毕业论文电子系浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项.docx
《毕业论文电子系浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文电子系浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
毕业论文电子系浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项
学校代码：
14057
学号：
20093434
芜湖信息技术职业学院
毕业论文（设计）
论文题目：
浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项
学科专业：
应用电子技术
作者姓名：
诺一
指导教师：
张同华
完成时间：
______20110416_______________________
选题背景
随着现代电子技术的发展，可编程控制器（ProgrammableLogicalController，简称PLC）作为自动控制的重要组成部分已成为大多数自动化系统的设备基础.可编程控制器是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器。
进入二十世纪八十年代以来，随着微机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC在世界范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。
PLC以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。
特别是随着信息、网络时代的到来，又进一步扩展了PLC的功能,使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业.
然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
综上所述，PLC在现代的领域中应用举足轻重。
但是不可以疏忽，在应用中的过程所要注意的事项，只有这样才更好的推动我们每一个企业更快速、更健康的成长。
毕业论文进度安排:
11年12月底前
完成论文选题工作，写出选题背景
12年3月底前
完成论文初稿
12年5月底前
完成论文终稿
指导教师意见:
指导教师签名：
年月日
毕业论文（设计）写作提纲
一、论文题目
浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项
二、论题观点来源：
1可编程控制器基础
2管理信息系统
3可编程控制器的发展及国产化
三、基本观点：
1PLC在现代工业发展中用途至关重要
2随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素
3PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分
4将在工业控制领域发挥越来越大的作用。
5PLC在发展过程中要注意不利因素
四、论文结构：
1阐述引言选题背景和意义
2PLC的应用特点
3PLC在实际中的简单应用
4PLC应用中需要注意的问题
毕业论文（设计）工作中期检查表
系别:
电子信息系班级:
09应用电子2班
学生姓名
学号
20093434
指导教师
张同华
职称
教授
论文（设计）题目
浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项
选题是否有变化
否
如有,请
填写原因
是否一人一题
是
是否进行了选题背景、及写作提纲
是
是否进行了文献调研
是
本论文拟解决的关键问题
指出PLC在我国现代工业应用的重要性及注意事项
教师填写部分
论文（设计）进度情况：
提前完成
正常进行
延期滞后（请写出原因）
工作态度情况（学生对毕业论文（设计）的认真程度、完成指导教师布置任务情况）:
认真
较认真
一般
不认真
中期质量评价（学生已完成部分的工作质量情况）：
好
中
差
存在的问题与建议：
指导教师（签名）:
年月日
系毕业论文（设计）工作领导小组意见（如被查学生为差的，请系毕业论文〈设计〉领导小组写出处理意见）：
领导小组组长（签名）：
年月日
浅谈PLC技术在现带领域的应用及注意事项
摘要
在工业自动化领域，可编程控制器（PLC）作为自动控制的重要组成部分已成为大多数自动化系统的设备基础，设计基于PLC的卧式铣床电气控制系统，旨在解决传统继电器——接触器电气控制系统存在的线路复杂、可靠性稳定性差、故障诊断和排除困难等难题。
本设计通过分析卧式铣床的控制原理，制定了基于PLC的卧式铣床电气控制系统的设计方法，完成了电气控制系统硬件和软件的设计。
设计中对卧式铣床的工作过程作了详细阐述，主要包括主电路各个电动机的功能，控制电路中主轴的起动、制动控制,工作台各方向的进给控制及指示照明电路的工作情况，并绘制了相应的电气原理图。
还说明了PLC、电动机及相应低压器气的型号的选择，绘制了I/O接线图。
PLC程序是连接铣床电气控制系统与PLC控制的桥梁,也是此次设计的重点所在，本设计采用梯形图进行编程。
卧式铣床电气控制原理图比较复杂，但经由PLC控制后，程序简单可行，这样即满足了任务要求，又能保证其稳定运行.设计中详细编写了各部分的控制程序，在调试无误后利用S7-200仿真软件进行了系统仿真，并列举出了部分主要控制的仿真示意图，仿真结果满足设计要求。
关键词：
可编程控制器；卧式铣床;电气控制；控制系统;继电器
第1章引言
1。
1选题背景和意义
随着现代电子技术的发展，可编程控制器（ProgrammableLogicalController,简称PLC）作为自动控制的重要组成部分已成为大多数自动化系统的设备基础。
可编程控制器是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置,具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点,是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器。
进入二十世纪八十年代以来,随着微机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC在世界范围内的发展，其功能越来越强大，应用范围越来越广阔，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门都有广泛应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一［2]。
PLC以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。
特别是随着信息、网络时代的到来，又进一步扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业.机床制造业的发展与工业自动化水平的提高是分不开的，可编程控制器的应用对机床制造业起到了开拓性的作用。
本设计将PLC控制与卧式铣床相结合,研究基于PLC的卧式铣床电气控制系统，探讨对卧式铣床的控制方法。
使用可编程控制器实现对卧式铣床的电气控制可以大大提高其工作性能和系统的工作稳定性。
1。
2PLC在国内外的发展状况
可编程控制器是六十年代发展起来的一种自动控制装置[3]，是一种嵌入式的工控机，它以顺序控制为主，回路调节为辅,能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制,还具有通信功能.随着自动控制技术、计算机技术和微电子技术的迅猛发展，PLC的发展十分迅速,一方面继续开发简易、价格低廉、超小型产品，另一方面转向大型、多功能、系列化、标准化、智能化产品的研制。
在单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化中，PLC都起着重要的作用.
PLC诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，如日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC.PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由最初的1位机发展为8位机.随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用,形成了现代意义上的PLC。
现在的PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多通道处理,通信技术使PLC的应用得到进一步发展。
如今，可编程控制器技术已非常成熟。
目前，世界上有200多个厂家生产可编程控制器产品,比较著名的厂家有美国的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、欧姆龙（OMRON）、富士电机（FUJI）、松下电工、德国的西门子（SIEMENS）、法国的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韩国的三星（SAMSUNG）、LG等[4]。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器，接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
近十年来，PLC在我国的发展取得了非常好的成绩。
特别是在应用方面，随着国力的增强和生产力的提高,PLC已经渗透到了各个领域。
在生产方面,为了提高生产效率和工业的自动化，我们引进了许多在世界上都处于领先技术的成套设备，如上海宝钢集团上马的第一期工程中，就采用了250台PLC，二期工程中又采用了180台。
再如，总部坐落在北京的神华集团，其下属神东公司，其优质煤的日产量在世界首屈一指，所使用的采煤设备是当前世界上最好的三家公司的最新产品，大量地使用PLC等先进技术.
第二章PLC的应用特点
2.1。
可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。
使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息.在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护.这样，整个系统将极高的可靠性。
2。
2.配套齐全,功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合.除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域.多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中.加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
2.4系统的设计,工作量小，维护方便,容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能.这特别适合多品种、小批量的生产场合。
第三章安装与布线
3.1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。
将PLC的IO线和大功率线分开走线,如必须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线,若条件允许，分槽走线最好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。
3.2PLC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.在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。
与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。
3。
3PLC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.
3.4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。
3。
5I/O端的接线
输入接线
输入接线一般不要太长。
但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些.
输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。
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.
输出连接
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。
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。
采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。
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。
第四章PLC在实际中的简单应用
本设计是以PLC控制系统为平台,根据实际生产状况,对一车间的加料装置试设计为PLC自动控制的自动加料装置.以下设计把整个加料过程模拟为机械手（如图一所示）的动作过程来实现现场的自动控制，它是一个水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。
4.1根据工艺过程分析控制要求
机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。
其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈电磁阀两位电磁阀控制。
例如当下降电磁阀通电时,机械手下降；当下降电磁阀断电时,机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。
同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。
机械手的放松/夹紧由一个单线圈两位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。
当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下将时,为了确保安全,必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。
也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。
机械手的工作过程如图二所示.从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降.下降到底时，碰到下限位开关,下降电磁阀断电,下降停止;同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位时，碰到右限位开关，右移到位电磁阀断电，右移停止。
若此时右工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降.下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，下降停止；同时夹紧电磁阀断电，机械手放松.放松后,上升电磁阀通电,机械手上升.上升到顶时,碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。
左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。
至此，机械手经过八步动作完成了一个周期.
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为单步、单周期和连续操作方式。
手动操作:
就是用按钮操作对机械手的每一种运动单独进行控制。
例如，当选择上/下运动时，按下起动按钮，机械手上升;按下停止按钮,机械手下降。
当选择左/右运动时，按下起动按钮，机械手左移；按下停止按钮，机械手右右移。
当选择夹紧/放松运动时，按下起动按钮，机械手加紧；按下停止按钮，机械手放松.
单步操作：
每按一次起动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。
单周期操作：
机械手从原点开始，按一下起动按钮,机械手自动完成一个周期的工作后停止。
在动作中若按一下停止按钮，则机械手动作停止.重新起动时，须用手动操作方式将机械手移回原点，然后按一下起动按钮，机械手又重新开始单周期操作。
连续操作：
机械手从原点开始,按一下起动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。
在动作中若按一下停止按钮，则机械手动作停止.重新起动时,须用手动操作方式将机械移回原点，然后按一下起动按钮，机械手又重新开始连续操作。
在工作中若按一下复位按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
4.2确定所需的用户输入/输出设备及I/O点数
4.2．1、输入设备-—用以产生输入控制信号。
本例中应包括:
操作方式转换开关：
该开关应有手动、单步、单周期、连续等四个位置可供选择。
手动时的运动选择开关:
该开关应有上/下、左/右、夹紧/放松等三个位置可供选择。
起动、停止及复位按钮.
开关及按钮在操作屏上的布置如图三所示。
位置检测元件：
机械手的动作是按行程原则进行控制的。
其上限、下限、左限、右限的位置分别用限位开关来检测.
无工件检测元件：
右工作台上无工件用光电开关来检测.
各限位开关及光电开关的配置如图二所示。
4.3输出设备——由PC的输出信号驱动的执行元件。
本设计中包括下降电磁阀、上升电磁阀、右移电磁阀、左移电磁阀、夹紧电磁阀.
对机械手处于原点进行指示，本设计配置一个原点指标的指示灯。
4.4选择相应的PLC
该机械手的控制为纯开关量控制,且所需的I/O点数为15/6点,机械手操作的工艺固定,PC的I/O点可不留余量.
根据所确定的用户输入设备及输出设备，可画PC的I/O连接图，如图四所示.由图可见，PC共需要15点输入、6点输出,对所需的I/O点数进行分配编号.
第五章、PLC应用中需要注意的问题
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。
然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
因此在使用中应注意以下问题:
5.1。
工作环境
（1）温度
PLC要求环境温度在0～55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。
（2）湿度
为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。
（3）震动
应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。
当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等.
（4）空气
避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。
对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中.
（5）电源
PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。
在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。
一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。
因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息.
5。
2控制系统中干扰及其来源
现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一,所谓治标先治本，找出问题所在,才能提出解决问题的办法。
因此必须知道现场干扰的源头。
（1）干扰源及一般分类
影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位,其原因是电流改变产生磁场,对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。
通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。
共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成.共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因）,这种共模干扰可为直流，亦可为交流。
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度.
（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径
强电干扰
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。
由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。
尤其是电网内部的变化,刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
柜内干扰
控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。
来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。
此干扰主要有两种途径：
一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。
由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤.
来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。
正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等.
变频器干扰
一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。
5.3。
主要抗干扰措施
（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰
对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：
1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。
（4）正确选择接地点，完善接地系统
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.接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。
完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。
接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大.
此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路.若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。
PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数
升级会员 