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隨著自動控制理論和PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC技術(shù)被應(yīng)用于很多行業(yè)之中。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的plc畢業(yè)論文范文，僅供參考!
plc畢業(yè)論文范文篇一：《試談PLC概述及維護(hù)》
摘要：針對在信號系統(tǒng)與外部接口設(shè)計中廣泛使用的PLC，本文介紹了PLC的概況和使用中的常見問題處理。
關(guān)鍵詞：PLC, 接口，故障，維修，地鐵，信號
一、背景及基本概念
1.1 背景
在信號系統(tǒng)中的設(shè)計中，越來越多的使用PLC作為內(nèi)部及外部接口的元器件，而接口的問題一直是設(shè)備調(diào)試、維護(hù)中比較難于掌握的。所以作為工程人員就需要對PLC的工作原理，及常見的問題有一定的了解。
1.2 基本概念
1.2.1 定義
PLC即可編程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的簡稱。國際電工委員會(IEC)頒布了對PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭仄骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。
PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。
1.2.2 PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置
一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：
一、CPU：
PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路，
與通用計算機(jī)一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。
CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O范本或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。
二、I/O模塊：
PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入緩存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。
三、電源模塊：
有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。
四、底板或機(jī)架：
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。
1.2.3 PLC的通信及編程
PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機(jī)以及其它智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。
當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠近，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。
1.2.4 PLC編程
PLC的編程語言與一般計算機(jī)語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言。但不管什么型號的PLC，其編程語言都具有以下特點：
1. 圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進(jìn)制邏輯組件圖形符號來表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運算、定時計數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯組件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運算部分，也受用戶歡迎
2. 明確的變數(shù)常數(shù)：圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊。
3. 簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。
4. 簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機(jī)對話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計能力。
5. 強(qiáng)化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單。
二、PLC維護(hù)
2.1 維護(hù)概述
一般各型PLC均設(shè)計成長期不間斷的工作制。對于地鐵維護(hù)人員來講，是不需要更改PLC內(nèi)部程序的。但是在調(diào)試期間就需要對相應(yīng)動作進(jìn)行修改。
2.2 查找故障的設(shè)備
PLC的指示燈及機(jī)內(nèi)設(shè)備，有益于對PLC整個控制系統(tǒng)查找故障。編程器是主要的診斷工具，他能方便地連到PLC上面可以觀察整個控制系統(tǒng)的狀態(tài)。根據(jù)PLC廠家的不同編程器也有區(qū)別，有的是運行在PC上的軟件，有的是一個專用的設(shè)備。
2.3 查找故障順序
根據(jù)下列問題，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的合理動作逐個否定。一步一步地更換PLC中的各種模塊,直到故障全部排除。所有主要的修正動作能通過更換模塊來完成, 除了一把螺絲刀和一個萬用電表外，并不需要特殊的工具。
1、PWR(電源)燈亮否?如果不亮，在采用交流電源的框架的電壓輸入端(98-162VAC或195-252VAC)檢查電源電壓;對于需要直流電壓的 框架，測量+24VDC和0VDC端之間的直流電壓，如果不是合適的AC或DC電源，則問題發(fā)生在PLC之外。如AC或DC電源電壓正常，但PWR燈不亮，檢查保險絲，如必要的話，就更換CPU框架。
2、PWR(電源)燈亮否?如果亮，檢查顯示出錯的代碼，對照出錯代碼表的代碼定義，做相應(yīng)的修正。
3、RUN(運行)燈亮否?如果不亮，檢查編程器是不是處于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出錯。如RUN燈不亮，而編程器并沒插上，或者編程器處于RUN方式 且沒有顯示出錯的代碼，則需要更換CPU模塊。
4、BATT(電池)燈亮否?如果亮，則需要更換鋰電池。由于BATT燈只是報警信號，即使電池電壓過低，程序也可能尚沒改變。更換電池以后， 檢查程序或讓PLC試運行。如果程序已有錯，在完成系統(tǒng)編程初始化后，將錄在磁帶上的程序重新裝入PLC。
在日常的維修活動中，可以根據(jù)故障統(tǒng)計來準(zhǔn)備備品備件，并不需要準(zhǔn)備整個PLC。掌握了故障判斷方法后，可以進(jìn)行針對性地更換，這樣可以減少維修成本，增加維修效率。
三、總結(jié)
了解PLC的組成部分及工作原理，可以更加準(zhǔn)確的對PLC進(jìn)行故障判斷，在系統(tǒng)設(shè)計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設(shè)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點有清楚的估計，可以減少安裝調(diào)試、維修成本，延長PLC控制系統(tǒng)的壽命。
在信號設(shè)計過程中有過把系統(tǒng)改復(fù)雜的現(xiàn)象，如采用復(fù)雜的控制方式和設(shè)備來實現(xiàn)，本可以用簡單裝置來實現(xiàn)的控制，違背了經(jīng)濟(jì)、簡單、實用的原則，并可能會增加故障率。另外我們在信號系統(tǒng)中大多使用PLC處理接口信息，所以在設(shè)計過程中要盡量將接口信息容易識別，這樣在出現(xiàn)故障時，能夠盡快判斷故障的歸屬方，便于地鐵的運營管理。
分析故障或處理故障時也要注意系統(tǒng)性，要綜合的考慮系統(tǒng)的各個輸入輸出才能能準(zhǔn)確地判斷故障點。
plc畢業(yè)論文范文篇二：《淺談PLC的應(yīng)用》
【摘 要】可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的?？删幊炭刂破鞑捎每删幊绦虻拇鎯ζ?，用來在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入或輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破髟诠I(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。
【關(guān)鍵詞】可編程控制器;模擬量
可編程控制器是可編程序控制器(Programmable Controller)的簡稱，通?？s寫為PC。但它不是個人計算機(jī)的PC(Personal Computer)。也不僅是(但包括)早期的可編程邏輯控制器PLC(Programmable Logic Controller)、可編程順序控制器PSC(Programmable Sequenec Controller)及可編程矩陣控制器PMC(Programmable Matrix Controller)。
可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則來設(shè)計。目前 ，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、 交通 運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：
1.開關(guān)量邏輯控制
取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.工業(yè)過程控制
在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié) 方法 。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
3.運動控制
可編程控制器可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。
4.數(shù)據(jù)處理
可編程控制器具有數(shù)學(xué)運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5.通信及聯(lián)網(wǎng)
可編程控制器通信含可編程控制器間的通信及可編程控制器與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
可編程控制器是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證可編程控制器的正常運行，要提高可編程控制器控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求可編程控制器生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面，要求設(shè)計、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。
當(dāng)今時代是一個自動化時代，交通燈控制等很多行業(yè)的設(shè)備都與計算機(jī)密切相關(guān)。因此，一個好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。隨著大規(guī)模集成電路及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術(shù)方面的廣泛運用，智能設(shè)備有了很大的發(fā)展，是現(xiàn)代科技發(fā)展的主流方向。本文介紹了一個智能交通燈系統(tǒng)的設(shè)計。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能有：對某市區(qū)的四個主要交通路口進(jìn)行監(jiān)控;各路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時中控中心能改變其周期;對路口違章的機(jī)動車能夠即時拍照，并提取車牌號。在世界范圍內(nèi)，一個以微電子技術(shù)，計算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計算機(jī)技術(shù)怎樣與實際應(yīng)用更有效的結(jié)合并有效的發(fā)揮其作用是科學(xué)界最熱門的話題，也是當(dāng)今計算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來實現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過往車輛的正常運作。
隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通信號燈發(fā)揮的作用越來越大，正因為有了交通信號燈，才使車流、人流有了規(guī)范，同時，減少了交通事故發(fā)生的概率。然而，交通信號燈不合理使用或設(shè)置，也會影響交通的順暢。
交通信號燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。紅燈表示禁止通行，綠燈表示準(zhǔn)許通行，黃燈表示警示。交通信號燈分為機(jī)動車信號燈、非機(jī)動車信號燈、人行橫道信號燈、車道信號燈、方向指示信號燈、閃光警告信號燈、道路與鐵路平面交叉道口信號燈。交通信號燈用于道路平面交叉路口，通過對車輛、行人發(fā)出行進(jìn)或停止的指令，使各同時到達(dá)的人、車交通流盡可能減少相互干擾，從而提高路口的通行能力，保障路口暢通和安全。
十字路口交通信號燈現(xiàn)場示意圖如圖1所示，南北和東西每個方向各有紅、綠、黃三種信號燈，為確保交通安全，要求如下。
1)采用PLC構(gòu)成十字路口的南北向和東西向交通信號燈的電氣控制。系統(tǒng)上電后，交通指揮信號控制系統(tǒng)由由一個3位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制。SA1手柄指向左45°時，接點SA1-1接通，交通指揮系統(tǒng)開始按常規(guī)正?？刂乒δ芄ぷ?，按照如圖2所示工作時序周而復(fù)始，循環(huán)往復(fù)工作。SA1手柄指向中間0°時，接點SA1-2接通，交通指揮系統(tǒng)南北向綠燈常亮，東西向紅燈常亮，。SA1手柄指向右45°時，接點SA1-3接通，交通指揮系統(tǒng)東西向綠燈常亮，南北向紅燈常亮。圖1交通燈現(xiàn)場示意圖
2)正常控制時
?、佼?dāng)東西方向允許通行(綠燈)時，南北方向應(yīng)禁止通行(紅燈);同樣，當(dāng)南北方向允許通行(綠燈)時，東西方向應(yīng)禁止通行(紅燈)。②在綠燈信號要切換為紅燈信號之前，為提醒司機(jī)提前減速并剎車，應(yīng)有明顯的提示信號：綠燈閃爍同時黃燈亮。③信號燈控制系統(tǒng)啟動后應(yīng)能自動循環(huán)動作。
信號燈動作的時序圖如圖2所示，它是按信號燈置1與置0兩種狀態(tài)繪制的，置1表示信號燈點亮。
圖2 十字路口交通燈正常工作時序
3)輸入/輸出信號分配
輸入/輸出信號分配如表1所示。
隨著微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信、人―機(jī)界面技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)自動化技術(shù)日新月異，各種產(chǎn)品競爭激烈，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。PLC也由最初的只能處理開關(guān)量而發(fā)展到可以處理模擬量和數(shù)據(jù)，加之與DCS、pid調(diào)節(jié)器、工業(yè)pc等技術(shù)相結(jié)合，使之不再是一種簡單的控制設(shè)備，而且必將隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展生存下去?？删幊炭刂破髟诠I(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。
plc畢業(yè)論文范文篇三：《PLC在水利節(jié)制閘中的應(yīng)用》
摘要： 介紹九曲河樞紐工程節(jié)制閘液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，同步誤差的形成，以及基于S7-300型PLC系統(tǒng)的硬件組成和 軟件設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞： 液壓啟閉機(jī);液壓同步;PLC;系統(tǒng)
0 前言
九曲河樞紐工程是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一湖西引排工程的重要組成部分，其中節(jié)制閘為二孔一聯(lián)整體式結(jié)構(gòu)，單孔凈寬12米，閘頂高程10.3米，底板高程-1.0米。節(jié)制閘閘門采用露頂式實腹鋼梁平面鋼閘門，門底高程-1.0米，門頂高程9.0米。門寬12.66米。啟閉機(jī)采用倒掛式液壓啟閉機(jī)，型號為QPPYⅡ-2*400-11.8。
根據(jù)液壓啟閉機(jī)運行 實踐表明：單吊點閘門啟閉技術(shù)已非常成熟，而雙側(cè)傳動的液壓啟閉機(jī)的同步控制，仍然是水利水電技術(shù)研究方面的一個重要課題。在各設(shè)計院和制造廠的努力下，盡管大部分閘門的同步控制是成功的，但也有一部分雙吊點閘門，尤其是大中型寬跨度的液壓啟閉機(jī)雙缸同步問題未獲得根本解決，從而導(dǎo)致閘門傾斜卡死，甚至吊點拉脫，造成閘門失事。而我們九曲河樞紐工程的節(jié)制閘就是采用雙吊點且為大中型寬跨度的液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)，其雙缸同步控制系統(tǒng)必須得到根本解決，我們引入了可編程序控制器(PLC)作為控制核心，保證了閘門能夠長期平穩(wěn)的運行。
1 同步誤差的形成
在水利工程中使用的液壓啟閉機(jī)同工程 機(jī)械相比有其特殊性。首先液壓啟閉機(jī)所操作的不是自由懸掛的重物，而是沿著導(dǎo)向門槽作上下移動或者是繞著支鉸作旋轉(zhuǎn)運動的閘門。因此閘門作為牽引構(gòu)件上的載荷，不僅取決于閘門重量，還在很大程度上取決于運行阻力的大小。而且這些阻力又是不穩(wěn)定的，因為它與水封和支撐行走機(jī)構(gòu)摩擦表面的狀態(tài)密切相關(guān)，如內(nèi)外水位差，泥沙淤積， 建筑垃圾和各種漂浮物落入門槽，以及埋沒部件結(jié)冰等都會使運行阻力大大增加 。此外，在水中操作閘門，載荷的大小還隨著閘門的開度而變化的動水壓力有關(guān)。這些載荷的變化使雙缸承受負(fù)載不同，根據(jù)壓力——流量關(guān)系，承載大的液壓缸比承載小的液壓缸速度慢。
同時，從系統(tǒng)本身來講，下列因素也是造成不同步的原因。兩油缸不是安裝在同一閘墩上，這就產(chǎn)生了安裝幾何誤差。雙缸運動副摩擦力不同，由于雙缸的制造精度不同，安裝時的運動副摩擦力也不相等，摩擦力大的液壓缸運行慢;液壓系統(tǒng)的內(nèi)外泄露和壓縮不可能相等;油管長度和彎頭數(shù)目的不同將造成雙缸沿程阻力的不相等;長時間運行使液壓缸的 工作特性發(fā)生變化，而兩缸的工作特性變化不可能相同等等。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
解決雙吊點液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)不同步問題就是在上述因素對系統(tǒng)影響不可避免的情況下，如何利用PLC來實時控制液壓啟閉機(jī)雙缸同步精度。如圖所示為液壓系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)采用二臺型號為YYB2255-4，功率為37KW的異步電動機(jī)帶動變量液壓泵為系統(tǒng)供油，且液壓泵電機(jī)組采用一用一備工作方式。
2.1 硬件設(shè)計
主要包括下位機(jī)和上位機(jī)的硬件，共同構(gòu)成一個小型控制系統(tǒng)。如圖1。
下位機(jī)和上位機(jī)之間通過MPI協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，PLC中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間通過IM360和IM361接口模塊進(jìn)行連接。
由于特殊的工藝特點，經(jīng)充分論證選擇了SIEMENS公司的SIMATICS7-300系列PLC作為控制核心。S7-300系列是模塊化小型PLC系統(tǒng)。能滿足中等性能的要求;主要有以下特點：
1)大范圍的各種功能模塊，可以滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)。
2)簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面 網(wǎng)絡(luò)功能。
3)控制靈活，可靠性高，方便用戶。
4)CUP處理速度快，集成功能強(qiáng)。
5)當(dāng)控制任務(wù)增加時，模塊擴(kuò)展方便靈活。
液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)輸入信號主要有手動/自動/遠(yuǎn)程控制開關(guān)量的輸入，系統(tǒng)壓力傳感器的輸入，油泵電壓輸入，開度傳感器的輸入，超差信號的輸入及報警信號的輸入等。既有模擬量的輸入又有開關(guān)量的輸入。根據(jù)液壓啟閉機(jī)系統(tǒng)的控制要求和被控制器的特點，可充分利用S7-300的系統(tǒng)資源，S7-300可編程控制器的硬件配置如下：
1)電源模塊：PS307，通過背板總線向各模塊供電，輸入電壓為120/230V/AC，可提供輸出24V/DC電源。
2)CPU313-1AD03，64kb工作存儲器，負(fù)載存儲器集成96kbRAM，最大可以擴(kuò)展512kb，MPI接口可以與OP7/DP操作面板進(jìn)行通訊主要用來執(zhí)行用戶程序，控制I/O模塊和與上位機(jī)通訊。
3)SM321數(shù)字量輸入模塊：16點輸入。
4)SM321模擬量輸入模塊：8通道隔離輸入。
5)SM322模擬量輸出模塊。
6)SM322數(shù)字量輸出模塊：16點輸出，24V/DC。
7)SM338型智能計數(shù)模塊：8通道，用于通用計數(shù)和測量任務(wù)，可實現(xiàn)超差檢測，并具有比較功能以及故障中斷處理功能。
8)CP通訊處理模塊，可以實現(xiàn)PPI通訊Pp。
9)OP7/DP鍵盤顯示及觸摸屏，一個RS232通訊接口可以與PLC， 計算機(jī)，打印機(jī)連接，一個RS485接口可與PLC計算機(jī)連接。
在控制系統(tǒng)的輸入電路中，由壓力變送器檢測到實時液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力，輸出4-20mA的壓力信號，經(jīng)過IC7轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓信號，送入到模擬量輸入模塊。由系統(tǒng)液壓到PLC控制器的輸入信號或由PLC控制器到配電部分的控制信號，均經(jīng)過光電耦合電路進(jìn)行隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
上位機(jī)硬件包括：
1)一臺PHILIPS電腦控制和Ecsy View觸摸屏，電腦為遠(yuǎn)程控制站和操作員站。
2)一臺打印機(jī)：用于報警打印，操作記錄打印。
3)一臺UPS(不間斷電源)。
2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
該自動化控制系統(tǒng)可以方便實現(xiàn)三種操作方式;
“現(xiàn)地操作”(手動)即現(xiàn)場電氣柜或機(jī)旁操作箱上按鈕進(jìn)行操作。
“遠(yuǎn)控操作”(自動)即由計算機(jī)上操作。
“檢修操作”用于安裝，檢修時調(diào)試操作。
為提高系統(tǒng)的可靠性，PLC控制器通過繼電器控制接觸器的工作，而不是由PLC直接驅(qū)動接觸器。程序的編制采用模塊化結(jié)構(gòu)。包括主程序，事件處理子程序，硬件中斷程序等。下面就各模塊的程序設(shè)計做簡要說明。
1)主程序
主程序主要對液壓系統(tǒng)的正常工作與安全保護(hù)進(jìn)行控制。如圖2。
2)事件處理子程序
事件處理子程序包括正常停機(jī)子程序，安全停機(jī)子程序，緊急停機(jī)子程序，自動啟動子程序，手動啟動子程序，檢修啟動子程序，糾偏計算子程序，繼電器控制子程序，定時中斷程序等。繼電器控制器子程序主要完成油泵的運轉(zhuǎn)和停止控制，通過糾偏計算子程序不斷計算兩個液壓缸是否同步，當(dāng)糾偏量不為零時，對系統(tǒng)進(jìn)行糾偏，對速度快的油缸停止供油，當(dāng)油缸同步時再同時供油。在定時中斷程序中，要實現(xiàn)內(nèi)外水位的監(jiān)測與比較，當(dāng)水位差達(dá)到設(shè)定值時，自動啟動子程序啟動。
3)硬件中斷程序
由于選用了具有中斷能力的數(shù)字量和模擬量輸入模塊，所以當(dāng)硬件檢測到現(xiàn)場信號發(fā)生時(發(fā)生故障)，便自動執(zhí)行硬件中斷處理程序塊
(OB40)根據(jù)故障等級，在OB40中執(zhí)行正常停機(jī)，安全停機(jī)或緊急停機(jī)，從而保證故障及時得到處理。
4)安全保護(hù)設(shè)計
為保證整個液壓啟閉系統(tǒng)的安全，可靠運行，安全保護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)該在軟件和硬件兩方面進(jìn)行，油泵電機(jī)的硬件安全設(shè)計按照faile-safe原則進(jìn)行設(shè)計，即當(dāng)控制系統(tǒng)失效時，為保證油泵電機(jī)的安全，最后一級的保護(hù)措施是安全鏈機(jī)械保護(hù)。安全鏈主要有一個類似與門的雙路輸入多路輸出繼電器構(gòu)成控制核心。安全鏈回路由DC24V供電，經(jīng)多個閉合觸點組成。這些組成安全鏈的常閉觸點包括緊急停機(jī)，壓力超上限開關(guān)，壓力超下限開關(guān)。
安全鏈的多個觸點均為常閉觸點，只要其中一個觸點斷開，安全鏈就將失效，切除所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電源，所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)將全部停止工作。必須在故障排除以后，給安全鏈復(fù)位，系統(tǒng)才能正常工作。
3 結(jié)束語
實踐證明，將PLC引入液壓啟閉系統(tǒng)，成功解決了雙缸同步的問題，且控制方便，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)計算機(jī)直接控制。系統(tǒng)自2002年投入試運行至今，效果很好。
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