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自动配料皮带运输机控制系统.doc

自动配料皮带运输机控制系统

明早起飞2000
2017-09-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《自动配料皮带运输机控制系统doc》,可适用于工程科技领域

自动配料皮带运输机控制系统基于PLC自动配料皮带运输机控制系统的设计摘要在现代化的工业生产中常常需要对物料进行加工、搬运如果这些繁杂的工作由人工完成的话不但效率低而且劳动强度大不适合现代化的生产需要。本文主要对基于PLC自动配料皮带运输机控制系统进行了详细的研究该系统有两大部分构成:自动配料装置及皮带运输机控制系统。该控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点具有良好的应用价值在建材、化工、食品机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛使用。本次设计主要的内容:采用三菱FXN系列PLC实现控制系统的设计着重从带式运输机液体混合装置系统两个方面深入研究确定其控制要求明确PLC的机型的选择确定IO地址的分配设计IO接线图、控制流程图及梯形图深入理解PLC的编程方法按照控制要求对自动配料皮带运输机系统进行编程。关键字:PLC自动配料皮带运输机程序设计PLCBASEDAUTOMATICCONTROLSYSTEMFORBELTCONVEYORDESIGNABSTRACTInmodernindustrialproductionisoftenaneedformaterialsforprocessing,handling,ifthecomplexityoftheworkcompletedbythemanual,thennotonlyinefficient,butalsolaborintensive,notsuitableformodernproductionInthispaper,PLCbasedautomaticcontrolsystemforbeltconveyorcarriedoutadetailedstudy,whichconsistedoftwomajorsystems:AutomaticbatchingplantandcontrolsystemforbeltconveyorThecontrolsystemhashighaccuracy,lowcost,antiinterferenceability,lowfailurerate,simpleoperationandmaintenance,hasagoodapplicationvalue,Inbuildingmaterials,chemicalindustry,foodmachinery,iron装置系统上的改进结合皮带运输机控制系统构造出新的控制系统即自动配料皮带运输机控制系统采用三菱公司FXN系列PLC来实现自动配料皮带运输机系统的控制该系统能够提供均匀、无杂色、无结块、品质均一的干混料同时可运送散状物料现场安装和维修都很方便理检查时也一目了然且能适应高温度、高粉尘、有冲击和连续振动的工作条件,不受恶劣环境的影响。该系统有着广阔的应用空间被广泛应用在煤炭、电厂、钢铁企业、水泥、粮食、烟草、食品及轻工业的生产线。方案研究与选择本次设计主要是围绕液体混料装置及皮带运输机方面的研究综合运用其控制功能。皮带运输机的控制系统在建材、化工、食品、机械、钢铁、冶金、煤矿等工业生产中广泛使用皮带运输机运送原料或物品。图为某原料皮带运输机的示意图。原料从料斗经过PD、PD两台皮带运输机送出。从料斗向PD供料由电磁阀YV控制PD和PD分别由电动机M和M驱动。该控制系统主要考虑的是传送带的启动和停止。在启动时对其进行一些要求:为了避免在前段皮带上造成物料堆积要求逆物料方向按一定的流动方向按一定的时间间隔顺序启动。同样在停止时为了使运输皮带上不残留物料要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。图原料皮带运输机控制示意图物料混合装置控制系统图为水泥、粮食、烟草、食品等轻工业生产线的混料装置阀A、B、C为电磁阀用于控制管路。线圈通电时打开管路线圈断电后关闭管路。高、中、低三个料位传感器被淹没时为ON。系统初始状态为电动机停止所有阀门关闭装置内没有物料高、中、低三个传感器处于OFF状态。控制要求为按下启动按钮后打开A阀物料A流入当中传感器被淹变为ON时A阀关闭B阀打开B物料流入容器当高位传感器被淹没变为ON时图物料混合装置系统示意图B阀关闭搅拌电机开始运行开始搅动物料s后停止搅拌打开C阀放出均匀的混合物料当料位下降到露出低位传感器(传感器有ON变为OFF)时开始计时s后关闭C阀(以确保容器放空)系统回到初始状态系统运行完一个完整的周期。此时系统应检测在刚过的运行周期里是否发出了停止信号如果已发出则系统停止在初始状态等待下一次启动信号否则系统继续运行。也就是说按下此类系统的停止要求不应马上停止。而应该等回到初始状态运行完这个周期再停止。这生产工艺所必须要求的。结构设计及控制要求根据皮带运输机控制及混液装置系统的工控原理从中提取一部分元件综合运用构造出新的PLC控制系统即自动配料皮带运输机控制系统。系统的基本构成()自动配料系统由一个混料容器三个料位传感器进料阀A进料阀B及放料阀C一台搅拌电机组成。()皮带传送系统包括条个传送带PD、PD、PD传送带均由步进电机驱动共使用了台步进电机。()控制系统该系统的全部控制功能由一台三菱FXNMR型可编程控制器实现用于控制进料、搅拌、放料、皮带运转、停止等工作过程。系统的工作原理图为自动配料皮带运输机系统的设计原理图SL、SL、SL、分别为高、中、低料位传感器料位淹没时接通物料A、B有进料电磁阀Y、Y控制、混料由出料电磁阀Y控制M为搅拌电机三条传送带PD、PD、PD分别由接触器M、M、M控制。控制要求如下:()初始状态自动配料混合装置处于OFF状态搅拌电动机停止所以阀门关闭装置内没有物料上、中、下三个液位传感器处于OFF状态皮带运输机由电动机控制现处于停止状态。()启动操作图动配料皮带运输机控制系统原理图按下启动按钮SB装置开始按以下规律运行:a物料A电磁阀打开物料A流入容器。当料位到达中料位传感器SL时SL接通关闭物料A电磁阀打开物料B电磁阀物料B开始流入容器。b当容器料位到达高料位传感器SL时SL接通关闭物料B电磁阀搅拌电机M启动开始搅匀物料。c搅拌电机工作s后停止搅动在开启放料电磁阀C之前为了避免在前段传送带上造成物料堆积依次间隔s启动传送带电动机M、M、M分别带动传送带PD、PD、PD运转。d当皮带PD运转起来s后放料电磁阀C打开开始放出混合物料。e当容器料位下降到低料位传感器SL时SL由接通变为断开开始计时s后关闭放料电磁阀C。f在关闭放料电磁阀C的同时为了使传送带上不残留物料依次间隔s停止传动带M、M、M电动机传送带PD、PD、PD停止运转系统开始执行下一个循环周期。()停止操作按下停止按钮SB后在当前的混合、放料、输送操作处理完毕后才停止运行(停在初始状态上)第章系统的总体设计PLC机型的选择及外部接线图图自动配料皮带运输机PLC外部接线图根据对自动配料皮带运输机控制要求的分析可确定输入信号由启动、停止按钮SB、SB物料传感器SL、SL、SL共计点输入输出信号为搅拌电机接触器M、传动带接触器M、传送带接触器M、传送带接触器M进料电磁阀A、进料电磁阀B、放料电磁阀C共计点。综合上述分析系统要求考虑到系统的经济型和技术指标可选用三菱公司的FXN系列PLC机型为FXNMR。该机基本单元有有个开关量输入点个开关量输出点能够满足系统控制要求。据此可作出自动配料皮带运输机控制系统的输入、输出分配如外部接线图所示。IO设备及IO编号的分配如表所示为控制系统的I分配表。表PLC的IO分配表输入设备输入点编号输出设备输出点编号XY启动按钮SB搅拌电机接触器MXY停止按钮SB传送带接触器MXY高料位传感器SL传送带接触器MXY中料位传感器SL传送带接触器MXY低料位传感器SL进料电磁阀AY进料电磁阀BY放料电磁阀C顺序功能图的设计由题目给出的控制要求可以把顺序功能图划分为步连同初始步共步。每一步驱动相关的负载设计思路同STL顺序功能图一样图给出了用M代表步的顺序功能图。需要注意的是M步的转换条件是料位露出下传感器也就是X由ON变为OFF所以转换条件应该是X下面是与顺序功能图对应的梯形图。图中X为启动信号X为停止信号如果启保停辅助继电器M为ONM为ON后能马上状态转移系统继续工作如果M为OFFM为ON后不能转移系统停在初始步。编写梯形图时必须把所有能够使M为ON的条件全部考虑到比如M电路M为活动步情况下T为ON将会使M为ON所以将M、T的常开触点串联作为M的启动电路。可编程程控制器开始运行时应将M置ON否则系统无法正常运行故将M的常开触点与上述的电路并联并联后还应并联上M的自保触点。M后续步M为ON应将M线圈断开所以后续步M的常闭触点与M的线圈串联。对于传动带的启动为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序启动PD、PD、PD停止时为了使运输皮带上不残留物料要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序启动PD、PD、PDM、M两步都驱动负载Y为避免双线圈输出用M、M的常开触点并联集中驱动Y。具体的程序分析过程见节。以M为编程软件的顺序功能图和S为编程软件的顺序功能图一样一般情图自动配料皮带运输机的顺序功能图况下每一步为ON时都要驱动一定得负载条件不满足活动步不转移。在状态转移过程中相邻两步的状态同时为ON一个周期对那些不能同时接通的外部负载(如正反接触器)为了保证安全必须在外部设置硬件互锁。梯形图的设计及过程分析该控制系统的梯形图程序如图所示。采用基本逻辑指令编程根据控制要求编写的梯形图如图所示下面分析其工作过程:()初始状态当系统投入运行时自动配料装置处于OFF状态搅拌电动机停止所以阀门关闭装置内没有物料上、中、下三个料位传感器处于OFF状态皮带运输机由电动机控制现处于停止状态()启动操作按下启动按钮XM接通并自保同时使并联在第行及串联在第行的M动合触点闭合此时M接通并自保第行串联的动合触点M接通(为开启进料电磁阀A做准备)及串联在第行的M动断触点断开(切断执行皮带停止运转系统)同时M接通并自保使串联在第行的M动合触点闭合(为开启进料电磁阀B做准备)及串联在第行的M动断触点断开(切断初始步系统)同时时Y接通物料A电磁阀打开物料流入容器。a料位上升到中料位当料位上升到中料位时X动作M接通并自保使串联在第行的M图自动配料皮带运输机控制系统梯形图动合触点闭合(为搅拌启动作准备)及串联在第行的M动断触点断开(切断进料A系统)同时Y接通进料电磁阀B开启物料B流入容器。b料位上升到高料位当料位上升到高料位时X动作M接通并自保使串联在第行的M动合触点闭合(为皮带启动做准备)及串联在第行的M动断触点断开(切断进料B系统)同时Y接通搅拌电机运转T接通开始计时。c依次间隔启动传送带M、M、M电动机当定时器T计时s过后串联在第行定时器T的动合触点闭合M接通并自保使串联在第行的M动合触点闭合(为皮带启动作准备)及串联在第行的M动断触点断开(切断搅拌物料系统)同时Y接通皮带PD开始运转定时器T接通开始计时s过后串联在第行的定时器T的动合触点闭合M接通并自保使串联在第行的M动合触点闭合(为皮带PD启动作准备)同时Y接通皮带PD开始运转定时器T接通开始计时s过后串联在第行的定时器T的动合触点闭合M接通并自保使串联在第行M的动合触点闭合(为开启放料阀作准备)同时Y接通皮带PD开始运转定时器T接通开始计时。d放料电磁阀开启当定时器T计时s过后串联在第行的定时器T动合触点闭合M接通并自保使串联在第行的M动合触点闭合(为清空容器作准备)同时Y接通开始放料。e料位下降到低料位当料位下降到低料位时X动作M接通并自保使串联在第行M动断触点断开(暂时切断放料系统)及第行的M动合触点闭合(为关闭放料电磁阀作准备)同时Y接通继续放料定时器T接通开始计时。f关闭放料电磁阀当定时器T计时s过后T动合触点闭合M接通并自保使串联在第行的M动断触点闭断开(切断放料系统)同时定时器T开始计时。g依次间隔停止三条传送带M、M、M电机当定时器T计时s过后串联在第行的定时器T动合触点闭合M接通使串联在第行的M动断触点断开M、Y、T断电所有的触点复位皮带PD停止运转同时定时器T接通开始计时s过后串联在第行的M接通使串联在第行的M动断触点断开M、Y、T断电所有的触点复位皮带PD停止运转同时定时器T开始计时s过后串联在第行的M接通使串联在第行的M动断触点断开M、Y、T断电所有的触点复位皮带PD停止运转同时串联在第行的M动合触点闭合(为下一次循环作准备)及定时器T接通开始计时s过后串联在第行的定时器T动合触点闭合准备执行下一次循环周期。()停止操作按下停止按钮XM断电并联在第行及串联在第行的M动合触点复位即停止循环若系统正在运行过程中按下此类系统的停止按钮X其不应该立即停止而应该等到等到回到初始状态运行完这个周期再停止。这是生产工艺所必须要求的。根据图的梯形图程序编制的语句表(见附录)结论为期短短几个月的毕业课程设计已经结束在这期间内我主要对于PLC可编程逻辑控制器的了解和运用进行了深入的研究主要体现在针对实现某一功能的控制通过PLC的选型、以及相应的逻辑程序的编写最终实现其控制功能。本次设计的课题利用PLC实现对自动配料皮带运输机的控制该控制系统是在原有液体混合装置上的改进结合皮带运输机控制系统综合运用。该控制系统的输入和输出点数也不是很多逻辑控制相对简单一般的小型PLC均可以实现其功能。PLC的选型主要采用的是日本三菱FXN系PLC因为在平时在学习过程中接触到的比较多相对学起来比较容易一些而且在工业控制领域大多数电气技术人员对三菱FXN系PLC较为熟知因此采用其更加具有实际意义。总的来说这次课程设计收获颇丰。通过这次设计使我对所学的知识进行了一次系统的综合考察也让我发现了自身专业知识的不足。由于在这次毕业设计中缺乏理论和实验基础再加上我的能力有限在设计中难免有考虑不周之处希望今后能在工作岗位中不断的完善自己尽最大的努力争取做到最好。谢辞在这次设计完成之初首先要对帮助过我的老师、同学表示衷心的感谢!本次设计是在***老师精心指导和大力支持下才完成的。*老师以其严谨求实的治学态度、踏实的工作作风让我在这次设计中受益匪浅。尤其在毕业设计之初由于缺乏经验和专业知识的我们在面对即将开展的毕业设计时毫无头绪。*老师就专门精心为我们辅导明确设计思路从而有效地让我们节省了更多的时间去探索给我们提供了无私的帮助。另外还要感谢在毕业设计中给予了我鼓励和支持的朋友以及和我一起做毕业设计的同学正是他们为本文提供的宝贵意见及专业知识支持才使得我顺利完成论文。最后再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢!感谢***学院全体老师三年来孜孜不倦的教悔与辛勤培育祝他们身体安康、学术进步!参考文献陈立定电气控制与可编程序控制器原理及应用机械工业出版社,~黄净电气控制与可编程序控制器北京:机械工业出版社,~方承远工厂电气控制技术北京:机械工业出版社,~范永胜,王岷电气控制与PLC应用北京:中国电力出版社,~杨长能,林小峰可编程序控制器(PC)与实验指导重庆大学出版社,~何衍庆可编程控制器原理及应用技巧北京:化学工业出版社,~张万忠可编程控制器应用技术北京:化学工业出版社,~史国生电气控制与可编程控制器技术北京:化学工业出版社,~廖常初PLC编程及应用北京:化学工业出版社,~路林吉,江龙康可编程控制器原理及应用北京:清华大学出版社,~江秀汉,汤楠可编程控制器原理及应用西安电子科技大学出社,~张进秋,陈永利可编程控制器原理与应用实例机械工程出版社,~孙同景,徐蹲可编程序控制器应用基础山东科学技术出版社,~余雷声电气控制与PLC应用北京:机械工业出版社,~洪忠渝可编程序控制器的原理及应用山东:青岛海洋大学,~附录语句表步序号指令数据步序号指令数据LDXSPKORMLDMANIXANDTOUTMORMLDMANIMANDTOUTMORMOUTYORMOUTTANIMSPKOUTMLDMLDMANDTANDMORMORMANIMANIMOUTMOUTMLDMOUTYANIXLDMORMANDXANIMORMOUTMANIMOUTTOUTMSPKOUTYLDMLDMORMANDXOUTYORMLDMANIMANDTOUTMORMOUTYANIMOUTTOUTMSPKOUTTLDMSPKANDTLDTORMOUTMANIMOUTTOUTMSPKOUTYLDTOUTTOUTMSPKOUTTLDMSPKANDTLDTORMOUTMANIMOUTTOUTMSPKOUTYENDOUTT外文资料翻译ThefuturedevelopmenttrendofPLCInthefieldofindustrialautomationcontrolisdividedintoPLC,industrialcontrolandembeddedcontrol,andthePLCsinceafterthebirthatanalarmingrateinthisareahasbecomethedominantserviceprovider,forawiderangeofautomationcontrolequipmenttoprovideaveryreliablecontrolapplicationsThemainreasonisthatitisabletocontroltheapplicationofautomationtoprovideasafe,reliableandfairlycompletesolutionsforindustrialenterprisesinthecurrentautomationneedsPLCcharacteristicsandapplication()reliabilityThereliabilityoftheproduct'seffectivenessandmaintainabilityProgrammablecontrollerandhighreliability,performanceinthefollowingareas:adoesnotrequirealargenumberofprogrammablelogiccontrollermovingpartsandelectroniccomponents,greatlyreducingwiring,atthesametime,simpleinhousemaintenance,maintenancetime,soreliabilityisimprovedbthereliabilityofprogrammablelogiccontrollerdesignmethodusingaseriesofdesign,suchasredundantdesign,brownoutprotection,faultdiagnosis,alarmandoperationofinformationdisplayandinformationprotectionandrecoverycProgrammableControllereasestronger,ithasprogrammedasimple,easytooperate,programmingerrorratesubstantiallyreduced,andthepooroperatingenvironmentfortheindustrialdesignofhardwarereliabilitygreatlyincreaseddprogrammablelogiccontrollerhardwaredesign,usingaseriesofmeasurestoimprovereliabilityForexample,theuseofhighreliabilityindustrialgradecomponents,theuseofadvancedelectronicprocessingtechnology(SMT)manufacturing,tointerferewiththeuseofshielding,isolationandfilteringmemorycontentprotection,theuseofwatchdogandselfdiagnosticmeasuresdesignedtofacilitatemaintenanceandsoon()easeaeasytooperate:theoperationofthePLCincludingtheproceduretochangetheinputandprocessoperation,themajorityofPLCprogrammertocarryoutproceduresfortheuseofinputandchangetheoperationThePLCisnowthemajorityoftheprogrammercanusethecomputerdirectly,tochangethepresentproceduremayalsoberequiredtoaddressthebasisofnumber,relaynumberorcontactnumber,orsearchdirectlyinordertofind,andthenchangescanbeonlineorofflinebprogramming:PLCTherearemanyprogramminglanguagescanbeused,ladderandelectricalschematicdiagramsimilarprogramminglanguageisanacronymforfunctional,easytorememberfunctionallanguagetotheprocessflowcharttheprogressofthemainline,verysuitablefordesignersandProcessdesignofcommunicationprofessionalsFunctionBlockDiagramandStructuredTextlanguage,featuresaclear,easytounderstandandsoonceasymaintenance:PLChasaselfdiagnosticfunctionofthetechnicalrequirementsformaintenancepersonnellow,whenthesystemfailure,ahardwareandsoftwarethroughselfdiagnosis,maintenancepersonnelcanbeinaccordancewiththerelevantfaultcodeandfaultdisplayhints,suchassignalinformation,orthroughprogrammingandHMIconfigurationscreen,directthesitetofindfaultwhere,fortherapidtroubleshootingandrepairsavestimeandreducesMTTR()Flexibilityaflexibilityofprogramming:PLCstandardprogramminglanguagesusedareLadderDiagram,InstructionList,functionchart,functionblockdiagramandstructuredtextprogramminglanguageUserstomasteraprogramminglanguagewhichcanbeprogrammed,thediversityofprogrammingtomakeprogrammingeasybexpandtheflexibilityof:PLCexpansionflexibilityisanimportantfeatureofitItcanbebasedonexpandingthescaleofapplication,namelytheexpansionofcapacity,theexpansionoffunctions,applicationsandthecontroloftheexpansionItcannotonlybyincreasingtheinputandoutputcardsincreasethepoints,throughtheexpansionunittoexpandcapacityandfunction,canalsobemorethanonePLCtoexpandthecommunicationscapacityandcapabilities,coperatingflexibility:theflexibilityofoperationmeansthedesignwork,programmingwork,andinstallationtoreducetheworkloadoftheconstructionOperationhasbecomeveryconvenientandflexibletomonitorandcontrolhasbecomeveryeasyRelaycontrolsystemintheorderofthenumberofoperationsneededtobesimplified,theproductionprocesscanbedifferentfromthesameconsoleandcontrolscreens()MechatronicsInordertomakeindustrialproductionprocesscontrolismorestable,morereliable,highquality,highyield,lowefficiencyofprocesscontrolequipmentanddevicestothemechanicalandelectricalintegration,thatis,instruments,electronics,computerintegratedtherequirementsofthePLCisthistheproductofarequest,itisspecificallydesignedforindustrialprocesscontrolequipment,smallsize,function,andtheadvantagesofagoodantijamming,mechanicalandelectricalcomponentswillbecombinedinonedevice,theinstrumentation,electronicsandthefunctionsofthecomputerintegratedtogether,therefore,Ithasbecometoday'sCNCtechnology,industrialrobotics,discretemanufacturingandprocessareassuchasthemainprocesscontrolequipment,tobecomethethreepillarsofindustrialautomation(PLC,robotics,CADCAM)oneProgrammablelogiccontrollerhasbecomeanirreplaceablecontrolsystems,theycancommunicationwithothersystemstoprovideproductstatements,productionscheduling,andequipmentforselfdiagnosisoffailures,thesetechnicalimprovements,sothatthePLChasbecometoday,eachofindustryqualityandoutputoftheimportantcontributorsItiseasytoseefromtheabovecharacteristics,PLCinthefieldofindustrialcontrol,notonlywillnotbeintroducedgraduallyandwillcontinuetoexpandhismarketshareThesurfaceappearanceofIPCPLCtobringacertaindegreeofimpact,butacloserlookatifwecanseethattheIPChashelpedtosomeextent,infact,thedevelopmentofPLC,becausePLChighreliability,easytouse,buttheoperatorstationandanumberoffunctions,suchascurveprocessing,datarecordingandotherfunctions,farlessthanIPC,andIPC'sfatalflawispoorreliabilityTherefore,thepresentsituationcombinedIPCandPLCcontrolsystemmoreperfectTheemergenceofIPCtopromotethedevelopmentofthePLCPLCdirectionInfact,sinceitsbirthPLCisalsoinconstantdevelopmenttoimproveinnovationTheintroductionofanew,advancedmicroprocessorsandelectronictechnologytoachievefastscantimeSmall,lowcostPLC,canreplacetherelay,greaterdrivingforcefordevelopmentHighdensityIOsystemstoprovidelowcostspacesavinginterfaceMicroprocessorbasedIntelligentIOinterface,extendstheabilityofdistributedcontrolAtypicalinterface,suchas:PID,network,CANbus,fieldbus,ASCIIcommunications,positioning,thehostcommunicationmodule,andsupporthighlevellanguageprogrammingofthemodule(suchasBASIC,PASCAL)Includinginputoutputmoduleandthestructuraldesignofterminalimprovements,sothatamoreintegratedterminalSpecialinterfacetoallowcertaindevicesdirectlyfromthecontroller,suchasthermocouple,thermalresistance,stressmeasurement,fastresponsepulseAndasaresultofIPC,DCScontrolsystem,suchastheemergenceoffunctionwillforcethePLCtowardmoreopennessinthedirectionofgreatercompatibilityofthecontinuousdevelopmentTointegratemultiplefunctions,amoreopenintegrationPLC()moreadvancedfeatures,butalsosimpleandquicktouseSimplelogicoftraditionalPLCcontrolfunctionsaregraduallyunabletomeettherequirementsofthecurrentfieldofindustrialcontrol,manynewcontrolsystemisnolongerjustsimplelogiccontrol,anincreaseofmanynewfunctionalrequirements,suchasalargenumberofdataprocessing,storage,graphicsprocessing,andsoonaredisplayedInadditiontotherequirementsofthepowerfulfeatures,manyprojectdevelopersandendusers,butalsohopethatthestructureofcontrolsystemismoresimple,thedevelopmentofmoreefficientuseofothercontrolsystemscompatibility,openingupmoreFortheseneeds,theUnitedStatesHORNERCompany(GEimportantpartnercompanies)inthethcentury,theearlys,firstputforwardthe"Allinone"theconceptoftheintegrationofcontrolandhasbeencommittedtotheideaofproductdevelopment,launchedtheworld'sfirstintegratedcontrollerOCS(OperatorControlStation)Traditionalcontrolsystem,thelocaldisplayandPLCisseparatefromthegeneral,respectively,usedifferenteditingsoftware,toconnectbetweentheserialcommunication,sodevelopersneedalotoftimeandeffortspentonsoftwaredevelopmenttrainingandprocedures,theandserialcommunicationsarerelativelypoorreliability,easytobeinterferedwithOCScontrollerandnotasimplePLC,norisitsimplyshowsthehumanmachineinterface,itwouldPLC,HMI,IOandpowerfulnetworkfunctionsintoaperfectoneManmachineinterfaceandPLCcontrolprogramusingthesamesetofprogrammingdevelopedbyHORNERindustrialprogrammingsoftwareCsCAPEcompleted(fivekindsofprogramminglanguagesupport,standardfortheladder)tocomplete,allowstheusertousefasterandmoreconvenientOCSisnotonlyPLC,HMI,IOandnetworkintegrationsimpleandincreasethenumberofindustrialcontrolcomputerorsoftwareconfigurationSuchasfloatingpointoperations,advancedmathematicalcalculations,graphicscurve(timecurve,XYcurve),thelocalhistoricaldatarecords(largecapacityremovablestoragecard,G,HORNERfirstuseofMicroSDstorage),videoinputandoutput,theexpertsysteminterface,datamonitoring,recordingandprintingdocuments()bettercommunications,betteropenInrecentyears,withthepopularityofInternettechnologyandtopromote,Ethernethasbeentherapiddevelopment,especiallytherateofincreaseinEthernetcommunications,Ethernetswitchingtechnology,tosolvetheproblemofnondeterministicEthernetbroughtanewopportunity:Firstofall,EthernetcommunicationratehasincreasedfromMbps,toMbpsandevenGbps,Second,theEthernetswitchtoconnectitsportineachnetworknodebandwidthprovidedbyanindependentconnectingtheswitchesinthesameequipmentondifferentresourcesdonotexist,whichisequivalenttoeachdeviceofanetworksegmentexclusiveThird,Fullduplextechnologyforeachdeviceandbetweentheswitchportprovidesadedicatedsendandreceivechannel,sodifferentEthernetdevicesgreatlyreducetheconflictbetweenthe(halfduplexswitched),orcompletelyavoid(fullduplexswitched)Therefore,theEthernetnetworkhasbecomeestablished,soasitappliestoindustrialautomationandcontroltoeliminatethemainobstaclesWithotherfieldbusorindustrialcommunicationsnetworks,Ethernethasawiderangeofapplications,lowcost,highspeedcommunications,hardwareandsoftwareresourcerich,easytoconnectwiththeINTERNET,andsustainabledevelopmentpotentialadvantages,notonlythemonopolyofacomprehensivefactoryautomationinformationmanagementnetwork,butalsointheprocessofmonitoringthenetworklayerhasalsobeenwidelyusedandhasadirectdownwardextensionusedintheindustrialfielddevicelayernetworktrendThefuturedevelopmentofPLCinadditiontothedevelopmentoftheproductitself,agreaterextentdependontheusersandthedevelopmentofthemarket,theexistenceofanyproductistousersandthebasicneedsofthemarketPLCtoitshighreliabilityandeasyoperation,ledtheindustrialsectorfordecades,IbelieveitwillcontinuetoexistandcontinuethedevelopmentofastrongPLC未来发展趋势在工业自动化控制领域主要分为PLC工控机和嵌入式控制而PLC自年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案适合于当前工业企业对自动化的需要。PLC的特点及应用()可靠性可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高表现在下列几个方面:a可编程控制器不需要大量的活动部件和电子元件接线大大减少与此同时系统的维修简单维修时间缩短因此可靠性得到提高。b可编程控制器采用一系列可靠性设计方法进行设计例如冗余设计掉电保护故障诊断报警和运行信息显示和信息保护及恢复等。c可编程控制器有较强的易操作性它具有编程简单操作方便编程的出错率大大降低而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。d可编程控制器的硬件设计方面采用了一系列提高可靠性的措施。例如采用可靠性高的工业级元件采用先进的电子加工工艺(SMT)制造对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等存储器内容的保护采用看门狗和自诊断措施便于维修的设计等。()易操作性a操作方便:对PLC的操作包括程序的输入和程序更改操作大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改操作。现在的PLC的编程器大部分可以用电脑直接进行更改程序也可根据所需地址编号、继电器编号或接点号等直接进行搜索或按顺序寻找然后可以在线或离线更改b编程方面:PLC有多种程序设计语言可以使用梯形图与电气原理图相似编程语句是功能的缩写便于记忆功能图表语言以过程流程进展为主线十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想的沟通。功能模块图和结构化文本语言功能清晰易于理解等优点。c维修方便:PLC所具有的自诊断功能对维修人员的技术要求较低当系统发生故障时通过硬件和软件的自诊断维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息或通过编程器和HMI屏幕的设定直接找到故障所在的部位为迅速排除故障和修复节省了时间降低了MTTR。()灵活性a编程的灵活性:PLC采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程编程方法的多样性使编程方便。b扩展的灵活性:PLC的扩展灵活性是它的一个重要特点。它可以根据应用的规模不断扩展即进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。它不仅可以通过增加输入输出卡件增加点数通过扩展单元扩大容量和功能也可以通过多台PLC的通信来扩大容量和功能c操作的灵活性:操作的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操作变得十分方便和灵活监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作得到简化不同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。()机电一体化为了使工业生产的过程控制更平稳更可靠向优质、高产、低耗要效益对过程控制设备和装置提出了机电一体化即仪表、电子、计算机综合的要求而PLC正是这一要求的产物它是专门为工业过程而设计的控制设备具有体积小、功能强抗干扰性好等优点它将机械与电气部件有机地结合在一个设备内把仪表、电子和计算机的功能综合集成在一起因此它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域的主要控制设备成为工业自动化三大支柱(PLC机器人CADCAM)之一。可编程控制器现在已经成为了一个不可代替的控制系统它们可以与其它系统通讯提供产品报表生产调度诊断自身和设备的故障这些技术上的改进让PLC成为今天的各行各业的高质量和产量的重要的贡献者。由以上特点不难看出PLC在工业控制领域不仅不会逐渐推出而且会不断扩大他的市场份额。表面上看工控机的出现给PLC带来了一定程度的冲击但如果我们仔细分析一下可以看到工控机在某种程度上其实帮助了PLC的发展因为PLC的可靠性高易操作但对与操作员站的一些功能如曲线处理数据记录等功能远不及工控机而工控机的致命缺陷是可靠性差。所以目前来看工控机与PLC结合的控制系统更为完美。工控机的出现推动了PLC的发展。PLC发展的方向其实PLC自诞生以来也是在不断发展改进创新的。采用新的、先进的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间小型的、低成本的PLC可以替代到个继电器获得更大的发展动力高密度的IO系统以低成本提供了节省空间的接口基于微处理器的智能IO接口扩展了分布式控制能力。典型的接口如:PID网络CAN总线现场总线ASCII通信定位主机通讯模块和支持高级语言编程的模块(如BASICPASCAL)包括输入输出模块和端子的结构设计改进使端子更加集成特殊接口允许某些器件可以直接接到控制器上如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等并且由于工控机DCS等控制系统的出现将迫使PLC向着功能更多开放性兼容性更强的方向不断发展。整合多种功能更加开放的一体化PLC()更多的高级功能更简单快捷的使用传统PLC简单的逻辑控制功能已渐渐不能满足目前工控领域的要求许多新的控制系统不再是简单的逻辑控制而已增加了许多新的功能要求如大量数据处理存储图形处理现地显示等。除了要求功能的强大许多工程开发人员以及最终用户还希望控制系统的结构更为简单开发使用过程更为快捷对其他控制系统兼容性开放性更强。对于这些需求美国HORNER公司(GE公司重要合作伙伴)于世纪年代初最早提出了“Allinone”的一体化控制理念并一直致力于这一理念产品的研发推出了世界上最早的一体化控制器――OCS(OperatorControlStation)。传统的控制系统本地的显示和PLC一般是分开的分别用不同的软件进行编辑之间通过串口通讯连接这样开发人员需要许多时间和精力用在软件的培训和程序的开发上并且串口通讯的可靠性也比较差易于受到干扰。而OCS控制器不是单纯的PLC也不是单纯的人机显示界面它将PLCHMIIO和强大的网络功能完美的结合到了一体。人机界面和PLC控制程序的编程用同一套由HORNER开发的工业编程软件CsCAPE完成(支持种编程语言标配为梯形图)完成使用户使用起来更加方便快捷。OCS不仅仅是PLCHMIIO和网络的简单整合并且增加了许多工控机或组态软件的功能。如浮点运算高级数学运算图形曲线(时间曲线X-Y曲线)历史数据本地记录(大容量移动存储卡GHORNER最早采用MicroSD存储)视频输入输出专家系统操作界面数据监测文件记录和打印等。()更强的通讯功能更好的开放性近几年来随着互联网技术的普及与推广以太网也得到了飞速发展特别是以太网通讯速率的提高、以太网交换技术的发展给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机:首先以太网的通信速率一再提高从Mbps到Mbps甚至到Gbps其次以太网交换机为连接在其端口上的每个网络节点提供了独立的带宽连接在同一个交换机上的不同的设备不存在资源的争夺这就相当于每个设备独占一个网段第三全双工技术又为每个设备与交换机端口之间提供了发送与接收的专用通道因此使不同的以太网设备之间的冲突大大降低(半双工交换式)或完全避免(全双工交换式)。因此以太网成了确定的网络从而为它应用于工业自动化控制消除了主要的障碍。与其它现场总线或工业通信网络相比以太网具有应用广泛、成本低廉、通信速率高、软硬件资源丰富、易于与INTERNET连接、可持续发展潜力大等优点不仅垄断了工厂综合自动化的信息管理层网络而且在过程监控层网络也得到了广泛应用并有直接向下延伸应用于工业现场设备层网络的趋势。PLC的未来发展除了产品本身的发展更大程度上取决于用户和市场的发展任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。PLC以它的高可靠性和易操作性主导了工控行业数十年相信它将继续存在且发展强大下去
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