毕业设计（论文）-基于PLC控制的物料搅拌系统设计.doc

高等教育自学考试毕 业 论 文学生姓名： xxx 考籍号： 专业年级： 工业自动化xxx级 题 目： 基于plc控制的物料搅拌系统设计 指导教师： xxxxx 评阅教师： 2011 年10月目录第一章 引言1第二章 总体方案设计2 2.1总体方案设计原则2 2.2总体方案设计要求3 2.3控制方式系统要求设计3 2.4系统方案的设计思想4第三章 硬件设计5 3.1 硬件选择5 3.1.1 plc机型选择5 3.1.2 plc容量选择6 3.1.3 i/o模块选择6 3.1.4电源模块选择7 3.1.5设备型号选择8 3.2 plci/o点分配8 3.2.1 i/o分配表8 3.2.2 i/o接线图9 3.3 混合控制系统示意图9第四章 软件设计10 4.1程序设计流程图10 4.2程序设计梯形图11 4.3程序设计13第五章 人机界面设计15 5.1 设计思想15 5.2 画面组态15第六章 系统调试16 6.1 系统模拟调试16 6.2 系统联机调试17第七章 系统常见故障分析及维护18 7.1 系统故障分析及处理18 7.1.1 plc主机系统故障分析及处理18 7.1.2 plc的i/o端口系统故障分析及处理18 7.1.3 现场控制设备故障分析及处理18 7.2 系统干扰性的分析和维护19结论20致谢21参考文献22第1章 引言 鉴于搅拌设备的广泛应用，随着近年来工业技术的发展，流体混合技术在上世纪60到80年代期间得到了迅猛发展，其重点主要是对于常规搅拌桨在低粘和高粘非牛顿均相体系、固液悬浮和气液分散等非均相体系中的搅拌功耗、混合时间等宏观量进行实验研究。长期以来，虽有大量设计经验关联式可用于分析和预测混合体系，但将搅拌反应器从实验室规模直接放大到工业规模，仍是十分危险的，至今仍需要通过逐级放大来达到搅拌设备所要求的传质、传热和混合。这种方法不但消耗巨额的资金和大量的人力物力，而且设计周期很长。据统计，在工业高度发达的美国，化学工业因反应搅拌器设计不合理而造成的损失每年约为10-100忆美元。 因此，从更微观更本质的角度，例如采用先进的测试手段和建立合理的数学模型，获取搅拌槽中的速度场、温度场和浓度场，不仅对开发新型搅拌设备，而且对搅拌设备的优化设计具有十分重要的经济意义，对放大和混合的基础研究具有现实的理论意义。 而对于搅拌设备的研究，除功率问题外，有关搅拌的流体力学研究具有重要意义。这方面已经做了很多工作，但尚需扩大和深入。在液体中进行搅拌时，搅拌器的功能不仅引起液体的整个运动，而且要在液体中产生波动，波动程度与搅拌器使液体旋转而产生的旋窝现象有密切关系。这些旋窝因经常地互相碰撞和破裂，是液体受到剧烈的搅拌。由此可见在搅拌操作中，对于流体力学研究是极其重要的。 近代化学工业中，流动的物料不再只是一些低粘度的牛顿型流体，许多高粘度流体也常常遇到，尤其是许多高分子溶液以及混有催化剂粒子的浆状流体等非牛顿型流体的应用日益广泛。它们与通常的牛顿型流体具有不同的流动特性，所以对非牛顿型流体的研究是当今的一个重要课题。对高粘度流体，特别是非牛顿型流体的搅拌传热的研究，也是近年来的一个方向。 随着科学技术的发展，设备有大型发展的趋势，也需求搅拌设备大型化。如国外聚合釜已由最初的8-40立方米扩大到60-100立方米，最火的已达到140立方米。采用大型聚合釜可以大大减少操作和检修人员，有利于自动化，减少投资，提高生存率，稳定产品质量。随着容积的大型化，釜型逐渐有细长型向矮胖型发展，而且采用底部搅拌的方式越来越多，多用三叶后掠式搅拌器。三叶后掠式搅拌器是目前大型聚合釜采用的一种较好的搅拌器。因它排出量大，釜内液相循环充分，每分钟可达5-10次，能促使釜内反应均匀一致。 可见，科学技术的发展带动了搅拌应用面的扩大，搅拌技术的发展又使得搅拌设备的大型化。为了提高搅拌的全自动好和稳定性能，就需要一个功能更强、性能更好的系统做支持。 本设计基于可编程程序控制器（plc）的设计方案，实现对液体混合搅拌的控制。以plc s7-200为主要控制器。根据搅拌设备的功能特性、运作顺序等，设计中可选用电磁阀、时间继电器来实现液体的流入和时间上的延时，从而满足控制要求。 根据控制要求，可以看出此程序是一个典型的顺序控制问题。这样就可以按照搅拌设备的先后运行顺序画出相应的顺序功能图，然后在根据顺序功能图画梯形图，最后在用仿真软件对程序进行调试仿真。这样就可以实现plc对混合搅拌控制程序的设计。第2章 总体方案设计2.1总体方案设计原则 这个设计过程是按工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务，设计的编程按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件：工程对电气控制线路提供的具体资料，系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。 对于本课题来说，液体混合系统是一个较大规模工业控制系统的改适升级，控制装置需要根据企业设备和工艺现状来构成并需尽可能的利用旧系统的元器件。要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现多个电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。2.2总体方案设计要求 本设计设计为两种液体混合搅拌控制，在该混合液体装置中，需要完成两种液体的进料、混合、卸料的功能。其元件、要求如下： 该系统有三个液面传感器：l1为高液面传感器，l2为中液面传感器，l3为低液面传感器。当液面到达某个传感器的位置时，该传感器就会发出on信号，若低于传感器的位置时，传感器就会变成off状态。 该系统有三个电磁阀：y1为液体a输入电磁阀，y2为液体b输入电磁阀，y4为混合液体输出电磁阀。当电磁阀为on状态时，阀门打开，为off状态时阀门就关闭，阀门的开和闭来实现液体的流入和流出。m为搅拌电动机，当m=on时，搅拌电动机运行，当m=off时，搅拌电动机停止。 初始状态：启动搅拌机之前，容器是空的，各阀门关闭，传感器l1=l2=l3=off，搅拌电动机m=off。 操作工艺：搅拌机开始工作时，先按下启动按钮，阀门y1打开，开始向仓里放液体a；当液面达到传感器l3时，l3=on、a液体继续注入，直到液面达到l2时，l2=on,使得y1=off、y2=on,即关闭阀门y1，停止送液体a，打开阀门y2，开始注入液体b；当液面达到l1时，关闭y2,同时开始启动搅拌电动机m，电机开始搅拌60秒后，液体均匀，停止搅拌，即n=off，打开阀门y4，放出混合液体。当液面低于l3时，再过15秒，容器中的混合液体全部放空，关闭阀门y4，自动开始下一个操作循环。 若在工作中按下停止按钮，搅拌器不会立即停止工作，只有当混合搅拌操作结束后才能停止工作，即停在初始状态。2.3控制方式系统要求设计 就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程控制器控制。 1、继电器控制系统 控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。 2、单片机控制 单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括cpu、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算器之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部i/o信号相连，要将它用于工业控制还需要附加一些配套的集成电路和i/o接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量非常大。 3、工业控制计算机控制 工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用，且其外部i/o接线一般多用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板引出，不如接线端子可靠。 4、可编程控制器控制 可编程控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程控制器的硬件配置和外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电气系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。 可编程控制器（plc）从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，plc也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在plc已经发展成为不但具有逻辑控制功能，还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、联网通讯功能等多种性能，是名副其实的多功能控制器。有plc为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。故选用plc来实施本次设计。 1）、开关量的逻辑控制 这是plc最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2）、运动控制 plc可以用于圆周运动或直线运动的控制，世界上各主要的plc厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 3）、闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制，作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 4）、数据处理 现代plc具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5）通信及联网 plc通信含plc间的通信及plc与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工业自动化网络发展得很快，各plc厂商都十分重视plc的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新进生产的plc都有通信接口，通信非常方便。2.4系统方案的设计思想 控制系统要简单、经济、使用和维护方便，物料混合设备要节能、安全、高效和满足生产及应用要求： 1、可靠性高，抗干扰性强 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。 2、配套齐全，功能完善，适用性强 plc发展到今天，已经形成了大、中、小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。除了逻辑处理功能外，现代plc大多都具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 3、易学易用，深受工程技术人员欢迎 plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易被工程技术人员接受，梯形图的图形符号与编程方式和继电器电路图相当接近，只用plc少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4、系统的设计、建造工作量少，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接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过程序改变生产过程成为可能，这很适应多品种、小批量的生产场合。 5、体积小，重量轻，能耗低 6、硬件配备齐全，用户使用方便，适应性强第3章 硬件设计3.1硬件选择3.1.1 plc机型选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比，具体应考虑的因素如下所诉： （1）结构合理 对于工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小的场合，选择整体式结构的plc；否则，选用模块式结构的plc，物料混合控制系统的设计选用整体式结构的plc就能够达到要求。 （2）功能强、弱适当 对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的plc，西门子的s7-200系列或欧姆龙公司的com1。 （3）同一机型 plc的结构分为整体式和模块式两种。整体式结构把plc的i/l和cpu放在同一印刷电路板上，并封装在一个壳体内，省去了插接环节，因此体积小、价格便宜。但由于整体式结构的plc功能有限，只适用于控制要求比较简单的系统。一般大型的控制系统都使用模块式结构，这样功能易扩展，比整体式灵活。一个大型企业选用plc时，尽量要做到机型同一。由于同一机型的plc，其模块可以互为备用，以便配件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备的通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台plc连成一个多级分布式控制相互通信，集中协调管理。物料混合控制系统的控制要求比较简单，可选择整体式结构的plc。 （4）是否在线编程 plc的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大的方便。plc的编程可分为离线编程和在线编程两种。离线编程的plc，其主机和编程器公用，物料控制系统采用离线编程。 （5）plc的环境适应 由于plc是直接用于工业控制的工业控制器，生产厂家都把它设计成能在恶劣环境条件下可靠地工作。尽管如此，每种plc都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑。一般plc及其外部电路（i/o模块、辅助电源等）都能在下列环境条件下可靠工作：温度 工作温度0-55，最高为60储存温度 -40+80湿度 相对湿度5%-95%（无凝结霜）振动和冲级 满足国际电工委员会标准电源 交流200v，允许变化范围-15%+15%，频率47-53hz，瞬间停电保持10ms环境 周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体对于需要应用在特殊环境下的plc，要根据具体的情况进行合理的选择。3.1.2 plc容量选择 plc容量包括两个方面：一是i/o点数，而是用户储存器的容量（字数）。plc容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以作备用。根据经验，在选择储存容量时，一般按照实际需要的10%-25%考虑裕量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关量i/o乘以8；对于有模拟量控制的plc，所需存储器字数为模拟内存单元数乘以100。通常，一个逻辑指令专用存储器一个字。计时、计数、移位及算术运算、数据传输等指令占用存储器两个字。各种指令占据存储器的字数可查阅plc产品使用手册。i/o点数也应留有适当的裕量。由于目前i/o点数较多的plc价格也较高，若备用的i/o点的数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常i/o点数按实际需要的10%-15%考虑备用量。3.1.3 i/o模块选择 plc是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业生产环境是工业生产现场。它与工业生产的联系是通过i/o接口模块来实现的。通过i/o接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控对象进行控制的依据。同时控制器又通过i/o接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息也是各种各样的，而plc的cpu所处理的信息只能是标准电平，所以i/o接口模块还需实现这种转换。plc从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都煦经过一定的距离。为了确保这些信息的准确无误，plc的i/o接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，plc相应有许多种i/o接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。 1、确定i/o点数 i/o点数的确定要充分的考虑到裕量，能方便的对功能进行扩展。对一个控制对象，由于采用不同的控制方法或编程水平不一样，i/o点数就可能有所不同。 2、开关量i/o 标准的i/o接口用于同传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）进行数据传输。典型的交流i/o信号为24-240v（ac），直流信号为5-24v(dc)。 3、选择开关量输入模块从下面两个方面考虑：一是根据现场输入信号与plc输入模块距离的远近来选择电平的高低。一般24v以下属于低电平，其传输距离不宜太远。如12v电压模块一般不超过10m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过输入总点数的60%。 4、选择开关量输出模块时应从一下三个方面来考虑：一是输出方式选择，输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。其中，继电器输出价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，且有隔离作用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速率较慢，适用于不频繁的交/直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1hz。晶闸管输出（交流）和晶体管输出（直流）都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反电压，必须采取抑制措施。二是输出电流的选择，模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的裕量。三是允许同时接通的输出点数，在选用输出点数时，不但要核算一个输出点的驱动能力，还要核算整个输出模块的满负荷负载能力，即输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流值。3.1.4电源模块选择 电源模块的选择一般只要考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、i/o模块、专用模块等消耗电流的总和。以下步骤为选择电源的一般规则： 1、确定电源的输入电压； 2、将框架中每块i/o模块所需的总背板电流相加，计算出i/o模块所需的总背板电流值； 3、i/o模块所需的总背板电流值再加上以下各电流： （1）框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值； （2）当框架中带有远程适配器模块或扩展本地i/o适配器模块时，应加上其最大电流值。 4、如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可以做以下处理： （1）列出将来要扩展的i/o模块所需的背板电流； （2）将所有扩展的i/o模块的总背板电流值与步骤。5、 在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装到框架的外面；6、 根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择适合的电源模块。 随着plc技术的发展，plc产品的种类越来越多，而且功能也日益完善。plc的种类繁多，其结构、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，当然使用场合也有所不同。因此选择合理的plc对提高plc控制系统技术经济指标意义重大。3.1.5设备型号选择1 西门子s7-200 plc2 ps307电源（2a） （6es7 307-1ba00-0aa0) 1块3 cpu 315-2dp （6es7 315-2ag10-0ab0) 1块4数字量输入模块 sm321 di16*24vdc (6es7 321-1bh02-0aa0) 2块5 数字量输出模块 sm322 d08*rel ac230v (6es7 322-1hf01-0aa0) 2块6 仿真模块 1块7 机架 1块 8 计算机 1台9 sx-805-7 多种液体混合控制模板 1块3.2 plci/o点分配3.2.1 i/o分配表symboladdresdata typesymboladdresdata type启动i0.3bool放混合液体m0.4booll1i0.1bool放液体延时m0.5booll2i0.0bool循环控制m1.0booll3i0.2booly1q0.0bool停止i0.4booly2q0.1bool初始状态m0.0boolmq0.2bool放a液体m0.1booly4q0.3bool放b液体m0.2bool搅拌延时t37bool混合搅拌m0.3bool放液体延时t38bool3.2.2 i/o接线图3.3混合控制系统示意图 第4章 软件设计4.1程序设计流程图 初始状态 启动 打开y1注入液体a 到达中限位关y1 打开y2注入液体b 到达上限位关y2 电动机启动开始搅拌 60s后电动机停止 y4打开开始导出混合液 到达下限位 y4关闭 操作完毕 4.2程序设计梯形图4.3程序设计语句表：/program conments/press f1 for help and example programnetwork 1 /network title(single line)/network conmentsld i0.3 启动o m1.0 循环启动an i0.4 停止= m1.0 循环控制network 2ld m0.5a t38 放液体延时an m1.0o m0.0o sm0.1an m0.1= m0.0network 3ld m0.0a i0.3ld m0.5a m1.0a t38oldo m0.1an m0.2= m0.1= q0.0 放a液体network 4ld m0.1a i0.0o m0.2an m0.3= m0.2= q0.1 放b液体network 5ld m0.2a i0.1o m0.3an m0.4= m0.3= q0.2 开始搅拌ton t37,+600 搅拌延时时间network 6ld m0.3a t37o m0.4an m0.5= m0.4network 7ld m0.4an i0.2o m0.5an m0.0an m0.1= m0.5ton t38,+100 放液体延时时间network 8ld m0.4o m0.5= q0.3 放混合液体第5章 人机界面设计5.1设计思想 使计算机在人机界面上适应人的思维特性和行动特性。5.2画面组态 包括对变量、画面、动画、报警、用户管理、数据记录、趋势图、配方、报表、运行脚本和以太网通信的组态。该系统工作方式设有单周期、单步、手动、连续和回原点五种工作方式。（1） 在单周期工作方式下，按下启动按钮后，搅拌设备从初始步m0.0开始，按规定步骤完成一个周期工作后返回并停留在初始状态。（2） 在连续工作方式下，在初始状态下按下启动按钮，设备从初始步开始运行，工作一个周期后又开始新一轮搅拌，反复连续的工作，但按下启动按钮系统并不会马上停止运行，只有在完成当前周期的工作后系统才会返回并停留在初始状态。（3） 在单周期工作运行方式下，从初始步开始，按下启动按钮，系统将会转换到下一步的工作状态，完成该步的任务后系统就会自动停止在该步，再按下启动按钮，又往前走一步。第6章 系统调试6.1系统模拟调试 在编程软件和仿真软件对控制程序调试时，根据所设计的关于搅拌控制的梯形图，选用plc的s7-200的仿真软件进行仿真。 具体步骤如下： （1）首先把仿真软件的cpu226（点configuracion-tipo de cpu,然后点accepter） （2）导入梯形图 （3）点击运行 （4）进行调试 观察仿真软件上的灯是否按照程序要求依次点亮，延时是否准确。是就说明程序正确，不是就说明程序还存在问题。 本设计仿真结果如下：（分别按下i0.3、i0.0、i0.1显示)按下i0.3启动，搅拌系统开始按步骤运行，q0.0得电，a液体流入容器。 按下i0.0后，q0.1接通，b液体开始向容器流入。 按下i0.1，q0.2得电，使搅拌设备开始运行。6.2系统联机调试 wincc画面中对整个系统进行运行和调试。 （1）编好梯形图后必须先编译，看是否有误。 （2）打开仿真软件后必须得将cpu更改为cpu226形式。 （3）将梯形图导出后访问下载。 （4）下载后利用wincc画面对系统进行运行和调试。第7章 总结7.1系统故障分析及处理7.1.1 plc主机系统故障分析及处理 plc主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统，电源在连续工作，散热中，电压和电流的波动冲击是不可能避免的。系统总线的损坏主要由于现在plc多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷版或底板、接插件接口等处地总线很容易坏，在空气温度变化，湿度变化的影响下，总线的塑料老化、接触点的氧化等都是系统总线损坏的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前plc的主存储器大多采用可擦写rom，其使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、cpu模块工艺水平有关。而plc的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片，故障率已经大大下降。对于plc主机系统的故障的预防及处理，主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使plc的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修时，严格按照操作进行操作，谨防认为的对主机系统造成伤害。7.1.2 plc的i/o端口系统故障分析及处理 plc最大的薄弱环节在i/o端口，plc的技术优势在于其i/o端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，i/o模块式体现plc性能的关键部件，因此它也是plc损坏中的突出环节。要减少i/o模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源进行隔离或处理。7.1.3现场控制设备故障分析及处理 在整个控制系统中，最容易发生故障的地点在现场，现场最容易出问题的有以下两个方面： 1、第一类故障点是在继电器、接触器。plc控制系统在日常维护中，电气配件消耗量最大的为各种继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。 2、第二类故障多发生在阀门等设备上。因为这类设备的关键执行部位门利用电动执行机构推拉阀门或甲板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差后故障。长期使用，缺乏维护机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。 3、第三类故障点是传感器和仪表。这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常，这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在plc内部进行软件滤波。这类故障的发现及处理也和日常的巡检有关，发现问题及时处理。7.2系统干扰性的分析和维护 由于plc是专门为工业生产环境设计的装置，因此一般不需要在采取特殊措施就能直接用于工业环境中。但如果工业环境过于恶劣，如干扰特别强烈，可能使plc引起错误的输入信号，运算出错误的结果，产生错误的输出信号，造成错误的动作，就不能保证控制系统正确、安全的运行。因此为提高控制系统的可靠性，在设计时采取相应有效的抗干扰措施是非常必要的。 外界干扰的主要来源有： 1、电源的干扰 供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。 2、感应电压的干扰 plc周围邻近的大容量设备启动和停止时，因电磁感应引起的干扰；其他设备或空中强电场通过分布电容串入plc引起的干扰。 4、外部配线干扰 因各种电缆选择不合理，信号线绝缘降低，安装、布线等不合理产生的干扰。 提高plc抗干扰性的措施： （1）科学选型； （2）选择高性能电源，抑制电网干扰； （3）正确选择接点，完善接地系统； （4）柜内合理选线配线，降低干扰。结论 本论文在张三敏老师的悉心指导和严格要求下业已完成。毕业设计作为综合性的设计，它不同于以前教学中的实验、课程设计等实践环节