数和用户存储器的存储容量两方面的含义。 在选择 PLC 型号时不应盲目追求过高的性能指标，但是在 I/O 点数和存储器容量方面除了要满足控制系统要求外，还应留有余量，以 做备用或系统扩展时使用。 （ 1） I/O 点数的确定 PLC的 I/O点数的确定以系统实际的输入输出点数为基础确定。 在 I/O点数的确定时，应留有适当余量。 通常 I/O 点数可按实际需要的 10～ 15%考虑余量；当 I/O 模块较多时，一般按上述比例留出备用模块。 （ 2）存储器容量的确定 用户程序占用多少存储容量与许多因素有关，如 I/O 点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。 因此在程序编制前只能粗略的估算。 、 I/O 模块的选择 在 PLC 控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的各种测量参数，按要求的方 式送入 PLC。 PLC 经过运算、处理后，再将结果以数字量的形式输出，此时也要把该输出变换为适合于对生产过程进行控制的量。 所以，在 PLC 和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换装置。 这个装置就是输入 /输出（ I/O）模块。 不同的信号形式，需要不同类型的 I/O 模块。 对 PLC 来讲，信号形式可分为四类。 （ 1）数字量输入信号 生产设备或控制系统的许多状态信息，如开关、按钮、继电器的触点等，它们只有两种状态：通或断，对这类信号的拾取需要通过数字量输入模块来实现。 输入模块最常见的为 24V 直流输入，还有直流 5V、 12V、 48V，交流 115V/220V等。 按公共端接入正负电位不同分为漏型和源型。 有的 PLC 即可以源型接线，也可以漏型接线，比如 S7200。 当公共端接入负电位时，就是源型接线；接入正电位时，就是漏型接线。 有的 PLC 只能接成其中一种。 （ 2）数字量输出信号 还有许多控制对象，如指示灯的亮和灭、电机的启动和停止、晶闸管的通和断、阀门的打开和关闭等，对它们的控制只需通过二值逻辑“ 1”和“ 0”来实现。 这种信号通过数字量输出模块去驱动。 数字量输出模块按输出方式不同分为继电器输出型、晶体管输出型、晶闸管输出型等。 此外，输出电压值 和输出电流值也各有不同。 （ 3）模拟量输入信号 生产过程的许多参数，如温度、压力、液位、流量都可以通过不同的检测装置转换为相应的模拟量信号，然后再将其转换为数字信号输入 PLC。 完成这一任务的就是模拟量输入模块。 （ 4）模拟量输出信号 生产设备或过程的许多执行机构，往往要求用模拟信号来控广东石油化工学院本科毕业设计： PLC 控制技术在铁精粉生产过程中的应用 8 制，而 PLC 输出的控制信号是数字量，这就要求有相应的模块将其转换为模拟量。 这种模块就是模拟量输出模块。 典型模拟量模块的量程为 10V～ +10V、 0～ +10V、 4～ 20mA 等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度 等因素。 一些 PLC 制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如热电阻 RTD、热电偶等信号） 此外，有些传感器如旋转编码器输出的是一连串的脉冲，并且输出的频率较高（ 20kHz以上），尽管这些脉冲信号也可算作数字量，但普通数字量输入模块不能正确的检测之，应选择高速计数模块。 不同的 I/O 模块，其电路和性能不同，它直接影响着 PLC 的应用范围和价格，应该根据实际情况合理选择。 、分配输入 /输出点 PLC 机型及输入 /输出（ I/O）模块选择完毕后，首先，设计出 PLC 系统总体配置图。 然后 依据工艺布置图，参照具体的 PLC 相关说明书或手册将输入信号与输入点、输出控制信号与输出点一一对应画出 I/O 接线图即 PLC 输入 /输出电气原理图。 PLC 机型选择完后输入 /输出点数的多少是决定控制系统价格及设计合理性的重要因素，因此在完成同样控制功能的情况下可通过合理设计以简化输入 /输出点数。 、安全回路设计 安全回路是保护负载或控制对象以及防止操作错误或控制失败而进行连锁控制的回路。 在直接控制负载的同时，安全保护回路还给 PLC 输入信号，以便于 PLC 进行保护处理。 安全回路一般考虑以下几个方面。 （ 1）短路保护 应该在 PLC 外部输出回路中装上熔断器，进行短路保护。 最好在每个负载的回路中都装上熔断器。 （ 2）互锁与联锁措施 除在程序中保证电路的互锁关系， PLC 外部接线中还应该采取硬件的互锁措施，以确保系统安全可靠地运行。 （ 3）失压保护与紧急停车措施 PLC 外部负载的供电线路应具有失压保护措施，当临时停电再恢复供电时，不按下“启动”按钮 PLC 的外部负载就不能自行启动。 这种接线方法的另一个作用是，当特殊情况下需要紧急停机时，按下“急停”按钮就可以切断负载电源，同时“急停”信号输入 PLC。 （ 4）极限保护 在有些如提升机类超过限位就有可能产生危险的情况下，设置极限保护，当极限保护动作时直接切断负载电源，同时将信号输入 PLC。 第三 章、 PLC 控 制设计步骤 9 、 PLC 的软件设计 软件设计是 PLC 控制系统设计的核心。 要设计好 PLC 的应用软件，必须充分了解被控对象的生产工艺、技术特性、控制要求等。 通过 PLC 的应用软件完成系统的各项控制功能。 （ 1）、 PLC 应用软件设计的内容 PLC 的应用软件设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求，使用相应的编程语言，对用户控制程序的编制和相应文件的形成过程。 主要内容包括：确定程序结构；定义输入 /输出 、中间标志、定时器、计数器和数据区等参数表；编制程序；编写程序说明书。 PLC 应用软件设计还包括文本显示器或触摸屏等人机界面（ HMI）设备及其它特殊功能模块的组态。 （ 2）、熟悉被控制对象制定设备运行方案 在系统硬件设计基础上，根据生产工艺的要求，分析各输入 /输出与各种操作之间的逻辑关系，确定检测量和控制方法。 并设计出系统中各设备的操作内容和操作顺序。 对于较复杂的系统，可按物理位置或控制功能将系统分区控制。 较复杂系统一般还需画出系统控制流程图，用以清楚表明动作的顺序和条件，简单系统一般不用。 （ 3）、 熟 悉编程语言和编程软件 熟悉编程语言和编程软件是进行程序设计的前提。 这一步骤的主要任务是根据有关手册详细了解所使用的编程软件及其操作系统，选择一种或几种合适的编程语言形式，并熟悉其指令系统和参数分类，尤其注意那些在编程中可能要用到的指令和功能。 熟悉编程语言最好的办法就是上机操作，并编制一些试验程序，在模拟平台上进行试运行，以便详尽地了解指令的功能和用途，为后面的程序设计打下良好的基础，避免走弯路。 （ 4）、定义参数表 参数表的定义包括对输入 /输出、中间标志、定时器、计数器和数据区的定义。 参数表的定义格 式和内容根据系统和个人爱好的情况有所不同，但所包含的内容基本是相同的。 总的设计原则是便于使用，尽可能详细。 程序编制开始以前必须首先定义输入 /输出信号表。 主要依据是 PLC 输入 /输出电气原理图。 每一种 PLC 的输入点编号和输出点编号都有自己明确的规定，在确定了 PLC 型号和配置后，要对输入 /输出信号分配 PLC 的输入 /输出编号（地址），并编制成表。 一般情况下，输入 /输出信号表要明显地标出模板的位置、输入 /输出地址号、信号名称和信号类型等。 尤其输入 /输出定义表注释注解内容应尽可能详细。 地址尽量按由小到大的顺序排列， 没有定义或备用的点也不要漏掉，这样便于在编程、调试和修改程序时查找使用。 广东石油化工学院本科毕业设计： PLC 控制技术在铁精粉生产过程中的应用 10 而中间标志、定时器、计数器和数据区编程以前可能不太好定义，一般是在编程过程中随使用随定义，在程序编制过程中间或编制完成后连同输入 /输出信号表统一整理。 （ 5）、程序的编写 如果有操作系统支持，尽量使用编程语言高级形式，如梯形图语言。 在编写过程中，根据实际需要，对中间标志信号表和存储单元表进行逐个定义，要注意留出足够的公共暂存区，以节省内存的使用。 由于许多小型 PLC 使用的是简易编程器，只能输入指令代码。 梯形图设计好后，还需要将梯形图按 指令语句编出代码程序，列出程序清单。 在熟悉所选的 PLC 指令系统后，可以很容易地根据梯形图写出语句表程序。 编写程序过程中要及时对编出的程序进行注释，以免忘记其间的相互关系。 注释应包括程序段功能、逻辑关系、设计思想、信号的来源和去向等的说明，以便于程序的阅读和调试。 （ 6） 、程序的测试 程序的测试是整个程序设计工作中的一项重要的内容，它可以初步检查程序的实际运行效果。 程序测试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在测试中修改和完善的。 测试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输入信号的变化对系统的作用，必 要时可以借助仪器仪表。 各功能单元测试完成后，再连通全部程序，测试各部分的接口情况，直到满意为止。 程序测试可以在实验室进行，也可以在现场进行。 如果是在现场进行程序测试，那就要将 PLC 与现场信号隔离，以免引起事故。 （ 7）、程序说明书的编写 程序说明书是整个程序内容的综合性说明文档，是整个程序设计工作的总结。 编写的主要目的是让程序的使用者了解程序的基本结构和某些问题的处理方法，以及程序阅读方法和使用中应注意的事项。 程序说明书一般包括程序设计的依据、程序的基本结构、各功能单元分析、使用的公式和原理、各参数的来 源和运算过程、程序的测试情况等。 上面流程中各个步骤都是应用程序设计中不可缺少的环节，要设计一个好的应用程序，必须做好每一个环节的工作。 但是，应用程序设计中的核心是程序的编写，其他步骤都是为其服务的。 （ 8）、常用的编程方法 PLC 的编程方法主要有经验设计法和逻辑设计法。 逻辑设计是以逻辑代数为理论基础，通过列写输入与输出的逻辑表达式，再转换成梯形图。 由于一般逻辑设计过程比较复杂，而且周期较大，大多采用经验设计的方法。 如果控制系统比较复杂，可以借助流程图。 所谓经验设计是在一些典型应用基础上，根据被控对象对控制 系统的具体要求，第三 章、 PLC 控 制设计步骤 11 选用一些基本环节，适当组合、修改、完善，使其成为符合控制要求的程序。 一般经验设计法没有普通的规律可以遵循，只有在大量的程序设计中不断地积累、丰富自己，并且逐渐形成自己的设计风格。 一个程序设计的质量，以及所用的时间往往与编程者的经验有很大关系。 所谓常用基本环节很多是借鉴继电接触器控制线路转换而来的。 它与继电接触器线路图画法十分相似，信号输入、输出方式及控制功能也大致相同。 对于熟悉继电接触器控制系统设计原理的工程技术人员来讲，掌握梯形图语言设计无疑是十分方便和快捷的。 、。