[精品]浅谈PLC自动控制及应用

1、【摘要】对plc自动控制系统可靠性问题进行比较深入研究，提出了提高系 统可靠性运行的方法。实践证明这些方法的采用对提高系统的可靠性是行z有效 的。由-f plc采用梯形图的编程语言是以继电器梯形图为基础的形彖编程语言, 所以很多工厂，在用plc进行系统改造时，常常将原冇的继电器图直接翻译成 plc梯形图。本文针对用plc代替继电器系统的设计方法进行总结，并进行案例 解析。【关键词】可靠性；plc自动控制系统；研究；继电器控制系统plc梯形 图引言可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在 工业控制领域得到越來越广泛应用。工控机作为屮央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实

2、时监视界面，实现 各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件 记录，系统各主要部件累计运行吋间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。屮 央控制单元和下位机plc之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在 1000m以内选用485双绞线通讯方式，较长距离可选用光纤通讯，更长距离也可 选用无线通讯方式。下位机选用plc控制，根据控制对象的多少，控制对象的 范围，可选用一台或多台plc进行控制，plc之间数据交换是利用内部链接寄 存器，实现数据交换和共享。由于plc对现场进实时监控具有很高的可靠性， 且编程简单、灵活，因此越來越受到人们重视。用plc代替继电器控制系统是p

3、lc产生的基础，其fi的是采用plc的软件 结构代替原来的继电器控制结构,是在继电器控制结构的基础上进行plc程序设 计。（这段话应该是引出你的论文的，主要是讲明你的论文进行哪方面的研究）-控制系统可靠性降低的主要原因虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给plc的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，plc输出口控制的执 行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错,造成无法挽同的经济损失。1. 影响现场输入给plc信号出错的主要原因有（1）造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠 害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给plc,造

4、成控制出错。（2）点抖动，现场触点虽然只闭合一次，plc却认为闭合了多次，虽然硬件 加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于plc扫描周期太短，仍可能在计数、 累加、移位等指令屮出错，出现错误控制结果。（3）现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场 非电量偏并较大或不能止常工作等，这些故障同样会使控制系统不能止常工作。2. 影响执行机构出错的主要原因有（1）控制负载的接触不能可靠动作，虽然plc发出了动作指令，但执行机 构并没按要求动作。（2）控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工 作。（3）各种屯动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执

5、行机 构没能按plc的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要 提高整个控制系统的口j靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确 性，否则plc应能及吋发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排 除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。二设计完善的故障报警系统在口动控制系统的设计中应设计3级故障显示报警系统，1级设置在控制现 场齐控制柜面板，用指示灯指示设备止常运行和故障情况，当设备正常运行时对 应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1hz的频率闪烁。为防止指示灯 灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统 运行任何时间持续按该按钮3s,

6、所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设 备工作状态（如图一）。2级故障显示设置在屮心控制室大屏幕监视器上，当设备 岀现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表 中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时, 信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，乂将 故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不 大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运 行时间，提高系统可靠性运行水平。说各正常运 行&qu

7、ot;norma"1 1mo. 0:jqo. 0n "lieht" 丿 jml. 31 imo. 01 i1 1to1 1程序段2 :故障盘位及复位说各故陸m0. 0"failure"h ip10. 2故陸复慢clear-r程序段3 :坷测p（图一）三输入信号可靠性研究要提高现场输入给plc信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和 各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设 计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应 速度确定，一般在儿十ms,这

8、样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。 模拟信号滤波可对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由a / d转换速度和该 模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器dtio、dtil dti2 中，当最后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉 最大和最小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器dto中。提高读入plc现场信号的可靠性还可利用控制系统口身特点，利用信号z 间关系來判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进 液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定吋间里罐内液体变化高度大约在什 么范围是知道的，如果这吋液位计送给plc的数据

9、和估算液位高度相差较大， 判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各 储罐有上下液位极限保护，当开关动作吋发出信号给plc,这个信号是否真实可 靠，在程序设计吋应将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限 位置，说明该信号是真实的：如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极 限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。 曲于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。四执行机构可靠性研究当现场的信号准确地输入给plc后，plc执行程序，将结果通过执行机构 对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制耍求工作，当执行

10、机构没 有按要求工作，怎样发现故障?可采取以卜措施：当负载由接触器控制时，启动 或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸台，停止时接 触器是否可靠释放，这是最让人关心的。当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间， 经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给plc,说 明阀可能有故障，做阀故障报警处理五plc改造继电器控制系统应用方法及实例用plc代替继电器控制系统是plc产生的基础,其目的是采用plc的软件结 构代替原來的继电器控制结构，是在继电器控制结构的基础上进行plc程序设 计。1 plc改造继电器控制系统的基本步骤用plc改

11、造继电器控制系统的基本步骤如图1所示。主要步骤包括：分析 原继电器控制系统的工作原理和各元件的作用，分离出输入信号和输出控制对 象。统计所需要的i/o点数，选择合适的plc类型。（2）对所有的输入信号及输出 控制对象分配plc的输入/输出地址，编制出输入/输出分配表或者画出输入/输 出端子的接线图，必要吋，也可列出屮间信号的地址分配表。（3）写出继电器电路 图的逻辑函数关系式，并根据地址分配表，用plc的地址代替电器元件符号, 得到的逻辑函数关系式，画出梯形图。（4）将程序输入到plc,并进行测试，以 排除程序中的错误有仿真软件的，可先在仿真软件上测试。（5）在plc软硬件设 计和现场施工完成

12、后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发现的问题耍 逐一排除，直至调试成功。2用plc改造继电器控制系统的注意事项用plc改造继电器控制系统应注意以下几点：（1）线圈必须放在梯形图的最 右边；（2）串联电路中的单个触点放在关系式右边，并联电路中的单个触点放在 并联的下面；（3）合理设置中间单元以简化电路；（4）时间继电器的触点出现了种 状态时，须采用一中间继电器來处理憐动触点；（5）原來为常闭的输入信号，在 进入plc前，要改成常开或将内部的逻辑取反；（6）外部硬件联锁电路必须保 留；（7）plc的外部负载最大只能为ac220v或dc24v,如负载超出此范围，应将接触 器线圈换成以下的或设置

13、外部屮间继电器。3用plc改造一个小车往返继电器控制电路（图二）为小车运动的示意图、顺序功能图和梯形图。设小车在初始位置时 停在左边，限位开关10.3为1状态。当按下启动按钮10.0后，小车右行，运动 到位压下限位开关10. 4后，停3s后开始左行，左行到位压下限位开关10. 3后 返冋初始步，停止运行。根据q0.0和q0. 1状态的变化可知，一个工作周期可以 分为左行、暂停和右行三步，另外还用设置等待起动的初始步，并分别用 so. 0-s0. 3來代表这四步。起动按钮10. 0和限位开关的常开触点、t37延时接通 的常开触点是各步之间转换条件。首次扫描时smo. 1的常开触点接通一个扫描周期

14、，使顺序控制继电器s0.0 置位，初始步变为活动步。按下起动按钮10.0, scrt so. 1指令的线圈得电，使 s0. 1变为1状态，s0. 0变为0的状态，系统从初始步转换到右行步，转为执行 so. 1对应的scr段。在该段中，因为smo. 0 一直为1状态，其常开触点闭合， q0.0的线圈得电，小车右行。当压下右限位开关吋，10. 4的常开触点闭合，将 实现右行步so. 1到暂停步的转换。定吋器t37用来使暂停步持续到3so延吋吋 间到吋t37的常开触点接通，使系统由暂停步转换到左行步s0. 3,直到返冋初 始步。在设计梯形图时，用lscr和scre指令作为scr段的开始和结束指令。在

15、 scr段中用smo. 0的常开触点來驱动在该步中应为1状态的输出点的线圈，并用 转换条件对应的触点或电路來驱动转到后续步的scrt指令。10.3 sq1左行右行q0.1 km2i小车运动冋络1 网络标题i首次扫描so.om位sm0.1s0.0iic s )1 冋络2|初始步的scr段开始s0.0scr|普停步的scr段开妬s0.2scri旺时3ssmoointonpt100 m$t3730启动按钮：1001 1s0.11 1将号|地址启动按钮jio.o冋珞41初贻步的scr段结束冋貉3|按启动按辺时切换到右行步mta 11旺时时间到.切挨到左行步t37s0 3（scrt）（scre）冋切51

16、 方行步 qtjscrkftjfmssoiscri61小车右行sm0.0石行：q0 o h、11j丿1地址右行i qo o冋绪71碰到右卩艮位开共 > 返叵莹片刀始步石跟位：iq41iso.21 1|上也址1 io 4冋錨8丨右行步的sur殷结耳_o c*au、<lm t j(图二)网络12|普停步的scr段结束（scre）冋络13i左行步的scr段开妬s0.3iscrsm0.0左行:q0.1< ）i地址i q0 1i逑到左限位开齐一返回初妬步左限位:10.3s0.0iiscrt)符号|地址左限位10.3冋络16i左行步的scr段结束（scre）六结论plc的功能强大、可靠性高、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一;用plc取代旧的继电器控制系统，可有效地提高控制系统的可靠性和经济效益。 利用逻辑函数将继电器电路图转换为梯形图的设计方法，一方面不用改动控制面 板,保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯另一方 面基本不用重新设计控制程序,缩短了设计、安装和调试时间。但在改造比较复 杂的、特殊