plc控制系统分析论文

plc控制系统分析论文（共11篇）

plc控制系统分析论文 篇1

PLC控制系统常见故障分析和维护

为了延长PLC控制系统的寿命,在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计,也就是说,要知道整个系统哪些部件最容易出故障,以便采取措施.

作 者：鲁志刚 NU Zhi-gang 作者单位：遵义师范学院,贵州,遵义,563002刊 名：遵义师范学院学报英文刊名：JOURNAL OF ZUNYI NORMAL COLLEGE年，卷(期)：11(2)分类号：Q811.211关键词：PLC 继电器 接触器

plc控制系统分析论文 篇2

关键词：卷烟机,PLC电气系统,控制系统

随着我国市场经济社会的发展, 烟草行业也在不断的发展, 目前国内各卷烟厂的卷烟机械设备在机械行业当中是属于比较特殊的一套设备, 主要由滤嘴成型、卷接、包装、装盘等设备组成, 涉及到电、机、光、液等多项专业领域, 对设备的系统协调性要求比较高。由于现在卷接和包装的速度逐渐加快, 对卷烟的品质要求也越来越高, 这就对卷烟设备提出了更高的要求。PLC电气控制系统作为新一代的工业控制器, 在各个控制领域中都得到了广泛和普遍的应用, 因此, 在卷烟机系统中应用PLC电气控制系统, 运用现场总线技术, 对提高卷烟机自动化程度和生产速度具有重要作用。

1 卷烟机应用PLC电气控制系统的优势

1.1 具备友好的操作界面, 方便操作

在PLC电气控制系统中, 其操作界面实现了全汉化, 能够方便操作人员对设备的状况进行了解, 能够对工艺的参数进行简单的操作修改, 还能对原材料的消耗量和能够提供的产量进行查询, 方便对生产资料的查询和调度, 同时还能够将故障和报警信息通过图形的方式进行直观的显示。

1.2 机器出现故障率低, 发生故障时维修方便

因为PLC电气控制系统具备了防震、防尘、抗干扰等多种特点, 因此使得系统的稳定性能大大的得到提高, 其平均的无故障时间基本上都不小于10万个小时。万一系统出现故障的时候, PLC电气控制系统能够将发生故障的具体位置和发生故障的原因直接的显示出来, 从而使故障排除的效率大大提高, 方便对机械设备的维修。

1.3 具备良好的数据采集和传输功能

由于在目前的各卷烟厂采用的是现场总线, 因此PLC电气控制系统能够对工厂的自动化需求和信息集成的要求进行充分的满足, 使得通信联网、连机控制、在线设备的状态监测等功能得以实现, 能够将在现场设备的运行、生产所产生的数据进行采集、存储和统计等, 从而保证了现场的卷烟机设备能够更好的保质保量的完成生产任务。

1.4 具备充足的机器备件

因为在PLC电气控制系统所采用的软硬件都是国际上通用的, 所以能够方便技术人员进行了解和掌握, 并且系统的各个机器备件在国内都可以进行选购。

2 卷烟机中PLC电气控制系统的工作过程

2.1 对数据进行采集和输入

在PLC电气控制系统的软件程序控制下, 经由事先编辑好的指令进行执行, 并对所输入的区域进行扫描采集, 再通过对输入区域所发生的运行状态进行分析以及判断。

2.2 程序对特定功能控制处理

首先通过用户的控制系统对程序的指令进行预先的设置, 然后再根据预先规定的规则对系统工作进行全面性的扫描, 并且结合现场运行的实际状态和指令要求等多种现象, 进行逻辑性的运算和实时的分析控制。

2.3 对过程进行控制响应

将程序执行的有关分析具体情况结果以及逻辑性运算的结果进行收集之后输出至系统的控制主机上, 再经由主机对所有的输出点进行响应信号的发出, 以此来控制相关设备的运行。

由于每一次的操作就是一个工作的周期, 因此在生产过程中, 就必须要按照以上的步骤不断的操作重新开始一遍, 与此同时, 在实际的生产过程和应用中, 基本上都是需要很多设备进行若干个过程的工作。

3 卷烟机中PLC电气控制系统的模块设计

3.1 主电机的启停控制系统

在主电机进行启动之前, 主离合器应该是处在拉开的状态, 从而保证主电机能够轻载的启动。当所有的控制条件和检测都能够满足的时候, 只需按下启动按钮就能够使主电机进行轻载的启动, 当烙铁放下产生烟条运行信号后, 运行的速度就会自动的切换至全速。当机器出现故障发出信号的时候, 就应该马上的将电源进行切断并且进行机械制动, 以此来保证机器的安全。

3.2 变频调速的控制系统

在卷烟机中具备了1/6全速的共有点动速度、1/3全速的低速和全速三种运行的速度, PLC电气控制系统通过对当前的运行状态所产生的相适应的输出信号进行控制, 对交流变频器进行速度的设定, 使机器的运行速度能够达到合适的状态。

3.3 烟丝料斗的控制系统

当主电机在进行启动运行之后, 料斗的电机就会自动进行运转提供烟丝给卷烟机, PLC电气控制系统能够对烟丝的料位高低和烟丝的提升速度进行同时的检测和控制, 从而保证烟丝的供给能够均匀的连接。

3.4 交流连锁的控制系统

交流连锁一般都是在机械设备运行的时候对人员以及机器的安全提供保证, 一旦防护门出现打开的现象, 机械的传动就会出现异常, 而油压偏低或者是电机的热敏跳闸等故障出现的时候, 交流连锁就会出现断开, 机器的运行就会停止, 当故障消除之后, 机器才能够重新的运行。

3.5 其他电机的控制系统

当主电机进行正常的运行之后, PLC电气控制系统就会对油冷电机、大小风机电机、液压电机、油泵电机、料斗电机、烟梗电机、除尘电机和振动盘电机控制运行。在交流连锁控制中都会将这些电机的状态接入进去, 任一电机出现异常都会使交流连锁断开, 致使机器停止运行。当主电机在停止运行之后, PLC电气控制系统就会对这些电机进行控制, 使这些电机停止运行。

4 结论

综上所述, 近年来, 为了能够满足社会以及消费者对卷烟品质要求的日益提高, 烟草行业和卷烟厂企业对于卷烟的各项指标要求也在不断的提升, 卷烟的净质量在产品品质方面是一个重要的部分, 日渐的受到烟草行业和卷烟厂企业的高度重视。为了保证卷烟的优良的质量, 降低卷烟机的故障率以及产品的次品率, 不断的提高卷烟的工作效率和可靠性, 将PLC电气控制系统应用在卷烟机上具有重要的作用和意义。

参考文献

[1]李庆连.浅谈卷烟机PLC电气控制系统[J].民营科技, 2011 (3) .

[2]李延增.浅谈Protos70卷烟机组的PLC控制系统[J].装备制造技术, 2010 (12) .

[3]周石强, 郭强, 朱涛, 刘旭东.电气控制与PLC应用技术的分析研究[J].中华民居 (下旬刊) , 2014 (1) .

plc控制系统分析论文 篇3

摘要：在泵站控制系统中，由于PLC具有独特的功能，因此在泵站自动化控制中能起到很大的作用。本文针对抽水泵站系统控制要求，对PLC泵站实现自动化控制的设计进行分析。

关键词：PLC；泵站；控制系统；设计

1.前言

PLC自80年代开始快速发展，在我国工业自动化控制应用领域中，PLC的应用是比较活跃的。由于其具有较高可靠性和应用灵活、使用方便等特点，在自动化控制应用中可以提供安全可靠和相对完善的解决方案，适用于目前企业工业自动化的需求。随着工业自动化技术的不断提高，越来越多的无人值守泵站建成，可以大大的降低泵站运行人工成本，使有限的运行费用用于泵站设备的改造、维修及维护上，从而更好地提高泵站设备使用性。本文针对抽水泵站系统设计为例，运用CUP224与MCGS人机交互界面建立一个自动化控制系统，对水泵运行参数进行实时监控记录，从而确保水泵良好的运行状态，减少停水次数，建立一套泵站“无人值守”控制系统。

2.水泵启动系统组成

离心式水泵，需要在启动前入口真空度达到一定程度时才会启动。那是由于水位已经超出了离心式水泵自吸能力的范畴，通过负压将水引到离心式水泵，然后再启动离心式水泵。如果在规定的时间内离心式水泵没有吸到水，就会影响泵内机械密封等水冷却密封部件。本文主要采用真空泵引水方式。

本控制系统主要是由三个模块组成，即主控制器模块、液位检测模块和人机交互模块。其中：主控制器模块主要完成对过程信号的实时采集和处理；液位检测模块是完成对液位信号的采集和转换，并得出真空度的计算值；人机交互模块是显示监控画面和监视过程运行情况。泵站主要控制对象有水泵系统、真空泵系统、检测压力和液位的仪表等。远程启动水泵的工作条件是真空度测量值小于计算值。

2.1 主控制器模块

根据成本要求及控制点数，本系統采用西门子PLCS7-200 为主控制器，选择 CPU224 作为主机模块，该模块的控制点数 14 点输入，10 点输出，配有 1个 RS-485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯、MPI 通讯和自由方式通讯能力，是具有较强控制能力的小型控制器，各项性能均满足泵站控制系统的要求。

2.2 液位检测模块

液位检测模块的核心部件是液位检测传感器，现在一般采用压力传感器、浮球式液位传感器、电感式传感器、穿透式超声波传感器等，都因各种问题不能正常使用。本文采用超声波液位传感器，安全稳定可靠易安装易维护。

该装置的原理是，将压力传感器安装在水泵的出口端，液位传感器安装在井口可以直射液面的地方。设液位传感器安装的位置距液面为h1，h1 为变量，也就是可以任意高度液面时启动水泵；设液位传感器安装的位置距水泵叶轮上端的某一位置为h2，h2为定值，这个位置是固定不变的。h1+h2=H，H是水泵的允许启动高度，也就是泵体内的真空度，用负的Pa单位来表示。发出启动水泵指令后，液位传感器将检测到的h1数值，输送给 PLC 系统，经过 PLC 程序处理后，PLC 系统将检测到的h1 数值加上h2 数值，向压力传感器输送一个H的数值，当压力传感器检测到水泵泵体内的真空度达到该数值时，压力传感器就输出信号，启动水泵电机，至此水泵系统启动结束。位置布局图如图1所示。

图1位置布局图

2.3 人机交互模块

本系统采用 MCGS 通用软件。其是一种连接人和机器的人机界面，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。通过与其他相关的硬件设备结合，可以快速、方便的开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。首先进行驱动构件添加西门子 S7-200PPI，完成 MCGS 与西门子 PLC 的驱动通讯构件；根据实际情况进行父设备与子设备基本参数设置，进而建立数据变量，绘制人机画面窗口。

3系统电气设计的实现

泵的启动/停止控制分手动控制和自动控制两种方式。根据工艺要求，本系统在手动模式下，由现场控制箱面板按钮可启动和停止真空泵，程序无法干预；自动模式下，泵的启动/停止靠程序控制，考虑到安全问题，现场控制箱控制面板按钮也可停止真空泵。真空泵的控制回路设计如图2所示。

图2真空泵控制回路设计

4系统软件的实现

PLC 负责数据采集、与上位机通讯、执行上位机下发的指令以及对泵进行“无人值守”自动控制；配有现场触摸屏，可对现场情况进行工况查看并进行一些基本控制。主程序框架如图3所示。

图3主程序结构框架

4.1 真空度计算的软件实现

真空度的计算值由液位传感器采集的液位 h1计算得到。

4.2 上位机监控画面设计

该系统的上位机监控部分由 MCGS 软件完成。操作人员可以进行泵的安装高度、水箱高度等设置和修正，同时对液位测量值的监控和历史数据的记录。监控画面如图4所示。

图4 监控编辑画面

5.结语

由于PLC 的泵站控制系统具有快速可靠的性能，利用液位传感器计算压力值，与实测的真空度进行比较，可以有效实现水泵的精确启停控制，提高了工作效率和安全性，达到了理想的启停效果，满足工程实际应用的要求。对于无人值守泵站的不断建成，我们就对其进行更多的研究，以确保各控制泵站点的可靠运行及控制系统下执行机构的利用率，进而减少故障发生次数，延长设备使用寿命，达到节能降耗的目的。

参考文献：

[1]高强，叶红军.数控加工程序编写实际应用分析[J].中国新科技新产品.2013，15（1）

[2]周涛.城市自来水泵房监控系统研究与实现[D].镇江江苏大学，2008.

PLC控制系统的维护内容 篇4

PLC的日常维护和保养比较简单，主要是更换保险丝和锂电池, 基本没有其它易损元器件，由于存放用户程序的随机存储器(RAM)、计数器和具有保持功能的辅助继电器等均用锂电池保护，锂电池的寿命大约为5年，当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时，PLC基本单元上电池电压跌落到指示灯亮，提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右，必须更换电池，这是日常维护的主要内容。

调换锂电池的步骤为：

■在拆装前，应先让PLC通电15秒以上(这样可使作为存储器备用电源的电容器充电，在锂电池断开后，该电容可对PLC做短暂供电，以保护RAM 中的信息不丢失);

■断开PLC的交流电源;

■打开基本单元的电池盖板;

■取下旧电池，装上新电池;

■盖上电池盖板，

注意更换电池时间要尽量短，一般不允许超过3分钟。如果时间过长，RAM中的程序将消失。

此外,应注意更换保险丝时要采用指定型号的产品。

I/O模块的更换

若需替换一个模块，用户应确认被安装的模块是同类型。有些I/O系统允许带电更换模块，而有些则需切断电源。若替换后可解决问题，但在一相对较短时间后又发生故障，那么用户应检查能产生电压的感性负载，也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在更换后易被烧断，则有可能是模块的输出电流超限，或输出设备被短路。

PLC控制技术 篇5

摘要：通过对PLC控制技术一体化教学方法的探索，以学生在学习过程中的具体作品为例，阐述了在职业中学PLC控制技术课程教学中运用理论实习操作一体化教学方法的可行性。

关键词：PLC控制技术；一体化教学方法；探索

现行的职业中学课堂教学，大多数专业还是把理论教学和实习操作分开进行，而这种做法对于机电专业来讲，专业教师不好教，学生无心学。为扭转这一被动局面，我在PLC控制技术教学过程中运用了理论与实习操作一体化的教学方法，收到了较好的教学效果。

传统职中教学方法存在的主要问题及原因

其一为“填鸭式”教学。职中学生文化知识基础普遍较差，学习缺乏想象力，要掌握PLC控制技术所遇到的困难是可想而知的。“填鸭式”教学从头讲到尾，照搬书本；即使使用多媒体教学，也只是把原先写在黑板上的内容搬上了屏幕，教学手段虽有变化，但教学内容和效果并没有本质变化。

其二为理论与实习操作分离，不重视专业训练。上理论课时，学生对教师讲授的知识只是死记硬背，学生普遍感到似懂非懂、难学易忘；对于专业实习操作课，学生虽感兴趣，但专业技术理论知识已遗忘甚多，往往只限于模仿性的操作训练，而无法触类旁通，自然也就无法形成系统的操作技能。由于理论和实习操作相脱节，学生对机电专业的学习兴趣得不到激发，学习积极性难以调动，学习专业技术的方法和能力很难得到有效培养。

其三为理论课教学安排时间跨度大，学生对理论的认识是断续、分散的，整体认识不清楚、理解不透彻，学习难度加大。

其四为专业技术理论教学和实习操作教学分段实施，理论教师与实习操作指导教师各负其责，造成了相互脱节，在教学目标、教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。教学过程中往往出现“各自为战”和“相互推诿”的现象，专业教材之间的内在联系得不到协调，教学内容没办法合理统筹。以专业理论为中心的传统教学模式，容易产生偏重理论教学而轻实习操作的不良倾向，教师很难完成机电专业PLC控制技术编程的教学任务，也不能满足学生学习的需要。

理论与实习操作一体化教学的具体做法

针对职业中学传统教学模式存在的实际问题，我在机电专业PLC控制技术教学过程中进行了“理论与实习操作一体化”教学探索。具体做法是：

第一，以国家中等职业教育规划教材为蓝本，在机电专业教学大纲的指导下，将机电专业的PLC控制技术教材根据学校具体的实习实训仪器设备情况，划分为电工基础，电力拖动引入，可编程控制器的认识，“启、停、反”的可编程控制的认识训练，PLC控制技术的逻辑编程技术等五个部分，把电工基础知识融入到电力拖动技术中，电力拖动技术为可编程控制服务，遵循这样的教学思路来安排教学内容。让学生多次训练“启、停、反”的直接控制，甚至教师可以有意识让学生接错一条控制线，以引起学生的注意，最后让学生自己来修改，通过修改过程引入PLC控制技术的可编程控制，让学生进行对比，再多次训练“启、停、反”的逻辑控制程序，使学生在操作过程中认识可编程控制的优点，从而实现由直接控制向逻辑控制的过渡。学生的主要学习场所就在实训室，各阶段的教学内容是实训穿插相关理论，讲完相关理论后，学生可以马上根据教师所讲进行“模拟”训练，以达到强化理论的效果。另外，在教学过程中，大量运用实物、教具、多媒体等手段，达到理论与实习操作相结合的一体化教学，从而实现理论指导实践，实践检验理论的目的。

第二，针对职中机电专业学生知识基础较差的特点，在教学过程中，尽量利用实际简单电路进行直观演示，将电机用实物模型展现在学生面前，以激发学生的学习兴趣，缩短认识过程。同时，在教师指导下，学生动手按电力拖动的要求接线，实现对电动机的直接控制，将书本理论与实践相结合，促进理解，加深记忆，学习效率得到明显提高。

第三，在理论实习操作一体化教学中，不要求学生掌握繁琐的理论，学生通过电力拖动的实习操作很快就能建立一个清晰、直观的概念，大大提高了教学效率。教师讲授时可从电力拖动知识需要引入课题，明确电动机启动的工作条件，使学生很快理解电动机的正转与反转，还可以用多媒体和实物进行演示，在学生进一步理解控制和被控制之间的关系后，学生在教师指导下立刻进行动手操作，从而加深认识。这样，相对所需课时缩短了，可安排学生进行实习操作练习，进一步加强学生的动手能力培养。

第四，职中机电专业PLC控制技术教学运用理论实习操作一体化教学方法，对教师的教学水平提出了更高、更新的要求。它要求专业教师除了必须具备相关专业系统的理论知识外，还必须具备高级电工维修技能以上的操作水平，才能在授课过程中进行规范、准确的操作演示和指导学生进行实习操作。

PLC控制技术教学实行理论实习操作一体化的案例

教学单元为五人抢答器的程序编写（共8学时，每次课2学时）。

（一）教学目标

知识目标：掌握PLC控制技术的基本程序编写方法（先用梯形图，然后用指令表）。能力目标：初步具有能实现可编程控制的逻辑编程能力。

（二）教学流程

提出要解决的问题以一次知识抢答活动为例，请你用PLC可编程控制器编写一个五人抢答器的程序，并调试模拟运行。要求：在主持人宣布开始以后才可以抢答，20秒以后，还没有任何一组抢答，则自动停止本题的抢答；任何一个人抢到以后，其他选手不能再抢（有锁定功能）；一次抢答完成以后，主持人要复位，再准备进行下一次抢答。任务给出以后，教师引导学生。不能理解题意、甚至无法动手操作的学生，可以听教师讲解、指导；能理解题意、有一定思路的学生可以动手完成。这样，每位学生都有事可做，教学气氛活跃了很多。

自主探究学生完成教师给出的任务后交指导教师点评，教师指出学生编写的程序哪些地方需要修改，为什么要修改等等。要求学生从实际出发，思考符合实际工程要求的、逻辑思路清晰的程序。

利用实物演示编程效果把学生所编写的程序通过接口电路引到学生自己焊接的抢答器模拟电路板上，由5位学生进行现场模拟抢答，看看还有哪些没有考虑到，还要做哪些相应的修改。例如，有学生提到：第一个人抢到以后应有声音，要增加扬声器的控制输出端；抢到的组号还应有闪烁等。这样，学生的学习兴趣和积极性被激发出来，相关的理论知识也得到了补充。学生不仅学会了PLC控制技术的逻辑编程，还自然学习了电子技术的相关知识，使理论与操作达到了完美结合。

讨论教师和几位学生组成“专家组”，对每一位学生的作业进行点评，然后学生共同讨论，对每一题评出“编程之星”，学期末可根据“编程之星”的获得次数评定平时成绩。

作业要求学生把抢答器程序编写的逻辑思维“移植”到对交通灯、自动售货机等的控制上，这样更加有效地激发了学生的学习积极性，在自习课、活动课时间，有的学生也自觉到实训室进行编程练习，真正实现了“要我学”到“我要学”的转变。

（三）教学效果

通过理论与实习操作一体化教学模式的具体运用，原来在职中没法完成的功能指令部分的教学也收到了很好的教学效果。当学生看到简单的逻辑编程实现了复杂的功能以后，对功能指令产生了强烈的学习兴趣，对他们继续学习专业课起到了很好的激励作用。

理论实习操作一体化教学的启示和体会

几年来，理论实习操作一体化教学的探索在实践中取得了良好的效果，学生看得见、摸得着，生动而不呆板，既容易理解，又记得牢固。在实践中我有如下几点体会：（1）理论实习操作一体化教学方法可以使技能操作训练与相关专业理论紧密衔接，实现了理论与实践密切结合、理性认识与感性认识同步提高。（2）职中机电专业理论教学和操作训练的有机结合，使学生有较多机会将专业理论知识与实际反复对照理解。由于这种教学方法运用了感知记忆、理解记忆、运动记忆等记忆方法，所以学生容易在大脑中较快地形成总体结构的全方位表象，技能形成较快。（3）理论学习与技能训练反复交叉进行，内容不断更新，学生有新鲜感。理论指导下的技能训练，使学生感觉学到了实在的本领，自信心增强，技能形成进程加快。（4）理论实习操作一体化教学方法增加了师生的直接接触，教师能比较直观地了解学生掌握专业知识和操作能力的程度，有利于切合实际地对学生加以指导，因材施教，满足不同层次学生的需求。

参考文献：

电气控制与PLC教案 篇6

常用电器

本章教学要求:

1、了解常用照明灯具的结构、特点和工作过程，会新型节能电光源的安装使用。

2、会安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。

3、理解单相变压器的基本结构、工作过程及计算。

4、了解单相变压器的外特性、损耗及效率。5．了解特殊变压器的基本结构、使用方法和用途。

6．了解常用抵押电器的种类、基本结构及用途，会根据工作场所合理选用。

重点：

安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。单相变压器的基本结构、工作过程及计算。难点：

单相变压器的特性。教学方法：

讲授法、讲练结合、启发法并辅以电路仿真软件。组织教学：

查出勤，板书本次课重点、难点，通过PPT及电路仿真软件演示。知识回顾：回顾初中部分电路欧姆定律以及串并联电路 导入新课: 通过PPT介绍照明设备

§4-1 照明灯具

目的与要求

1.了解常用照明灯具的结构、特点和工作过程，会新型节能电光源的安装使用。

2.认识照明电路的安装的程序、要领和工艺要求，学会安装照明电路。3.初步学会用万用电表检验电路。

4.会安装荧光灯等照明电路并能排除电路的简单故障。

重点与难点 重点

1.照明电路的安装。2.万用电表的使用。

难点

1.开关的安装。

2.用万用电表检验电路。

教学方法

讲授法,列举法,启发法并辅以电路仿真软件

教具

多媒体、仿真软件

小结

照明电路是电工知识中的基础点，它是我们对电路由简至繁学习以后复杂电路的一个重要开端。布置作业

习题册 知识梳理

一、常用照明方式

1、一般照明——无特殊要求，为整个被照场所而设置的照明。

2、局部照明——局限于某一工作部位的照明。

3、混合照明——由一般照明和局部照明共同组成的照明称混合照明

二、常用照明灯具

白炽灯、荧光灯、卤钨灯、高压汞灯、高压钠灯、节能灯等

三、荧光灯电路

1、荧光灯的组成：灯管、镇流器、启辉器、灯座灯架等组成。

2、荧光灯电路图：

3、工作原理：辉光放电→热电子发射→产生高压电→荧光灯点亮

四、双控白炽灯电路

§4-2 变压器

目的与要求

1．了解变压器的构造及工作原理。

2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

重点与难点 重点

变压器工作原理及工作规律。

难点

1.通过原副线圈电流与匝数间的关系。2.通过运用变压器工作规律的公式来解题。

教学方法

讲授法,列举法,启发法，实物与实验演示。

教具

PPT,小型变压器模型。小结

变压器是我们电气控制中重要的一环，是电能转换的一个基本电器，对它的学习中，既回顾了电磁感应知识，也是我们学习电气控制的一个重要开端。布置作业

习题册 知识梳理

一、变压器的作用

1、主要功能是改变交流电压的大小。

2、改变电流、变换阻抗等。

二、变压器的结构

1、主要组成部分：铁心和绕组

铁心：变压器的磁路通道，同时也是变压器的骨架。为了减小涡流和磁滞损耗，铁心通常由磁导率较高又相互绝缘的薄硅钢片叠合而成。绕组：变压器的电路部分。由绝缘良好的漆包线或纱包线绕制而成。工作时与电源相连的绕组称为一次绕组，与负载相连的线圈称为二次绕组。

2、变压器符号：

3、变压器分类：按绕组和铁心的安装位置不同，分为心式和壳式两种。（如课本图5-3所示）

三、变压器工作原理

1、变压原理：

U1E1N1U2E2N2理想变压器一次、二次绕组端电压之比等于绕组的匝数比。

2、变流原理：

I1U2N2I2U1N1变压器工作时，一次、二次绕组中的电流跟匝数成反比。

3、变换阻抗原理:

如图把带负载的变压器看成是一个新的负载，并用R′L表示，则有

R′L =(N1/N2)RL(因为I1 R′L = I2 RL ；I1/I2=N2/N1)R′L是RL在变压器一次侧中的交流等效电阻。

四、常用变压器

1、三相变压器：有三相干式变压器和三相油浸式变压器

2、电焊变压器:

3、互感器和钳形电流表2

2§4-3 常用低压电器

目的与要求

1.掌握电器相关的基本概念。2.掌握几种常用低压电器。

重点与难点

重点

1.各类低压电器的的基本种类、基本结构、作用及用途。2.各类低压电器的选用。

难点

各类低压电器的基本结构及特性

教学方法

讲授法,列举法,启发法，实物演示或PPT演示。

教具

多媒体、常用电器类实物。

小结

常用低压电器是我们组成控制电路的重要一环，是我们学习控制电路的基础，通过对低压电器特性的分析，我们能够方便地学习控制电路的基本特性。布置作业 知识梳理

一、概述 电器

1、定义：电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。

2、学习掌握电器的原因：继电器、接触器等工业电器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位；掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。分类

按工作电压：高压、低压。按动作原理：手动、自动。

按用途：控制、配电、主令、保护、执行。

二、接触器

结构和工作原理

1、结构：一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。

2、工作原理：根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭

合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。分类及特点

1、交流接触器：交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。

2、直流接触器：直流接触器线圈通以直流电流，主触点接通、切断直流主电路。主要技术参数：线圈电压、主触点额定电流、主触点额定电压、辅助触点额定电流、辅助触点对数、接触器极数以及接触器的机械寿命和电寿命等。选择原则：

1、接触器的使用类别应与负载性质相一致，控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器。

2、主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。

3、主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。

4、接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。

5、吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合。

6、主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。三．继电器

继电器特性及其分类

1、原理：主要用于控制与保护电路中作信号转换用。具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。

2、分类：常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等等。

3、特性：继电特性曲线。

4、参数：返回系数、吸合时间、释放时间。电压、电流继电器

过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器。中间继电器与固态继电器

1、中间继电器：当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用；当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。

2、固态继电器：由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4端有源器件； 时间继电器

1、原理：感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。

2、按延时方式分类：通电延时型、断电延时型和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电器。

3、按工作原理分类：空气阻尼式、电动式和电子式等。

4、触点类型：常开延时闭合触点、常闭延时断开触点、常开延时断开触点和常闭延时闭合触点4类。热继电器

1、定义：专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过

热而烧毁的保护电器。

2、组成：双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。

3、原理

4、参数：热继电器额定电流、相数、热元件额定电流、整定电流及调节范围等。速度继电器

1、作用：用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动切除反相序电源。

2、组成：转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。

3、原理

四．熔断器

作用：供电电路和电气设备的短路保护。

组成：由熔体和安装熔体的外壳两部分组成。

原理：通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。特性：保护特性曲线 选择

五、低压隔离器

作用：在电源切除后，将电路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全。类型：低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。

六、低压断路器

作用：用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源电路及电动机等实行保护。功能相当于熔断器式断路器与过电流、欠电压、热继电器等的组合。

组成：主要由触点和灭弧装置、各种可供选择的脱扣器与操作机构、自由脱扣机构三部分组成。

参数：额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力等。

七、主令电器 概述

1、定义：用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。

2、类型：按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。按钮

1、结构组成：常闭触点、常开触点、桥式触点、弹簧、按钮帽。

2、颜色规定

3、结构型式 行程开关

1、作用：用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。

2、分类：

按外壳防护形式：开启式、防护式及防尘式； 按动作速度：瞬动和慢动（蠕动）； 按复位方式：自动复位和非自动复位； 按接线方式：螺钉式、焊接式及插入式； 按操作形式：直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式等；

按用途：一般用途行程开关、起重设备用行程开关及微动开关等。接近开关

1、原理：非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距离时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。

2、分类：高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。

3、参数：动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。光电开关

1、原理：通过光的发射和接收实现非接触式位置检测装置。

2、分类：对射式和反射式。凸轮控制器

1、作用：用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的起动、正反转、调速和制动。

2、结构组成：主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。

3、原理：转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。主令控制器

1、作用：由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。

2、结构组成：与凸轮控制器相似，与控制屏相配合。万能转换开关

1、作用及原理：由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，它能转换多种和多数量的电气控制电路。

2、转换开关定位特征

提高PLC控制系统可靠性的分析 篇7

1.1 现场输入PLC信号出错的主要原因

1.1.1 机械设备自身的问题

由于PLC控制系统自身的问题, 比方说老化、虫鼠破坏等原因使得PLC的输送信号线出现故障, 生产现场的信号无法正常输送到PLC控制系统, 最终导致整个系统无法正常运行。

1.1.2 机械触点抖动

由于PLC控制系统中机械触点的抖动, 会使得PLC控制系统中触点虽然只是闭合了一次, 但是PLC控制系统可能已经闭合了很多次, 这时, 系统硬件已经加入到了滤波电路中, 而且软件也增加了微分指令, 但是由于PLC控制系统的扫描周期非常短, 这时系统仍然在进行计数、移位和累加等指令从而导致最终的控制结果出现错误, 一些电动阀和电磁阀等并没有按照制定的要求进行动作, 最终导致PLC控制系统的可靠性降低。

1.1.3 现场变送器或机械开关出现故障

比方说各种触点出现接触不良的现象, 会使得变送器反映出来的非电量偏差变大, 有时导致其无法正常工作, 这也使得PLC控制系统工作的可靠性大大降低。

1.2 执行机构出现错误的主要原因

(1) PLC控制系统中控制负载的各种触点不能正常动作, 从而使得PLC发出的各种指令没有按照相应的要求进行动作。比方说系统变频器的电机在变频器启动时没有正常运转等。

(2) 各种电动阀或电磁阀出现问题, 打开和关闭出现不到位的现象, 从而使得PLC控制系统无法正常运转, 其可靠性大大降低。所以, 要想提升各种输入信号和执行动作的可靠性, PLC控制系统应该可以及时的发现自身出现的问题, 并利用声音或者信号等提示操作人员, 及早的进行问题解决, 提升可靠性。

(3) 在PLC控制系统中, 编程问题占有非常重要的地位和作用, 使用者应该对PLC系统的软件功能和编程器进行充分的了解和掌握。一般小型的PLC控制系统只需要简易的编程器就可以满足实际需要, 但是如果系统复杂或者有多个PLC共同使用时, 就需要使用那些可靠性较高的编程器, 条件允许时, 可以在个人的计算机中运行相应的编程软件包。

2 提高PLC控制系统可靠性的方法

2.1 硬件方面的解决方法

2.1.1 PLC的安装环境

PLC控制系统在设计制造过程中大多采用了多层次抗干扰和精选元件等措施, 一般可以直接应用到工业生产环境中。但是如果PLC控制系统的安装环境不好或者安装过程中存在不当的环节, 那么PLC控制系统的可靠性将受到很大的影响。一般PLC控制系统的工作温度在-25℃—65℃之间, 所以, PLC在安装时不能靠近那些发热量大的设备元件, 而且PLC周围要有充足的散热空间。此外, 为了保证PLC控制系统具有良好的绝缘性, 系统工作环境中的空气湿度应该控制85%以下, 而且PLC控制系统应该选择安装在与振荡源较远的位置, 并利用减振橡胶来对系统及控制柜进行固定, 减少振荡对PLC控制系统的影响。为了有效地隔离工作环境中存在的粉尘、腐蚀性气体等, 可以在适当的温度环境下将PLC控制系统进行密封处理, 也可以将PLC控制系统安装在密闭性较好的控制室内, 并利用特定的空气净化设备进行处理。

2.1.2 PLC控制系统合理的供电和接地

一般PLC控制系统自身的抗干扰能力较强, 因此, 只需要将PLC控制系统的电源与动力设备的电源分开设计即可, 但是在一些干扰因素较多, 而且可靠性要求较高的工作场所, 动力、控制、PLC以及输入/输出 (I/O) 部分的配线都需要进行分别设计, 还需要设计一个带有屏蔽层的隔离变压器对PLC控制系统进行单独的供电, 在隔离变压器的一侧应该接380V的交流电, 从而避免地电流对其造成影响。此外, PLC控制系统的输入/输出线应该与PLC的控制线进行分别设计, 并保持相互之间的距离, 尽量将交流线和直流线、输入线和输出线进行单独的走线设计, 另外, 传送模拟信号的线最好采用屏蔽线。

在工业PLC控制系统中, 接地是一种最主要的抗干扰提升系统可靠性的方法。在进行PLC设计时合理的将接地和屏蔽方法结合到一起, 从而更好的解决系统干扰问题。在进行PLC接地时应该遵循单点接地的原则, 从而有效地避免附加电流和I/O端的干扰。PLC应该采用专用接地的方式, 并将接地点与其他设备的接地点分开。如果安装条件不允许, 那么也可以采用公共接地的方法, 但是不能与其他设备进行串联接地, 从而避免PLC与其他设备之间产生电位差, 从而对PLC造成干扰。另外, PLC的接地电阻应该控制在100Ω以内, 而且接地点应该尽量选择在PLC的附近。

2.1.3 防止输入/输出配线导致的干扰

当PLC的输入和输出端接有电感元件时, 如果是直流电路可以在其两端并联一个续流二极管, 如果是交流电路则可以并联阻容电路, 从而有效避免电路出现断路时产生的电弧对PLC控制系统造成影响。如果PLC控制系统的输入信号是由晶体管提供的, 那么截止电阻应该在100Ω以上, 而导电电阻则应该控制在800Ω以内。当接近开关或光电开关时, 这种两线式传感器的漏电电流会比较大, 从而可能导致错误输入信号的产生, 这时可以在输入端并联一个旁路电阻进行解决。此外, 防止输入/输出电路导致干扰时, 还应该注意以下几点:

(1) 开关信号一般不易受到外界的干扰, 因此可以利用普通的单根导线进行传输;

(2) 一般数字脉冲信号的频率较高, 所以在传输过程中很容易受到外界的干扰, 因此应该选择屏蔽电缆进行信号传输;

(3) 模拟信号通常是连续变化的信号, 而外界带来的各种干扰会对模拟信号产生一定的干扰, 这时, 线路应该选择屏蔽线或带防护的双绞线。当模拟量I/O信号距离PLC较远时, 可以利用4—20mA或者0—10mA的电流传输方法;

(4) 对于那些功率较大的开关I/O线最好要将其与模拟I/O线分开设计;

(5) PLC控制系统的I/O线路应该与动力线路相分离, 二者之间的距离应该在20cm以上, 如果无法保证这一距离, 可以相应的动力线进行穿管处理, 并进行接地设计, 严格避免将二者线路捆绑到一起的现象。

2.2 软件编程提升PLC控制系统可靠性

2.2.1 软件编程提升可靠性的一般措施

PLC控制系统的现场输入触点后应该增设一个定时器, 其时间设定应该根据触电的抖动情况以及整个控制系统的要求和速度进行确定, 通常在几十毫秒左右, 这样可以有效地保证触点在稳定闭合后再进行其他接下来的相应;PLC控制系统的模拟信号滤波可以利用下面的方法进行确定:首先对现场信号连续采样3次, 采样的间隔通过A/D转换速度和信号的变化速度进行确定, 3次取样的信息储存在数据寄存器中, 当取样结束后对数据进行比较交换, 去除最大值和最小值, 将中间值作为最后的结果存储在数据寄存器中;在进行PLC程序设计时, 还可以从系统自身的特点出发, 通过信号之间的关系来判断信号的可靠性。比方说某一贮罐上的下液位保护, 当开关动作发出信号给PLC控制系统时, 怎样判断这一信号的可靠性。我们可以在程序设计时, 将这一信号与液位信号进行比较, 如果结果相同则说明信号正确, 通过这种方法可以大大提升PLC控制系统的可靠性;互锁功能的设计。一般PLC控制系统的功能表上并不会出现互锁功能的设置, 但是可以利用编程来进行互锁, 从而提升系统的可靠性。

2.2.2 故障的检测与诊断

(1) 超时检测。机械设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的, 即使变化也不会太大。因此可以以这些时间为参考, 在PLC发出输出信号.相应的外部执行机构开始动作时启动定时器定时。定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。若执行机构的动作时间超过对应定时器的设定时间。PLC还没有接收到动作结束信号, 定时器延时接通的常开触点发出故障信号, 该信号停止正常的循环程序, 启动报警和故障显示程序。使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类。及时采取排除故障的措施。

(2) 逻辑错误检测。在系统正常运行时.PIE的输入、输出信号和内部的信号 (如辅助继电器的状态) 相互之间存在着确定的关系, 如出现异常的逻辑信号, 则说明出现了故障。因此, 可以编制一些常见故障的异常逻辑关系, 一旦异常逻辑关系为ON状态, 就应按故障处理。

2.2.3 消除预知干扰

某些干扰是可以预知的。如PLC的输出命令使执行机构 (如大功率电动机、电磁铁) 动作。常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号, 它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内.可用软件封锁PLC的某些输入信号。在干扰易发期过去后, 再取消封锁。

总之, 提高PLC控制系统的可靠性的措施还很多, 只要我们在实际开发和使用过程中, 充分考虑对PLC的影响因素, 采取保护措施, 完全可以保障控制系统可靠运行。

参考文献

[1]曹伟, 提高PLC控制系统可靠性的措施, 科技信息 (学术版) , 2008 (7)

[2]路鹏, 基于PLC控制系统可靠性运行分析, 中国新技术新产品, 2012 (1)

[3]李明, PLC自动控制系统可靠性探讨, 电子世界, 2013 (6)

plc控制系统分析论文 篇8

关键词：PLC；干扰控制；系统解决方案

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0140—02

科学技术以及社会经济的不断发展，PLC系统也被越来越多的被运用到工业控制系统中。PLC控制系统会对工业企业产生相应的影响，尤其对企业中的安全生产以及经济运行都会产生较大的影响。因为上述的原因，所以工业企业在运用PLC控制系统的同时，也要求此系统要具有非常好的可靠性，而PLC控制系统要想得非常可靠和安全的运行，其中最为关键的部分在于系统的抗干扰能力。各种类型的PLC控制系统被运用在自动化系统中，这些PLC通常都被使用在比较恶劣的环境当中。如何在如此恶劣的使用环境中，使PLC控制系统具有较高的抗干扰能力，并且使其可靠性得到提高，则要对以下方面予以重视：其一，对于生产PLC控制系统的厂家提出了相应的要求，要求其产生的产品要具有较高的抗干扰能力；其二，要求在PLC系统的使用过程中各个环节都要得到足够的重视，如安装施工或使用维护等，只有将各个方面进行协调配合，才能够将问题进行完善的解决，从而使PLC系统的抗干扰性能得以增强。

1 电磁干扰源及对系统的干扰

PLC控制系统中电磁干扰的主要来源主要有以下几种。

1.1 来自空间的辐射干扰

空间的辐射电磁场的产生有很多种，并且其分布也非常的复杂，一般将这些称为是辐射干扰，造成其产生的情况如下：电气设备的暂态过程、高频感应加热设备、电视、电力网络、无线电广播、雷电、雷达等。辐射干扰的大小与现场设备的布置有关，与这些设备所产生的磁场大小有关，而其中频率与其有密切的相关。在这种情况之下，通常采用以下方式对其进行保护，其一通过将PLC局部屏蔽，其二将屏蔽电缆予以设置，其三进行高压泄放零件。

1.2 来自系统外引线的干扰

来自系统外引线的干扰通常被称为是传导干扰，而其产生主要为电源及信号线的引入而产生，这种情况的干扰通常在我国的工业现场出现的比较频繁同时也比较严重。

①来自电源的干扰。在实际操作中因为电源的引入而产生的干扰对PLC系统造成的控制故障的现象非常的多，通常情况下当有这样的现象产生时，必须将PLC电源更换为绝缘性非常好的电源才能够将上述问题予以解决。

②来自信号线引入的干扰。在实际的操作中，PLC控制系统会与不同类型的信号传输线相连接，连接后在传输有效信息之外，还存在着有大量外部干扰信号的侵入情况。

③接地系统如果出现混乱情况，也会造成相应的干扰。

2 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计

为了使PLC控制系统能够在工业电磁环境中，尽量的避免或是尽量的减少内部外部的电磁干扰，那么就必须在对系统设计的阶段便采取相应的抵制措施，通常有三个方面，而这三个方面为抵制电磁干扰的最为基本的原则：其一抑制干扰源；其二将电磁干扰的传播途径予以切断或是衰减；其三是将系统以及装置的抗干扰能力予以提高。

2.1 设备选型

在对设备进行选择的时候要注意以下几点：一方面要选择一些具有较高抗干扰能力的产品；另一方面要对生产厂商给出的系统抗干扰的指标予以充分的了解，看其提供的产品是否可以在高频率的磁场以及大电场强度等一些环境中进行工作；最终应对这些产品在类似的工作中的应用实绩予以了解和考查；其四在选择一些国外的进口产品里要按照我国的相应标准进行合理的选择。

2.2 综合抗干扰设计

如果要从系统外部来进行考虑进而采取相应的抵制措施，那么要注意以下几方面：第一，防止空间辐射电磁干扰，要将PLC系统以及外引线进行屏蔽；第二，防止通过外引线引入而造成的传导电磁干扰，要对外引线进行相应的隔离和滤波，而在进行这方面的操作时要特别注意要对原理动力电缆进行分层的布置；第三，将接地系统予以完善，就要求对接地装置以及接地点进行正确的设计；其四，为了进一步的使系统的安全可靠性予以提高，要充分的利用软件手段。

3 主要抗干扰措施

3.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

在整个PLC控制系统之中，占有着最为重要地位的是这个系统中的电源。现在普遍运用的PLC控制系统中使用的供电电源，通常都会考虑到电网引入的干扰问题，因此会选取其电源隔离性能较好的电源，但是在PLC系统中的采用的直接电气连接中的仪表电电源，以及变送器供电的电源这两方面却没有得到相应的重视，虽然在其中也采取一些相应的隔离措施，但是通常情况下仅对这两方面采取隔离措施是远远不够的，因为现在企业普遍使用的隔离变压器都具有着分布参数比较大的特点，而这一特点会直接造成其抑制干扰的能力会变得非常的低，因此在电源耦合时便会产生大量的干扰，其中有串入共模干扰以及差模干扰。因此想要将PLC系统中的干扰予以减少，就必须要对电源的选择予以重视。

除了上述内容中所涉及到的方式与方法之外，还可以采取在线式不间断供电电源，因为这样的电源可以使电网馈点得到不中断，从而增加供电的安全与可靠性。

3.2 电缆选择的铺设

为了使动力电缆辐射的电磁干扰得以尽量的减少，在这些电缆中变频装置中的馈电缆的电磁干扰更是要予以相应的减少。通常情况下为了使电缆的辐射电磁干扰得以相应的减少，可以采用一些特殊的电缆从而达到满意的效果，如采用铜带铠装屏蔽电力电缆，此类电缆在实际操作中得到的效果是非常好的。不同的电缆用于传送不同类型的信号，因此在对信号电缆进行实际铺设的过程中，一定要按不同的信号类型进行电缆铺设，在实际的操作中坚决不能将同一种电缆同时用于传输信号和传输支力电源，这样会使电磁干扰加大，同时在对不同电缆铺设的过程中，要将动力电缆与信号线这两种电缆进行分层的铺设，从而达到最大限度的对电磁干扰的减少。

3.3 硬件滤波及软件抗如果措施

要将地间与信号线进行并接电容的活动，这一行为要在信号接入计算机之前进行，这样做可以在一定程度上使共模干扰得以减少；为了减少差模干扰这一情况的出现，可以在信号的两极间装置一些滤波器。要想从根本上将电磁干扰而产生的一些负面影响予以消除是不可能实现的，因为电磁干扰有着非常复杂的性质，所以在PLC控制系统进入设计的阶段以及进入到软件设计的阶段中，要相应的有抗干扰方面的相应处理，以此提高PLC系统的可靠稳定性。

3.4 正确选择接地点，完善接地系统

接地目的一般来讲，一是考虑到安全问题，另外一个就是可以抵制干扰。因此，要使PLC控制系统对干扰能有有效的抑制，可以采用正确的接地系统。通常情况下，接地系统的接地方式有三种形式，一为浮地接地，二为直接接地，三为电容接地。而对PLC控制系统进行系统接地时，从系统的性质来讲属于高速低平控制装置，因此要依据此采取上述的第二种方式进行接地系统的安装。

4 结 语

从文章的分析中我们可以清晰的看出，在PLC控制系统中出现的干扰问题，并不能仅从一个方面来考虑，因为其干扰形成的复杂性造成了要对其进行相应的抑制，就需要在PLC控制系统抗干扰这方面的设计中，不能仅从一种因素的影响去考虑，而应该从各方面综合协调考虑，这样才能有效的控制干扰，并且对不同的干扰情况，应该有具体的分析措施，采取不同的解决办法，只有这样，才能让控制系统正常有效的工作。

参考文献：

[1] 张存礼.PLC控制系统的干扰源分析及抑制干扰对策[J].电力自动化设备， 2006，26（8）.

plc控制系统分析论文 篇9

EL-PLC-III 型箱式PLC 教学实验系统采用箱式结构，由实验箱、外扩模块、PLC 和上位计算机组成。

其中实验箱为PLC 提供： 1）：开关量输入信号单元；

2）：开关量输出信号（发光二极管显示信号和声音信号）单元； 3）：高速脉冲信号（0~20K）单元；

4）：模拟量输入信号（电压源信号范围-10V~10V）单元； 5)：电压表显示单元； 6）：模拟量输出显示单元； 7）：输入、输出接线端子单元； 8）：交通灯实验单元； 9）：混合液体控制单元；

其中外扩模块为PLC 提供：

1．星-三角起动和电机控制单元 2.计件单元 3.刀具库单元 4.电梯单元 5.冲压单元 6.步进电机控制单元 7.温度采集控制单元

上位计算机配有典型的实验箱及模块的上位监控组态实例程序，从而完成数据通信、网络管理、人机界面和数据处理的功能，PLC 完成信号的采集和设备的控制。

EL-PLC-III 型PLC 实验箱的布局说明：

S1（P01）—S8(P08)：按键输入，COMS1为公共端，接GND。PH01—PH07：开关输入，COMS2为公共端，接GND。D1—D4：LED指示灯，低电平点亮； D5—D8：LED指示灯，高电平点亮； BEEP为蜂鸣器，低电平点亮；

DIGITAL INPUT:PLC的数字量输入端口，1M—4M为公共端（暂时不用）。00—07为X0—X7；08—15为X10—X17；16—23为X20—X27。DIGITAL OUTPUT:PLC的数字量输出端口。1L为00—03的公共端；2L为04—16的公共端。

00—07为Y0—Y7；08—15为Y10—Y17；16为Y20。输入、输出接线端子单元介绍：

实验箱端子与PLC 请按下面方法连接（如出厂已连接好，请检查接线）：

PLC 开关量输入：接实验箱DIGITAL INPUT 00…….23，公共端接实验箱的1M….4M；

PLC 开关量输出：接实验箱DIGITAL OUTPUT 00…….15，公共端接实验箱的1L….2L；

PLC 模拟量：接实验箱ANALOG，输入接AIA…AID，输出接AO1、AO2，公共端接实验箱的COM； 开关量信号单元介绍：

输入信号分为不带锁按键和带自锁按键，各有八个，共十六个，按键按下时是高电平还是低电平由公共端决定，不带锁按键的公共端是COMS1 接口，带自锁按键的公共端是COMS2 接口。

输出信号是2 组输出指示灯和一个蜂鸣器声音信号，其中一组指示灯的信号是低电平点亮，标示为LED1----LED4，另一组指示灯的信号是高电平点亮，标示为LED5----LED8。

声音信号的接口标示为BEEP，接通低电平信号时蜂鸣器响。

实验箱内部接线特别说明：

1、实验箱面板上的GND接PLC内置24V电源的负极，即和PLC输入端子上的COM端相连，此端子应该与实验箱上的COMS1相连（当使用S1、S2、。。S8 8个按键时），或者和COMS2相连（当使用PH01、PH02、、PH07 7个开关时）。如同时使用时，COMS1和COMS2应该都和GND相连。

2、实验箱面板上的1L和PLC的输出Y0到Y3的公共端相连，即和PLC上的输出端子排上的COM1相连，2L和PLC的输出Y4到Y23的公共端相连，即和PLC上的输出端子排上的COM2、COM3、COM4、COM5相连。1L和2L可以和实验箱面板上的GND相连也可以和24V相连。

3、如果1L和GND相连，那么输出Y0到Y3不能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都可以接；如果1L和24V相连，那么输出Y0到Y3只能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都不能接；

4、如果2L和GND相连，那么输出Y4到Y23不能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都可以接；如果2L和24V相连，那么输出Y4到Y23只能接LED5到LED8 这四个指示灯，剩下的指示灯都不能接；

plc控制系统分析论文 篇10

目 录

一、前 言 1

1.可编程序控制器的概述

2．FX2N系列PLC简介 2

3．特殊功能模块 2

4.调功器 3

5.温度变送器 3

二、系统设计 4

1．系统设计要求 4

2．系统硬件设计 4

2.1． 水箱温度自动调节系统： 4

2.2． 输入输出点数的分配表 5

2.3． 相关元器件的选型 5

2.4． PLC的外部接线原理图 6

3．系统软件设计 7

3.1． 模拟量与数字量的对应关系 7

3.2． 系统流程图的设计 7

3.3． 系统梯形图 8

3.4． 系统指令表 9

3.5． 系统实时监控图 10

三、总 结 12

四、附 录 13

4.1.课题介绍 13

4.2.控制要求 13

第一章 前 言

1.1 可编程序控制器的概述

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场这一需求迅速做出反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器－接触器控制系统。

国际电工委员会（IEC）于 1982年11月和 1985年1月对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。可编程序控制器（PLC）主要由CPU模块、输出模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块能完成某些特殊的任务。从使用方式PLC分为： 1）整体式PLC（又称单元式或箱体式）整体式PLC是将电源、CPU、I／0部件都集中装在一个机箱内。一般小型PLC采用这种结构；2）模块式PLC，将PLC各部分分成若干个单独的模块，模块式PLC由框架和各种模块组成。模块插在插座上。一般大、中型PLC采用模块式结构3）PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。

2.2 FX2N系列PLC简介

本次设计中，我们将采用FX2n系列PLC,FX系列PLC为单元型，内含CPU、电源和固定搭配的输入/输出。Q4AR系列为双机热备系列，最大输入输出点数为8192点。A系列PLC的最大输入输出点数为2048点。F系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型 FX 2（N）系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块，不超过8个。FX系列在日本三菱的姬路制作所生产。三菱姬路制作所累计已生产超过三百万台 FX系列 PLC。目前FX系列PLC为中国内地销量最多的小型PLC。FX2n系列PLC是该系列中功能最强、速度最快的微型PLC。有RAM, EPROM和EEPROM FX2N系列 PLC 的特点超高速的运算速度 0.08微秒.比FX2的0.48微秒快六倍.容量极大8K步(最大16K步).比FX2大四倍.机体小型化 比FX2小50%.兼容FX2的编程设计.备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块.殊功能模块

在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，某些执行机构要求PLC输出模拟信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换成标准的电流和电压。其中，D/A转换器将PLC的数字输出量转换成模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换和D/A转换。根据设计要求，本次设计选用模拟量输入模块FX2N-4AD，该模块用4个12位模拟量输入通道，输入量程为DC-10V??+10V和4—20MA，转换速度为15MS/通道或6MS/通道（高速）。

2.4 调功器

调功器是应用晶闸管（又称可控硅）及其触发控制电路用于调整负载功率的盘装功率调整单元。

在电子设备中起重要作用的晶闸管（也称可控硅，英文缩写SCR）被广泛用于各类生产部门，正在成为自动化、高效化不可缺少的装置。在最新的温度控制中晶闸管的利用明显的普及起来。但在国内对其有不同的叫法，如晶闸管调整器、可控硅调整器、晶闸管控制器、可控硅控制器、晶闸管调压器、可控硅调压器、晶闸管调功器、可控硅调功器、调压器、调功器、晶闸管交流电力控制器、可控硅交流电力控制器、电力调整器、电力控制器、电压调整器、电压控制器等。

2.5 温度变送器

温度变送器，专应于热电阻或热点偶，讲温度转换成4-20MA的电流信号。

至于要不要加模块，要看接受的控制器对于输入信号是0-10V还是4-20MA。一般现在的控制器，都直接配有相应的温度变送器模拟量输入模块，如温控器，PLC的热电阻模拟量模块等

温度变送器的作用是与热电偶或热电阻配合，将温度或温差信号转换成4—20毫安的统一的直流电信号，并将这些信号输送给调节器或显示仪表。PT100的热电阻输出的是电阻信号，变送器输出的是毫安信号，温度变送器0-100度与0-150度最大值时输出电流均为20MA，所以当温度同为100度时，0-100度的变送器输出电流为20MA，而0-150度的变送器输出电流为14-15MA左右。所以在不改变接收装置参数的情况下它们不可以互换。

第二章 系统设计

2.1 系统设计要求

本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0~100℃。温度变送器变换为4~20mA传送给PLC的模拟量输入通道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的

2.2 系统硬件设计

根据对系统设计内容的分析，确定控制系统所需要的输入输出点数为1/3点。选用FX系列PLC, 输入输出点数的分配如表2-1所示，由于系统必须对温度信号进行采集和控制，还必须使用到模拟量输入/输出模块FX-4AD模块、晶闸管跳功模块、温度变送器。

2.2.1水箱温度自动调节系统：

该闭环系统的组成中，刮号中的部分即用FX系列的PLC和模拟量FX-4AD模块实现；用热电偶检测水箱温度，温度变送器将温度转换为标准量程的电流送给模拟量输入模块，经过PLC的内部处理将模拟量转化成可识别的数字量与设定值比较处理，在将控制信号作用于控制调功器上，以此来控制水箱中电热管的开关情况，实现对水箱温度的闭环控制。

2.2.2 输入输出点数的分配表

表2-1 输入和输出点分配表

2.2.3 相关元器件的选型

表2-2 元器件明细表

2.2.4 PLC的外部接线原理图

PLC的外部接线原理图

图2-4 PLC的外部接线原理图

第三章 系统软件设计

3.1 模拟量与数字量的对应关系

转化时应综合考虑变送器的输出、出入量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数据之间的关系。

根据系统要求，所要测量的温度量程为0-100C,所对应的数据量为0-2000，由此可根据公式：

测量温度=(100*D0/2000)C=0.05D0C

其中，D0为PLC转换出来的数字量

3.2 系统流程图的设计

PLC梯形图

3.4 系统指令表

3.5 系统实时监控图

监控图3

第三章 总 结

两周的PLC课程设计对我收益匪浅，让我系统性地认识和全面地掌握了PLC编程和调试技术，让我将平常学的PLC编程及应用方法学以致用，使我的PLC编程能力有了很大提高和进步，让我对PLC应用有了深入细致的了解。

第一、二周，我们寻找有关的资料和课题小组成员间一起交流看法和讨论设计方案，进行设计的总体规划，理清课程设计思路。但是将这些具体的方案落实到每一个设计环节和步骤中，难免会出现意想不到错误，这就需要我们在进行设计的过程中利用所掌握的知识认真排查错误原因，多方面的思考问题的关键不断地改正自己的设计不足之处和错误。

第三、四周，对硬件电路的工作原理和可编程知识的掌握是进行下一步的软件设计的关键。进入了软件设计方案和具体的编程和调试运行阶段。在这个阶段中，对系统的需求分析和如何采用模块化设计思想是设计方案主要解决的问题。在这一周遇到最大的问题就是如何实现闭环方法来实现温度控制，在没有任何有价值的参考资料的情况下，通过不断地设计尝试和反复地设计调试初步解决了问题。但是也存在了设计上的不足之处。需要用到模拟量的输入/输出模块，而且所编程序也和课堂上老师所讲完全不一样，给我们的课题制作带来了很大的困难。但是我们还是通过查阅资料，询问老师按时完成了我们的课题。

四周的PLC编程及应用的课程设计，发现自己在这方面的学习还需要不断的加深。通过这段时间的学习认识，对温控闭环的系统有了一个整体的认识，熟悉各种器件和软件应用。在这里，本次设计中感谢两位指导老师对我的帮助。

4、附 录

4.1.课题介绍

本系统的被控对象是1KW电加热管，被控制量是水箱的水温T，PLC的模拟量输出控制调功器的输出，由调功器控制电加热管的通断，被控对象为水箱中的单相电热管，被控制量为水箱水温。它由铂电阻PT100测定，输入到温度变送器上，量程为0~100℃。温度变送器变换为4~20mA传送给PLC的模拟量输入通道。根据给定值加上dF与测量的温度值相比较的结果，PLC模拟量输出通道向晶闸管调功器发出控制信号，从而达到控制水箱温度的目的。

4.2.控制要求

设计PLC模拟量输入输出的闭环控制系统，实现水箱的自动

调节和控制。根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工

plc控制系统分析论文 篇11

【关键词】PLC；模糊控制系统；开发工具；主要特点

前言

作为智能控制的一个重要分支的模糊控制，它高度的仿人智能特征，以及对于数学模型不依赖的特性，在解决工业工程复杂控制问题中成为一个非常有效的方式和方法。在国外尤其是一些发达国家，在工业生产中对于模糊控制的应用大量而广泛，在我国的发展却面临着现实和理论严重脱节等问题。分析下来，产生这个问题的原因最重要的在于，没有面向普通工程技术人员，并且能够结合传统的模糊控制系统的开发平台或者工具，从而令模糊控制技术还是少数精英的专利，而无法向更多大众普及，推广和应用更为先进的模糊控制技术也更无从谈起。要解决这些问题，需要从实际出发，对于面向普通工程技术人员的模糊控制系统开发工具进行应用和开发。

1、模糊控制系统标准简述

具有抗干扰能力强、可靠性高、呈现模块化特征和简单编程，以及能够应用在恶劣的控制现场，这些都是传统的PLC具有的众多优势，从而令其能够在工业控制领域得到的应用更为广泛。不过，以前的各个PLC生产厂家的产品硬件不同之外，软件编程也各不相容，因而导致用户一旦接触时，不仅要对硬件结构进行了解，对于软件编程也要重新进行学习，不仅给用户带来许多不必要的麻烦，对于开发周期也延长了许多，并且增加了更多的开发成本。因为他的兼容和通用程度不是很好，从而对于其快速发展的速度和应用也产生了一定的限制作用。因此，国际上专门对此作了标准规定，这就是IEC1131的国际标准，它包括了：用户通信和指南；一般信息；编程语言；设备和测试要求这几个部分。工业控制编程的唯一国际标准，就是IEC1131的第三部分—IEC1131-3。这个标准之外，还有五类编程语言：功能块图FBD、顺序功能图SFC、指令表IL、梯形图LD和结构文本ST。

在国际市场上，近些年来许多厂商推出了符合相关标准的控制软件包，这些软件包对于任何独立硬件平台上的软逻辑自动化控制软件包，能够自如运行在各类硬件平台之上，这些编程软件对于相关标准非常支持，并且具有强大的功能，还有丰富的控制模块等，对于开放的控制算法接口进行了提供，因此控制器具备了更好的开发性。用户通过将各类相近的智能控制算法在常规控制器里的有效嵌入，从而和常规模块能够共同集成运行和编程组态。

2、模糊控制系统中设计开发工具的结构和特点分析

2.1模糊控制工具的设计结构解析

由于模糊控制设计具有一般性的普遍要求，因此对于其设计的结构结构分为：设计向导、项目管理、模糊控制器结构编辑、控制规则编辑、隶属函数编辑、模糊推理、规则调试、清晰化和图形分析，以及在线帮助和嵌入接口等部分组成。对于模糊控制器的各类环节设计进行管理的，是项目管理模块；帮助初学者对于设计方法和步骤进行快速掌握的，是设计向导模块；对于编辑模块进行创建、编辑，从而对于模糊控制器的结构进行显示的，是模糊控制器结构编辑模块；对于各个输入输出的变量和隶属函数进行定义，从而将函数的相关参数分别存储到相应的知识库里，这是隶属函数编辑模块；对于创建规则库，以及输入、修改和显示规则等功能进行完成的，是控制规则编辑模块；提供模糊推理方法和清晰化方法的，是模糊推理模块；对用户在编辑和输入控制规则后的有效性和正确性进行人机交互作用的检验以及控制，这是规则调试模块；以图形方式对于规则调试过程进行跟踪，是图形分析模块功能；把设计好的模糊控制嵌入PLC开发系统里，这是嵌入接口模块。

2.2主要特点分析研究

对于FDS而言，它是一个在Windows环境下，对于模糊控制系统开发工具进行图形化，并且对于整个模糊控制开发周期进行支持的作用，它具有以下这些特点：

①模糊隶属函数编辑器的图形化，能够让定义隶属函数更为方便和直观；②让用户更为快捷而简单的对于控制规则进行编辑，并且对于控制规则的完整程度进行有效的保证和控制，这是电子表格规则编辑器的功效所在；③项目编辑器有着可视化的效果，对于模糊控制器的结构设计过程，用户基本可以实现一目了然。通过所见即所得的直观方式，对于确定输入和输出变量的模糊控制器、测量变量范围和输入输出组态的控制规则块以及模糊分级等进行完成。④通过人机交互作用，能够对于输入和输出的观察控制器的规则有效性进行检验和控制，具备图形分析功能和规则调试功能，并且对于图形分析曲线记录调试过程也能进行相应的应用。⑤FCDS提供的五类模糊推理方法和三类清晰化方法，为多个模糊推理方法和清晰化方法提供了条件，将其中的任意两者进行随意组合，都可以得出更多的模糊控制算法。⑥对于模糊控制器嵌入PLC能够通过先行设计好的方式，从而更好的集成运行和编程组态将PLC的常规模块。

3、简要案例分析

3.1被控对象特点分析

一个三温区加热炉就是被控对象，在非线性、强耦合、噪声和不均匀增益还有滞后等因素方面具有一定的特征，建立精确的数学模型就成为非常困难的问题。还有，保温和升温这个电阻炉，要加热电阻丝，通过自然环境的冷却才能达到降温的效果。如果出现超调的情况，被控对象的温度就会因为这个原因而没有办法通过一定的控制手段来将其降温，甚至传统的控制方法也没有办法。

3.2实时模糊控制电加热炉

电加热炉温度控制系统，由热电偶、台湾某公司的OMC-1 PLC、SWP-D90型PID控制仪、SWP-C80型数字显示控制仪和SSR固态继电器这些部分组成。对于实时控制进行事先，其步骤如下所分析：对于模糊控制系统开发工具FCDS设计，通過误差和误差变化率来作为输入，并且通过单输出二输入的方式对于模糊控制器进行输入和利用。在经过相应的规则调试并且确认之后，将没有错误的嵌入到OMC-1的编程系统中区，从而得到所需要的相应模糊控制模块。再将模糊模块和其他标准的模块，共同构成组态编程，将控制程序的结果下载到OMC-1的控制器中。通过Intellution Fix软件的利用，对于控制线控进行实时的检测，这个过程就完成了。

4、结束语

FCDS是一个面向普通的工程技术人员，具有非常友好操作界面的模糊控制系统开发工具。对于模糊控制的设计和开发周期能够进行有效而大力的缩短，并且把模糊控制嵌入到PLC里从而能够和它集成运行，这些优势是非常显而易见的。在促进模糊控制工程实用化方面，尤其是对于模糊控制技术从理论及实验室阶段，向现实生产力的大力转化和发展上具有加速作用，并且有着十分重要的现实意义和巨大的技术经济价值。经过相关研究人员的不断努力，目前取得了非常显著的效果，受到了普通应用人员的普遍欢迎和好评。和常规控制结合的话，能够更好的形成实时专家控制系统，更好的为人们生活和工作来服务。

参考文献

[1]彭莉，林鹰，杨奕.复杂系统控制中的相关技术讨论.西南师范大学学报（自然科学版），2004，29（6）：28—30

[2]杨志，李太福，盛朝强等.基于仿人智能的复杂关联系统控制.重庆大学学报（自然科学版），2002，25（7）：9—11