精品資料（2021-2022年收藏）科技論文

1、基于多臺空調機組的自動控制設計摘要：當前屋頂式空調機組被電廠等使用單位廣泛應用于集控宣，電子設備間等場所，在此環(huán)境下，通常有多臺屋頂式空調機組需要進行集中控制，控制系統(tǒng)需要安全可靠、性能優(yōu)越、操作方便等特點?；诖耍疚耐ㄟ^吉榮牌屋頂式空調機組的應用實例，對采用PLC模塊式實現多臺空調機組的自動控制設計方法進行相關探討和簡要論述。 關鍵詞：PLC；硬件配置；控制要求；控制方法；網絡讀寫 一、概述 吉榮牌屋頂式空調機組被廣泛應用于電廠、醫(yī)藥、軍工、寫字樓、商場等場所。對于電廠來說通常有多臺屋頂式空調機組需要進行集中控制，可以通過使用SIEMENS(西門子)公司生產的S7-200CN中CPU226

2、控制器的網絡讀寫功能，對多臺屋頂式空調機組進行全天候自動控制，實現智能無人操作管理。華能某電廠工業(yè)空調項目使用了多臺吉榮牌屋頂式空調機組，本文以此項目為例，對基于PLC多臺空調機組的自動化設計方法進行相關探討和論述。 二、系統(tǒng)硬件配置 S7-200CN通訊端口采用RS-485信號標準9針D型連接器，同時西門子公司提供了兩種類型的網絡連接器，你可以很輕松的把多臺設備連接到一條總線上，這些連接器有一個開關，可以選擇網絡所需的合適終端匹配。(具體連接方式見s7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊。) 根據上述特點以及吉榮牌屋頂式空調機組的結構控制特點，我們采取如下的控制方案：一臺觸摸屏KTP178直接與其

3、中一臺PLC相連，以這臺PLC為橋梁，其他三臺PLC通過這臺PLC與KTP178交換數據，通訊通過網絡讀/寫指令來實現，程序既可獨立運行又可以四臺相聯系。(這種方式在沒有使用中繼器的情況下，可以直接連接31臺PLC，如果加上中繼器則可以擴展至125臺。) 此方案的硬件配置為觸摸屏KTPl78一臺、CPU226四臺，其中一臺屋頂式空調機組為主模塊單元。配有一個模擬量擴展模塊EM235、溫濕度傳感器及相應的電器控制部分，其余三臺屋頂式空調機組作為從模塊單元。由于此方案中KTPl78直接與主模塊單元交換數據，主模塊單元的PLC通過網絡讀寫與其它PLC通訊，因此其優(yōu)勢在于成本相對較低，可以連多臺PLC

4、，結構靈活，控制簡便：但同時隨著PLC數量的增加，網絡通訊速率降低，出現異常的可能性也會相應增加。 三、輸入輸出信號 四、控制要求反方法 (一)系統(tǒng)控制要求 1、根據當前溫濕度及設定溫濕度對系統(tǒng)采取相應控制措施。 2、具有故障檢測與報警功能，能查詢當前故障和歷史故障。 3、系統(tǒng)具有定時控制，能自動開關機組。 4、四臺壓縮機要求有輪換功能。 (二)觸摸屏KTPl 78要求 1、能查看各模塊的輸入輸出狀態(tài)。 2、查看當前報警和歷史報警。 3、顯示當前溫濕度，并能查看溫濕度曲線。 4、對溫濕度設定等參數能進行修改。 5、能開關機組，并能進行定時設定。 6、能對顯示的溫濕度參數進行校正。 (三)控制方

5、法的實現 1、機組運行控制程序的實現。 溫濕度探頭采樣進來的是0-5V的信號，分別對應0-50與0-100。計算公式為：T=A32000×50,H=A32000×100(A表示采樣值)。然后根據溫濕度設定值控制壓縮機、加熱器、加濕器的運行。 2、報警處理 在KTPl78的報警信息欄里寫上如下信息： 0001機組1送風機過載 0002機組1風壓故障 0017機組2送風機過載 0018機組2風壓過載 對于歷史故障，在KTPl78里的list(history alarm)中寫上： 1機組1送風機過載 2機組1風壓故障 13機組2送風機過載 14機組2風壓故障 48機組4積水報警

6、3、設定溫濕度等參數、當前溫濕度讀取處理 在主模塊中，將采樣得到的溫濕度值用網絡寫指令寫入從模塊。在從模塊中。用網絡讀指令讀取溫濕度設定值等其他一些參數設定值。 4、壓縮機輪換處理 在從模塊中，用網絡寫指令將壓縮機運行時間寫入主模塊，在主模塊中，根據每臺壓縮機運行時間，分別列出四種不同的壓縮機啟動順序分別進入四個不同的控制子程序。 5、輸入、輸出狀態(tài)處理 在每個從模塊中分別列出它的輸入輸出狀態(tài)，再用網絡寫指令寫入主模塊中。 在KTPl78中再做一個模塊選擇點，根據用戶選擇模塊，將相應模塊的IO狀態(tài)信息顯示在觸摸屏KTPI 78上。 五、流程圖 主模塊： 六、結論 對于屋頂式空調機組，其特點在于

7、現場安裝方式簡易，組合方式靈活多樣，可以滿足不同用戶的不同需求，西門子PLC模塊式的設計、靈活多樣的組網方式恰好符合多臺屋頂式空調機組的控制要求。吉榮牌屋頂式空調機組采用西門子控制器及相應組網方式后，能很好的達到控制要求，充分體現屋頂式空調機組的優(yōu)點，完成其相應的功能?；诘臄悼貦C床電氣控制研究摘要:主要對高精度PCB數控機床的電氣控制系統(tǒng)進行介紹,提出了電氣控制系統(tǒng)總體方案以及設計框架。并詳細介紹了高精度PCB數控機床的電氣控制系統(tǒng)的硬件設計和各功能模塊。系統(tǒng)采用SIMOTION D、變頻器、電機、光柵尺構成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時為了提高生產率而采用工件自動夾緊、機械手自動換刀、斷刀檢測等多種

8、功能,實現機床監(jiān)控的自動化。 關鍵詞:數控機床;電氣控制;可編程邏輯控制器;抗干擾 PCB數控鉆床是用于對PCB板進行加工的一種機床,其本質是通過對孔進行平面定位來控制微孔加工鉆床。一般運動執(zhí)行方式有兩種:一種是采用伺服電機或者步進電機和滾珠絲杠作為運動執(zhí)行部件,第二種是通過直線電機直接帶動工作臺運動。新的電氣控制系統(tǒng)設計采用模塊化的設計技術,從機床的機械部分、控制系統(tǒng)的硬件和軟件方面進行全新的設計?？梢詫崿F高精度的閉環(huán)控制,高可靠的狀態(tài)控制,高效率的加工方式以及友好的人機界面。 1電氣控制總體設計 1.1機械設計 總體布局采用X、Y軸分立式結構,裝配簡單,兩方向運動質量基本相同。X、Y軸的電

9、機帶動滾珠絲杠旋轉,通過螺母副帶動工作臺在X、Y方向上移動。Z軸結構對于高速鉆孔極其重要,設計和制造嚴格保證驅動電機主軸和鉆孔主軸共線。采用上端固定下端懸臂絲杠結構,采用彈性聯軸器。滾珠絲杠和導軌采用國際知名品牌。機床底座,橫梁,工作臺采用全花崗石,保證高精度穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。 1.2電氣控制原理 機床基本工作原理如下圖1所示: 這個系統(tǒng)的工作原理是,機讀取文件信息,把數據傳遞給SIMOTION D,再根據這些收到的數據控制電機模塊驅動電機帶動工作臺進行位置控制,光柵尺實時檢測工作臺的位置信息并傳遞給SIMOTION D,實現對工作臺進行位置調整滿足對位置的精度要求。由于光柵尺信號不能直接識

10、別,所以通過傳感器模塊轉換為標準的信號傳遞給SIMOTION D。被接收到主軸的轉速信息通過模擬量模塊輸出一個相應的電壓控制變頻器驅動主軸轉動。工作臺的工作狀態(tài)可以通過多個傳感器如接近開關、斷刀檢測傳感器、深度檢測傳感器等檢測到并傳入系統(tǒng)。這些傳感器的信號先送到擴展模塊中,再送入SIMOTION D中,運用強大的工藝處理、邏輯處理能力,對這些信號進行處理,從而完成整個的加工任務。 2PCB數控機床電氣控制 為了實現較高的控制精度,采用變頻器、電機、光柵尺構成全閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時為了提高生產率,數控機床具有工件自動夾緊、機械手自動換刀、斷刀檢測、通信檢測自動建立通信連接以及刀位檢測等多種功能,實

11、現機床監(jiān)控的自動化。 2.1硬件結構 數控機床是由上位機軟件、下位機軟件、硬件電路和機械部分組成。硬件電路負責機床的驅動、各部分之間信息的傳遞以及系統(tǒng)的保護等。 (1)機械手換刀。 機械手為氣動型有兩個自由度,向上伸出機械臂和刀具加緊。分別通過對電磁閥的開關控制實現對機械手氣缸進氣控制使機械手可以自由的伸出、收回、加緊刀具和松開刀具。為了刀具被正確的放回刀庫,機械手的伸出長度可以由SIMOTION D控制,實現方式為機械手的運動活塞帶有磁性,在氣缸外壁安裝磁性感應開關,當機械手運動到某一位置時感應開關接通,SIMOTION D收到信號后立即關閉機械手的進氣路達到機械手限位目的。 轉貼于 中國論

12、文下載中心 http:/www.studa.ne(2)斷刀檢測。 短刀檢測采用光纖傳感器,為OC門形式,三根接入線可以直接接24V電源,信號線可以通過電阻介入24V構成電平輸出。傳感器的一根光纖輸出一束紅外線,另一根光纖接受這束紅外線,這樣可以通過是否被遮擋判斷道具是否失效。其原理圖如圖2所示。 2.2系統(tǒng)功能模塊 軟件的設計是整個系統(tǒng)的組成部分,是硬件按照要求工作的指揮者。下位機軟件是運行在序,負責從上位機接收數據并控制執(zhí)行部件工作和檢測機床狀態(tài)的任務。已經組態(tài)好軸以后就可以通過程序對軸進行操作。SIMOTION D內部程序是由操作系統(tǒng)調用的,SCOUT為我們提供了大量的功能塊方便調用。 (

13、1)軸使能功能塊。 此功能塊主要是對即將啟動的軸進行初始化。在啟動一根軸之前必須先對此軸進行使能。步驟為在中選擇要使能的軸,選擇使能方式。 (2)軸的位置控制功能塊。 軸的位置控制功能塊是驅動一根軸運動到指定的位置。 (3)軸的回零功能塊。 對于非絕對值編碼器,每次系統(tǒng)上電軸必須回零以確定軸的當前位置。 (4)關閉軸功能塊。 在軸不再啟動時可以關閉軸。在關閉軸后如果在操作軸運動是非法的會造成停機。 2.3調試結論 本系統(tǒng)具有6根軸,使用了接近開關、深度檢測傳感器、機械手、壓力傳感器和變頻器等多種輸入輸出器件,各器件之間的相互融合性對系統(tǒng)的性能具有決定性作用。所以本系統(tǒng)的調試工作極為重要。經過空

14、載調試、主軸調試、傳感器工作參數調試、自動換刀和上位機控制調試,可以知道,高精度PCB數控機床的電氣控制系統(tǒng)是成功的,具有高的可靠性和抗干擾能力,具備較高的動態(tài)特性與快速反應能力。其中電機調試中的低速鳴叫與其載波頻率相關,而一般鳴叫則與其電流增益相關,嚴重的振動則是伺服增益參數需要較大調整,也就還需要進一步努力。 參考文獻 1寥常初.PLC編程及應用M.北京:機械工業(yè)出版社,2005,(7). 2邱公偉.可編程序控制器網絡通信及應用M.北京:清華大學出版社,2000,(7). 3王永華等.現代電氣控制及應用技術M.北京:北京航空航天大學版社,2005,(3). 4任玉田.機床計算機數控技術M.

15、北京:北京理工大學出版社,1996,(9). 5熊幸明.控制系統(tǒng)接地抗干擾技術的研究J.低壓電器,2004,(6). 轉貼于 中國論窯爐系統(tǒng)抗干擾工業(yè)設計分析tt摘 要:在工業(yè)環(huán)境中,PLC抗干擾設計在PLC控制系統(tǒng)設計中占有十分重要的地位,對干擾源進行了詳盡的分析、論述,從硬件和軟件兩方面闡述了PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計方法。 關鍵詞:PLC;干擾源;抗干擾設計 1 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源 1.1 來自電源的干擾 工業(yè)現場種類繁多的動力設備的啟停運轉,可能引起電源過壓、欠壓、浪涌、下陷及產生尖峰干擾,這些干擾均會通過耦合到PLC系統(tǒng)的電路,給系統(tǒng)造成極大的危害。同樣,這些干擾源也

16、能以電磁場方式作用到PLC系統(tǒng)上而造成干擾。例如:某廠在氮化爐控制系統(tǒng)最初采用調壓方式進行爐溫控制,常常造成近百伏的瞬時過壓或欠壓形成涌流,嚴重影響系統(tǒng)正常運行。 1.2 信號通道干擾 信號通道干擾:一是通過變送器供電電源或共用儀表的供電電源竄入的電網干擾;二是信號線受空間電磁輻射的干擾。由信號線引入的干擾會引起1/0信號工作異常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng),還將導致信號間互相干擾,引起共地系統(tǒng)總線回流,造成邏輯數據變化、誤動作和死機。 1.3 來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾 PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。正確的接地,既能抑制電磁干擾的

17、影響,又能抑制設備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC控制系統(tǒng)無法正常工作。 接地系統(tǒng)混亂使各個接地點電位分布不均,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。此外,屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環(huán)路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內有會出現感應電流,通過屏蔽層與芯線之間的耦合,形成干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂,所產生的地環(huán)流就可能在地線上產生不等電位分布。邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯,造成數據混亂或死機。 1.4 來自空間的輻射干干擾 在工業(yè)環(huán)境中,空間電磁波污染十分嚴重?？臻g輻射干擾以電磁感應的方式通過檢測系統(tǒng)的殼體、導線等形成接收電路

18、,造成對系統(tǒng)的干擾輻射干擾,其分布極為復雜。在此情況下,干擾主要通過兩條路徑:一是直接對PLC內部的輻射產生干擾;二是對PLC通信與接口網絡的輻射引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小,特別是頻率有關,一般通過設置屏蔽電纜、PLC局部屏蔽、建立高壓泄放回路進行保護。 2 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計與施工 2.1 設備選型 首先應選擇有較高抗干擾能力的產品,如:采用浮地技術、隔離性能好的PLC;其次還應了解生產廠給出的抗干擾指標,按我國的標準(GB/T13926)合理選擇。 再次在設備選型時,應注意PLC的輸入、輸出方式。在設計時,應盡量選用可靠性高的元器件。例如:選用可靠性高

19、的接近開關代替機械限位開關。對于直流與交流信號分別使用各自的電纜;對于系統(tǒng)的輸入、輸出信號線、必須使用屏蔽電纜,屏蔽電纜在輸入、輸出側懸空,而在控制側接地。 2.2 綜合抗干擾設計 2.2.1 電源抗干擾措施 在PLC控制系統(tǒng)中,電網引入的干擾主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源、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入的。因此,對于PLC系統(tǒng)供電的電源,可以采用隔離性能較好電源,例如:UPS2.2.2 通道抗干擾措施 (1)通道隔離技術。 對于系統(tǒng)通道來說,由于測控點離控制中心很遠,對每個測控量的輸入,輸出通道兩端,無論是模擬量還是數字量,接地點不可能等電壓,這樣,就會在

20、通道中形成地環(huán)路電流。另外,別的干擾也會通過通道竄入系統(tǒng)。因此,采用隔離技術能很好地抑制這種干擾。對數字量來說,可以采用光電耦合器、繼電器等器件隔離,并輔以施密特、RC等濾波、整形電路;對模擬量來說,則可以采用線性光耦、隔離變壓器、隔離放大器、差動放大電路等方法予以解決。 在I/O通道有感性負載時,為了防止電路信號突變而產生感應電勢的影響,對于交流負載,應在線圈兩端并聯RC吸收電路。對于直流輸入信號,可并接續(xù)流二極管。 (2)接地技術。 在PLC控制系統(tǒng)中,接地是抑制干擾的主要方法。系統(tǒng)接地方式有:浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對PLC控制系統(tǒng)而言,它屬高速低電平控制裝置,應采用直

21、接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響,裝置之間的信號交換頻率一般都低于1MHz,所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點接地和串聯一點接地方式。接地極的接地電阻小于5,接地極最好埋在距建筑物10 - 15m遠處,而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設備接地點相距10M以上。 信號源接地時,屏蔽層應在信號側接地;信號線中間有接頭時, 屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理,一定要避免多點接地;多芯電纜連接時,各屏蔽層也應相互連接好,并經絕緣處理,為此可以采用航空插頭進行連接。 (3)屏蔽技術。 屏蔽技術是破壞“場”干擾途徑的重要方法,筆者在上述工程的現場參數檢測中,就深刻體會到:正確的屏蔽技術與接地

22、技術結合,可以取得良好的抗干擾效果。 導線間的相互干擾,主要是通過三種耦合產生的:其一是電容性耦合,即兩回路的電場相互作用的結果;其二是電感性耦合,即兩個回路的磁場相互作用的結果:其三是電場和磁場組合而成的,又稱電磁耦合或輻射。對于導線間的電磁干擾,可采用兩種主要方法抑制:一是抑制干擾源、二是屏蔽干擾源。抑制干擾源是將干擾源遠離易受干擾的信號線,即嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號,避免信號線與動力電纜靠近平行敖設,不同類型的信號分別由不同電纜傳輸,信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設,將強、弱信號線遠離,以減少電磁干擾。 2.2.3 空間的抗干擾措施 空間的干擾主要來自空間的多種電磁

23、波,這些電磁波以電磁感應的方式通過系統(tǒng)的導線、殼體等形成接受電路,造成對電路的干擾?？垢蓴_的措施主要有: 其一,屏蔽:在干擾源的周圍加上屏蔽層,并將屏蔽層一點接地; 其二,是使用雙絞線、同軸電纜、光纜和屏蔽電纜等纜線防止耦合干擾; 其三,浮地。信號地與機殼、大地浮空,使電路與機殼或大地之間無直流聯系。這就加大了信號地與外界的阻抗,阻斷了干擾電流的通路; 其四,可在信號通道中設置濾波器,以濾除干擾。 2.3 采用軟件抗抗干擾措施 硬件的抗干擾措施可以大大提高系統(tǒng)的測控精度和工作可靠性,而系統(tǒng)的抗干擾又不能完全依靠硬件解決。因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設計和組態(tài)時,還應從軟件方面進行抗干擾處理,進一

24、步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施:數字濾波和工頻整形采樣,可有效消除周期性干擾;定時校正參考點電位,并采用動態(tài)零點,可有效防止電位漂移;采用指令、數據冗余技術;設計相應的軟件標志位,采用間接跳轉,設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。 3 結語 PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復雜的問題,在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取對癥下藥的方法,才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作,取得了滿意的效果。 參考文獻 1周萬珍,高鴻斌.PLC分析與設計應用M.北京:電子工業(yè)出版社,2004. 2徐科軍.自動檢測和儀表的共性技術M.北京:清華人學出版社,200

25、0. 3工培清,李迪譯.電子系統(tǒng)中噪聲的抑制與衰減技術M.北京;電子工業(yè)出版社,2003井下排水自動控制系統(tǒng)的研究摘要井下自動控制排水系統(tǒng)在開采的過程和水資源的利用方面具有重要的意義，PLC可編程控制系統(tǒng)技術在自動控制中具有廣泛的應用，本文以煤礦井下作業(yè)為例，從影響井下排水自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的主要因素出發(fā)，提出了抗干擾的措施，闡述PLC技術在井下排水自動控制的設計原理。 關鍵詞自動控制 排水 PLC 在煤礦生產過程中，地下水流入巷道或工作面，形成礦井水。礦井水的形成一般是由于巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及到水源所致，水源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水和采空區(qū)水。采礦活動造成采動區(qū)域及其周邊

26、區(qū)域水文地質系統(tǒng)和單元隔水構造的破壞，改變了水徑流方向和途徑，最終在采空區(qū)或采動場所匯集，并在匯集過程中因物化作用與時間效應遭受污染的，交替性差的水體。 一、井下排水的重要性 在煤礦的原煤開采中，我國平均每年將有2040億立方米的地下水被抽排到地面且絕大部分被排放掉。但是，煤礦生產抽排的地下水是在煤炭開采過程中才被污染的，而并非本身就是污染嚴重的水。所以，在我國水資源不足的環(huán)境中，這些水被浪費掉實在是有點可惜，如果在水質較好的地方，對井下水進行適當的處理，就完全可以達到工業(yè)和生活用水標準。另外，井下水對礦井的危害很大，在發(fā)生的煤礦安全事故中，以瓦斯爆炸和水災害最為頻繁和嚴重。如果礦井水排放不暢

27、，水在井下放任自流，將勢必造成水災，更嚴重的造成設備財產損失，人員傷亡，礦井坍塌等災難性的后果。 我國在優(yōu)化排水方案、改造排水設備及巷道合理布置方面也做了大量的研究，但是，監(jiān)測技術和手段還處在摸索階段。隨著煤礦安全問題的要求的提高，井下水的檢控要求也隨之提高。目前井下水的排放主要的人工管理的方式，具有低效率、高勞動量，且容易造成高勞動量的弊端。因此，采用自動控制系統(tǒng)具有重要的意義。 二、PLC井下排水自動控制系統(tǒng) 1. PLC井下排水自動控制系統(tǒng)的技術 可編程控制器(PLC)，是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，向用戶的“自然語言”編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。PLC是通過在存儲器中的程序

28、實現控制功能，且同一臺PLC還可用于不同控制對象，通過改變軟件則可實現不同控制的控制要求，具有很大的靈活性和通用性。PLC的輸入、輸出電路一般用光電禍合器來傳遞信號，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響，具有可靠性高、抗干擾性強的特點。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現場的用戶設備聯接。 2.影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素 PLC作為一種自動化程度高、配置靈活的工業(yè)生產過程控制裝置。因為其本身的高可靠性，它的應用場合越來越廣，環(huán)境越來越復雜，所受到的干擾也越來越多。在PLC控制系統(tǒng)中，就PLC本身來說，其薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。來自電源波形的畸變、現場設備所產生的電磁干擾、接地電阻的禍合、

29、輸入元件觸點的抖動等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。研究影響PLC控制系統(tǒng)的干擾因素，對于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用。 對PLC的干擾的產生過程主要有三個因素組成：(1)電源引入的干擾。雷電沖擊、開關操作、大型電力設備啟停等，都有可能會影響系統(tǒng)的正常運行，造成PLC系統(tǒng)故障。(2)I/O信號線引入的干擾。在使用PLC組成控制系統(tǒng)時，要連接大小設備和各種通信線路，這樣就有可能會發(fā)生各種個樣的電磁干擾環(huán)境，影響PLC系統(tǒng)的運行。(3)接地線引入的干擾。若接地線處理混亂或是電線上的電位分布不等，則會電路的正常運行，有可能在成數據換亂，信號失真。3.PLC控制系統(tǒng)的抗

30、干擾措施 對PLC的干擾的產生過程主要有三個因素組成，相應地對抑制所有電磁干擾的方法也從這三個要素著手解決。(1)最大限度地抑制干擾源。電源系統(tǒng)的抗干擾措施是為了抑制電網電壓的波動及畸變對系統(tǒng)電源產生的干擾，可采用使用隔離變壓器或者使用低通濾波器的措施來解決。另外，也可以使用交流穩(wěn)壓電源來增大抗干擾能力或使用在線式不間斷供電源(UPS)來作為PLC控制系統(tǒng)的理想電源。(2)阻隔禍合通道或衰減干擾信號。輸入端有感性負載時，在交流信號輸入負載兩端并聯RC浪涌吸收器或壓敏電阻RV；在直流信號負載兩端并聯續(xù)流二極管VD或壓敏電阻RV或穩(wěn)壓二極管VX或RC浪涌吸收器等。在使用多芯信號電纜時，要避免I/O

31、線和其它控制線共用同一電纜。(3)降低系統(tǒng)本身對電磁噪聲的靈敏度，提高自身抗干擾能力。 三、PLC井下排水自動控制系統(tǒng)的設計原理分析 在PLC井下排水自動控制系統(tǒng)的開發(fā)中，為了更好地實現自動控制，應該注重以下幾點： (1)需要開發(fā)電器控制系統(tǒng)，用PLC(可編程邏輯控制器)控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。 (2)在開發(fā)PLC控制系統(tǒng)的同時，還要選擇可靠的控制器及附屬電氣元件，以更好地適應井下環(huán)境。在符合礦用設備的安全標準的同時，還要在設計和開發(fā)時能充分考慮和利用井下的條件，使控制簡便可行。 (3)在設計的同時要從實際出發(fā)，根據排水控制的要求，進行PLC硬件和軟件的設計，以達到自動輪換工作，使水泵

32、房工作更加高效節(jié)能的目標。 (4)還可以把感應式數字水位傳感器用于煤泥水水位的測量，在開發(fā)中使用新型的電量監(jiān)測模塊對水泵電機的電源輸入進行監(jiān)測，并建立PLC與該模塊之間的通信，可以使PLC根據各個水泵電機的電量監(jiān)測數據判斷它們的運行狀態(tài)，做到有故障及時發(fā)現及時處理。 可編程控制器本身就有很完善的可靠性設計，具有很強的抗干擾性能。但是，工業(yè)控制是一個很特殊的領域，稍有不慎，就有可能造成極大的經濟損失，甚至人員傷亡。所以還應該從整個系統(tǒng)的角度進行可靠性設計，以更加有效的保障工業(yè)控制的安全。 四、結論 井下排水技術在煤礦的開采中的重要性和井下水資源的缺乏利用以及人工控制井下排水系統(tǒng)的種種弊端決定了井

33、下排水自動控制系統(tǒng)研究的重要性。基于可編程控制技術的煤礦井下排水自動控制系統(tǒng)是利用當前優(yōu)秀的工業(yè)控制技術精心研究與開發(fā)而成的，它具有許多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，PLC控制系統(tǒng)得到了廣泛的應用和具有廣大的發(fā)展前景，但是PLC系統(tǒng)在井下排水自動控制系統(tǒng)中的應用還存在著一些問題需要，這需要我們做進一步的研究和實踐，并最終解決問題。 參考文獻： 1付鐵斌，王洪林.礦井主排水系統(tǒng)監(jiān)測裝置的研制J.煤礦安全，2004，35(5)，17-19. 2李勝旺，吉貴堂，趙曉旭.礦井主排水自動化控制系統(tǒng)J.工礦自動化，2002. 3王孝穎，張豐敏，張學松.PLC在煤礦井下主排水控制系統(tǒng)中的應用J.中國煤炭200

34、2，28(8)：43-45. 4周峰，王新華，李劍峰.軟PLC技術的發(fā)展現狀及應用前景J.計算機工程與應用，2004，(24)：57-60. 5李澤松.井下水泵房自動排水系統(tǒng)研究M.2005，(5)：3-5. 6姚福強，李世光，李曉梅等.煤礦井下主排水泵計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計J.煤礦機械，2004，(1)：1-3基于PLC的變頻調速疏水系統(tǒng)摘要：隨著電力電子技術的發(fā)展，作為應用現代電力電子器件與微機技術有機結合的交流變頻調速裝置，其應用越來越廣泛,更有利于實現生產過程的自動化控制并且具有顯著的節(jié)能效果。本文介紹的變頻控制系統(tǒng)是我廠動力4#爐疏水泵系統(tǒng)在保留原有設計的改造過程中，利用基于PLC的變頻

35、調速裝置，不僅實現了泵組的邏輯控制，完成系統(tǒng)的數字PID調節(jié)功能，并對系統(tǒng)中各種參數、控制點進行實時監(jiān)控，有效地節(jié)省人力、資金，保證了系統(tǒng)平穩(wěn)自動的運行。 關鍵詞：PID PLC 變頻調速  1、系統(tǒng)介紹系統(tǒng)主要由三菱公司的可編程控制器（PLC）、三菱變頻器（FR-500）、壓力傳感器（液位傳感器）及2臺水泵組成，操作者可以通過面板的指示燈、按鈕來控制系統(tǒng)的運行。系統(tǒng)框如圖所示：2、工作原理：2.1系統(tǒng)有兩種工作方式：2.1.1手動運行該方式主要供檢修及變頻器故障期間用于手動控制泵組運行。2.1.2自動切換變頻/工頻運行功能控制方案：變頻器通常用于驅動某臺固定水泵，并實時根據其輸出頻

36、率，控制輔助泵工頻運行，即當變頻器的輸出頻率達到PID上限時，啟動輔助泵，而輸出頻率小于PID下限時，停止輔助泵，控制流程如圖（2）所示：2.2  PID控制2.2.1 PID概念1）PI控制   PI控制是由比例控制（P）和積分控制（I）組合而成的，根據偏差及時間變化，產生一個執(zhí)行量。注：PI運算是P和I運算之和。   對于過程值單步變化的動作例2）PD控制    PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）組合而成的，根據偏差及時間變化，產生一個執(zhí)行量。注：PD運算是P和D運算之和。   對于過程值單步

37、變化的動作例3）PID控制   利用PI控制和PD控制的優(yōu)點組合成的控制。注：PI運算是P和I運算之和。4）負作用   當偏差X（設定值-反饋值）為正時，增加執(zhí)行量（輸出頻率），如果偏差為負，減小執(zhí)行量。壓力傳感器反饋的水壓信號Y（4-20mA）與設定值U進行比較，其偏差X經變頻器的PID控制器運算后產生執(zhí)行量Fi去驅動變頻器，從而構成以設定壓力為基礎的閉環(huán)控制系統(tǒng)。運行參數在實際過程不斷進行調整，使系統(tǒng)控制器響應趨于完整，并通過PLC計算需切換泵的運行操作。基本的PID控制框如圖（3）所示：3、PLC系統(tǒng)本系統(tǒng)中檢測點及控制量較多，是一較大規(guī)模的測控系

38、統(tǒng)。據其特點本系統(tǒng)采用三菱公司可編程控制器（PLC）FX2N系統(tǒng)，該控制器與其他PLC相比具有一些明顯優(yōu)點：運轉處理快（最快達3.7us）、最多可達128點控制、可以提供完整的編程環(huán)境、可進行離線編程和在線連接調試，并能實現梯形圖與語句表的相互轉換。系統(tǒng)采用開關量的輸入/輸出來控制水泵的啟、停、切換、軟啟動及故障報警，實現硬件/軟件備用水泵，充分保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。4、系統(tǒng)的優(yōu)點：4.1高效節(jié)能：電機通過變頻調速可以在不同轉速下工作，且均是較高效率點工作，提高水泵電機總體效率4.2系統(tǒng)對水泵機組實現了軟啟動控制方式，延長電機壽命，而且出現故障，備用泵自動切換。4.3系統(tǒng)具有自診斷和自處理功能，具

39、有完善的保護功能，如過流、過壓、過載、水池斷水保護，完全有效確保設備的工作安全。4.4系統(tǒng)具有故障顯示和報警功能，有利于故障排除。5、注意事項：系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，必須要注意以下三個參數：設定值       PID上限        PID下限任何一個控制系統(tǒng)都需要經過反復地調試方可達到最佳性能，沒有調試，系統(tǒng)不能工作或不能良好的運行。在最初的系統(tǒng)運行中，甲泵變頻與乙泵變頻進行切換時經常造成波動，原因是甲乙泵出口水壓流量不同，工作點略微偏移。當初設置的PID上、下限范圍

40、小，PID運算靈敏度較大，從而引發(fā)波動，變頻器無法工作，系統(tǒng)癱瘓。我們經過不斷的摸索調試，最終將PID上限調整至80%，PID下限調整至20%，同時將設定值調整至較合適的位置。結束語：動力4#爐疏水系統(tǒng)采用變頻調速運行方式，可根據實際水壓自動調節(jié)水泵電機的轉速和加減泵，以求最大限度的節(jié)能節(jié)資，并使系統(tǒng)處于可靠的運行狀態(tài)，同時，增加了硬件/軟件備用水泵功能，延長了設備使用壽命，而采用壓力閉環(huán)控制，變頻器故障后仍能保障不間斷工作，具有一定的先進性。這是我廠第一例利用基于PLC的變頻調速PID控制功能，投入使用后效果顯著，值得在其他煉油化工生產裝置中推廣。參考文獻1.滿永奎 韓安榮 吳成東通用變頻器

41、及應用機械工業(yè)出版社 1995年 ISBN 7-111-04766-42.王兆義 可編程控制器教程機械工業(yè)出版社 1997年 ISBN 7-111-03758-8/TP3.三菱變頻調速器FR-F500使用手冊  三菱電機株式會社轉基于Modbus協(xié)議的電火花控制系統(tǒng)摘  要：提出了一套基于Modbus協(xié)議的總線控制系統(tǒng)，分析了Modbus協(xié)議的特點，介紹了Modbus協(xié)議的內容及通信過程，給出了系統(tǒng)的軟件實現方法，包括系統(tǒng)流程圖及部分校驗代碼。 關鍵詞：Modbus，現場總線，電火花，RTU0. 前言國內的大多數電火花設備由于實時性等方面的要求，控制系統(tǒng)

42、均是基于dos環(huán)境設計，這種系統(tǒng)能滿足電加工的基本要求，但也大大影響了人機交互的改進以及遠程通信等現代控制的要求;模塊化結構可裁減性強，便于滿足不同用戶的需求，是系統(tǒng)深入發(fā)展的良好基礎;專業(yè)化的信號采集設備及檢測裝置成為系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠運行的保障;應用網絡技術，可做到信息處理綜合化，智能化;與此同時，VB、VC以及各種組態(tài)軟件的發(fā)展為人機界面及總線控制的發(fā)展的提供了良好的開發(fā)環(huán)境，使我們能夠設計出更為合理及人性化的系統(tǒng)。本文試圖將現場總線理論應用于電火花加工機床，并最終通過使用Modbus協(xié)議實現各設備之間的互聯。4現場總線是應用在生產現場，在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系

43、統(tǒng)，也被稱為開放式，數字化，多點通信的底層控制網絡。56在整個工廠的控制網絡中，現場總線處于重要的基礎地位。1. 控制系統(tǒng)結構1.1 系統(tǒng)基本結構現場總線控制系統(tǒng)一般采用上位計算機結合下位智能儀表來實現控制功能。在本系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的檢測裝置簡單易用，因此采用微控制器來讀取信號并最終傳輸給上位機。一般來說，總線系統(tǒng)主要包括變送器，總線和檢測站。在本套系統(tǒng)中，微控制器和檢測裝置成為智能儀表即變送器，它作為從機使用，但確是系統(tǒng)的核心部件，而上位機即檢測站主要完成人機交互的任務以及一些優(yōu)化、復雜計算和控制的功能。個性化的人機界面以及標準化的總線結構設計，可方便的擴展系統(tǒng)的控制功能

44、。整套系統(tǒng)結構圖如圖1所示，系統(tǒng)最主要包括一個服務器，一臺pc機，三個微控制器及相關檢測設備。圖1 系統(tǒng)結構圖這幾層的工作主要包括：1. 最底層為數據采集層，需要從現場采集實時的數據，比如油溫，油面高度等。三個微控制器作為現場控制層的核心器件，每個被賦予唯一的本機地址用以識別身份。微控制器即變送器也是整個系統(tǒng)的核心設備，其作用主要是采集間隙電壓，液位油溫，限位報警，手控盒控制等實時數據，自動實現伺服控制，自動滅火，風扇開關，定時抬刀等功能，并同時將數據輸出到modbus現場總線測控網絡。2. 現場控制層的任務是將所有的加工狀態(tài)通過雙腳電纜送至控制室的監(jiān)控計算機，組

45、成現場總線網絡，而在此網絡中，所有傳輸的信息均遵循modbus協(xié)議。Modbus現場總線將現場變送器和檢測站連接成一個測控網絡，實現電火花加工的監(jiān)測計量與管理。3. 工廠監(jiān)控層安裝人機界面軟件，負責監(jiān)視所有加工參數即電規(guī)準，以及所有相關數據的顯示及鍵盤輸入信息處理等人機交互過程。pc機作為監(jiān)控計算機，通過以太網連接到遠程管理中心，實現向上進行網絡運行;監(jiān)控計算機可以安裝moden，通過現場進行單擊操作。4. 最上層為遠程管理層，可以由以太網，top等局域網段組成，一般設服務器，pc機與服務器之間通過以太網卡，網關相連，也可通過路由器連接至廣域網。服務器是系統(tǒng)的外擴部分，可以

46、選用。1.2 物理實現目前，可以通過下列三種方式實現Modbus通信：以太網上的TCP/IP;各種介質（有線：EIA/TIA-232-F、EIA-422、EIA/TIA-485-A;光纖、無線等）上的串行鏈路上傳輸;Modbus PLUS，一種高速令牌傳遞網絡。選擇何種實現方式主要是依據他所連接的設備所處的地位。一般采用標準的232口即可，但由于計算機上的rs232傳送的距離不超過30m，因此可以選用485接口。除此之外，422口也為標準串行數據接口，表1列出了他們之間的主要差別。本套系統(tǒng)采用了隔離的RS-485通信方式來提供對Modbus的硬件支持。表1 有線介

47、質傳輸性能對比表Modbus系統(tǒng)是一種主從網絡，容許一個計算機和一個或多個從機通信。當在Modbus網絡上通信時，每個控制器都有自己的設備地址，主機識別按地址發(fā)來的消息，并決定要產生何種行動。當在其他網絡上傳輸時，包含了Modbus協(xié)議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。此時，控制器既可以作為主設備也可以作為從設備, 但不能兩者同時兼?zhèn)?。根據各種設備的不同接口，總線上還可以串聯打印機等設備，也可以將這些設備直接連接至監(jiān)控計算機的打印機端口或USB口，實現通信。芯片要根據所接收的信息進行選擇，如果是數字量，則最常見的單片機或pic微控制器等均可選用，如果是模擬量如間隙電壓，則要選擇

48、帶模擬端口的芯片。電纜選擇可以根據所選擇的傳輸通道及距離來確定，這里選用的是帶屏蔽的雙絞電纜。2 Modbus協(xié)議Modbus協(xié)議是OSI模型第七層上的應用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網絡的設備之間提供客戶機/服務器通信。互聯網組中已經保留TCP/IP系統(tǒng)端口502用以訪問Modbus，Modbus協(xié)議已經成為一種流行的工業(yè)控制傳輸標準。2.1 協(xié)議內容Modbus協(xié)議定義了消息與格式和內容的公共格式，主要采用命令/應答方式，每一種命令報文都對應著一種應答報文，命令報文由主站發(fā)出，當從站收到后，就發(fā)出相應的應答報文進行相應。Modbus的信息幀包括站點、字節(jié)長度

49、、功能碼、操作地址、操作數據、CRC校驗值等。在Modbus系統(tǒng)中有兩種有效的傳遞模式即ASCII（美國標準信息交換碼）和RTU（遠程終端裝置）模式。內容格式及字符長度如下：2由于RTU模式傳輸位數少，使用方便，本文內容均采用RTU模式。2.2 通信過程Modbus主從節(jié)點之間通信過程大致為：（1）從節(jié)點通過特定的端口與主節(jié)點建立連接，等待接收主節(jié)點發(fā)送的請求幀信號。（2）主節(jié)點根據實際需要達到的目的選擇合適的功能，將其對應的功能代碼保存在ADU的功能代碼域，把必要的參數和子功能代碼保存在數據域中，并將傳輸標志、協(xié)議標志、數據長度等存放在標志域中，從而組成一個完整的數據幀發(fā)送到從節(jié)點

50、。（3）從節(jié)點對收到的請求幀經過錯誤檢測后，根據協(xié)議的規(guī)定將其分解成基本功能單元，并按照功能代碼的要求完成特定的操作，最后還要返回一個功能回應信號。如果請求幀或某一步操作出錯，就返回一個錯誤報告。完備的出錯應答是Modbus的一個特點，這有利于通信主節(jié)點判斷通信的錯誤原因，從而將其排除，保證通信可靠進行，提高通信成功率。33. 軟件實現軟件實現時包括：初始化關鍵字，包括波特率設置，數據位數，停止位數，奇偶校驗模式等，總線上所有的master及slave的以上設置應完全一致。Modbus編程主要需處理好校驗碼的生成及數據包開始標志的檢測。33.1 地址定義通信程序必須處理好數

51、據報開始的標志，因為每次主機發(fā)送數據時，所有的從機都會接收到信息，但只有地址相同的從機才會響應，因此地址的判別至關重要。在兩個數據包之間modbus協(xié)議將提供3.5幀的空閑時間，此時，總線上所有的從機要做好接收準備，一旦主機有數據包發(fā)出，從機立刻接受此數據。這當中的第1幀即為地址幀。從機記錄該地址并判斷是否執(zhí)行該功能。通常，程序中會設置一個3.5幀計時器，當線路上有數據時計時器不計數，一旦線路空閑則計時器計數開始，直至該計時器停止計數，這時線路上開始有數據包發(fā)出，這第一幀數據即為地址幀。值得注意的是，3.5幀時間并非常數，應根據傳輸速率及幀校驗方式（奇偶校驗或無校驗）而定。表2 AS

52、CII模式傳輸格式表3 RTU模式傳輸格式3.2 功能碼定義客戶所請求的服務和服務器所提供的服務均通過功能碼（Function Code）標識。Modbus 功能碼分三種，即公共功能碼、用戶自定義功能碼和保留功能碼，公共功能碼是已定義的功能碼，保證其唯一性，包含現存已定義的公共指配功能碼和未來使用的未指配保留功能碼。用戶定義功能碼有兩個定義范圍，即 65 至 72 和十進制 100 至 110。用戶沒有 Modbus 組織的任何批準就可以選擇和實現一個功能碼。保留功

53、能碼是一些公司對傳統(tǒng)產品通常使用的功能碼，并且對公共使用是無效的功能碼。為使用方便，在本套系統(tǒng)中，我們僅編寫Modbus協(xié)議中的三個公共功能碼，包括寫單個寄存器0x06，讀多個寄存器0x13，讀寫多個寄存器0x17。以寫單個寄存器為例，請求信息為響應為函數流程圖如下：圖2 系統(tǒng)響應流程圖除此之外，我們還可以擴展其他功能，比如利用讀文件記錄0x20，寫文件記錄0x21兩個功能碼來存儲系統(tǒng)的相關信息，如故障記錄，使用過的規(guī)準查詢，各設備使用情況等。3.3 校驗碼的生成根據傳輸模式的不同，系統(tǒng)需要產生不同的校驗碼（check sum）,ASCII模式采用LRC校驗（Longitudinal Redundancy Check）而