PLC控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)終稿

XXXXXXXX學(xué)院電氣學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第33頁(yè)共33頁(yè)XXXXXXXX學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）系別：XX工程學(xué)院專業(yè)：XXXXXX班級(jí)：XXXXXX學(xué)生姓名：XXX學(xué)生學(xué)號(hào)：XXXXXXXPLC控制系統(tǒng)抗干擾分析與應(yīng)用指導(dǎo)教師：XXX設(shè)計(jì)地點(diǎn)：XXXXXXXX學(xué)院起迄日期：20XX.6.25——20XX.8.22目錄一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書…………………3二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告………………5三、論文正文……………………8中英文摘要……………………80．引言……………81．PLC控制系統(tǒng)電路特點(diǎn)……………………91.1安裝與布線………………91.2I/O端的接線……………91.2.1輸入接線……………91.2.2輸出接線……………91.3PLC的接地………………102．從硬件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力………………102．1PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境………102.2PLC的電源與接地………102.3PLC的輸入、輸出設(shè)備…………………113．從軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力…………………123.1利用"看門狗"方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控………123.2消抖……………………123.3用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號(hào)的信噪比……124．實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)………………134.1設(shè)計(jì)方案…………………144.1.1加熱爐出料的流……………………144.1.2出料流程圖…………154.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………164.2.1基本單元規(guī)格與型號(hào)………………164.2.2FX2N系列PLC的基本規(guī)格…………164.2.3FX2N系列PLC的編程功能…………184．3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………204.3.1系統(tǒng)地址分配………204.3.2順序功能圖…………214.3.3指令表………………224.3.4用基本邏輯指令編程………………25四、結(jié)束語……………………29五.答謝辭及參考文獻(xiàn)……………………30六.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績(jī)?cè)u(píng)定表……………31畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè)班級(jí)姓名一、課題名稱：PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)二、主要技術(shù)指標(biāo)：（1）PLC控制系統(tǒng)電路特點(diǎn)。（2）從外圍電路設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（3）從軟件編程方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（4）PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用三、工作內(nèi)容和要求：如今PLC已廣泛應(yīng)用于我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，隨之而來的便是所要克服的一系列抗干擾因素和問題。怎樣才能使PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力增強(qiáng)？多種方法和措施正在研究探索之中。通過正確設(shè)計(jì)硬件線路，選用高質(zhì)量的元器件，充分利用PLC自身軟件程序，靈活巧妙地編程等措施，可以有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。四、主要參考文獻(xiàn)：[1]張深基，《紡織廠電氣控制技術(shù)》，北京，中國(guó)紡織出版社，1997，p113～164[2]朱善君，翁梓，鄧麗曼等，《可編程序控制器系統(tǒng)原理，應(yīng)用，維護(hù)》，北京，清華大學(xué)出版社，1992[3]王少純，《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》，北京，冶金工業(yè)出版社，1985，p224～270[4]查理·A·弗格斯，《電噪聲手冊(cè)》，計(jì)量出版社，1982[5]齊從謙，等．PLZ；技術(shù)及應(yīng)用[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2000,8．[6]吳小洪，等．PLC軟元件在電氣系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．電工技術(shù)雜志，1999(2)：24—26．[7]西德D斯托爾姜孟文譯．工業(yè)抗干擾的理論與實(shí)踐[M]．國(guó)防工業(yè)出版社，1985，6．學(xué)生（簽名）XXXX08指導(dǎo)教師（簽名）年月日教研室主任（簽名）年月日系主任（簽名）年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文題目）PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)一、選題的背景和意義：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。二、課題研究的主要內(nèi)容：分析PLC控制系統(tǒng)的干擾因素,PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì)，從外圍電路設(shè)計(jì)和軟件編程等方面近一步探討提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力應(yīng)采取的主要抗干擾措施。三、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：1、不斷補(bǔ)充自己的理論知識(shí)。參閱大量PLC控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的書籍文獻(xiàn)，加深自己對(duì)這方面的了解，彌補(bǔ)自己的不足之處，力求理論與實(shí)踐相結(jié)合。2、深入了解PLC。經(jīng)過以往的學(xué)習(xí)，已初步認(rèn)識(shí)到PLC的功能，結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)軟件設(shè)計(jì)近一步強(qiáng)化。熟練運(yùn)用編程控制系統(tǒng)。3、繪制電器原理圖。根據(jù)實(shí)際控制要求完成電器原理圖，最終根據(jù)原理圖運(yùn)用所學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)完成主要抗干擾設(shè)計(jì)。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間工作內(nèi)容2008.6.25—2008.6.26選題并進(jìn)行選題資料查閱2008.6.27—2008.6.28根據(jù)查找的資料完成開題報(bào)告2008.6.29—2008.7.25復(fù)習(xí)PLC知識(shí)，查找PLC控制系統(tǒng)相關(guān)資料2008.7.26—2008.7.29上網(wǎng)查閱部分參考書籍文獻(xiàn)2008.7.30—2008.8.01了解PLC控制系統(tǒng)的組成、控制方式及PLC控制系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)2008.8.02—2008.8.05根據(jù)所了解的相關(guān)資料畫出控制原理圖2008.8.06—2008.8.09開始著手寫論文，并完成初稿2008.8.10將初稿給老師查閱2008.8.11—2008.8.22修改并完成最終論文五、指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名：年月日六、系部意見：系主任簽名：年月日PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)摘要：可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC，它是一種特殊的控制計(jì)算機(jī)，具有編程簡(jiǎn)單、通用性好、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域和大型的醫(yī)療設(shè)備中，它直接連接被控設(shè)備的電子設(shè)備。因此很容易被周圍干擾源干擾而引起控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤動(dòng)作。為了讓控制系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝時(shí)應(yīng)采取一定的抗干擾措施。關(guān)鍵詞：PLC控制；抗干擾PLCcontrolsystem'santijammingdesignAbstract:TheprogrammablecontrolleriscalledPLC,itisonekindofspecialcontrolcomputer,hastheprogrammingtobesimple,theversatilityisgood,functionstrongandsoonmerits.Widelyappliesintheindustrialcontroldomainandthelarge-scalemedicalequipment,itsdirectconnectionisaccusedequipment'selectronicinstallation.Thereforeisveryeasybytheperipherynoisesourcedisturbancetocausethecontrolsystemtoproducethemisoperation.Inordertoletthecontrolsystemsteadywork,enhancesthereliability,whenthesystemdesignandinstallsshouldtakecertainantijammingmeasure.Keywords:PLCcontrol;antijamming0、引言自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用，但是由于它直接和現(xiàn)場(chǎng)的I/O設(shè)備相連，外來干擾很容易通過電源線或I/O傳輸線侵入，從而引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。PLC受到的干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境下，外部干擾是隨機(jī)的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，且干擾源是無法消除的，只能針對(duì)具體情況加以限制；內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要通過系統(tǒng)內(nèi)交流主電路，模擬量輸入信號(hào)等引起，可合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路來削弱和抑制內(nèi)部干擾和防止外部干擾。要提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性，就要從多方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力。1、PLC控制系統(tǒng)電路特點(diǎn)1.1安裝與布線eq\o\ac(○,1)動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)用分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)用采用雙絞線連接。eq\o\ac(○,2)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。eq\o\ac(○,3)PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量信號(hào)線也要分開敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。eq\o\ac(○,4)PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)用單獨(dú)敷設(shè)，以防外界信號(hào)干擾。eq\o\ac(○,5)交流輸出線和直流輸出不要用同一個(gè)根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電壓線和動(dòng)力線。1.2I/O端的接線1.2.1輸入接線（1）輸入接線一般不要超過30m，但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。（2）輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。（3）盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。1.2.2輸出接線（1）輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用于同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。（2）由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，因此，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。（3）采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的工作壽命，因此使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)選擇工作壽命較長(zhǎng)的繼電器。（4）PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制。1.3PLC的接地良好的接地是保證PLC可靠性工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。PLC的接地線與設(shè)備的接地端相連，接地線的截面積應(yīng)不小于2mm2，接地電阻要小于100Ω；如果要擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)連在一起。為了有效抑制加在電源和輸入、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接上專用的地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備的接地點(diǎn)分開；如果達(dá)不到這種要求，也必須做到與其它設(shè)備公共接地，接地點(diǎn)要盡量靠近PLC，嚴(yán)禁PLC與其他設(shè)備串聯(lián)接地。2、從硬件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力2．1PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境

PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。但是在PLC控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當(dāng)，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。PLC使用環(huán)境溫度通常在0℃～55℃范圍內(nèi)，應(yīng)避免太陽(yáng)光直接照射，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)應(yīng)保證有足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件。環(huán)境濕度一般應(yīng)小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場(chǎng)合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強(qiáng)烈的振動(dòng)源，系統(tǒng)的可靠性也會(huì)降低，所以應(yīng)采取相應(yīng)的減振措施。

2.2PLC的電源與接地

PLC本身的抗干擾能力一般都很強(qiáng)。通常，只能將PLC的電源與系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備電源分開配線，對(duì)于電源線來的干擾，一般都有足夠強(qiáng)的抑制能力。但是，如果遇上特殊情況，電源干擾特別嚴(yán)重，可加接一個(gè)帶屏蔽層的隔離變壓器以減少設(shè)備與地之間的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。如果一個(gè)系統(tǒng)中含有擴(kuò)展單元，則其電源必須與基本單元共用一個(gè)開關(guān)控制，也就是說，它們的上電與斷電必須同時(shí)進(jìn)行。良好的接地是保證PLC安全可靠運(yùn)行的重要條件。為了抑制附加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給PLC接專用地線，并且接地點(diǎn)要與其它設(shè)備分開。若達(dá)不到這種要求，也可采用公共接地方式。但是禁止采用串聯(lián)接地方式，因?yàn)樗鼤?huì)使各設(shè)備間產(chǎn)生電位差而引入干擾。此外，接地線要足夠粗，接地電阻要小，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。

接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗干擾的重要措施之一。接地在消除干擾上起很大的作用。這里的接地是指決定系統(tǒng)電位的地，而不是信號(hào)系統(tǒng)歸路的接地。在PLC控制系統(tǒng)中有許多懸浮的金屬架，它們是懼空中干擾的空中線，需要有決定電位的地線。交流地是PLC控制系統(tǒng)供電所必需的，它通過變壓器中心點(diǎn)構(gòu)成供電兩條回路之一。這條回路上的電流、各種諧波電流等是個(gè)嚴(yán)重的干擾源。因此交流地線、直流地線、模擬地和數(shù)字地等必須分開。數(shù)字地和模擬地的共點(diǎn)地最好置懸浮方式。地線各點(diǎn)之間的電位差盡可能小，盡量加粗地線，有條件可采用環(huán)形地線。系統(tǒng)地端子(LG)是抗干擾的中性端子，通常不需要接地，可是，當(dāng)電磁干擾比較嚴(yán)重時(shí)，這個(gè)端子需與接大地的端子(GR)連接。

2.33、從軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾能力硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進(jìn)入控制系統(tǒng)，但由于干擾存在的隨機(jī)性，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時(shí)，可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

3.1利用"看門狗"方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控

PLC內(nèi)部具有豐富的軟元件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等，利用它們來設(shè)計(jì)一些程序，可以屏蔽輸入元件的誤

信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，可以利用"看門狗"方法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各組成部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。如用PLC控制某一運(yùn)動(dòng)部件時(shí)，編程時(shí)可定義一個(gè)定時(shí)器作"看門狗"用，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。定時(shí)器的設(shè)定值，為運(yùn)動(dòng)部件所需要的最大可能時(shí)間。在發(fā)出該部件的動(dòng)作指令時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)"看門狗"定時(shí)器。若運(yùn)動(dòng)部件在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到指定位置，發(fā)出一個(gè)動(dòng)作完成信號(hào)，使定時(shí)器清零，說明監(jiān)控對(duì)象工作正常；否則，說明監(jiān)控對(duì)象工作不正常，發(fā)出報(bào)警或停止工作信號(hào)。

3.2消抖

在振動(dòng)環(huán)境中，行程開關(guān)或按鈕常常會(huì)因?yàn)槎秳?dòng)而發(fā)出誤信號(hào)，一般的抖動(dòng)時(shí)間都比較短，針對(duì)抖動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn)，可用PLC內(nèi)部計(jì)時(shí)器經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，得到消除抖動(dòng)后的可靠有效信號(hào)，從而達(dá)到抗干擾的目的。

3.3用軟件數(shù)字濾波的方法提高輸入信號(hào)的信噪比

為了提高輸入信號(hào)的信噪比，常采用軟件數(shù)字濾波來提高有用信號(hào)真實(shí)性。對(duì)于有大幅度隨機(jī)干擾的系統(tǒng)，采用程序限幅法，即連續(xù)采樣五次，若某一次采樣值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它幾次采樣的幅值，那么就舍去之。對(duì)于流量、壓力、液面、位移等參數(shù)，往往會(huì)在一定范圍內(nèi)頻繁波動(dòng)，則采用算術(shù)平均法。即用n次采樣的平均值來代替當(dāng)前值。一般認(rèn)為：流量n=12，壓力n=4最合適。對(duì)于緩慢變化信號(hào)如溫度參數(shù)，可連續(xù)三次采樣，選取居中的采樣值作為有效信號(hào)。對(duì)于具有積分器A/D轉(zhuǎn)換來說，采樣時(shí)間應(yīng)取工頻周期(20ms)的整數(shù)倍。實(shí)踐證明其抑制工頻干擾能力超過單純積分器的效果。4、實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)通過對(duì)plc系統(tǒng)的具體分析，讓我明白了在實(shí)際生活中設(shè)計(jì)應(yīng)用應(yīng)注意那些方面。如何做到讓產(chǎn)品使用方便、性能強(qiáng)穩(wěn)定、效率高，就此類問題下面我們就以plc控制的加熱爐出料系統(tǒng)為例進(jìn)行進(jìn)一步研究。在冶金工業(yè)中，加熱爐習(xí)慣上是指把金屬加熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐，包括有連續(xù)加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐。初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內(nèi)部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言，加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。連續(xù)加熱爐廣義來說，包括推鋼式爐、步進(jìn)式爐、轉(zhuǎn)底式爐、分室式爐等連續(xù)加熱爐,但習(xí)慣上常指推鋼式爐。連續(xù)加熱爐多數(shù)用于軋制前加熱金屬料坯，少數(shù)用于鍛造和熱處理。主要特點(diǎn)是：料坯在爐內(nèi)依軋制的節(jié)奏連續(xù)運(yùn)動(dòng)，爐氣在爐內(nèi)也連續(xù)流動(dòng)；一般情況，在爐料的斷面尺寸、品種和產(chǎn)量不變的情況下，爐子各部分的溫度和爐中金屬料的溫度基本上不隨時(shí)間變化而僅沿爐子長(zhǎng)度變化。連續(xù)加熱爐通常使用氣體燃料、重油或粉煤，有的燒塊煤。為了有效地利用廢氣熱量，在煙道內(nèi)安裝預(yù)熱空氣和煤氣的換熱器，或安裝余熱鍋爐。室式加熱爐用于金屬坯或錠鍛壓前的加熱。物料加熱時(shí)不移動(dòng)；爐內(nèi)不分段，要求各處爐溫均勻，對(duì)于大鋼錠加熱采用周期性的溫度制度（即爐溫按時(shí)間分為預(yù)熱期、加熱期、均熱期等）。室式加熱爐有兩種：固定爐底室式爐和車底式爐。固定爐底室式爐爐底面積一般1～10平方米。裝出料多靠人工或簡(jiǎn)單機(jī)械；加熱較大工件的室式爐，也有用專門裝出料機(jī)的。燃料為煤、重油或煤氣。有的爐在爐墻上開一縫隙,料坯由縫隙送入爐內(nèi)加熱,叫“縫式爐”，常用于小件加熱或長(zhǎng)料坯的端頭或局部加熱。這類爐的爐底單位面積產(chǎn)量通常為300～400公斤/(平方米?時(shí))，單位熱耗每噸鋼約為(1.0～1.5)×千卡。車底式爐用于重量為十幾噸至幾百噸的大鋼錠在鍛壓前的加熱，爐型為室式或隧道式。加熱物件放置在臺(tái)車上，爐外進(jìn)行裝卸料，由車間吊車或其他牽引裝置把臺(tái)車拽入或拖出爐膛，大鋼錠加熱要求爐溫分布均勻，所以車底式爐常采用分散供熱和分散排煙（燒嘴和煙道口分散地布置在爐子側(cè)墻上）。加熱爐的出料問題成為了加熱爐生產(chǎn)廠家及工件生產(chǎn)廠家的棘手問題，他們曽試圖用了好多方法，但是都沒得到肯定。我們就這個(gè)問題，在學(xué)校學(xué)習(xí)的PLC基礎(chǔ)上，以PLC控制加熱爐出料系統(tǒng)展開了理論結(jié)合實(shí)踐的設(shè)計(jì)。4.1設(shè)計(jì)方案4.1出料自動(dòng)控制是工業(yè)自動(dòng)化中經(jīng)常遇到的一個(gè)流程。本設(shè)計(jì)中，用熱金屬檢測(cè)器作為加熱爐開啟的條件，熱金屬檢測(cè)器檢測(cè)到有鋼坯時(shí),向PLC提供一個(gè)輸入開關(guān)量。PLC經(jīng)過程序運(yùn)算發(fā)出打開出料爐門信號(hào)，出料爐門完全打開,由限位開關(guān)控制其停止，然后出鋼機(jī)行走電機(jī)接通,出鋼機(jī)向前運(yùn)行,由限位開關(guān)控制其到達(dá)指定位置停止。之后出鋼機(jī)向上運(yùn)動(dòng)將加熱好的鋼坯抬起,也由限位開關(guān)控制其停止，最后出鋼機(jī)退回到原位并將鋼坯下降放到出料軌道上后全部動(dòng)作結(jié)束。程序過程運(yùn)行如下：?jiǎn)?dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕；X0接通，M0接通自保，同時(shí)Y0接通自保，出料輥道運(yùn)行。X1接通Y1接通自保，出料爐門打開。X2接通Y2接通自保，出鋼機(jī)前進(jìn)，X3接通Y4接通自保，出鋼機(jī)上升將原料從加熱爐中托起，X5接通Y5接通自保，出鋼機(jī)將原料從加熱爐中運(yùn)出，X6接通Y6，Y7接通，出鋼機(jī)將原料送上出料輥道，進(jìn)入下一加工流程，同時(shí)出料爐門關(guān)，完成一次循環(huán)，停在初始位置上。以上的動(dòng)作中，由限位開關(guān)向PLC輸入信號(hào)，經(jīng)一系列的運(yùn)算，產(chǎn)生信號(hào)輸出，使各接觸器有序的動(dòng)作。進(jìn)而控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。以上的一個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)束，系統(tǒng)將繼續(xù)重復(fù)，直至按下停止按扭。按下停止后，系統(tǒng)隨即停止。本過程可用文字描述如下：送料爐門——送料——送料爐門關(guān)——加熱——出料爐門開——出料——出料爐門關(guān)4.1.2圖1出料流程圖4.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和控制系統(tǒng)，考慮綜合情況和外部因素，采用三菱FX2N系列PLC。FX2N型高速度、高性能和所有方面是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入輸出16—25點(diǎn)獨(dú)立用途外還可以適合用于在多個(gè)基本組件間的連接、模擬控制、定位控制等特殊用途是一套可以滿足多樣化廣泛應(yīng)用需要的PLC。4.2.FX2N系列PLC基本單元有16/32/48/64/80/128共6種基本規(guī)格，基本單元根據(jù)PLC電源的不同，可以分為AC電源輸入與DC電源輸入兩種基本類型；根據(jù)輸出類型，可以分為繼電器輸出、晶體管輸出、雙向晶閘管輸出（FX2N-16、FX2N-128無此產(chǎn)品）3種類型。此外，對(duì)于AC電源型，PLC還可以使用AC輸入（符合UL標(biāo)準(zhǔn)）。因此，本系列PLC有多種不同的產(chǎn)品可以供用戶選擇。FX2N系列PLC的基本單元型號(hào)中各參數(shù)的含義如下：例如：FX2N-32MT-001為16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)晶體管輸出、交流電源型PLC基本單元，等等。4.2.2電源規(guī)格FX2N系列PLC基本單元根據(jù)I/O點(diǎn)的不同，對(duì)電源的容量要求有所不同，具體如表1所示。表1FX2N系列基本單元電源型規(guī)格表項(xiàng)目FX2N-32AC電源型FX2N-32DC電源型額定電壓AC100～240VDC24V允許電壓范圍AC85～264V-30%～+20%電源熔斷器250V/3.15A250V/3.15A電源消耗40VA25W輸入規(guī)格FX2N系列PLC可以有直流匯點(diǎn)輸入與交流輸入兩種輸入方式，見表2所示。表2FX2N系列輸入規(guī)格表項(xiàng)目DC輸入AC輸入輸入信號(hào)電壓DC24V，-15%～+10%AC100～120V，-15%～+10%輸入信號(hào)電流輸入X0～X7：7mA/24V；輸入X10以后：5mA/24V6.2mA/AC110V，60Hz輸入ON電流輸入X0～X7：≥4.5mA/24V；輸入X10以后：≥3.5mA/24V≥3.8mA輸入OFF電流≤1.5mA≤1.7mA輸入響應(yīng)時(shí)間一般輸入≈10ms；X0/X1：min20μs；X2：min50μs20～30ms（無高速輸入）輸入信號(hào)形式接點(diǎn)輸入或NPN集電極開路輸入接點(diǎn)輸入輸入隔離電路光電耦合光電耦合輸入顯示輸入ON時(shí)，指示燈（LED）亮輸入ON時(shí)，指示燈（LED）亮輸出規(guī)格FX2N系列PLC有繼電器接點(diǎn)輸出、直流晶體管輸出、雙向晶閘管輸出3種輸出方式，輸出有4點(diǎn)公用公共端與8點(diǎn)公用公共端2種。見表3。表3FX2N系列輸出規(guī)格表項(xiàng)目繼電器輸出晶體管輸出雙向晶閘管輸出輸出電壓AC電源：≤250V；DC電源：≤30VDC5～30VAC85～242V最大輸出電流電阻負(fù)載：≤2A/點(diǎn)；≤8A/4點(diǎn)；≤8A/8點(diǎn)電阻負(fù)載：≤0.5A/點(diǎn)；≤0.8A/4點(diǎn)；≤1.6A/8點(diǎn)Y0/Y1為0.3A/點(diǎn)電阻負(fù)載：≤0.3A/點(diǎn)；≤0.8A/4點(diǎn)；≤0.8A/8點(diǎn)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載容量≤80VA/點(diǎn)≤12VA/點(diǎn)Y0/Y1為7.2W/點(diǎn)AC100V：≤15VA/點(diǎn)AC200V：≤30VA/點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電阻負(fù)載功率≤100W/點(diǎn)≤12W/點(diǎn)≤30W/點(diǎn)輸出開路漏電流——0.1mA/DC30V1mA/AC100V；2mA/AC200V輸出最小負(fù)載2mA/DC5V——AC100V：≥0.4VAAC200V：≥1.6VA輸出響應(yīng)時(shí)間≈10ms一般輸出≤0.2ms；Y0/Y1為15μs/30μs≤1ms輸出隔離電路觸點(diǎn)機(jī)械式隔離光電耦合隔離光電耦合隔離輸出顯示輸出線圈ON時(shí)，指示燈（LED）亮光電耦合ON時(shí)，指示燈（LED）亮4.2.3FX2N系列可編程控制器有基本指令27種，步進(jìn)指令2種，應(yīng)用指令132種共309個(gè)。應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令。高速處理指令，輸入過濾器常數(shù)可變，中斷輸入處理直接輸出。利用指令，字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的數(shù)據(jù)讀取7段顯示器輸出等。FX2N-32MT-001（晶體管輸出型）自代32個(gè)I/O點(diǎn)，其中16個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，其輸出為交流型輸出，可以滿足高頻輸出的要求。FX2N-32MT-001該機(jī)型在運(yùn)算速度，指令數(shù)量以及通訊能力方面有了較大的進(jìn)步，是一種小型化，高速度，高性能，各方面都相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型PLC。FX2N系列可編程控制器的編程語言主要有梯形圖和指令表。指令表是一種使用助記符的PLC編程語言，它由指令集合而成，且和梯形圖有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，梯形圖是一種沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線圈、連線等圖形以及圖形符號(hào)的圖形編程語言。設(shè)計(jì)的主電路圖2主電路元器件選擇表4元器件選擇元器件選擇列表序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1PLCFX2N-32MT-00112電動(dòng)機(jī)Y250M-413接近開關(guān)LJ1-2414電磁閥34EF30-E10B35按鈕LA2526限位開關(guān)JLXK1-122107接觸器CJ10-4054.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.3根據(jù)示意圖和控制要求可知，該系統(tǒng)需要其地址分配如下：表5地址分配表輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號(hào)輸出設(shè)備輸出點(diǎn)設(shè)備啟動(dòng)按鈕X0前進(jìn)電磁閥1Y1下限位開關(guān)X14前進(jìn)電磁閥2Y2上限位開關(guān)X7推料Y5右限位開關(guān)X13原料臺(tái)上升Y6左限位開關(guān)X2原料臺(tái)下降Y10停止按鈕X10爐門開Y4接近開關(guān)X4爐門關(guān)Y11急停按鈕X124.3順序功能圖是一種新穎的、按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語言。圖3順序功能圖4.3.3表6鋼料出爐PLC控制系統(tǒng)的指令表：LDX0ORM0ANIX012OUTM0LDM0ANDX1ORX11ORY0ANIX12ANIX2OUTY0LDX2ORY1ANIX12ANIX3OUTY1LDX3ORY2ANIX12ANIX4OUTY2LDX4ORY3ANIX12ANIX5OUTY3LDX5ORY4ANIX12ANIX6OUTY4LDX6ORY5ANIX12ANIX7OUTY5LDX7ORY006ANIX012ANIX013OUTY6LDX13ORY7ANIX12ANIX14OUTY7LDX14ORY8ANIX12ANIX10OUTY8LDX10ORY9ANIX12ANIX11OUTY9END4.3程序過程運(yùn)行如下：?jiǎn)?dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕；X1接通，Y0接通開關(guān)自保，進(jìn)料爐門打開；X2接通，Y1接通開關(guān)自保，；推料系統(tǒng)推料X3接通，Y2接通開關(guān)自保，推料系統(tǒng)返回X4接通，Y3接通開關(guān)自保，進(jìn)料爐門關(guān)；X5接通，Y4接通開關(guān)自保，出料爐門開；X6接通，Y5接通開關(guān)自保，出料系統(tǒng)前進(jìn)；X7接通，Y6接通開關(guān)自保，出料系統(tǒng)上升；X13接通，Y7接通開關(guān)自保，出料系統(tǒng)后退X14接通，Y10接通開關(guān)自保，出料系統(tǒng)下降X10接通，Y11接通開關(guān)自保，出料爐門關(guān)按下停止按鈕后，系統(tǒng)停止。圖4梯形圖啟動(dòng)該系統(tǒng)按不同位置進(jìn)行相應(yīng)的操作如下：停止異常狀況系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中，出現(xiàn)異常狀況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。系統(tǒng)停止急停按鈕系統(tǒng)停止急停按鈕異常狀況異常狀況電動(dòng)機(jī)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)關(guān)閉結(jié)束語PLC控制系統(tǒng)中的干擾是個(gè)十分復(fù)雜的問題，在設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對(duì)某些干擾還需作具體分析，采取對(duì)癥下藥的方法，才能使PLC控制系統(tǒng)正常工作。PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，本文只從硬件部分加以討論。在軟件編程上也可以利用軟件的冗余設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)一些程序，來屏蔽輸入元件的誤信號(hào)，防止輸出元件的誤動(dòng)作。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以同時(shí)利用硬件和軟件的抗干擾技術(shù)，讓PL