压滤机控制系统毕业设计论-文之欧阳德创编

欧阳德创编 欧阳德创编 2021.03.07欧阳德创编 欧阳德创编 2021.03.07毕业设计［论文］时间：2021.03.07创作：欧阳德题目：选煤厂压滤机控制系统系别：电气与电子工程系专业：电气工程及其自动化姓名：杨伟 学号：1214040514 指导教师：打 成绩评定•成绩评定说明TOC\o"1-5"\h\z:一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导，2教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。 2;二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办2; 法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答I; 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩，最终确定:; 成绩，并向学生公布。 2三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。 J四、具体评分标准和办法见《平顶山工学院毕业设计（论文）工作条例》中附录2。；五、答辩小组评分包括两部分：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指；导教师对学生毕业设计（论文）的评分 J: ■•二毕业设计（论文）成绩评定班级_ 姓名_ 学号———综合成绩:分（折合等级)答辩小组组长签字— 年月日

成绩评定・成绩评定说明（论文）成绩.平定答辩小组作评定意初'组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办评定我\ 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩，最终确定二）。AS，并向学生公业学四、具体评分标组评办法见《平顶山评分项八分^…2。。成任务答（2）量导教师对分生生成绩评定・成绩评定说明（论文）成绩.平定答辩小组作评定意初'组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办评定我\ 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩，最终确定二）。AS，并向学生公业学四、具体评分标组评办法见《平顶山评分项八分^…2。。成任务答（2）量导教师对分生生济规律。成果的技术（40分和科包达情论创造的评分t用性计录（5分）答辩小组成员签字（10分）、）系统（10分）分教师评分；月日毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。4、答辩中要有专人作好答辩记录。。・指导教师评定意见•一、对毕业设计（论文）的学术评语（应具体、准确、实事求是）：签字：年月日二、对毕业设计（论文）评分［按下表要求综合评定］。（1）理工科评分表评分项目（分值）工作态度与纪律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（工作量与质量）（20分）独立工作能力（10分）基础理论和基本技能（10分）创新能力（10分）合计（60分）得分（2）文科评分表评分项目（分值）文献阅读与文献综述（10分）外文翻译（10分）论文撰写质量（10分）学习态度（10分）学术水平（20）论证能力与创新（40分）合计（100分）得分指导教师签字:年月日摘要本设计说明书介绍了选煤厂压滤机PLC控制系统设计方案，并且叙述了压滤机的组成及工作基本原理、PLC的基本原理、PLC控制系统的工程设计步骤，包括PLC的选型、硬件设计、软件设计和压滤机常见故障分析。该系统采用三菱公司FX2N系列中的FX2N-48MR-001型PLC作为控制核心，整个系统采用了一台PLC控制，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制压滤机运行，实现了压滤机启动、保压、停止、卸料的功能，并且手动控制和自动控制两种控制方式相结合，从而实现了压滤机运行的自动化功能。PLC控制的特点使原压滤机控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查。节省大量的继电器元件,使压滤机的工作效率更高。关键词：可编程序控制器； 压滤机； 压滤机控制系统；ABSTRACTThedesignofbrochuresonthepreparationplantfilterPLCcontrolsystemdesign,Anddescribesthefilterofthebasicprinciplesofcompositionandwork,PLC'sbasictenets,PLCcontrolsystemengineeringdesignsteps,PLCincludingtheselection,hardwaredesign,softwaredesignandfiltercommonfaultanalysis.ThesystemusesMitsubishiFX2NseriesofFX2N-48MR-001-PLCcontrolasthecore,thewholesystemusedaPLCcontrol,theentirecontrolsystemforacontrolroom.PLCcontroluseoffilteroperation,launchedtoachieveafilter,packing,stop,dischargingthefunction,Manualcontrolandautomationandcontrolmethodofcombiningthetwotoachieveafilteroperationautomation.PLCcontrolofthecharacteristicsoftheoriginalfiltercontrolgreatlysimplifiedandeasymaintenance,easytocheck.Savingalotofrelaycomponents,sothattheworkmoreefficientfilter.Keywords:PLC;filter;filtercontrolsystem第一章压滤机概述第一节选煤厂的概况选煤厂是煤炭生产中的一个重要部门，它的主要任务就是对原煤进行分选，分选出的主产品焦精煤用于钢铁厂，副产品有中煤、煤泥、煤矸石等。中煤和煤泥的燃烧值较低，用于对燃烧值要求较低的地方；煤矸石也就是原煤中的石头，在资源紧张的今天，煤矸石也派上用场，可用于铺路、烧砖瓦、发电等等。选煤厂中有许多车间相互配合，最终把所需的产品生产出来。压滤车间就是选煤厂中的车间之一，它主要负责尾煤（煤泥）的回收。压滤车间的主要生产设备是压滤机，是回收煤泥的重要设备。压滤机性能的好坏和效率高低直接关系到煤泥质量的好坏和煤泥产量的高低。能源紧张的今天，选用高性能的压滤机和提高压滤机的生产效率具有非常现实的意义。本设计就是要用先进的PLC控制系统来代替落后的继电器-接触器控制系统，进而实现压滤机生产效率的提高。压滤机是将固、液两相构成的料浆，通过过滤介质而实现固、液分离的机械设备。由于它密闭性好、过滤压力高、便于洗涤，对料浆适应性强等优点，因而它能在水处理、冶金、洗煤、食品、医药、化工、等行业得到广泛的应用。选煤厂压滤机是对煤泥水进行加压过滤，回收煤泥的重要设备，它是一种间歇性的过滤装置。传统压滤机通常采用继电器—接触器的控制系统。这种系统存在结构复杂，触点数量多，故障率高等特点。可编程控制器PLC作为新一代的工业控制装置，具有丰富的功能指令，完善的抗干扰措施和高可靠等优点，用它来控制压滤机，不仅可提高系统的自动化程度，同时也减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。因此,继电器本身固有的缺陷,给压滤机的安全和经济运行带来了不利影响用PLC对压滤机的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。第二节压滤机的发展及现状20世纪90年代我国在选煤厂处理煤泥时基本采用传统模式,即压滤机、圆盘真空过滤机、转载皮带、煤泥沉淀池、晾干场地等设备和装置。现在在能源综合利用领域,随着对环境保护、高产高效和自动化控制的要求,新一代煤泥处理设备———加压过滤机应运而生。该设备与传统设备相比,具有滤饼水分低、生产能力高、能耗低和自动化程度高等优点,在煤炭行业浮选精煤、原生煤泥脱水中得到广泛应用；另一方面，随着我国机械化采煤工艺不断推广及选煤技术的不断发展，选煤厂厂型越来越大，煤质变差，煤泥增多等问题随之而来，这对煤泥水处理系统的把关设备提出了更高的要求。进而推动了压滤机的不断改进和更新，涌现出一批新型的压滤机。随着科技的不断发展和完善，对压滤机控制系统的深入研究，上世纪90年代由北京中水长固液分离技术有限公司生产的快开式隔膜压滤机，它是一种利用过滤介质将离散的固体颗粒分离出来的加压过滤设备。该压滤机自投入使用后，改变了我国高端压滤机受国外垄断的局面。我国杭州兴源过滤有限公司已经研制出基于PLC控制的XKZ高效全自动快开压滤机，该型压滤机已在江苏大屯某洗煤厂、山东济南某洗煤厂、河南焦作古汉山某洗煤厂投入使用，其先进的控制功能得到厂家好评。河南禹州化工机械制造厂生产的程控全自动压滤机，采用目前先进的微机控制系统。该厂先后与机械部合肥通用机械研究所、郑州大学化工学院、国家航天部郑州机械研究所、河南省化工研究院通力合作，先后研究开发出了国内领先高新技术产品DYH1000-3000mm策略脱水带式浓缩一体压榨过滤机系列，填补了国内空白。来自德国安德里茨的新型压滤机，采用PLC控制整套泥脱水系统的运行，通过网络系统与上位计算机进行通讯，传送PLC采集的脱水系统相关运行参数及工作状态等信息，在上位计算机上以图形或图表进行显示，上位计算机可以发出起动、停机等命令，可以实现现场无人操作。丫L型全自动立式板框压滤机是引进芬兰技术，研制生产的一种目前国内挤压力最大控制系统最先

进的新型压滤机，其过滤、挤压、洗涤、二次挤压、风干、卸饼六个程序全部采用微机全自动控制，连续作业，提高了生产能力。该压滤机性能目前在世界上占领先地位。这些先进的压滤设备的投入使用，也正是人们对能源综合利用、环境保护、高产高效和自动化控制的追求的结果。近几年，随着该设备国产化的不断扩大，成本有了较大的下降。加压过滤机做为一种高效煤泥脱水设备应得到广泛应用。第三节压滤机的主要结构选煤厂压滤机是杭州兴源过滤有限公司生产的XmaZ/2000-Ukb系列压滤机，对其进行控制。该压滤机的相关技术参数（见表1.1）表1.1压滤机的相关参数过滤面积800滤饼厚度（吟(mm)滤板块数117主机长度(块)(mm)滤室容积12.0进料孔径（mm）(m3)滤板厚度70出液孔径（mm）TOC\o"1-5"\h\z30 整机重量（Kg） 4858512840 活塞最大行程 1250（mm）DN200 工作温度（℃） <80DN100（mm）该压滤机是集机、电、液于一体的技术水平先进的固液分离机械产品。压滤机控制系统主要有由机架部分、过滤部分、自动拉板部分、液压部分和自动控制系统五部分组成。机架部分是设备的主体，用以支撑过滤机构，连接其它部件。它主要有止推板、压紧板、油缸压紧装置和主梁等部件组成。两侧的大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。过滤部分是按一定次序排列在主梁上的滤板和夹在滤板之间的滤布组成，滤板和滤布相间组成滤室，启动入料泵后料浆进入滤室开始加压过滤。拉板机构主要有拉板油泵、拉板传动机构、输送链条组成，用两个定时器来实现自动换向拉板。液压部分是驱动压紧板压紧滤板和松开滤板的动力装置，液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连。自动控制系统主要以PLC为核心，配合仪表和电气元件实垣对压滤机的自动控制以及运行状态的检测功能。第二章可编程序控制器（PLC）的概况第一节PLC的概念及发展可编程控制器简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，是在20世纪60年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，取代各种类型的机械或生产过程的继电器控制系统。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。一、PLC发展回顾现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求，迫使人们去寻找一种新的控制装置取而代之。二、PLC发展过程1968年，美国通用汽车公司(GM)为适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种能减少重新设计控制系统和接线、降低成本、缩短时间的措施，并设想把计算机功能的完备、灵活通用和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上策1台PLC，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用，获得成功。从此，这项新技术便迅速发展起来。1971年日本从美国引进了该项新技术，很快就研制出了日本第1台PLC。1973—1974年，西德和法国也相继研制出了自己的第1台PLC。中国从1974年开始研制，1977年应用于工业生产。限于当时的元器件条件和计算技术的发展水平，早期的PLC主要由分立元件和小规模集成电路组成。1969—1973年是PLC的初创时期。在这个时期，PLC从有触点不可编程的硬接线顺序控制器发展成为小型机的无触点可编程逻辑控制器，可靠性比以往的继电器控制系统有较大提高，灵活性也有所增强。其主要功能限于逻辑运算、计时、计数和顺序控制，CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。1974—1977年是PLC的发展中期。在这个时期，由于8位单片CPU和集成存储器芯片的出现，PLC得到了迅速发展和完善，并逐步趋向系列化和实用化，普遍应用于工业生产过程控制。？1。除了原有功能外，又增加了数值运算、数据的传递和比较、模拟量的处理和控制等功能，可靠性进一步提高，开始具备自诊断功能。1978—1983年，？1。进入成熟阶段。这个时期，微型计算机行业已出现了16位CPU，MCS—5l系列单片机也由Intel公司推出，使PLC也开始朝着大规模、高速度和高性能方向发展，PLC的生产量在国际上每年以30％的递增量迅速增长。在结构上，？1。除了采用微处理器及EPROM，EEPROM，CMCSRAM等LSI电路外，还向多微处理器发展，使PLC的功能和处理速度大大提高；PLC的功能又增加了浮点运算、平方、三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等，初步形成了分布式可编程控制器的网络系统，具有通讯功能和远程I/O处理能力，编程语言较规范和标准化。此外自诊断功能及容错技术发展迅速，使PLC系统的可靠性得到了进一步提高。三、PLC在中国的发展在中国，大约从1974年、1975年在北京和上海开始开发采用位片式微处理芯片的可编程顺序控制器，并有所应用。但一直未能形成批量生产。在改革开放刚起步的1979年，在当时的机械部仪表局的推动下，开始从美国MODICON引进584的PLC，并首先在电站的辅机如输煤、除灰除渣、水处理系统以及水泥厂等控制系统中成功应用，从而大大推动了？1。在我国工业的大规模运用。遗憾的是，花了很大一笔外汇的这个项目并不曾形成良性的有后续的发展。自1985年开始，小型PLC首先是日本有关公司的产品进入中国市场。不到3、4年时间，小型PLC就形成了大面积的推广应用局面。1990年以后，Siemens、AllenBradley以及其它知名品牌开始大举进入中国市场，占据中、大型的PLC的较大份额。1995年后形成了大型PLC以欧美为主、中型PLC欧美和日本平分秋色、小型PLC则以日本为主、Siemens也步步紧逼的格局。且至今没有很大改变。PLC在中国已经形成了规模巨大的应用市场，但并末建立批量生产、有持续开发发展能力的PLC制造业。应指出的是：在国内，PLC的应用水平还是不低的，自主设计、系统集成和现场投运的能力，可以说与国际主流水平同步；PLC的应用领域也很广泛，覆盖冶金、电力、化工、石油化工、机械、轻工、电子、电工、建材水泥等工业，以及现代农业机械和其它应用。近年来环保工业也有广泛应用，发展势头很猛；在国内有一支庞大的PLC销售、服务、应用、系统集成队伍，遍布全国大部分地区。有充足的理由说,PLC在中国已成为工业控制的一种适用技术。因此，PLC以及PLC的国际标准IEC61131—3的发展，无可争辩地成了十分令人关注的事情。四、PLC的现状随着PLC的国际标准IEC61131-3的正式颁布，推动了？1。在技术上发动新的突破：在系统体系结构上，从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展。在编程语言上，文本化和图形化的语言多样性，创造了更具表达控制要求、文字处理、通信能力的编程环境。从应用范围和应用水平上，除了继续发展机械加工自动生产线的控制系统外，则是发展以PLC为基础的DCS系统、监控和数据采集5。人口人系统、柔性制造系统FMS、安全联锁保护ESD系统、运动控制系统等，全方位地产提高PLC的应用范围和水平。在应用领域方面，发达的工业国家，PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业。随着PLC性能价格比的不断提高，一些过去使用专用计算机的场合，也转向使用PLC。PLC的应用范围在不断扩大，可归纳为如下几个方面：（一）开关量的逻辑控制这是PLC最基本最广泛的应用领域。PLC取代继电器控制系统，实现逻辑控制。例如：机床电气控制，汽车配装线、电视机和收音机的生产线控制等。（二）运动控制PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量1/。模块连接位置传感器与执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械。例如：金属切削机床、金属成型机械、配装机械、机器人和电梯等。（三）闭环过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量1/0模块实现模拟量与数字量之间的A/D,D/A转换，并对模拟量进行闭环PID控制，可用PID子程序来实现，也可使用专用的PID模块。PLC的模拟量控制功能已经广泛应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，还广泛地应用于轻工、化工、机械、冶金、电力和建材等行业。（四）数据处理现代的PLC具有数学运算、数据传递、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存贮在存储器中的参考值比较，也可以用通讯功能传送到别的智能装置，或将其打印制表。数据处理一般用在大、中型控制系统，如柔性制造系统、过程控制系统等。（五）机器人控制机器人作为工业过程自动生产线中的重要设备，已成为未来工业生产自动化的3大支校之一。现在许多机器人制造公司，选用PLC作为机器人控制器来控制各种机械动作。随着PLC体积进一步缩小，功能进一步增强，PLC在机器人控制中的应用必将更加普遍。（六）通讯联网PLC的通讯包括PLC之间的通讯、PLC与上位计算机和其他智能设备之间的通讯。PLC和计算机具有接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将其联成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。目前？1。与PLC的通讯网络是各厂家专用的。PLC与计算机之间的通讯，一些PLC生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢。五、PLC的发展趋势传统PLC的发展趋势（一）技术发展迅速，产品更新换代快随着微电子技术、计算机技术和通讯技术的不断发展，PLC的结构和功能不断改进，生产厂家不断推出功能更强的PLC新产品，平均3—5。更新换代1次。？1。的发展有2个重要趋势：①向体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的微型化发展，以适应复杂单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求，实现机电一体化；②向大型化、复杂化、多功能、分散型、多层分布式工厂全自动网络化方向发展。例如：美国GE公司推出的GenettwoH厂全自动化网络系统，不仅具有逻辑运算、计时、计数等功能，还具有数值运算、模拟量控制、监控、计算机接口、数据传递等功能，而且还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。该系统配置了GE/BASIC语言，向上能与上位计算机进行数据通讯，向下不仅能直接控制CNC数控机床、机器人，还可通过下级PLC去控制执行机构。在操作台上如果配备该公司的FactoryMaster数据采集和分析系统，Viewaster彩色图像系统，则管理、控制整个工厂十分方便。（二）开发各种智能模块，增强过程控制功能智能I/O模块是以微处理器为基础的功能部件。它们的CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主机CPU的时间很少，有利于提高PLC的扫描速度。智能模块主要有模拟量^。、PID回路控制、通信控制、机械运动控制等，高速计数、中断输入、BASIC和C语言组件等。智能I/O的应用，使过程控制功能增强。某些PLC的过程控制还具有自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。（三）与个人计算机相结合目前，个人计算机主要用作PLC的编程器、操作站或人/机接口终端，其发展是使PLC具备计算机的功能。大型？1。采用功能很强的微处理器和大容量存贮器，将逻辑控制、模拟量控制、数学运算和通讯功能紧密结合在一起。这样，PLC与个人计算机、工业控制计算机、集散控制系统在功能和应用方面相互渗透，使控制系统的性能价格比不断提高。（四）通讯联网功能不断增强PLC的通讯联网功能使PLC与PLC之间，PLC与计算机之间交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。（五）发展新的编程语言，增加容错功能改善和发展新的编程语言、高性能的外部设备和图形监控技术构成的人/机对话技术，除梯形图、流程图、专用语言指令外，还增加了8人5心语言的编程功能和容错功能。如：双机热备、自动切换I/O、双机表决（当输入状态与PLC逻辑状态比较出错时，自动断开该输出）、1/。三重表决（对I/O状态进行软硬件表决，取2台相同的）等，以满足极高可靠性要求。（六）不断规范化、标准化PLC厂家在对硬件与编程工具不断升级的同时，日益向制造自动化协议（MAP）靠拢，并使PLC的基本部件（如输入输出模块、接线端子、通讯协议、编程语言和编程工具等）的技术规范化、标准化，使不同产品互相兼容、易于组网，以真正方便用户，实现工厂生产的自动化。六、软PLC技术90年代后期，人们逐渐认识到，传统PLC（也称硬？1。）自身存在着这样那样的缺点：由于传统PLC的生产厂商之间的产品互相不兼容，缺少明确一致的标准，造成难以构建开放的硬件体系结构；各厂商产品的编程方法差别很大，技术专有性较强，工作人员必须经过较长时间的专业培训才能掌握某一种产品的编程方法；传统PLC的生产被几家厂商所垄断，造成PLC的性价比增长很缓慢。这些问题都成了制约传统PLC发展的因素，工控领域的研究人员也一直在寻求解决这些问题的途径。近年来，随着计算机技术的迅猛发展以及PLC方面的国际标准的制定，一项打破传统PLC局限性的新兴技术发展起来了，这项技术就是软PLC技术。于是?1。进入了其发展的第4阶段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口等。采用各种相关的国际工业标准和一系列的事实上的标准。全部用软件来实现传统PLC的功能，这就是国际上出现的高新技术-软PLC技术。第二节可编程序控制器的结构及工作原理可编程序控制器简称PLC,是近代在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业自动控制装置,它是按照用户控制要求编写的程序来工作的。和继电——接触器控制相比较,继电——接触器控制是将各自独立的器件及触点以固定接线方式来实现控制要求,而PLC是将控制要求以程序的形式（软件编程）存储在其内部。送入存储器中的程序内容就相当于继电——接触器控制的各种线圈、触点和接线,这种存储程序的控制,当需要改变控制要求时,只要改变程序,而不用改变接线。因而增加了控制的灵活性和通用性。一、可编程序控制器的基本结构可编程序控制器一般由中央处理器、存储器、输入输出组件、编程器及电源五部分组成。其结构图见下图2.1编程器中央处理单元构框图中央处理单元构框图存储器是可编程序控制器的重要组成部分有了它可编程序控制器才能有记忆功能决问题的一步步操作，用命令的令保存起来。实现一定功能的若干条指令组成一个程序,根据程序作用的不同,可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器两种。系统程序存储器主要存储系统管理和监控程序,并能对用户程序作编译处理。其永久保留在可编程序控制器中,不因关机、停电或其他部分出现故障等而改变其内容。用户程序存储器用来存储由编程器或磁带输入的用户控制程序。用户控制程序是根据生产过程和工艺要求编制的,可以通过编程器修改或增删。中央处理器简称CPU,是PLC的大脑。其主要的用途是处理和运行用户程序,针对外部输入信号作出正确的逻辑判断,并将结果输给有关部门,以控制生产机械按既定程序工作。另外CPU还对其内部工作进行自动检测，并协调PLC各部分工作,如有差错,它立即停止运行。输入、输出部分是PLC与被控设备连接起来的部件。用户设备需要输入PLC的各种控制信号,如位置开关、按钮、传感器等,通过输入部件将这些信号转换成中央处理器能接受和处理的数字信号。输出部件将中央处理器送出的弱电信号转换成现场所需要的强电信号并输出,以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。编程器是开发、维护PLC自动控制系统不可缺少的外部设备。PC需要用编程器输入、检查、修改、调试用户程序,也用以监视PLC的工作情况。二、可编程序控制器的工作原理可编程序控制器对用户程序的执行过程采用循环扫描的工作方式。这种工作方式是在系统软件控制下,顺次扫描各输入点的状态,按用户程序进行运算处理,然后顺序向各输出点发出相应的控制信号。为了提高运行的稳定性和可靠性,并及时接收外来的控制命令,PLC（在每次扫描期间，还进行故障自诊断和处理与编程器的通讯,其工作主要分以下五个阶段。①自诊断阶段。PLC在每次扫描用户程序以前，都先执行故障自诊断程序,一般包括输入输出、存储器、CPU等部分的故障判断。一旦发现异常,PLC立即起动关机程序,保留现场的工作状态,把所有的输出点置成“OFF&”状态后停机，并发出报警信号和显示出错误信号。若自诊断正常,则继续向下扫描。②与编程器等通讯阶段。自诊断后，如果没有发现故障,PLC即检查是否有编程器等的通讯请求，若有则进行相应处理。③读入现场信号阶段。完成和外界通讯后,PLC即开始扫描各输入点,读入各点的状态和数据,并把这些数据按顺序写入到存储器的状态表中,供执行用户程序时使用。因此该阶段也称输入采样阶段。④执行用户程序阶段。一般是从用户程序存储器的最低地址所存放的第一条程序指令开始执行。在无中断和跳转控制的前提下,按存储器地址递增的方向依次执行（扫描）用户程序。直到用户程序结束或用户程序的末地址为止。在这种工作方式下工作,每扫描一次,所有的用户程序都被执行一次。⑤输出控制信号阶段。PLC在执行用户程序的同时,更新输出缓冲区的内容。程序执行完毕,CPU即发出信号,把缓冲区的内容按规定的次序,通过输出模块把内部逻辑信号变换成与执行机构相适应的电信号输出,驱动生产现场的执行机构完成控制任务。依次完成上述五步操作,称为一个扫描周期,之后PLC又从自诊断开始进行下一次扫描。就这样不断反复循环,完成生产的连续控制,直到收到停止操作命令、停电、出现故障等才停止工作。PLC采用了反复扫描的工作方式，其运行框图如图2.2图2.2PLC运行框图由于PLC采用了反复扫描的工作方式,使之与工业现场的机器需要反复执行一系列操作的工作方式相似。PLC的这些特点使得它更适合对逻辑顺序关系进行控制，工业现场的机器的运行主要是按逻辑顺序关系进行的，因此非常适合用PLC来控制工业现场机器。另外PLC的程序可以与机器的动作一一对应,直观明了,易于编写和修改,所以成为现代工业电气自动化的领先技术。三、PLC的应用领域随着科学技术的不断进步，PLC在自动控制技术中的应用越来越广泛，主要（1）开关逻辑控制开关逻辑控制是PLC的基本控制功能，可用它来代替传统的继电器控制装置，如机床的电气控制、电动机的控制等；也可以取代顺序控制和程序控制，如高炉上料系统、电梯控制、输送货物控制、自动化生产线作业流程控制等。（2）闭环过程控制早期的PLC只具有简单的逻辑控制功能，现代的PLC功能日益强大，大型PLC都具有模拟量控制单元，具有用于过程控制的各种专用模块或子程序（如PID控制模块等）。A-B公司的1771-CFM可组态流量计模块，可用于电力管理、自动化、食品饮料和石油与天然气中各种流量的测试和控制。此外，还有1771-QH力矩控制模块、1771-TCM温度控制模块等。GE公司的PROLOOP过程控制器，可执行PID控制、比例控制和级联控制，且有单回路、多回路和自动调试的三种方式。（3）机械加工的数字控制PLC和机械加工中的数字控制（NC）及计算机数控（CNC）组成一体，实现数值控制，如著名的日本FANUC公司推出的SYSTEM10、11、12系列，已将CNC功能与PLC融为一体，专家预言，CNC系统将变成以PLC为主体的控制与管理系统。（4）机器人控制随着工厂自动化网络的形成，工业机器人应用领域越来越广，机器人的控制同样可用PLC来实现，如美国JEEP公司焊接自动生产线上使用的29个机器人，每台都用一个PLC控制。（5）构成多级分布式控制系统随着计算机技术和网络通信技术的发展，国外正在兴起工厂自动化（FA）网络系统，许多著名的PLC制造商都建立了自己的多级分布式控制系统，并开始逐步向制造自动化通信协议MAP靠拢。多级分布式控制系统一般分为四级：第一级为实时控制，主要是顺序控制；第二级为协调控制，用于协调各种机械的配合问题；第三极为PLC的装入、管理数据的采集与之调度；第四极为数据处理，由上位计算机处理各种数据。四、可编程序控制器与计算机之间的通信近年来，工厂自动化网络得到了迅速的发展，相当多的企业已经在大量地使用可编程设备，如PLC、工业控制计算机、变频器、机器人、柔性制造系统等。将不同厂家生产的这些设备连在一个网络上，相互之间进行数据通信，由企业集中管理，已经是很多企业必须考虑的问题。本设计任务不包含对压滤机的通信问题进行考虑，但是，随着工业的不断发展，工作效率越来越高，设备的自动化程度也在不断的提高，通信是各个设备之间进行数据交换的必要途径。在工程自动化中，计算机的通信功能作为各级之间接口是十分必要的。可编程序控制器与计算机联网构成的综合系统，可使可编程序控制器与计算机互补功能的不足。对于控制，可编程序控制器对现场，对设备都极为方便，对打印图表，图形显示，中文输出就逊色一些，而这些功能正是计算机的特长。可编程序控制器与计算机联网时，计算机通常仅用于编程，修改参数，系统管理方面，而不直接参与控制过程，而可编程序控制器在第一线脱机运行，即使计算机发生故障，也不会影响生产过程的正常运行。可编程序控制器与计算机之间的通信一般是通

过RS-485口和RS-232C口进行的，信息交换的方式为字符串方式，运用RS-485和RS-232C通信，容易配置一个与计算机进行通信的系统。将所有软元件的数据和状态由可编程序控制器送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测，用计算机改变可编程控制器设备的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制，一旦确定了可编程控制器的控制指令格式就能很方便地与计算机联机，可以这样说，凡具有RS-232口并能输入输出字符串地计算机都可以用于通信。第三章压滤机控制系统总体设计第一节压滤机控制系统设计流程如何设计可编程控制器的软硬件，并构成控制系统，是实现选煤厂压滤机控制系统性能优劣的关键，是整个控制系统设计的核心。在对现场设备进行参观学习和对控制对象进行详细的分析后，编写了整个控制系统的设计流程（见图3.1）绘制程序指令表分析控制要求

确定I/O设备选择PLC分配I/O点数I/O接线图的设计确定外围电气装修 PLC外围硬件线路设计控制面板的设计图3.1压滤机控制系统设计流程编写设计说明书根据在控制系统设计流程，还要对每步的设计任务做出详细的分析。（一）分析了解被控对象的工艺条件和控制要求，从中抽象出控制任务。①本设计以平顶山七星选煤厂的新型压滤机为控制对象。②确定控制操作的基本方式（手动、自动、连续、单步等），应完成的动作（动作顺序、动作条件），以及必须的保护和连锁等。（二）根据控制任务对PLC控制系统的要求，统计控制系统所需输入信号（转换开关、位置采样信号、按纽等）和输出信号（接触器、输出继电器、电磁阀等）的点数，选择合适的PLC类型。（三）分配PLC的输入/输出接点，编制PLC输入/输出端子分配表，并画出I/O端子接线图。（四）设计控制系统梯形图。根据状态流程图并参考电气控制原理图编制梯形图程序，梯形图的编制是整个软件设计的核心工作。（五）将梯形图转换成指令语句。为方便程序输入，使用简易编程器将程序输入PLC时，将梯形图转换成指令语句。当使用辅助编程软件在计算机上编程，通过RS-232接口电缆将程序输入到PLC中时。（六）输入调试程序。将程序输入到PLC中，CPU的自诊断功能可查到输入程序中的语法错误，对于有逻辑输入错误还需要设计者认真检查，或在模拟调试中发现并予以改正。在输入程序无误时，可进行系统调试。对调试中出现的问题要逐一解决，直到调试成功。（七）各项任务都进行完毕时，要对各项设计内容进行整理，编写设计说明书。第二节压滤机控制系统的设计中还应考虑其它因素(1)系统组成方案。(2)系统总的I/O点数。以此选择PLC框架个数和I/O模块数量。(3)控制系统的工艺流程，复杂程度。根据控制的复杂程度选定存储器容量。(4)输入/输出设备规格。包括控制信号类型、大小，负载设备的性质。以此确定输入/输出模块类型。(5)CPU选择。由存储器容量、输入/输出点数和模块类型、运算功能和运算速度等因素选择合适的PLC机型。(6)根据输入信号和输出控制设备类型，选择合适的I/O模块。(7)按照模块化、结构化设计方法设计系统程序。第四章PLC的选型第一节压滤机控制系统的工作过程分析压滤机是选煤厂压滤车间的重要设备，主要是对煤泥水进行加压过滤，提取产品煤泥。选煤厂的煤泥水经管道注入搅拌桶，在搅拌电机的搅拌下，使煤泥水不至于沉淀。在压滤机处于保压状态后，开启入料泵电机，把煤泥水打入压滤机，压滤机在保压状态下对煤泥水进行加压过滤。等加压过滤完成后，按下“暂停按钮”开始卸压，卸压完成后就重新启动高压油泵电机，由活塞带动回程阀回程。当回程到位时，触动回程停止接近开关，回程接近开关发信号给PLC,使回程结束。进入拉板阶段，拉板电机启动，拉板的往复靠两个定时器T0和T1来完成。当滤板拉完后，拉板器前进触动前端限位开关，前端限位开关给PLC一个信号，使拉板器返回，拉板器返回到末端时，触动拉板停止接近开关，接近开关给PLC一个信号，PLC做出停机指令，一个工作流程结束，进入下一个工作流程。压滤机的工作过程分压紧、保压、回程、拉板四个阶段。开始工作时先启动油泵电机，主接触器得电，油泵工作，同时压紧电磁阀得电，将板框压紧。滤室内压力开始上升，当液压系统达到压力上限25MPA时，电接点压力表接通上限电路油泵电机自动停止，此时压滤机进入自动保压状态，保压指示灯点亮。进入保压状态后，按下“进料启动”按纽启动进料泵，慢慢开启进料阀，料浆通过止推板上的进料孔进入滤室，在规定的压力下进行加压过滤。保压期间，当油压降至电接点压力表的下限（21MPA）时油泵电机重新启动，压紧电磁阀动作，压力回升，达到25MPA时油泵电机又停止，如此循环。进料过滤形成滤饼后，按下“暂停”按钮来清除保压状态，再按下“松开滤板”按纽，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，滤板松开，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。煤泥和水分离后，须将煤泥卸下。此时系统进入拉板阶段，按下“拉板卸饼”按纽后，启动拉板油泵电机，使前进电磁阀得电，液压系统驱动拉板架前进。定时时间到后（一般为5S,期间卸下滤渣），后退电磁阀自动得电，驱动拉板架后退，同时启动第二个定时器，第二个定时器定时时间到后，拉板机构再自动返回拉第二块滤板，如此循环往返，直到拉完全部滤板，碰到前端限位开关后，后退电磁阀动作，拉板架后退，碰到拉板停止接近开关自动停机。当拉板时出现异常情况时，可以通过“拉线开关”中断拉板动作，排除故障后再次拉动“拉线开关”使PLC控制动作复位。第二节可编程控制器PLC的选型在PLC出现以前，现场设备的控制多采用继电接触器控制系统。所谓继电接触器控制系统也就是由各种自动控制电器组成的电器控制线路。其特点是结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要。但是它有明显的缺点，主要体现在有触点的控制系统，触点繁多，组合复杂，因而可靠性差。此外它是采用固定接线的专用装置，灵活性差，不能满足程序经常改变，控制要求比较复杂的场合。伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，极大的推动了可编程控制器的发展，功能日益增强，由于PLC的可靠性高、编程简单、通用性好、功能强大、体积小功耗低等优点，使PLC广泛的应用在各种机械和生产过程的自动控制中，随着PLC的成本不断下降，又进一步促进了PLC的广泛应用。但并不是所有的控制都必须使用PLC,还可以使用计算机控制或继电接触器控制，那就要根据被控对象的具体情况来确定使用哪种控制系统。选煤厂压滤机控制系统中所需要的I/O点数较多，控制要求较复杂；现场处于工业环境，而又要求控制系统具有较高的可靠性；如果考虑到今后的发展，还需要完成与其它设备实现通信或联网等。因此，该控制系统中应首选PLC控制。PLC系统是以PLC为核心的控制系统，系统结构包括PLC和输入、输出设备。完成系统的设计主要是指PLC的选型和程序设计。由于PLC应用在不同的场合，有不同的工艺流程，对控制功能有不同的要求等。因此，对PLC的选型一般可以从以下几个方面来考虑：一、可编程序控制器物理结构及控制方式的选择根据物理结构，可以将可编程序控制器分为整体式和模块式。整体式每一I/O点的平均价格比模块式的便宜，小型控制系统一般使用整体式可编程序控制器。模块式的可编程序控制器的功能扩展方便灵活，I/O点数的多少、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类和块数等的选择，比整体式可编程序控制器灵活的多，模块式可编程序控制器还具备多种特殊I/O模块供用户选用，可完成各种特殊的控制任务，在判断故障范围和维修时更换模块等也很方便。因此较复杂，要求较高的系统一般采用模块式可编程序控制器。系统如有模拟量闭环控制、快速响应、高速计数、通信联网和运动控制等特殊要求，可以选用有相应特殊I/O模块的可编程序控制器计数，也可以选用内置相应功能的整体式可编程序控制器。控制方式可分为单机空控制、集中控制和分布式控制等，而在本次压滤机控制系统的控制对象主要是单台压滤机，因此控制方式为单机控制。由以上分析可知该控制系统中的I/O点数相对较少，且输入/输出量均为开关量，逻辑关系也并不是很复杂，属于小型控制系统。因此在该控制系统中我选用整体式PLC来控制单台压滤机。二、CPU的能力CPU的能力是可编程序控制器最重要的性能指标，也是选择时首要考虑的问题。实际上I/O点数，响应速度和软件功能都属于CPU的能力，后面分点提出，这里只说明除此之外的CPU能力。可编程序控制器的CPU能力还应包括处理器的个数，根据处理器的个数和位数就可粗略了解该可编程序控制器的基本特征；CPU的存储器的性能，存储器是存放程序和数据的地方，从使用角度考虑存储器的性能主要是可供用户使用的存储器能力。它应包括存储器的最大容量，可扩展性，存储器的种类。存储器的容量选择在下一点将单独提出，存储器扩展性和种类多少则体现了系统构成的方便和灵活；中间标志，计时器和计数器的能力，这一性能实际上也体现了软件功能。中间标志的多少和类型对系统的使用性能具有一定关系，如果构成的系统庞大，控制功能复杂，就需要较多的中间标志。对于计时器和计数器不但要知道它们的多少，还要知道它们的计时和计数范围。其它的性能参数，包括电流消耗，工作环境要求，寿命时间等。总之，CPU的能力是一种综合的性能指标，而且要根据实际需要进行选择，以满足工作应用的要求。三、1/0点数的确定I/O点数是可编程序控制器的一个简单明了的性能参数，也是应用计算机赛最直接的参数。在机型选择时必须注意一下问题：产品手册上给出的最大I/O点数的确却含义，由于各公司的习惯不同，所给出的最大I/O点数含义并不完全一样，有的给出的时I/O总点数，即包括输入也包括输出，也就是手册上给出的点数是输入点数和输出点数之和，有的则分别给出最大输入点数和最大输出点数。要分清模拟量1/。点数和数字量1/。点的关系。有的产品模拟量1/。点数要占数字量1/。点数，有的产品则分别独立给出且互相并无影响。远程I/O的考虑，对于较大的控制系统，控制对象较为分散，一般都要采用远程I/O,在选择机型时，要注意可编程序控制器是否具有远程I/O的能力和能驱动远程I/O点数。智能I/O的考虑，在机型选择考虑I/O点数的同时，还要考虑智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解决高速计数，闭环控制等特殊的控制功能。I/O点数的余量，无论如何，在系统硬件设计中要留有充分的I/O点数作为备用，这主要时基于二方面的考虑，一是系统设计的更改，如果不留有充分的余量，一旦系统设备调整，控制功能增加，就要全部推翻原有设计好的系统，造成不必要的损失；二是手册上给出的最大I/O点数都是在理想情况下获得的参数，一旦满负荷运行，就要影响整个系统的响应速度和可靠性，给系统带来不良的影响，为了保证所设计的控制系统的正常运行，在系统硬件设计时，建议根据实际I/O点数留有20%〜30％的余量。在该压滤机控制系统中的I/O点数总共有28个，且都是开关量。该控制系统属于小型控制系统，控制对象为单台设备，不需要考虑远程I/O点。该系统中没有高速计数、闭环控制等特殊控制功能，因此不必考虑智能I/O点。但考虑到对今后发展的需要，如系统设计的更改、系统设备的调整、通信、监控等功能，因此在选择PLC时，I/O点数要有一定的余量，一般要留20%〜30%的余量。响应速度对于数字量控制为主的工程应用项目，可编程序控制器的响应速度都可满足实际需要，不必给以特殊的考虑。对于模拟量控制的系统，特别是具有较多闭环控制的系统则必须考虑可编程序控制器的响应速度。考虑响应速度主要是从二个方面考虑。一是可编程序控制器程序的语句处理时间，另一个是可编程序控制器的扫描周期。一般手册上都给出语句处理时间，而且是以处理1K的语句所需时间计算的。在实际应用中要注意逻辑处理指令和字处理主令所需时间是不同的，有的产品中给出每条指令的处理时间。在PLC中给出的扫描周期都是最大的扫描周期时间，而系统中实际运行的扫描周期则与系统所连接设备的多少和应用软件的多少及复杂程序有关。在机型选择时还应该注意最大的扫描周期是否可以重新设定，如果可以重新设定，适应性则更强。在有个特殊响应速度要求的情况下，还要考虑系统中断处理和直接控制I/O功能，这些功能可以随时处理，而不变扫描周期的限制，当然这些功能都是有一定的具体要求的，有的也与系统硬件配置有关。整个系统的响应速度还与输入输出有关，因为任何输入输出模板都有一定的时间滞后。总之，不同的控制对象对响应速度有不同的要求，要根据实际需要选择可编程序控制器，控制对象信号变化速度快，则要求响应速度快，控制对象信号变化速度慢，则要求响应的速度就不同。在该控制系统中主要是对数字开关量的控制，一般的可编程控制器的响应速度都能满足实际的需要。该控制系统属于间歇性的控制系统，对语句处理时间、程序扫描时间、输入输出时间的滞后不做过多考虑，而？1。的工作方式是不断的循环扫描程序，PLC总的响应延迟时间一般只有几十毫秒，对于该控制系统是无关紧要的。存储容量的选择在初步估算时，对于仅需开关量控制的系统，将I/O点数乘以8,就是所需的存储器的字数，这一要求一般都能满足，在只有模拟量输入，没有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量信号作数据传送，数据滤波和比较运算等操作。估算时可为每路模拟量准备100个存储器字，在既有模拟量输入又有模拟量输出的系统中，一般要对模拟量作闭环控制，涉及的运算相当复杂，需要的用户存储器比只有模拟量输入时要多一些，估算时可为每路模拟量准备200个存储器字，当模拟量路数较少时，应将系统适当增大，反之则应将系统适当减小。由于本人编程水平有限，在考虑存储器的容量时，多留了一些裕量。在自动测量，自动存储和对系统补偿等正常场合，对存储器的要求是很大的，有时甚至要求可编程序控制器有十几K字的甚至几十K字的存储容量。在选择可编程序控制器的型号是不应盲目追求过高的性能指标，在I/O点数和存储器容量方面应留有一定的裕量。作为单机小规模控制使用的场合，由于工艺简单、程序固定，多数使用EPROM存储器或EPROM+RAM存储器。对于大、中规模的可编程序控制器，往往用于工艺比较复杂且多变的场合，程序改变较多，因此一般都使用CMOSRAM存储器，且有后备电池，以便关机时存储信息。存储器的选择有两种方法：一种是根据编程实际使用的节点数计算，这种方法可精确地计算出存储器实际使用容量，缺点是要编完程序之后才能计算；另一种方法，也是我们常用的方法是估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按下面给出的公式进行估算。模拟量控制：M=Km[(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)](4.1)多路采样控制：M=Km{[(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)]+[1+采样点*0.25]}(4.2)开关量控制：M=I/O点数*8(4.3)式中，DI—数字(开关量)输入信号DO一数字(开关量)输出信号AI—模拟量输入信号Km—每个节点所占有存储器字节数M一存储器容量该压滤机控制系统中的所有输入输出量都是开关量，由上面的估算公式可知所需存储器的容量为：M=I/O点数*8=28*8=224(字)六、可编程序控制器的指令系统由于可编程序控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也不完全相同，现代的可编程序控制器的指令功能越来越强，内部元件的个数也越来越多。任何一种可编程序控制器都可以满足开关量控制系统的要求，如果系统要求完成模拟量与数字量的转换，PID闭环控制，运动控制等工作，可编程序控制器应有算术运算，数据传送等功能，有时甚至要求有开方、对数运算和浮点数运算等功能。在机型选择时，从指令系统方向应注意下述内容：指令系统的总语句数，这一点反映了整个指令所包括的全部功能；指令系统的种类，主要应包括逻辑指令，运算指令和控制指令，具体的要求则与实际要完成的控制功能有关；指令系统的表达方式，指令系统的表达方式有多种；应用软件的程序结构图，程序结构有模块化的程序结构，有子程序式的程序结构；软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时，还要考虑到软件的开发手段，一般的厂家对可编程序控制器都配有专用的编程器，提供较强的软件开发手段，有的厂家在此基础上还开发了专用软件，可利用通用的微型机作为软件开发手段，这样就更加方便了用户的需要。七、机型选择其它方面的考虑在考虑上述性能后，还要根据工程应用实际考虑其它一些因素，包括：性能价格比，毫无疑问，高性能的机型必然需要较高的价格，在考虑满足需要的性能后，还要根据工作的投资状况来确定机型；备品备件的统一考虑，无论什么样的设备，投入生产以后都要具有一定数量的备品备件，在系统软件设计时，对于一个工厂来说应尽量与原有设备统一机型，这样就可减少备品备件的种类和资金积压，同时还有考虑备品备件的来源，所选机型要有可靠的订货来源；技术支持，选定机型时还要考虑有可靠的技术支持，这些支持包括必要的技术培训，设计指导，系统维修等内容。总之，在选择系统机型时要依据前面所述的根据，按照可编程序控制器本身的性能指标对号入座，选择合适的系统。随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。合理选择PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。选择PLC时，不仅应考虑应用系统目前的要求，还要考虑未来发展的需要。根据以上选型原则和压滤机控制系统的工作电流较大、动作频率不是很高的特点，并考虑留有一定的余量，选用日本三菱公司的FX2n系列PLC就可以满足控制要求。当然能满足控制要求的PLC很多，像西门子系列PLC、欧姆龙系列PLC等，之所以要选用三菱系列PLC，是因为还要对程序进行调试。实验室里的PLC是三菱系列的，如果选用其它系列的PLC,设计的程序无法调试，就不能圆满的完成设计任务，我的设计能力也得不到提高，因此选用三菱系列的PLC。八、I/O点数确定根据以上对控制要求的分析和压滤机工作原理的分析，对压滤机的原有输入信号及负载情况进行了分析综合。对压滤机可引入PLC的输入信号进行处理，引入PLC的输入信号18个，需要PLC控制输出的点数为10个。具体有以下输入控制信号：启动油泵按纽SB0、压紧按纽SB1、进料启动按纽SB2、进料停止按纽SB3等10个，两个压力限位开关SP1H和SP1L，回程停止接近开关SQ1、拉板停止接近开关SQ2、前端限位接近开关SQ3，三个热继电器FR1、FR2、FR3等共18个输入控制信号。输出信号分别是驱动接触器KM1、KM2、KM3，电磁阀KA1〜KA5、报警器KA6和保压指示灯HL等10个输出信号。根据上面分析可知这些输入/输出信号均为开关量，选择PLC时不需要考虑A/D转换模块和D/A转换模块；因为是对单台压滤机进行控制，所以也不需考虑通信模块。结合所需的I/O点数和PLC的选型原则，选用三菱公司的整体式FX2n-48MR-001型PLC就可以满足控制要求。九、FX2n-48MR-001型PLCFX2n-48MR-001型PLC是三菱公司生产的一款小型整体式（单元式或箱体式）PLC。该款PLC的CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱状外壳内，结构非常紧凑，体积小价格低。整体式PLC有不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成，基本单元内有CPU模块、I/O模块和电源，扩展单元内只有I/O模块和电源，基本单元和扩展单元之间用扁平电缆连接。整体式PLC一般配有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元和通信单元等，使PLC的功能得以扩展。这种结构的PLC适用于工业生产中的单机控制。三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方形。其性能见表4.1：表4.1^n系列PLC的性能指标型号I/O点用户程序步功能指通信功基本指令执模拟量要数令能行时间求FX2n16〜内置8K步298强0.08 (微有256RAM妙）（1）.FX系列的主要特点:.系统配置灵活方便FX系列PLC的基本单元可独立构成控制系统。除基本单元外，还备有不同点数和不同输出类型的扩展单元和扩展模块，用以扩展I/O点数以及改变I/O特性。此外，还有各种功能模块用以完成各种高级功能。FX2n-48MR-001的基本单元见表4.2：表4.2FX2n-48MR-001的基本单元扩展模块可用点型号输入点数输出点数 数FX2n-耕喟%建 24 48〜64.具有在线和离线编程功能FX系列PLC可以在线写入或修改程序，具有丰富的编辑和搜索功能，可以实现元件控制和测试功能，还可以在个人计算机上进行离线编程。.高速处理功能FX系列PLC内置多点高速计数器，可对输入脉冲计数而无需增加任何其他设备。利用不受扫描周期限制的直接输出功能可实现定位控制。对具有优先权和紧急情况输入，可采用中断输入方式，使之快速响应，防止意外事故发生。.高级功能FX系列PLC提供多种应用指令，以适应各种应用场合，如实现数据运算、传递、比较、移位等多种功能。（2）FX系列PLC的一些指标PLC适用在工业环境下，可靠性高、抗干扰能力强，能在恶劣环境下工作，但也有PLC自身的能力限制，超出了自身承受能力范围，就会影响PLC的正常工作，甚至造成PLC的故障、毁坏生产设备、造成人员伤亡等。FX系列PLC的一些使用环境指标（见表4.3）表4.3FX系列PLC的一些使用环境指标环境温度 使用时：0〜55℃。储存时：-20〜+70℃环境湿度 35%〜89%RH（不结露）用噪声仿真器产生电压为1000VP-P,噪声脉冲宽度为1微抗噪声干 妙，扰 频率为30〜100Hz的噪声，在此噪声干扰下PLC工作正常耐压 AC1500V3min 所有端子与接地端绝缘电阻 5兆欧以上（DC500V兆欧表） 之间接地 采用第三种接地，不接地时，亦可浮空使用环境 无腐蚀性气体，无尘埃选择哪种型号的PLC，还要看该型号PLC的性能指标，看这些性能指标能否满足工业控制的要求，如指令的运算处理速度、存储容量的大小、指令数能否满足编程的需要等。下面给出了FX系列PLC的性能指标（见表4.4）表4.4FX2nPLC功能技术指标运算控制方式 存储程序反复运算方法，中断命令输入输出控制方批处理方式（在执行END指令时），但有输入输出刷新指式 令

基本指令运算处 应用基本指令运算处 应用理速度 指令程序语言程序容量存储器形式基本步进指令应用（1.52微妙〜数百微妙）/指令

继电器符号+步进梯形图方式内附8K步RAM,最大16K步基本（顺控）指令27个，步进指令2个从以数上平令2n系列PLC的各项技术及性能指标来说，选用FX2n-48MR-001型PLC不仅能满足目前对压滤机的控制要求，还能满足今后发展的需要，如果想增加通信功能，可增加通信模块即可。第五章硬件设计

第一节PLC的使用环境PLC工作可靠，抗干扰能力强，各功能模块配套方便，可减少大量的继电器，实现传统继电器控制难以实现的复杂控制，可充分利用PLC软件，使电器控制严格执行互锁，对许多涉及安全问题或比较重要的互锁不易采用软件互锁而应尽量采用硬件互锁，提高系统的可靠性。PLC硬件应用的要求：要应用好PLC，防止产生不应有的损坏，其硬件必须符合和满足如下应用的要求：一、物理环境1、环境温度：0〜60℃，最好40℃，在PLC安装处，要安装一个通风排气扇散热。2、环境湿度：一般在35%〜85%以下并无凝结现象。3、止空气中含有金属粉尘或腐蚀性气体以及太阳紫外线直射，将控制柜进行封闭。4、免PLC主机直接受到震动或撞击，远离震动、冲击源。二、电气环境1、音措施：采取屏蔽电缆线、屏蔽层和远离带噪音的电磁开关等。2、磁波干扰：采取可靠接地和封闭方法。第二节电动机的选型在压滤机控制系统中电动机是重要的动力设备，也是压滤机控制系统的控制对象。该系统中的电动机是和压滤机是相配套的，型号已经给出，有高压油泵电机（作用是给压滤机提供需要的压力）、拉板油泵电机（作用是驱动拉板机械手进行拉板动作）、入料泵电机（作用是把料浆打入压滤机内）。电动机的选型主要根据油泵的负载功率来选择电动机的容量。由于电动机型号已经确定，所以对电动机选型不做考虑。下面给出三个电动机的相关参数（见表5.1、表5.2、表5.3）（1）高压油泵电机：表5.1高压油泵电机的相关参数名称 高压油泵电机型号 YYB160M-4额定功率 11KW额定电流 22.5A额定电压 380V额定转速 1456r/min额定频率 50Hz生产厂家无锡市金亿达防爆电机有限公司（2）拉板油泵电机：表5.2拉板油泵电机的相关参数名称 拉板油泵电机型号 Y112M-4额定功率 4.0KW额定电流 8.6A额定电压 380V额定转速 1440r/min额定频率 50Hz生产厂家江苏大中机电有限公司（3）入料泵电机：表5.3入料泵电机的相关参数名称 入料泵泵电机型号 Y315S-2额定功率 110KW额定电流 200A额定电压 380V额定转速 2980r/min额定频率 50Hz生产厂家浙江永发电机有限公司第三节压滤机控制系统所用电器的选型一、按钮按钮是一种结构简单、应用广泛的主令电器。按钮是手动开关，通常用来接通或断开小电流控制的电路，一般用在低压控制电路中，用于手动发出控制信号。按钮是由按钮帽、复位弹簧、桥式触头和外壳组成，通常做成复合式，即具有常闭触点和常开触点。在结构上一般分为紧急式、钥匙式和旋钮式。其中紧急式表示紧急操作，按钮上装有蘑菇型钮帽，颜色为红色，一般安装在操作台明显位置上。按钮分为常开按钮、常闭按钮、以及将常开、常闭封装在一起得复合按钮。按钮在系统中有启动、停止、复位、清零、选择等作用。按钮主要依据所需的点数、使用场合及颜色来选择。为避免按钮误操作，通常将按钮做成红、绿、黑、黄、蓝、白、灰等颜色。按照国标GB5226-85规定，“停止”和“急停”按钮必须用红色；“启动”按钮用绿色；“启动”与“停止”交替动作得按钮用黑色、白色或灰色，不能用红色或绿色；“点动”按钮用黑色等等。常用得按钮型号有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20及新型号LA25;除此外，还有引进的国外其他产品。按钮一般适用于交流电压500V以下、直流电压440以下、额定电流5A以下的控制线路中。一般性的按钮可选用LA18-22型，其中-常开-常闭触头各两个；紧急按钮可选用LA18-22J型；当按钮作为选择开关时可选用带指示灯的按钮，可选用LA19-11B/D。在压滤机控制系统中为避免紧急事故的发生，不至于给设备和人身安全带来危险，设计了一个独立于控制系统的“紧急停止按钮”。事故发生时按下“紧急停止按钮”使PLC和所控制的设备断开，等到事故排除后再使“紧急停止按钮”复位。选用了日本富士公司生产的AR30V1E-11R型的紧急停止操作按钮开关，该按钮开关头直径较大，操作起来方便、快速、安全。按钮被按下去后，顺时针旋转按钮头进行复位，大大增加了压滤机的安全性能，减少了控制面板误动作的可能性，为操作人员的安全提供了保障。下面给出了AR30V1E-11R型按钮的参数（见表5.4）表5.4AR30V1E-11R型按钮的参数品牌 FUJI/富士 型号AR30V1E-11R额定发热电流 10(A) 头部保护等级 一级最高电压 600AC(V) 按钮颜色 红色多用于自锁型紧急停止控制.比用途一如冲冲床，型压机等紧急停止.一,一乙，， ,压滤机控制系统中还有“启动按钮”、“压紧按钮”、“暂停按钮”、“松板按钮”等9个按钮，这些按钮没有特殊的要求，选用一般的按钮就可以完成控制任务。长江电气集团的LA18系列按钮适合用于交流50HZ、电压至380伏及直流电压至220伏的磁力起动器、接触器、继电器及其它电气线路中作遥远控制之用。选用长江电气集团生产的LA18系列控制按钮中的LA18-22型，该型按钮的相关参数(见表5.5)表5.5LA18-22型按钮的相关参数型号交流LA18-22380钮的颜色红、绿、黄、黑额定电压(V)直流220外形尺寸48*36*69额定发热电流(A)5安装尺寸M24*1.25常开2触、头接对数近(开对)关常闭2结构形式一般钮接近开关是一种毋需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流或直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器(即无无触点开关)，它有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场。当金属物体接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属物体内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开磁信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式这检测目的。物体离传感器越近，线圈内的阻尼就越大，阻尼越大，传感器振荡器的电流越小。工作原理图如下图5.1：物体LC振荡器开关级放大输出级图5.1接近开关的工作原理图（一）接近开关的选择原则：对于不同的材质的检测体和不同的检测距离，应选用不同类型的接近开关，以使其在系统中具有高的性能价格比，为此在选型中应遵循以下原则：①.当检测体为金属材料时，应选用高频振荡型接近开关，该类型接近开关对铁银、A3钢类检测体检测最灵敏。对铝、黄铜和不锈钢类检测体，其检测灵敏度就低。②.当检测体为非金属材料时，如；木材、纸张、塑料、玻璃和水等，应选用电容型接近开关。③金属体和非金属要进行远距离检测和控制时，应选用光电型接近开关或超声波型接近开关。④.对于检测体为金属时，若检测灵敏度要求不高时，可选用价格低廉的磁性接近开关或霍尔式接近开关。（二）接近开关技术指标检测①.动作距离测定；当动作片由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作的距离为接近开关的最大动作距离，测得的数据应在产品的参数范围内。②.释放距离的测定；当动作片由正面离开接近开关的感应面，开关由动作转为释放时，测定动作片离开感应面的最大距离。③动作频率测定；用调速电机带动胶木圆盘，在圆盘上固定若干钢片，调整开关感应面和动作片间的距离，约为开关动作距离的80%左右，转动圆盘，依次使动作片靠近接近开关，在圆盘主轴上装有测速装置，开关输出信号经整形，接至数字频率计。此时启动电机，逐步提高转速，在转速与动作片的乘积与频率计数相等的条件下，可由频率计直接读出开关的动作频率。④重复精度测定；将动作片固定在量具上，由开关动作距离的120%以外，从开关感应面正面靠近开关的动作区，运动速度控制在0.1mm/s上。当开关动作时，读出量具上的读数，然后退出动作区，使开关断开。如此重复10次，最后计算10次测量值的最大值和最小值与10次平均值之差，差值大者为重复精度误差.（三）控制系统中接近开关的选择在压滤机控制系统中有三个地方用到接近开关，分别是回程停止接近开关SQ1（压滤完成后，使压紧板回程到位时停止）、拉板停止接近开关SQ2（拉板完成后，使拉板器返回到位