基于PLC的电镀生产线控制系统设计毕业设计论文

基于PLC的电镀生产线控制系统设计毕业设计论文 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 摘 要 本文讨论了如何利用德国西门子PLC S7-200进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，从而采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度，大大提高了工作人员的工作环境质量。为适应现代传统的工业控制系统，还采用了基于组态王软件的系统作为上位机，配合下位机PLC完成了该系统的实时监控系统功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。 关键词:PLC，电镀，组态王 I 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) Design of Galvanization Production Line Control System Based on PLC ABSTRACT This article discussed how carried on the automated galvanization production line control using German Siemens PLC S7-200. In this design, we take consider of the automatic control technology component in the domestic application prospect and the environment of the galvanization production line, and this makes this production line truly to have the automatic production movement as the goal. We formulate a plan that uses a programmable controller which can adapt many kinds of environment in current and later to control the entire work. We analyzed the system software and hardware design with emphasis, and provide the system hardware wiring diagram, PLC I/O port distribution list and the overall program flow diagram and so on. This design realized the galvanization production automation, enhanced the product efficiency, and reduced the labor intensity. In order to adapt the modern tradition industry control system, we also used the King View software system which had taken on as the position machine. And coordinate PLC as lower position machine. All this has made this system had the function of current time monitoring. That caused this automatic production system integrate to the modern industry control system better. KEY WORDS: PLC, Galvanization, King View II 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 目 录 前 言 .................................................................................................. 1 第1章 绪论 ........................................................................................ 2 1.1 控制系统概述与选题背景意义 ............................................. 2 1.1.1 控制系统的概述........................................................... 2 1.1.2 课题的选题背景及意义............................................... 2 1.2 控制对象的设计要求............................................................. 3 1.3 PLC系统组成 ........................................................................ 4 1.3.1 CPU................................................................................ 4 1.3.2 存储器 .......................................................................... 4 1.3.3 输入/输出接口电路 ..................................................... 4 1.4 PLC的基本工作原理 ............................................................ 5 1.5 小结 ........................................................................................ 5 第2章 系统的硬件设计 .................................................................... 6 2.1 主电路设计............................................................................. 6 2.2 PLC机型选择 ......................................................................... 7 2.3 I/O分配表及其端子接线图 ................................................... 7 2.3.1 I/O地址分配 ................................................................. 7 2.3.2 PLC外部接线图 ........................................................... 8 2.4 小结 ........................................................................................ 9 第3章 系统的软件设计 .................................................................. 10 3.1 软件的组成及作用............................................................... 10 3.1.1 PLC内部资源 ............................................................. 10 3.1.2 PLC编程语言 ............................................................. 11 3.2 程序流程图设计................................................................... 12 3.3 程序梯形图设计................................................................... 13 3.4 指令表 .................................................................................. 15 3.5 小结 ...................................................................................... 18 第4章 系统组态画面设计 .............................................................. 19 III 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4.1 组态软件介绍....................................................................... 19 4.2 监控画面设计....................................................................... 20 4.2.1 建立新工程 ................................................................ 20 4.2.2 创建组态画面 ............................................................ 22 4.2.3 定义I/O设备 ............................................................. 24 4.2.4 构造数据库 ................................................................ 27 4.2.5 动画连接 .................................................................... 29 4.2.6 编写语言命令 ............................................................ 30 4.3 小结 ...................................................................................... 31 第5章 系统软硬件调试 .................................................................. 32 结 论 ................................................................................................ 37 谢 辞 ................................................................................................ 38 参考文献 ............................................................................................ 39 外文资料翻译 .................................................................................... 40 IV 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 前 言 本设计的工作过程是这样的:在电镀生产线左侧，工人将零件装入行车的吊篮并发出自动启动信号，行车提升吊篮并自动前进。按工艺要求在需要停留的槽位停止，并自动下降。在按要求达到定时时间后自动上升，如此完成工艺 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的每一道工序直至生产线末端，行车便自动返回原始位置，并由工人装卸零件。 电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行;对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。 一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。 用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展的主流方向。 1 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第1章 绪论 1.1 控制系统概述与选题背景意义 1.1.1 控制系统的概述 一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀 [4]时间则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自 [15]动化控制的关键。 电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和 [8]四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行;对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、 [7]方便、灵活，自动化程度更高。 1.1.2 课题的选题背景及意义 中国经济高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业是我国重要的加工行业，但是大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。 工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。 2 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 用PLC辅以变频器对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。 1.2 控制对象的设计要求 如摘要中所述，电镀的工作流程如图1-1:启动——吊钩上升——上限行程开关闭合——右行至1号槽上方——XK1行程开关闭合——吊钩下降进入1号槽——下限行程开关闭合——电镀延时——吊钩上升„„由3号槽内吊钩上升，继续右行，碰到右限位，然后左行至左限位，吊钩下降至下限位，即原位。 按照要求，我们要实现以下工作方式:连续工作，当吊钩回到原点后，延时一段时间(装卸零件)，自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环;单周期工作，设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮;步进工作，设备始于原点，当按下启动按钮时，设备只会运行一步，然后停止;再按下启动按钮时，设备会再向前运行一步，然后停止;按照此过程一直工作下去，直至一个工作周期完成。 XK1XK2XK3左限右限 上限 下限 原点槽1槽2槽3 图1-1电镀生产线的工作流程 3 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 1.3 PLC系统组成 PLC分为箱式和模块式两种，但他们的组成是相同，基本上都是由 [5]CPU，存储器，输入/输出接口电路，电源模块等几部分组成的。下面分别对几种单元进行介绍。 1.3.1 CPU CPU是整个PLC的核心，起神经中枢的作用。它按照PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中。同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的信号，去指挥有关的控制电路。 1.3.2 存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器:分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器(RAM)组成。 1.3.3 输入/输出接口电路 1. 输入接口 输入接口电路工作过程:当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。 2. 输出接口 4 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 输出接口工作过程:当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或者不动作。 1.4 PLC的基本工作原理 PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式，主要有以下几个特点:一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。每次扫描过程，集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读 [14]入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三条决定:CPU执行指令的速度;指令本身占有的时间;指令条数。 由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 1.5 小结 就目前的工业发展情况和学校的教育实际而言，选择基于PLC的电镀生产线自动控制系统设计作为本科阶段的毕业设计，既能与当前的生产实际相结合，能够在一定程度上解决当前工业生产的问题，又能与大学本科教育的具体实际相吻合，将大学阶段所学的理论知识运用到实际中，具有很好的效果。 5 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第2章 系统的硬件设计 2.1 主电路设计 电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研 [10]究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用。 在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。主电路如图2-1。 图2-1中，接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3，KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。 QSFU1FU2L1L2L3 KM1KM2KM4KM3 FR1FR2 M1M23~3~ 图2-1 电镀生产线主电路图 6 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 2.2 PLC机型选择 各种PLC的品种很多，它们的结构形式，性能，价格也都各不相同，适合的场合也各有侧重。合理选择PLC型号，对于提高PLC控制系统技 [3]术经济性指标具有重要意义。 S7-200系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元等。目前提供的S7-200CPU有:CPU 221、CPU 222、CPU 224、CPU 224XP、CPU 226和CPU 226XM，不同型号的PLC性能差别也比较大。所以在实际设计中，要在满足功能的要求下，选择能够保证系统可靠工作，维护使用方便以及价格适中的型号。 根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7-200 CPU226型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200 CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。 PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器， 然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降。 2.3 I/O分配表及其端子接线图 2.3.1 I/O地址分配 在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2-2所示。 在本设计中，我将12个输入信号和4个输入信号按各自的功能类型分好，选定与之功能相对应的元器件，然后再与PLC的I/O点一一对应，编排地址如表2-1所示。数字量扩展模块的地址分配是从最靠近CPU模块的数字量模块开始，模拟量扩展模块的地址是从最靠近CPU模块的模拟量模 7 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) 块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。 在整个系统的设计中，我选定I0.0—I0.7和I1.0—I1.4作为输入信号，Q0.0—QO.3作为输出信号。具体分配见表2-1所示。 表2-1 I/O分配表 序号 输 入 序号 输 出 1 I0.0 上限位SQ1 13 Q0.0 上升KM1 2 I0.1 下限位SQ2 14 Q0.1 下降KM2 3 I0.2 左限位SQ3 15 Q0.2 右行KM3 4 I0.3 右限位SQ4 16 Q0.3 左行KM4 5 I0.4 XK1行程开关SQ5 6 I0.5 XK2行程开关SQ6 7 I0.6 XK3行程开关SQ7 8 I1.0 启动Q1 9 I1.1 停止Q2 10 I1.2 步进Q3 11 I1.3 单周期SB1 12 I1.4 连续SB2 2.3.2 PLC外部接线图 在本设计中定义的I/O端子接线图如图2-2所示。由图表可以看出,PLC控制系统的输入信号有12个，均为开关量。其中单操作按钮开关2个，行程开关3个，限位开关4个，选择工作方式开关3个。PLC控制系统的输出信号有4个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2，2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4。 8 基于PLC的电镀生产线控制系统设计 洛阳理工学院毕业设计(论文) SQ1KM1I0.0Q0.0 SQ2I0.1 SQ3KM2I0.2Q0.1 S7-200 CPU 226 CNSQ4I0.3 SQ5KM3I0.4Q0.2 SQ6I0.5 SQ7KM4I0.6Q0.3 SA1I1.0 SA2I1.1 SA3I1.2 SB1I1.3 SB2I1.4 _FU+ 1M1L 24V220V2M 图2-2 I/O端子接线图 2.4 小结 在本章中，主要介绍了系统的硬件设计，选择了西门子S7—200作为本设计的PLC机型，既能够充分发挥S7—200系列PLC的性能特点，又能够满足本系统的设计要求。 在后续的章节中重点介绍了系统的硬件设计。在硬件设计中确定了采用2台电机组成系统工作的主要传动机构的基本思路，从而在此基础上完成了系统的I/O端口分配以及外部端子接线。 9 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第3章 系统的软件设计 3.1 软件的组成及作用 3.1.1 PLC内部资源 内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、 [19]定时器区、计数器区、特殊继电器区等，下面分别介绍下。 1. 定时器:电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。 定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加;当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。 2. 计数器:计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。 3. 输入继电器:输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。 4. 输出继电器:输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。 5. 内部位存储器:内部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作 10 洛阳理工学院毕业设计(论文) 用。 以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件。 3.1.2 PLC编程语言 PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行;用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念。 梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。 PLC梯形图具有以下一些特点。 1. PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称做母线(Bus Bar)，大部分梯形图只保留左母线;梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等;线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。对S7-200系列的PLC来说，还有一种输出“盒”(功能框)，它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。 2. 电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变(接通的顺序)也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。 3. 梯形图中的输入接点如I1.0、I0.1等，输出线圈Q0.0、Q0.1等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态;输出线圈只对应输出映像区的相应位，该 11 洛阳理工学院毕业设计(论文) 位的状态必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构，从而完成其动作。 4. 梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开;相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。 5. 梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个(受存储容量限制)，也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号到PLC即可。 6. 电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。由于扫描时间很短(一般不过几十毫秒)，所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。 3.2 程序流程图设计 我们根据设计要求绘制了整个系统连续工作和单周期工作的流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，工作流程图如图3-1所示。 在PLC运行时，先对程序进行初始化，然后程序将会对输入进行判断，查看系统是工作在连续工作状态还是单周期工作状态。当系统工作在连续状态时，程序会按照设计不进行计数，从而可以一直循环下去，达到连续工作的设计要求。当系统工作在单周期状态时，按照设计程序会进行计数，在系统完成一个周期的运行后会检验计数结果，从而结束整个系统的运行，即达到单周期运行的控制要求。 12 洛阳理工学院毕业设计(论文) 由于步进程序的编写过程和工作原理是基于以上两种工作方式的基础上，通过并行添加程序代码实现步进工作所需逻辑状态来实现的，故步进工作方式程序流程图就不再画出。 开始 初始化 N 连续否, Y计数 槽3槽2槽1 图3-1 电镀生产线连续工作和步进工作程序流程图 3.3 程序梯形图设计 本系统软件设计采取先简单，后复杂的处理方法。编程过程中先解决连续工作和单周期工作的软件编写，然后解决步进工作方式的软件编写，最终完成整个系统的程序。 在连续工作和单周期工作程序的软件编写中采取主程序相同，利用一个计数程序实现两种工作方式。在连续工作时程序不计数，在单周期工作时程序会计数一次，通过这种方式使两种工作方式在一个程序中实现，从而完成两种工作方式的设计。 在步进工作方式的软件编写中，同样采取与以上两种工作方式相同的主程序，只在原来两种工作方式的软件程序中并行添加实现步进的各种逻辑条件即可，使步进程序的执行是在以上两种程序的基础上通过附加条件实现，最终完成整个软件程序的编写。 13 洛阳理工学院毕业设计(论文) I1.1I1.0M0.3( )M0.3 I1.3M0.1( )I1.4 M0.1 I1.3I1.4M0.0( )M0.0 M0.1I0.1Q0.1I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6M0.2( )M0.2 C48M0.0I0.2CUCTU I1.0R 1PVI1.2M0.2M0.3I0.2I0.0Q0.2I0.5I0.6Q0.1I0.3I1.1Q0.0I0.4( )Q0.0 I1.2T37C48 I1.2I1.0M0.2 C48I1.0I1.2 I1.2I0.0I0.4I0.5I0.6I0.3Q0.3I1.1Q0.2( )Q0.2 14 I1.2I1.0I0.0 洛阳理工学院毕业设计(论文) I1.2I0.2I0.1Q0.0I1.1Q0.1 ( )I1.2I0.4 I1.2I0.5 I1.2I0.6 I1.2I1.0I0.2 I1.2I1.0I0.4 I1.2I1.0I0.5 I1.2I1.0I0.6 Q0.1 I0.1T37I1.2INTON 50PT100ms Q0.2I1.2I0.3I0.4I0.2I1.1Q0.3 ( )I1.2I1.0I0.3I0.4 Q0.3 图3-2 程序梯形图 3.4 指令表 指令编程是另一种PLC编程方法，指令表也可以很容易从梯形图得 15 洛阳理工学院毕业设计(论文) 到，本设计具体指令表如下。 LD M0.0 Network 1 LD I1.1 A I0.2 O M0.3 LD I1.0 AN I1.0 CTU C48, 1 = M0.3 Network 6 Network 2 LDN I1.2 LD I1.3 A M0.2 O I1.4 O Q0.0 O M0.1 LDN I1.2 = M0.1 A T37 Network 3 AN C48 LD I1.3 OLD O M0.0 LD I1.2 AN I1.4 A I1.0 = M0.0 A M0.2 Network 4 OLD LD M0.1 LDN C48 A I1.0 A I1.0 O M0.2 A I1.2 AN Q0.0 OLD AN I0.0 AN M0.3 AN I0.1 AN I0.4 AN I0.2 AN I0.2 AN I0.3 AN I0.0 AN I0.4 AN Q0.2 AN I0.5 AN I0.5 AN I0.6 AN I0.6 = M0.2 AN Q0.1 Network 5 AN I0.3 16 洛阳理工学院毕业设计(论文) AN I1.1 A I1.0 A I0.2 = Q0.0 Network 7 OLD LDN I1.2 LD I1.2 A I0.0 A I1.0 O Q0.2 A I0.4 LD I1.2 OLD A I1.0 LD I1.2 A I0.0 A I1.0 OLD A I0.5 AN I0.4 OLD AN I0.5 LD I1.2 AN I0.6 A I1.0 AN I0.3 A I0.6 AN Q0.3 OLD AN I1.1 O Q0.1 = Q0.2 AN I0.1 Network 8 AN Q0.0 LDN I1.2 AN I1.1 A I0.2 = Q0.1 LDN I1.2 Network 9 A I0.4 LD I0.1 OLD AN I1.2 LDN I1.2 TON T37, 50 A I0.5 Network 10 OLD LDN I1.2 LDN I1.2 A I0.3 A I0.6 AN I0.4 OLD LD I1.2 LD I1.2 A I1.0 17 洛阳理工学院毕业设计(论文) A I0.3 AN I0.2 AN I0.4 AN Q0.2 OLD AN I1.1 O Q0.3 = Q0.3 3.5 小结 本章主要介绍了系统的软件设计，在了解了PLC软件编程的基本知识和方法步骤后，本设计采取了先采用梯形图编程后，再写出软件指令的基本思路，完成系统的软件设计。 在软件设计中，采用了先简易、后复杂的思路。在编写过程中先完成连续工作和单周期工作方式的软件编写，然后在这两种工作方式的基础上结合步进工作方式的具体特点，编写出步进工作方式的程序，然后对照程序梯形图写出程序指令表，从而完成整个系统的软件编写工作。 18 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第4章 系统组态画面设计 4.1 组态软件介绍 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户 [17]提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI(人机接口软件，Human Machine Interface)的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差;或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。 组态软件的功能和特点可归纳如下:概念简单，易于理解和使用;功能齐全，便于方案设计;实时性与并行处理;建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行;利用丰富的“动画组态”功能，快速 [20]构造各种复杂生动的动态画面;引入“运行策略”的概念。 它具有以下几个方面的特点:可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接;无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印;变量导入导出功能，变量可以导出到Excel 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间;强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分 19 洛阳理工学院毕业设计(论文) 布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理;全新的Web Server架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布;方便的配方处理功能。丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。 4.2 监控画面设计 4.2.1 建立新工程 启动组态王软件的工程管理器，在菜单中点击“新建”弹出对话框如图4-1。 图4-1 工程向导之一 单击“下一步”继续，会出现如图4-2所示“新建工程向导之二”对话框。 此对话框是为了让操作者选择工程所在的路径。根据设计的具体要求选择合适的路径即可。 20 洛阳理工学院毕业设计(论文) 图4-2 工程向导之二 在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如图4-3 所示。 图4-3 工程向导之三 21 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。 点击“完成”，则完成了一个新工程的建立。 4.2.2 创建组态画面 进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。 “组态王”采用面向对象的编程技术，使用户可以方便地建立画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支持画面之间的图形对象拷贝，可重复使用以前的开发结果。 进入新建的组态王工程，选中工程浏览器左侧的画面，在右侧双击新建按钮，则弹出如图4-4所示对话框。 图4-4 新画面 在“画面名称”处输入新的画面名称，点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。 22 洛阳理工学院毕业设计(论文) 设置完成后就完成了一个新画面的创建，就可以在新画面里面进行系统画面的设计。 图4-5 开发系统 图4-6 完成的系统画面 23 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在工具箱中可以选定各种现有图形，并且可以用绘图工具绘制各种图形、添加文本、调剂颜色等操作。 根据本设计要求，画出本系统工作所需要图画，如图4-6所示。 4.2.3 定义I/O设备 选择工程浏览器左侧大纲项“设备\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”。 图4-7 设置配置向导一 图4-8 设备配置向导之二 24 洛阳理工学院毕业设计(论文) 选择PLC后，会出现一系列生产厂家，根据本设计的要求与实验室设备具体条件相结合，我们选择西门子S7-200系列PLC，通信描述选择PPI即可。单击“下一步”进入如图4-9所示对话框。 图4-9 设备配置向导之三 选择COM1即可符合本设计和实验室设备要求。再次单击“下一步”既进入下一步设置。 图4-10 设备配置向导之四 25 洛阳理工学院毕业设计(论文) 选择地址为“2”。单击“下一步”，弹出如图4-11所示对话框。 图4-11 通信参数设置 此步骤选择系统默认的值就可以，单击“下一步”进入如图4-12所示设备配置参数信息总结。 图4-12 设备配置信息总结 26 洛阳理工学院毕业设计(论文) 检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。 设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”，如图4-13所示。需要检测外部输入量是否与PLC相连时，只用双击该设备，在弹出的对话框中选择测试PLC即可。至于新建的设备相当于一个中间装置，它将实物PLC与自己建造的变量联系起来，相当于把程序与界面联系了起来，为以后的控制做好了准备。 在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。 图4-13 新建设备PLC 4.2.4 构造数据库 选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“定义变量”对话框如图4-14所示。 27 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在变量名中填入所需设置的变量名，如“XX”。 图4-14 定义变量 在变量类型中选取变量类型，一般的变量类型有“内存”和“IO”两种类型，在这两种类型中又分“离散、整数、实数、字符串形”。一般的开关量都属于IO离散型，而需要与内部物件动画连接的则可以定义为内存形。 在小的工程中，一般的变量都是这样定义的，它不需要大规模的应用。而在实际工程应用中，一般都需要定义许多变量，而这些变量都是彼此相关联的，这样在这样按着图3-15所示的步骤定义的话，工作量非常的大，既浪费人力，又浪费时间。所以该软件开发了一种结构变量的定义的方法，即可以有效地解决该问题，又使软件的工作效率大大的提高了。 点击“确定”则可以完成一个变量的定义。按照该步骤，完成所需变量的定义，在工程浏览器“变量词典”中可以看到定义的变量，在以后的动画连接中可以随时查看所需的变量。自此，一个完整的数据库建立完毕。 28 洛阳理工学院毕业设计(论文) 4.2.5 动画连接 在新画面中双击需要连接的物件，弹出如图4-15所示对话框。 图4-15 动画连接 在对话框中有各种连接，根据设计需要选择，分别选择“水平移动”和“垂直移动”两种连接方式，或者别的连接方式。弹出对话框如图4-16所示。 图4-16 水平移动连接 29 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在表达式框中填入表达式，在下面的移动距离中填写相应的数据，按确定即可。 按照上面的步骤，根据设计需求，分别对画面中的物件进行动画连接，从而实现了外部输入量与内部事物的数据连接。 4.2.6 编写语言命令 在画面中右击 画面，选中“画面属性”，在画面名称右面有“命令语言一栏”，双击，弹出如图4-17所示对话框。 在该软件中编写语言有两种语言方式，IF/ELSE和WHILE语句，两种语句可以兼容，互相嵌套使用。而这两种语句本身也可以嵌套使用，基本的语法形式都一样。另外，再输入一些符号时须在中文方式下。 该软件还有大量的函数可以使用，所有的应用功能都如图4-17面板上所示。 图4-17 画面语言命令编写 30 洛阳理工学院毕业设计(论文) 在空白处填入所需命令语句，点击“确认”即可。 根据整个过程运行要求，以及所设定的变量，现编程序如下。 if(\\本站点\SS==1)\\本站点\SXYX=\\本站点\SXYX+20; if(\\本站点\XJ==1)\\本站点\SXYX=\\本站点\SXYX-20; if(\\本站点\ZXC==1)\\本站点\ZYYX=\\本站点\ZYYX-20; if(\\本站点\YY==1)\\本站点\ZYYX=\\本站点\ZYYX+20; 至此，整个程序的组态软件编写已经完成，即可进入下一个阶段的工作。 4.3 小结 在本章中主要介绍了系统的组态监控画面设计。在了解了组态软件的基本知识后，先完成系统工程的建立，然后再按照使用步骤完成系统监控画面的设计，并且在画面的设计过程中力争做到画面的简洁和形象。 根据本设计的具体要求，在完成了系统监控画面的设计后，再完成组态画面的各种要素和变量的定义，最后根据系统工作原理和仿真效果编写出画面语言命令，即完成了本阶段设计。 31 洛阳理工学院毕业设计(论文) 第5章 系统软硬件调试 我们在设计的最后阶段把软件和硬件结合起来，成功实现了电镀生产线系统的监控功能。我们编辑好画面图，根据各个部件之间的相互联系和控制关系，按照上一章所述的操作步骤进行设备连接，最后终于在运行环境里实现了系统在监控状态下的自动运行，下面将会在PLC和组态软件的共同运用下一步一步完成系统的仿真和调试工作。 编辑好的画面如图5-1所示，上面的各种图形界面所代表的实物都一一标出。 图5-1 组态监控画面 32 洛阳理工学院毕业设计(论文) 按动“连续”按钮，再按“启动”，系统向上运行，如图5-2所示。 图5-2 连续工作上升 按动上限开关，系统向右运行，如图5-3所示。 图5-3 连续工作右行 33 洛阳理工学院毕业设计(论文) 按动行程开关中的任何一个，系统下行，如图5-4所示。 图5-4 连续工作 槽1 下降 定时时间到时，系统上升，如右图5-5所示。 图5-5 连续工作 槽1 上升 34 洛阳理工学院毕业设计(论文) 当右行到右限位时，碰到右限位开关时，系统向左运行，如图5-6所示。 图 5-6 连续工作左行 系统左行到左限位，碰到左限开关时，系统开始下降向原位回归，如图5-7所示。 图 5-7 连续工作 下降 35 洛阳理工学院毕业设计(论文) 系统下降到下限，即到达原位时，碰到原位的下限开关，定时后即可进入下一个运行周期。 整个系统的工作模式有连续、单周期和步进三种方式。上面演示的只是连续工作一种模式，当系统工作在其他方式时，仿真效果相似，就不再列出。 36 洛阳理工学院毕业设计(论文) 结 论 这次对电镀生产线控制系统的设计让我更多的了解到了电镀这个工艺的发展前景，让我重新认识了用PLC来设计控制系统的使用价值。同时整个设计使我对专业知识有了进一步的提高，是对我专业综合能力的又一次练习。 在整个系统的设计中PLC的编程是整个设计最主要的一部分，我的编程是采用梯形图编程语言，所有的编写步骤和编写要点是严格按照设计要求来完成的，而且我编写程序之前对电镀生产线的工作流程做了详细的分析，每个步骤考虑都很严密，所以总的来说，这个系统的设计还是比较好的。 但是在编写的过程中我还是遇到了很多问题，比如说在电镀过程中要求定时，这在实际生产中有着无可比拟的重要性，而我恰恰在定时的设置上遇见了问题，而且在编写过程中有一些小的细节我也没有考虑的足够细致。 最终，在通过各方面的努力下，该电镀生产线控制系统的设计基本完成，在设计当中我充分考虑到了操作的方便性，工艺的简单性。在设计当中的基本参考资料是基于各种参考书目和教材，再通过各种途径获取更详细的资料设计该控制系统的。当然，各位指导老师和同一组的同学也对我做了很多的指导和帮助，这对我能按时按要求完成整个系统的设计有着很大的作用。 37 洛阳理工学院毕业设计(论文) 谢 辞 历时几个月的努力，在指导老师的指导下，在同学们的帮助下，在自己通过各方面查找资料后，我最终完成了基于PLC的电镀生产线控制系统的设计。在此，我郑重的向在此过程中给予我帮助的老师和同学们表达深深的谢意，同时也感谢学校能够给我们提供这么好的实验条件，能让我们不仅仅是在纸张上完成自己的课程设计，更是让我们能亲眼看见自己辛苦几个月的设计成果。 在设计的过程中我遇见了不少的困难，这些困难不仅仅是靠我们的教材和课堂上面老师教给我们的那些知识就能解决的，我们必须自己想办法解决。向老师求教，向同学们问询，在网络上面搜索答案，到图书馆借书，这都是我这次能一次又一次克服这些困难所使用的方法。所以说，毕业设计检验的不仅仅是我们对专业知识的掌握，更是检验和锻炼我们解决问题和获取知识的能力，我认为我的这些能力就在这次设计中得到了很大的锻炼。 总之，这此的设计教会了我很多，不仅仅是专业知识得到扩展，更多的是发现问题，解决问题的能力和获取知识的能力得到锻炼。当然，在这个过程中我的成长远远离不开我尊敬的指导老师段春霞老师和韩英老师，还有我亲爱的同学们，没有他们的帮助我远远不能得到今天的进步。我再次向他们表达谢意，祝他们身体健康，工作顺利～ 38 洛阳理工学院毕业设计(论文) 参考文献 [1] 李道霖. 电气控制与PLC原理及应用. 北京: 电子工业出版社, 2006.7 [2] 孙海维. SIMATIC可编程控制器及应用. 北京: 机械工业出版社, 2005.1 [3] 廖常初. 可编程控制应用技术. 重庆: 重庆大学出版社, 2002.3 [4] 冯立明. 电镀工艺与设备化学. 北京: 北京工业出版社, 2005.6 [5] 孙平. 可编程控制器原理及应用. 北京: 高等教育出版社, 2004.8 [6] 常晓玲. 电气控制系统与可编程控制器. 北京: 机械工业出版社, 2007 [7] 黄北刚. 工厂电气控制电路实例详解. 北京: 化学工业出版社, 2007.3 [8] 方承远. 工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社, 2002 [9] 田瑞庭. 可编程控制器应用技术. 北京: 机械工业出版社, 1994 [10] 廖常初主编.PLC编程及饮用. 北京: 机械工业出版社, 2005 [11] 西门子公司. S7-200可编程控制器系统手册, 2002 [12] 西门子公司. S7-200可编程控制器产品 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 , 2005 [13] 北京亚控自动化软件科技有限公司. “组态王”使用手册, 2002 [14] 汪志锋.可编程控制器原理和应用. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2004 [15] 汪晓平. PLC可编程控制器系统开发实例导航. 北京: 人民邮电出版社, 2004 [16] 张万忠. 可编程控制器应用技术. 北京: 化学工业出版社, 2001.12 [17] 周美兰等. PLC电气控制与组态设计. 北京: 科学出版社, 2000 [18] 李道林主编.电气控制与PLC原理及应用. 北京: 电子出版社, 2006 [19] 李长久. PLC 原理及应用. 北京: 机械工业出版社, 2006.8 [20] 周美兰等. PLC电气控制与组态设计. 北京: 科学出版社, 2000 39 洛阳理工学院毕业设计(论文) 外文资料翻译 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS 1.1 INTRODUCTION Control engineering has evolved over time. In the past humans was the main method for controlling a system. More recently electricity has been used for control and early electrical control was based on relays. These relays allow power to be switched on and off without a mechanical switch. It is common to use relays to make simple logical control decisions. The development of low cost computer has brought the most recent revolution, the Programmable Logic Controller (PLC). The advent of the PLC began in the 1970s, and has become the most common choice for manufacturing controls. PLC have been gaining popularity on the factory floor and will probably remain predominant for some time to come. Most of this is because of the advantages they offer. Cost effective for controlling complex systems. Flexible and can be reapplied to control other systems quickly and easily. Computational abilities allow more sophisticated control. Trouble shooting aids make programming easier and reduce downtime. Reliable components make these likely to operate for years before failure. 1.2 LADDER LOGIC Ladder logic is the main programming method used for PLC. As mentioned before, ladder logic has been developed to mimic relay logic. The decision to use the relay logic diagrams was a strategic one. By selecting ladder logic as the main programming method, the amount of retraining needed for engineers and trades people was greatly reduced. Modern control systems still include relays, but these are rarely used for logic. A relay is a simple device that uses a magnetic field to control a switch, as pictured in Figure 2.1. When a voltage is applied to the input coil, the resulting current creates a magnetic field. The magnetic field pulls a metal switch (or reed) towards it and the contacts touch, closing the switch. The contact that closes when the coil is energized is called 40 洛阳理工学院毕业设计(论文) normally open. The normally closed contacts touch when the input coil is not energized. Relays are normally drawn in schematic form using a circle to represent the input coil. The output contacts are shown with two parallel lines. Normally open contacts are shown as two lines, and will be open (non-conducting) when the input is not energized. Normally closed contacts are shown with two lines with a diagonal line through them. When the input coil is not energized the normally closed contacts will be closed (conducting). Relays are used to let one power source close a switch for another (often high current) power source, while keeping them isolated. An example of a relay in a simple control application is shown in Figure 2.2. In this system the first relay on the left is used as normally closed, and will allow current to flow until a voltage is applied to the input A. The second relay is normally open and will not allow current to flow until a voltage is applied to the input B. If current is flowing through the first two relays then current will flow through the coil in the third relay, and close the switch for output C. This can be read logically as C will be on if A is off and B is on. 1.3 PROGRAM The first PLC were programmed with a technique that was based on relay logic wiring schematics. This eliminated the need to teach the electricians, technicians and engineers how to program a computer - but, this method has stuck and it is the most common technique for programming PLC today. An example of ladder logic can be seen in Figure 2.5. To interpret this diagram imagines that the power is on the vertical line on the left hand side, we call this the hot rail. On the right hand side is the neutral rail. In the figure there are two rungs, and on each rung there are combinations of inputs (two vertical lines) and outputs (circles). If the inputs are opened or closed in the right combination the power can flow from the hot rail, through the inputs, to power the outputs, and finally to the neutral rail. An input can come from a sensor, switch, or any other type of sensor. An output will be some device outside the PLC that is switched on or off, such as lights or motors. In the top rung the contacts are normally open and normally closed, which 41 洛阳理工学院毕业设计(论文) means if input A is on and input B is off, then power will flow through the output and activate it. The second rung of Figure 2.5 is more complex, there are actually multiple combinations of inputs that will result in the output Y turning on. On the left most part of the rung, power could flow through the top if C is off and D is on. Power could also (and simultaneously) flow through the bottom if both E and F 42 洛阳理工学院毕业设计(论文) are true. This would get power half way across the rung, and then if G or H is true the power will be delivered to output Y. In later chapters we will examine these diagrams. There are other methods for how to interpret and construct programming PLC. One of the earliest techniques involved mnemonic instructions. An example of mnemonics is shown in Figure 2.6. In this example the instructions are read one line at a time from top to bottom. The first line 00000 has the instruction LDN (input load and not) for input 00001. If the input is off it remembers a 0, if the input is on it remembers a 1 (note: this is the reverse of the LD). The AND statement recalls the last two numbers remembered and if they are both true the result is a 1; otherwise the result is a 0. This result now replaces the two numbers that were recalled, and there is only one number remembered. The process is repeated for lines 00003 and 00004, but when these are done there are now three numbers remembered. The oldest number is from the AND, the newer numbers are from the two LD instructions. The AND in line 00005 combines the results from the last LD instructions and now there are two numbers remembered. The OR instruction takes the two numbers now remaining and if either one is a 1 the result is a 1, otherwise the result is a 0. The last instruction is the ST (store output) that will look at the last value stored and if it is 1, the output will be turned on; if it is 0 the output will be turned off. The ladder logic program in Figure 2.6, is equivalent to the mnemonic program. Even if you have programmed a PLC with ladder logic, it will be 43 洛阳理工学院毕业设计(论文) converted to mnemonic form before being used by the PLC. In the past mnemonic programming was the most common, but now it is uncommon for users to even see mnemonic programs. Sequential Function Charts (SFC) have been developed to accommodate the programming of more advanced systems. These are similar to flowcharts, but much more powerful. The example seen in Figure 2.7 is doing two different things. To read the chart, start at the top where is says start. Below this there is the double horizontal line that says follow both paths. As a result the PLC will start to follow the branch on the left and right hand sides separately and simultaneously. On the left there are two functions the first one is the power up function. This function will run until it decides it is done, and the power down function will come after. On the right hand side is the flash function; this will run until it is done. These functions look unexplained, but each function, such as power up will be a small ladder logic program. This method is much different from flowcharts because it does not have to follow a single path through the flowchart. Structured Text programming has been developed as a more modern programming language. It is quite similar to languages such as BASIC. A simple example is shown in Figure 2.8. This example uses a PLC memory location N7:0. This memory location is for an integer, as will be explained later in the book. The first line of the program sets the value to 0. The next line 44 洛阳理工学院毕业设计(论文) begins a loop, and will be where the loop returns to. The next line recalls the value in location N7:0, adds 1 to it and returns it to the same location. The next line checks to see if the loop should quit. If N7:0 is greater than or equal to 10, then the loop will quit, otherwise the computer will go back up to the REPEAT statement continue from there. Each time the program goes through this loop N7:0 will increase by 1 until the value reaches 10. N7:0 := 0; REPEAT N7:0 := N7:0 + 1; UNTIL N7:0 >= 10 END_REPEAT; 1.5 PLC Connections When a process is controlled by a PLC it uses inputs from sensors to make decisions and update outputs to drive actuators, as shown in Figure 2.9. The process is a real process that will change over time. Actuators will drive the system to new states (or modes of operation). This means that the controller is limited by the sensors available, if an input is not available, the controller will have no way to detect a condition. The control loop is a continuous cycle of the PLC reading inputs, solving the ladder logic, and then changing the outputs. Like any computer this does not happen instantly. Figure 2.10 shows the basic operation cycle of a PLC. When power is turned on initially the PLC does a quick sanity check to ensure that the hardware is working properly. If there is a problem the PLC will halt and 45 洛阳理工学院毕业设计(论文) indicate there is an error. For example, if the PLC backup battery is low and power was lost, the memory will be corrupt and this will result in a fault. If the PLC passes the sanity checks it will then scan (read) all the inputs. After the inputs values are stored in memory the ladder logic will be scanned (solved) using the stored values - not the current values. This is done to prevent logic problems when inputs change during the ladder logic scan. After this the system goes back to do a sanity check, and the loop continues indefinitely. Unlike normal computers, the entire program will be run every scan. Typical times for each of the stages are in the order of milliseconds. Questions Should Pay Attention to When PLC Is in the Use PLC which should pay attention to in the application is specially the control device which serves for the industrial production, usually does not need to take any measure, may use directly in the industry environment. But, when the production environment is too bad, the electromagnetic interference is special intense, or installs uses improper, cannot guarantee PLC the normal operation, therefore should pay attention to the following questions in the use. First, Siemens PLC maintenance 1. Maintenance procedures, equipment, periodic testing, adjustment provisions (1) Half-yearly or quarterly inspection PLC cabinet terminal connections, and if time to re-loose strong local connection; (2) Of the cabinet to the host power supply voltage of the monthly re-survey work; 2. The provisions of cleaning equipment on a regular basis (1) Every six months or a quarter of the PLC to clean, cut off power to the PLC power supply to the power rack, CPU board and input / output board in 46 洛阳理工学院毕业设计(论文) turn be removed to purge, clean and then in turn installed in situ, will all link to resume evacuation call and start the host PLC. PLC box carefully sweeping health; (2) Every three months to replace the power rack below the filter; 3. Maintenance preparation, maintenance of order (1) Ready before maintenance tools; (2) To protect the components and the template does not function no fault damage, must be protection devices and serious preparations for anti-static; (3) Maintenance scheduling and operator contact before and well, be linked to overhaul licensing office hung maintenance card; 4. Equipment and method of disassembly sequence (1) Downtime, must be two or more monitoring operation; (2) The way the CPU on the front panel select switch from the "Run" to "Stop" position; (3) Close the PLC power supply mains, and then close the other to the power supply module Osaka; (4) Connected to the power supply rack power cord clear line number keep in mind and remove the link location, then remove the power rack and rack screws connected, power rack can be removed; (5) CPU motherboard and I / 0 boards in the bottom of the screw rotation after template changed; (6) Installed in reverse order; 5. Maintenance process and technical requirements (1) measure voltage, use a digital voltmeter or accuracy of 1% of the multimedia, measure (2) the power rack, CPU board can only be removed when the main power cut off; (3) RAM module to remove or insert the CPU from the CPU prior to disconnect the PC's power supply, so as to ensure the data is not confused; (4) before removing RAM modules, check the battery module is working correctly, if the battery fault light is removed when the PAM module content will be lost; (5) input / output board should be removed before the first turn off the mains, but if the production of necessary I / 0 boards can be removed at run-time 47 洛阳理工学院毕业设计(论文) programmable controllers, but the CPU board QVZ (overtime) lights; (6) pluggable template, to be more careful, gently, and the goods shipped out of static electricity; (7) the replacement of components not live action; (8) Maintenance must be placed after the template installed in place Second, installment and wiring 1. The power line, the pilot wire as well as the PLC power line and the I/O line should distinguish the wiring, between the insulating transformer and PLC and I/O should use the double rubberized wire connection. 2. PLC should be far away from the strong jamming source like electric welding machine, the high efficiency silicon rectifier unit and the large-scale power equipment, cannot install with the high-pressured electric appliance in the identical switch cabinet. 3. The input and output of PLC are best separate the line, the switch quantity and the simulation quantity must separate the placing. The simulation quantity signal's transmission should use the shielded wire, the shielding layer should an end or the both sides earth, and the earth resistance should be smaller than the shielding layer resistance 1/10. . The PLC elemental area and the expansion unit as well as functional 4 module's ties cable should lie alone, prevents the outside signal the disturbance. 5.The exchange output line and the direct-current output line do not use the identical root electric cable, the output line to be far away from the high tension line and the power line as far as possible, avoids parallel. Third, I/O port wiring 1. Input wiring (1) Inputs the wiring not to surpass 30 meters generally. But if the environment disturbance is small, when the loss of voltage is not big, the input wiring may suitable long. (2) Inputs/the output line not to be able to use the identical root electric cable, the input/output line to be separated. (3) Uses the normally opened contact form to connect the input end as far as possible, causes the establishment the trapezoidal chart to be consistent with the relay schematic diagram, is advantageous for reading. 2. Output wiring 48 洛阳理工学院毕业设计(论文) (1) The out-put wiring divides into the independent output and the public output. In not group, may use the different type and the voltage class output voltage. But can only use the identical type, the identical voltage class power source in the identical group's output. (2) Because the PLC output element is sealed on the print circuit wafer, and connects to the terminal strip, if will connect output element's load short circuit, will burn down the print circuit wafer, therefore, application fuse protection output element. (3) Uses when the relay outputs, withstands inductive load's size, will affect relay's service life, therefore, time use inductive load the selective relay working life must be long. (4) The PLC output load possibly has the disturbance, must therefore take the measure to control, if direct-current output's after flow guarantees protects, the exchange output anti- accommodates the absorbing circuit, the transistor and the bidirectional thruster output by-passed resistor protection. Fourth, outside security electric circuit to guarantee that the overall system can under the secure state the reliable work, avoids, because the external power supply breaks down, PLC to present the heavy economic loss which and the person casualty exceptionally, the disoperation as well as outputs by mistake creates, PLC the outside should install the essential protection circuit. 1. Stops the electric circuit anxiously. Regarding can cause the user to cause the damage the dangerous load, besides performs in the control procedure to consider, but also exterior should design the emergency stop electric circuit, causes when PLC breaks down, can cause the injury load power source reliably to shut off. 2. Fragment. The forward and reverse revolution and so on reversible operation's control system must establish the exterior electric appliance interlock protection; the reciprocation moves and rises and falls motion the control system, must establish the exterior spacing protection circuit. 3. The programmable controller has self-checking functions and so on surveillance timer, when inspects exceptionally, outputs completely the closure. But when programmable controller CPU breakdown cannot control the output, therefore, regarding can cause the user to cause the damage the dangerous load, to guarantee that the equipment moves under the secure state, must design the 49 洛阳理工学院毕业设计(论文) external circuit to protect. 4. Power source load protection. If the PLC power source breaks down, the interruption interval is short in 10 seconds, PLC works not affected, if the power source interrupt surpasses 10 second or the power source drops surpasses the permissible value, then the PLC stop work, all output also separates; when the power source restores, if RUN input connection, then operates carries on automatically. Therefore, to establish the essential current limiting protection circuit to some easy over-loading's input device. 5. Significant breakdown warning and protection. Regarding easy to have heavy accident's place, to guarantee the control system when the heavy accident occurs still the reliable warning and the protection, should have with the significant breakdown the contacting signal to output through the external circuit, caused the control system to move under the safe condition. Fifth, PLC earth. The good earth is guaranteed that the PLC reliable work the important condition, may avoid the heterogametic the voltage surge harm. PLC meets the grounding and machine's ground terminal docking, meets the 2grounding the cross-sectional area should not to be smaller than 2mm, the earth resistance is smaller than 100Ω; If must use the expansion unit, its ground point should accept after checking with the elemental area earth in the same place. In order to suppress adds in the power source and the input end, out-port's disturbance, should joins the special-purpose grounding to PLC, the ground point should with the power equipment (for example electrical machinery) the ground point separate; If cannot meet this kind of requirements, must achieve with the other equipment public earth, forbids to establish contacts the earth with other equipment. The ground point should approach PLC as far as possible. Sixth, the redundant system and hot backup system in profession in and so on petroleum, chemical industry, metallurgy certain systems, the request control device has the extremely high reliability. If the control system breaks down, will create the production suspension, the raw material massive wastes or the equipment trouble, will create the enormous economic loss to the enterprise. But depends on the enhancement control system hardware's reliability to satisfy the above request is only not enough, because the PLC itself reliable enhancement has certain limit. Uses the redundant system or the hot backup system can solve the above problem quite effectively. 50 洛阳理工学院毕业设计(论文) 1. Redundancy control system in redundancy control system, entire PLC control system (or in system most important part, if the CPU module) of two set of identical system composition. Two CPU module use same user program multi-tasking, one is advocates CPU, another is spare CPU; advocates the CPU work, but the spare CPU output is forbidden, when advocates CPU breaks down, spare CPU automatic investment movement. This cut process is controlled by the redundancy processing unit RPU, the switching time in 1~3 scanning periods, the I/O system's cut is also completes by RPU. 2. Hot backup system in the hot backup system, two CPU with the communication connection connects in together, which is at circular telegram condition .When the system presents the breakdown, advocates CPU informs spare CPU to make the spare CPU work. This cut process is not too generally quick, but its structure is simpler than the redundant system. 51 洛阳理工学院毕业设计(论文) 译文:可编程逻辑控制器 1.1 简介 控制工程已经进步了很多。在过去，人工是控制一个系统的主要手段。但是现在，电力被引入为控制范畴，而早期的电力控制主要是基于继电器。这些继电器允许电源在没有手工式开关的控制下实现闭合。继电器在一些简单的逻辑控制中很常见。最近，价格廉价的计算机给这方面带来了一次的巨大的改革，这就是可编程逻辑控制器(PLC)。PLC的出现是在1970年左右，它已经成为工业控制最常见的方式。在工业生产的基层，PLC已经大受欢迎，并且在一段时间内，它还会保持这种主流地位。而产生这些想象的主要原因就是PLC所带来的许多的好处:控制复杂系统时的经济性;可以非常灵活的，并且能够迅速快捷的实现对其他系统的控制;具有运算能力允许它实现复杂系统的控制;问题映射的帮助能够使编程简单同时能够大大降低故障的时间;稳固的部件使整个系统能够在产生故障之前可靠的工作数年之久。 1.2 梯形图 逻辑图是PLC编程的主要方法。正如以前所说,梯形图已经被开发成为模拟继电器逻辑状态。这个使用继电器逻辑图是一个战略性的举措。通过选择梯形图作为主要的编程方法,培训需要数量的人为工程师和商人的数量大大减少了。现代控制系统还包括继电器,但这些是很少用于逻辑处理。继电器是一个简单的装置,它利用磁场控制开关,如图2.1所展示。当一个电压输入到线圈,产生的电流创造一个磁场。磁场的后面是一个金属开关(或弹簧片)和向它接触的触点,关闭开关。当线圈充能时，开关接触被称为正常开启。常闭触点的是当线圈没有充能时接触的触点。继电器通常是画在图表中用一个圆圈代表输入线圈，输出用括号来表示。常开触点被显示为两条线,并在线圈没有冲能的时候表示为开。常闭触点是用两条线和一个斜杠来表示。当输入线圈的常闭触点不通电时关闭。 继电器是用来让一个电源控制的开关控制另一个电源(通常是高压)控制的开关,同时让它们保持孤立。继电器在一个简单的控制系统中运用的例 52 洛阳理工学院毕业设计(论文) 子如图2.2所示。在这个系统中在左边的第一个继电器是作为常闭触点使用,它允许电流的流过,直到有电压输入到a .第二继电器是常闭触点,它不能让电流流过,直到一个电压输入到b,如果电流流过前两个继电器然后电流流过第三继电器的线圈,开关就会为C关闭。这可以按照逻辑度作为如果A被关闭，B被开启，那么C将会开启。 1.3 编程 第一个可编程逻辑控制器(PLC)的编程是基于继电器逻辑线路图。这消除了需要教电工,技术员和工程师如何使用电脑;除非,该方法不实用了。这是今天最常见的PLC编程技术。梯形图的例子可以可以看图2.5。想象来解释这个图的作用，电源线是垂直的在左边的,我们称这为起始母线。在右手边的是中性线。本图有两个阶梯,每个梯级有组合的输入(两个垂直的线)和输出(圈)。如果输入是开启或关闭在正确的组合中，电流可以流过母线,通过输入输出来激励输出,最后流到到中性线。输入可以来自一个传感器、开关、或任何其他类型的传感器。输出是一些在PLC外部的设备,例如外开/关,如灯或者电机。在最上面的阶梯,这对触点是常开和常闭,这意味着如果输入B是关闭的A是开启的,然后是电流流过输出并且激励它。 图2.5的第二个阶梯更复杂,这里有多种组合的输入,将导致整个输出Y开启。在左上边电流能够流过,如果C和D是打开的。同时(几乎同时)电流也可以流过底部，如果E和F是真。这将会使电流流过整个阶梯的一半。然后，如果G或H是真，电流就会被送到输出y .在后面的章节中,我们将探讨如何诠释和建构这些图。当然还有其他方法进行PLC编程。最早的一种技巧是助记指令。这些指令可以从梯形图上衍生出来,通过一个简单的编程终端输入到可编程序控制器(PLC)。助记符的一个例子如图2.6。在这个例子中,指令是一次从头到尾读一行。第一行00000有00001的输入指令LDN (输入不)。这将会检查可编程序控制器(PLC)的输入是否是关闭的,如果它是关闭的将记住一个1(或真),假如它是开启的在它将记住一个0(或非)。下一行中使用一个LD(输入是)的声明,来查看输入。如果输入开启它记下一个0,如果输入是它将记下1(注:这是LD的反面)。AND指令是上两个记下的数字进行 53 洛阳理工学院毕业设计(论文) 组合,如果他们都是真的结果是一个1,否则结果为0。这个结果现在代替了上两个记下的数字,并且只会记下这一个状态。在这个过程中,重复00004 00003两行,但是当这些完成后，有三种数字状态被记住。原始的数字是从AND来的，迟一点的结果是从LD两行来的，指令00005将LD的结果从最后LD的指令而来，现在有两个数字状态被记住。这两个被记住的数字,如果任何一个是1，那么结果是1,否则结果为0。这个结果代替了原先的两个数字,并且只有这一个单独的数字。最后的指令是ST (储存输出),将会检查最后的值并且储存起来。如果它是1输出将会开启;如果它是0输出将自动关闭。 梯形图2.6就相当于刚才的指令程序。即使你用梯形图对PLC进行了编程，在程序的执行前，这也将会转化为指令的形式。在过去的指令编程是最常见的,但现在它是不常见的,用户甚至看不到指令表。 顺序功能图(SFC)已经发展到适应编程更先进的系统。这些都是类似的流程图,但更加强大。图2.7这个例子是做两件不同的事情。在图中,在顶部那里开始的地方是开始。下面有两条水平线,都表示运行的途径。结果是,可编程序控制器(PLC)在开始后，在左边和右边两侧分别同时进行运行。在左边有两种功能，第一个是启动功能。这个动作将持续直至它确认已经完成工作，然后电源关闭程序将会启动。在右手边的是闪光的功能;它将会一直工作，直到它完成。这些功能都是没有解释的,但这些功能的各项功能,如电源开启程序将会是一个小的梯形图。该方法跟流程图大不相同,因为它不需要像程序流程图一样遵守单一的路径。 结构化文本编程已发展为一个更现代的编程语言。它是类似于BASIC的语言。一个简单的例子如图2.8。这个例子使用PLC内存位置N7:0。这种内存位置是为一个整数,这将会以后在这本书中解释。第一行程序设定的值为0。第二行设置了一个循环,并且是在循环返回的地方。下一行取出N7:0中的值,加上1,并返回到同样的位置。如果N7:0大于或等于10,那么循环将退出,否则计算机将回到REPEAT声明那里继续运行。程序每运行一次N7:0饿得值将增加1，直到N7:0的值达到10。 N7:0:= 0; REPEAT N7:0:= N7:0 + 1; 54 洛阳理工学院毕业设计(论文) UNTIL N7:0 > = 10 END_REPEAT; 1.4 PLC连接 当一个进程被PLC控制时,它使用传感器的输入来做出决定，并且通过更新输出来驱动执行机构,如图2.9所示。这个过程是会随着时间发生真正变化的过程,。驱动器将会使系统进入一个新的状态(或运行模式)。这意味着由于传感器的原因控制器的作用有限的,如果一个输入是空缺,那么控制器将没有办法检测条件。 控制回路的周期循环,解决了可编程序控制器(PLC)阅读输入梯形图,然后改变输出。图2.10显示了可编程序控制器(PLC)的基本操作周期。当最初电源是打开的,可编程序控制器(PLC)做一个快速的检查来确保硬件的正常工作状态。如果有问题可编程序控制器(PLC)将停止和显示错误。例如,如果可编程序控制器(PLC)备用电池低和电源缺失,记忆会被丢失,这将会导致一个错误。如果PLC通过最开始的自检，它将会扫描(读入)所有的输入。扫描所有的输入后，输入值将会储存在内存中，梯形图将会被扫描并且使用存储的值——并不是当前值。这是为了防止在梯形图读入时逻辑值发生变化。当梯形图输入完成后将浏览所有的输出(输出值将被改变)。完成这些以后,系统做一个完整的检查，这个环路将会一直进行。不同于普通电脑,整个程序每扫描一次就被执行一次。执行每个阶段的时间段都是毫秒级。 PLC在应用时应注意的问题 PLC是专门为工业生产服务的控制装置，通常不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证PLC的正常运行，因此在使用中应注意以下问题 一、西门子PLC保养 1、 保养规程、设备定期测试、调整规定 55 洛阳理工学院毕业设计(论文) (1) 每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况，若发现松动的地方及时重新坚固连接; (2) 对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压; 2、 设备定期清扫的规定 (1) 每六个月或季度对PLC进行清扫，切断给PLC供电的电源把电源机架、CPU主板及输入/输出板依次拆下，进行吹扫、清扫后再依次原位安装好，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。认真清扫PLC箱内卫生; (2) 每三个月更换电源机架下方过滤网; 3、 检修前准备、检修规程 (1) 检修前准备好工具; (2) 为保障元件的功能不出故障及模板不损坏，必须用保护装置及认真作防静电准备工作; (3) 检修前与调度和操作工联系好，需挂检修牌处挂好检修牌; 4、 设备拆装顺序及方法 (1) 停机检修，必须两个人以上监护操作; (2) 把CPU前面板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置; (3) 关闭PLC供电的总电源，然后关闭其它给模坂供电的电源; (4) 把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝，电源机架就可拆下; (5) CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下; (6) 安装时以相反顺序进行; 5、 检修工艺及技术要求 (1) 测量电压时，要用数字电压表或精度为1%的万能表测量 (2) 电源机架，CPU主板都只能在主电源切断时取下; (3) 在RAM模块从CPU取下或插入CPU之前，要断开PC的电源，这样才能保证数据不混乱; (4) 在取下RAM模块之前，检查一下模块电池是否正常工作，如果电池故障灯亮时取下模块PAM内容将丢失; (5) 输入/输出板取下前也应先关掉总电源，但如果生产需要时I/0板也可在可编程控制器运行时取下，但CPU板上的QVZ(超时)灯亮; 56 洛阳理工学院毕业设计(论文) (6) 拨插模板时，要格外小心，轻拿轻放，并运离产生静电的物品 (7) 更换元件不得带电操作; (8) 检修后模板安装一定要安插到位 二、安装与布线 1、 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。 2、 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。 3、 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。 4、 PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防止外界信号的干扰。 5、 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。 三、I/O端的接线 输入接线 1、 (1)输入接线一般不要超过30米。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。 (2)输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。 (3)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。 2、输出连接 (1)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。 (2)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，因此，应用熔丝保护输出元件。 (3)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 57 洛阳理工学院毕业设计(论文) 器的使用寿命，因此，使用电感性负载时选择继电器工作寿命要长。 (4)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。 四、外部安全电路 为了确保整个系统能在安全状态下可靠工作，避免由于外部电源发生故障、PLC出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故，PLC外部应安装必要的保护电路。 (1)急停电路。对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得PLC发生故障时，能将引起伤害的负载电源可靠切断。 (2)保护电路。正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护;往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。 (3)可编程控制器有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。但当可编程控制器CPU故障时就不能控制输出，因此，对于能使用户造成伤害的危险负载，为确保设备在安全状态下运行，需设计外电路加以防护。 (4)电源过负荷的防护。如果PLC电源发生故障，中断时间少于10秒，PLC工作不受影响，若电源中断超过10秒或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开;当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。因此，对一些易过负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。 (5)重大故障的报警及防护。对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍可靠的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在安全状况下运行。 五、PLC的接地 良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC的接地线与机器的接地端相接，接地线的截面积应不小于 22mm ，接地电阻小于100Ω;如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接上专用地线，接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开;若达不到这种 58 洛阳理工学院毕业设计(论文) 要求，也必须做到与其它设备公共接地，禁止与其它设备串连接地。接地点应尽可能靠近PLC。 六、冗余系统与热备用系统 在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装置有极高的可靠性。如果控制系统发生故障，将会造成停产、原料大量浪费或设备损坏，给企业造成极大的经济损失。但是仅靠提高控制系统硬件的可靠性来满足上述要求是远远不够的，因为PLC本身可靠性的提高是有一定的限度。使用冗余系统或热备用系统就能够比较有效地解决上述问题。 1、冗余控制系统 在冗余控制系统中，整个PLC控制系统(或系统中最重要的部分，如CPU模块)由两套完全相同的系统组成。两块CPU模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主CPU，另一块是备用CPU;主CPU工作，而备用CPU的输出是被禁止的，当主CPU发生故障时，备用CPU自动投入运行。这一切换过程是由冗余处理单元RPU控制的，切换时间在1-3个扫描周期，I/O系统的切换也是由RPU完成的。 2、热备用系统 在热备用系统中，两台CPU用通讯接口连接在一起，均处于通电状态。当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，使备用CPU投入运行。这一切换过程一般不太快，但它的结构有比冗余系统简单。 内 部资料， 请 勿外传～ 59 洛阳理工学院毕业设计(论文) 60