PLC控制方案及實(shí)現(xiàn)

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論 1\o"CurrentDocument"2多種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"方案設(shè)計(jì) 2\o"CurrentDocument"方案的介紹 2\o"CurrentDocument"3硬件電路設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"3.1總體結(jié)構(gòu) 3\o"CurrentDocument"3.2液位傳感器的選擇 5\o"CurrentDocument"3.3溫度傳感器的選擇 5\o"CurrentDocument"3.4攪拌電機(jī)的選擇 6\o"CurrentDocument"3.5電磁閥的選擇 6\o"CurrentDocument"3.6接觸器 7\o"CurrentDocument"3.7熱繼電器的選擇 7\o"CurrentDocument"3.8PLC的選擇 7\o"CurrentDocument"3.9PLC輸人、輸出口分配 9\o"CurrentDocument"3.10液體混合裝置輸人/輸出接線 10\o"CurrentDocument"4系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù) 11\o"CurrentDocument"4.1系統(tǒng)故障的概念 114.2系統(tǒng)故障分析及處理 11\o"CurrentDocument"PLC主機(jī)系統(tǒng) 11\o"CurrentDocument"PLC的I/O端口 12\o"CurrentDocument"現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備 12\o"CurrentDocument"4.3系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 12\o"CurrentDocument"5結(jié)束語 14\o"CurrentDocument"致謝 14\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 151緒論為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中,多種液體混合是必不可少的工序,而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì),以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣,不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外,生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn),這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè),特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制,從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題。借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化帶來了曙光。1968年，美國最大的汽車制造廠商通用汽車（GM）公司提出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、靈活、通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器便于使用的特點(diǎn)相結(jié)合，把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費(fèi)大量的精力進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，也能像繼電器那樣方便地使用。這個(gè)方案首先得到了美國數(shù)字設(shè)備（DEC）公司的積極響應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于1969年研制出了第一臺(tái)符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC（有的稱為PC），并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上試驗(yàn)獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護(hù)性。對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)水平有很大的幫助，同時(shí)又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制的實(shí)例很多，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需用到它，如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉庫、液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設(shè)計(jì)是將PLC用于多種液體混合灌裝設(shè)置的控制，對(duì)學(xué)習(xí)與實(shí)用是很好的結(jié)合。本設(shè)計(jì)的主要研究范圍及要求達(dá)到的技術(shù)參數(shù)有(1)使液體灌裝機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝；(2)滿足灌裝的各項(xiàng)技術(shù)要求；(3)具體內(nèi)容包括多種液體混合控制方案的設(shè)計(jì)、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見故障分析等等。本課題應(yīng)解決的主要問題是如何使PLC在飲料灌裝中實(shí)現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道中用PLC對(duì)灌裝機(jī)進(jìn)行控制的研究尚不多見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況，正確選用參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計(jì)就是基于以上問題進(jìn)行的一些探索。多種液體混合灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程是按思想工藝流程設(shè)計(jì)，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)。設(shè)計(jì)的編寫按照國家關(guān)于電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號(hào)(GB4728)及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件；工程對(duì)電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，由模擬控制到微機(jī)控制，使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對(duì)于本課題來說，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的開關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問題的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。方案的介紹就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制、可編程序控制器控制。繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間及溫度等參量變化而動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)控制及保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個(gè)繼電器損壞，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價(jià)格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個(gè)控制柜價(jià)格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。（2）單片機(jī)控制單片機(jī)作為一個(gè)超大規(guī)模的集成電路，機(jī)構(gòu)上包括CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強(qiáng)的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計(jì)算機(jī)之一。但是，單片機(jī)是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O信號(hào)相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設(shè)計(jì)、制作和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。（3） 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢(shì)。但工控機(jī)價(jià)格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。（4） 可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設(shè)計(jì)外部接線圖，同時(shí)采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化?？删幊炭刂破鳎≒LC）從上個(gè)世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時(shí)間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)。隨著30多年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升級(jí)換代大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實(shí)的多功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強(qiáng)大、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的首選控制裝置。硬件電路設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)從圖1中可知設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合攪拌并控制溫度，如圖1所示。此裝置需要控制的元件有：其中LI、L2、L3為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎]該點(diǎn)時(shí)為ON。Yl、Y2、Y3、Y4為電磁閥，M為攪拌電機(jī)，T為溫度傳感器，H為加熱器。另外還有控制電磁閥和電動(dòng)機(jī)的1個(gè)交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應(yīng)的控制系統(tǒng)連接從而達(dá)到控制效果。疲體c缶:Li?lL,0圖1液體混合灌裝機(jī)疲體c缶:Li?lL,0圖1液體混合灌裝機(jī)（1） 初始狀態(tài)容器是空的，各個(gè)閥門Yl、Y2、Y3、Y4均為OFF,液位傳感器L1、L2、L3均為OFF，電動(dòng)機(jī)M為OFF,加熱器H為OFF。（2） 啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按扭，開始下列操作：1） Y1=Y2=ON，液體A和B同時(shí)注人容器。當(dāng)液面達(dá)到L2時(shí)，L2=ON,使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即關(guān)閉Y1和Y2閥門，打開液體C的閥門Y3。2） 液面達(dá)到L1時(shí)，Y3=OFF，M=ON，即關(guān)閉閥門Y3,攪拌機(jī)M啟動(dòng)，開始攪拌。3） 經(jīng)1Os鐘攪勻后，M=OFF，停止攪動(dòng)，H=ON，加熱器開始加熱。4） 當(dāng)混合液溫度達(dá)到某一指定值時(shí)，T=ON，H=OFF，停止加熱，使電磁閥Y4=ON,開始放出混合液體。5） 液面低于L3時(shí)，L3從ON到OFF,再經(jīng)過5s，容器放空，使Y4=OFF,開始下一周期。停止操作按下停止鍵，無論處于什么狀態(tài)均停止。液位傳感器的選擇選用LSF-2.5型液位傳感器其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關(guān)可提供非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)。其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒有液體時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：工作壓力可達(dá)2.5Mpa工作溫度上限為125°C觸點(diǎn)壽命為100萬次觸點(diǎn)容量為70w開關(guān)電壓為24VDC切換電流為0.5A溫度傳感器的選擇選用KTY81-210A型溫度傳感器其中“T”表示溫度KTY系列溫度傳感器采用進(jìn)口Philips硅電阻元件精心制作而成，具有精度高，穩(wěn)定性好，可靠性強(qiáng)，產(chǎn)品壽命長等優(yōu)點(diǎn),該溫度傳感器已廣泛應(yīng)用于電機(jī)變頻調(diào)速溫度控制，太陽能熱水器溫度測(cè)量領(lǐng)域彩印設(shè)備溫控，汽車油溫測(cè)量、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)中過熱保護(hù)、加熱控制系統(tǒng)、電源供電保護(hù)等。選用KTY81-210A型溫度傳感器。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：測(cè)量溫度范圍為-50°C~150°C溫度系數(shù)TC為0.79%/K精度等級(jí)為0.5%公稱壓力為0.6MPa3.4攪拌電機(jī)的選擇選用EJ15-3型電動(dòng)機(jī)其中“E”表示電動(dòng)機(jī)，“J”表示交流的，15為設(shè)計(jì)序號(hào)，3為最大工作電流相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m。工作溫度-15?40°C/濕度W90%。EJ15系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。其硬件接線如圖2。圖2硬件接線3.5電磁閥的選擇入罐液體選用VF4-25型電磁閥其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕,4表示設(shè)計(jì)序號(hào),25表示口徑(mm)寬度。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體。2） 介質(zhì)溫度W150°C/環(huán)境溫度-20?60°C。3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。4） 功率：AC：2.5KW。5） 操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率。（2）出罐液體選用AVF-40型電磁閥其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑（mm）相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1） 其最大特點(diǎn)就是能通過設(shè)備上的按鍵設(shè)置來控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果。2） 其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力。3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60HzDC：24V。4） 功率：AC：5KW。3.6接觸器選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設(shè)計(jì)編號(hào)，10/16為主觸頭額定電流相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 操作頻率為1200/h（2） 機(jī)電壽命為1000萬次（3） 主觸頭額定電流為10/16（A）（4） 額定電壓為380/220（A）（5） 功率為2.5KW熱繼電器的選擇選用JR16B-60/3D型熱繼電器其中“J”表示繼電器，“D”帶斷相保護(hù)相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：（1） 額定電流為20（A）（2） 熱元件額定電流為32/45（A）PLC的選擇傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器—接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接地降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制。還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機(jī)，完全能滿足控制要求。且具有操作簡單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)［1］。在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為6點(diǎn)，開關(guān)量輸出為7點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用日本松下電工公司生產(chǎn)的AFP12417PLC作控制單元來控制整個(gè)系統(tǒng)。之所以選擇這種PLC，主要考慮FP系列PLC有以下特點(diǎn)［2］：（1） 豐富的指令系統(tǒng)。在FP系列PLC中，即使是小型機(jī)，也具有近200條指令。除能實(shí)現(xiàn)一般的邏輯控制外，還可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，甚至可直接控制變頻器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制。而且各類PLC產(chǎn)品的指令系統(tǒng)都具有向上兼容性，便于應(yīng)用程序的移植。（2） 快速的CPU處理速度、大程序容量。（3） 大的網(wǎng)絡(luò)通信功能?？芍苯舆B接調(diào)制解調(diào)器，可方便地與其他PLC或上位機(jī)連成通信網(wǎng)絡(luò)，通過上位計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在生產(chǎn)規(guī)模較大，所控制的機(jī)床達(dá)到兩臺(tái)以上時(shí)，可采用l：n上位鏈接通信方式，用一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)床，構(gòu)成一個(gè)二級(jí)分布式集一散控制系統(tǒng)。（4） 編程及監(jiān)控功能強(qiáng)大、維護(hù)簡單、價(jià)格適中。國際電工委員會(huì)（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）頒布的PLC的定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC的一般結(jié)構(gòu)如圖3所示，由圖可見主要有6個(gè)部分組成，包括CPU（中央處理器）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口。（1） 中央處理單元（CPU）與通用計(jì)算機(jī)中的CPU一樣。PLC中的CPU也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，主要有運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路oCPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。（2） 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器

稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC常用的存儲(chǔ)器類型有稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC常用的存儲(chǔ)器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。圖3PLC結(jié)構(gòu)圖I/O模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對(duì)外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排，以便于連接和監(jiān)視。電源模塊輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備相連接的部件。它的作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號(hào)，將CPU送來的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)。PLC輸人、輸出口分配輸入/輸出地址分配如表1表1液體混合裝置輸入/輸出地址分配輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能X0SB0啟動(dòng)按鈕Y0報(bào)警燈HLXIL1液位傳感器Y1電磁閥Y1X2L2液位傳感器Y2電磁閥Y2X3L3液位傳感器Y3電磁閥Y3X4T溫度傳感器Y4電磁閥輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能X0SB0啟動(dòng)按鈕Y0報(bào)警燈HLXIL1液位傳感器Y1電磁閥Y1X2L2液位傳感器Y2電磁閥Y2X3L3液位傳感器Y3電磁閥Y3X4T溫度傳感器Y4電磁閥Y4X5SB1停止按鈕Y5攪拌機(jī)MX6FR常閉觸點(diǎn)Y6加熱器H3.10液體混合裝置輸人/輸出接線輸人/輸出接線圖如圖4（1）兩種液體的進(jìn)人當(dāng)PLC接通電源后，按下啟動(dòng)按鈕SBO后，觸點(diǎn)X0接通，由于有微分指令DF,使該路只接通一掃描周期，通過保持指令KP使Y1、Y2輸出繼電器線圈得電并保持，分別與之相接的Y1、Y2電磁閥帶電接通，流進(jìn)兩種不同成分的液體。（2）第三種液體的進(jìn)人當(dāng)液體達(dá)到L2液位傳感器的位置時(shí)，X2輸人繼電器接通使Y1、Y2關(guān)閉，同時(shí)地址為16的X2接通，利用KP指令使輸出繼電器Y3接通并保持，與之相連的Y3電磁閥得電接通，第3種液體流進(jìn)液罐。圖4液體混合裝置輸人/輸出接線圖（3） 攪拌機(jī)工作當(dāng)液位到達(dá)L1液位傳感器的位置時(shí)，該傳感器檢測(cè)到該信息，使Xl輸人繼電器線圈得電，在梯形圖中它的X1常開觸點(diǎn)接通，通過KP指令復(fù)位端，使輸出繼電器Y3關(guān)閉，與之相連的硯電磁閥關(guān)閉，同時(shí)接通地址為32的X1常開觸點(diǎn),使代表攪拌機(jī)Y5的輸出繼電器接通。（4） 加熱器工作攪拌機(jī)通過Y5的輸出信號(hào)得電并開始攪拌，并用TIMY0定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為10s。10s到后，地址為45的定時(shí)器常開觸點(diǎn)T0接通，使Y6輸出繼電器得電，與之相連的加熱器H這時(shí)接通，開始加熱液體，同時(shí)關(guān)閉Y5使攪拌機(jī)M停止。（5） 混合液體開始排出當(dāng)液體溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，溫度傳感器T檢測(cè)到該信息，同時(shí)梯形圖中地址為47的X4接通使Y6失電，從而使加熱器H關(guān)閉，同時(shí)接通地址為51的X4常開觸點(diǎn)，使X4接通，與之相連的Y4電磁閥打開，排出攪拌均勻后的混合液體。（6） 混合液體排完當(dāng)液位低于L3液位傳感器的位置時(shí)，L3液位傳感器由通到斷，使X3也由通到斷，這樣相當(dāng)于一個(gè)下降沿，驅(qū)使DF產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖，通過KP指令置位端使輔助繼電器R0接通，接通后使定時(shí)器TMY1定時(shí)，大約5s時(shí)間，液體排完。（7） 重復(fù)液體混合過程重復(fù)液體混合過程是通過并聯(lián)在梯形圖地址為2位置上的定時(shí)器TMY1常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)T1常開觸點(diǎn)也接通，通過保持保持指令KP使R0復(fù)位，定時(shí)器關(guān)閉。系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)為了延長PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有較明白的估計(jì)，也就是說，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對(duì)PLC過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫助。4.1系統(tǒng)故障的概念系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動(dòng)機(jī)等。4.2系統(tǒng)故障分析及處理PLC主機(jī)系統(tǒng)PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作、散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對(duì)設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲(chǔ)器大多采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降。對(duì)于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時(shí)在系統(tǒng)維修時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成損害。PLC的I/O端口PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其I/O端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無幾的情況下，I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備在整個(gè)過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面。第1類故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。第2類故障多發(fā)點(diǎn)在閥門等設(shè)備上。因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。第3類故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PIC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。但如果工作環(huán)境過于惡劣，如干擾特別強(qiáng)烈,可能使PLC引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)；運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯(cuò)誤的輸出信號(hào)；造成錯(cuò)誤的動(dòng)作,就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。外界干擾的主要來源有［3：］（1） 電源的干擾供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。（2） 感應(yīng)電壓的干擾PLC周圍鄰近的大容量設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的干擾;其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過分布電容串入PLC引起的干擾。（3） 輸入輸出信號(hào)的干擾輸入設(shè)備的輸入信號(hào)線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號(hào)線與大地間的共模干擾;在感性負(fù)載的場(chǎng)合，輸出信號(hào)由斷開一閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和由閉合一斷開的反向感應(yīng)電勢(shì)以及電磁接觸器的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。（4） 外部配線干擾因各種電纜選擇不合理，信號(hào)線絕緣降低，安裝、布線不合理等產(chǎn)生的干擾。提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施：（1）/r/