工业铲车操作控制plc控制毕业设计论文(编辑修改稿)

工业铲车操作控制plc控制毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

方便，但其价格一直居高不下。 80 年代初，适应性较强的总线型工控机 (std)应运而生， std 总线技术的推广和应用，使工控机的功能更加强化。 PLC 作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。 它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。 据统计，当今世界plc 生产厂家约 150家，生产 300多个品种。 2020 年销售额约为 86 亿美元，占工控机市场份额的 50%， PLC 将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。 PLC 在 60 年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只 是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。 新一代的 plc 具有pid 调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。 在工业铲车中运用 PLC，提高了其工作智能化，增强了其本身的竞争能力，对 第 2 页 第 2 页 共 30 页 20 20 = 400 我国的 PLC 产品的研发和生产 PLC 的能力有一定的帮助。 第二章 PLC 及工业铲车的 PLC 控制 PLC 的由来及定义 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量 离散量的数据采集。 传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（ PC）。 个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（ PLC），现在，仍常常将 PLC 简 称 PC。 PLC 的定义有许多种。 国际电工委员会（ IEC）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存贮器，用来在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的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC 的发展历程 第一代： 1969 年 ~1972 年，代表产品有 美国 DEC 公司的 PDP14/L 日本立石电机公司的 SCY022 日本北辰电机公司的 HOSC20 第二代： 1973 年 ~1975 年，代表产品有 美国 GE公司的 LOGISTROT 德国 SIEMENS 公司的 SIMATIC S S4 系列 日本富士电机公司的 SC 系列 第 3 页 第 3 页 共 30 页 20 20 = 400 第三代： 1976~1983 年，代表产品有 美国 GOULD 公司的 M8 48 58 68 884 德国 SIEMENS 公司的 SIMATIC S5 系列 日本三菱公司的 MELPLAC50、 550 第四代： 1983 年 ~现在，代表产品有 美国 GOULD 公司的 A5900 德国西门子公司的 S7系列 PLC 的特点 1 ) 高可靠性，抗干扰能力强 这是用户关心的首要问题。 为了满足 PLC“专为在工业环境下应用设 计”是要求，PLC 采用了如下硬件和软件措施： （ 1） 光电耦合隔离和 RC 滤波器，有效的防止了干扰信号的进入。 （ 2） 内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。 （ 3） 具有良好的自诊断功能。 可以归 CPU 等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。 （ 4） 对程序及有关数据用电池供电进行后备。 一旦断电或进行停止，有关状态及信息不会丢失。 （ 5） 采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。 （ 6） 对采用的器件都进行了严格的筛选，排除了因器件问题造成的故障。 （ 7） 采用了余技术进一步的增强了可靠性。 对于某些大型的 PLC，还采用了双CPU 构成的余系统，或三 CPU构成的表决式系 统。 随着构成 PLC 的元件性能上的提高， PLC 的可靠性也在相应的提高。 一般 PLC 的平均无故障时间可达到几万小时以上。 某些 PLC的生产厂家甚至宣布，今后它生产的 PLC不在标明可靠性这一指标，因为对 PLC这一指标已毫无意义了，经过大量实践，人们发现 PLC 系统在使用中发生的故障，大多是由于 PLC的外部开关，传感器，执行机构引起的，而不是 PLC 本身发生的。 2）通用性强，使用方便 第 4 页 第 4 页 共 30 页 20 20 = 400 现在的 PLC 产品都已经系列化和模块化了， PLC 配备有各种各样品种齐全的 I/O 模块和配套部件供用户使用，可以很方便的搭成满足不同控制要求的控制系统。 用户不在需要自己设计和制作硬件装置。 在确定了 PLC的硬件配置和 I/O外部接线后，用户所做的工作只是设计而已。 3） 程序设计简单，易学易懂 PLC 是一种新型的工业自动化控制装置，其主要的使用对象的广大的电气技术人员。 PLC 生产厂家考虑到这中实际情况，一般不采用微机所用的编程语言，而采用与继电器控制原理图非常相似的梯形图语言，工程人员学习使用这种编程语言十分方便。 这也是为什么 PLC 能迅速普及和推广的原因之一。 4） 采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便 PLC 的各个部件，包括 CPU，电源， I/O 等均采用模块化 设计，有机架和电缆将各模块连接起来。 系统的功能和规模可根据用户的实际需要自行组合，这样就可实现用户要求的合理的性能价格比。 5） 系统设计周期短 由于系统硬件的设计任务仅仅是依据对象的要求配置适当的模块，如同电菜一样方便，这样就大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进度。 6） 安装简单，调试方便，维护工作量小 PLC 一般不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接进行。 使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连，系统就可以投入运行，安装接线工作量比继电器控制系统小的多。 PLC 软件设计和调试大都可以在 实验室里进行，用模拟实验室开关代替输入信号，其输出状态可以观察 PLC 上的响应发光的二极管，也可以另接输出模拟实验室板。 模拟调试好后，在将 PLC控制系统安装到现场，进行联机调试，这样既节省时间又方便。 由于 PLC 本身故障率很低，又有完善的自诊断功能和显示功能，一旦发生故障时，可以根据 PLC 上的发光二极管或编程器上提供的信息，迅速查明原因。 如果是 PLC本身发生故障，则可以更换模块的方法排除故障。 这样提高了维护的工作效率，保证了生产的正常进行。 7） 对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产 PLC 实质上就是一种工业控制计 算机，其控制操作的功能的通过软件编程来确定的。 当生产工艺发生变化时，不必改变 PLC硬件设备，只需改变 PLC 中的程序，这对现代化的小批量，多品种产品的生产特别合适。 第 5 页 第 5 页 共 30 页 20 20 = 400 PLC 的抗干扰措施 PLC 与普通的计算机不同，它直接连接被控设备，因此周围存在很大的干扰。 混入输入电路的干扰或感应电压容易引起错误的输如信号，从而运算出错误的结果，引起错误的输出信号。 因此，为了使控制器可靠地工作，在控制系统设计时需要采取一些有效的抗干扰措施。 1） 抑制电源系统引入的干扰 可以使用隔离变压器来抑制电网中的干扰信号，没有隔离 变压器时，也可使用普通的变压器，为了改善隔离变压器的抗干扰效果，应注意两点： （ 1） 屏蔽层要良好的接地。 （ 2） 次级连接线应使用双绞线，以减少电源线间干扰。 使用滤波器在一定的频率内有较好的抗电网干扰的作用。 但是要选择好滤波器的频率范围常常是困难的，为此，常用的方法的既使用滤波器，同时使用隔离变压器。 2）抑制接地系统引入的干扰 在控制系统中，良好的接地可以起到很好的作用： （ 1）一般情况下，控制器和控制柜与大地之间存在电位差，良好的接地可以减少由与电位差引起的干扰电流。 （ 2）混入电源 和输入输出信号线的干扰可通过接地引入大地，从而减少了干扰的影响。 （ 3）良好的接地可以防止漏电流产生的感应电压。 可见，良好的接地可以有效的防止干扰引起的误动作。 3） 抑制输入输出电路的引入的干扰 （ 1）从抗干扰的角度选择 I/O 模块 ； ； ONOFF 电压差大，抗干扰性能好； OFF 电压高，对抗感应电压有利。 （ 2）防输入信号干扰的措施 输入设备的输入信号中的线间干扰，可适应输入模块的滤波使其衰减。 然而，输 第 6 页 第 6 页 共 30 页 20 20 = 400 入信号线与大地见的共模干扰在控制器内容回路产生大的电位差，是引起控制器误动作的主要原因，为了抗共模干扰，控制器要良好的接地。 3） 防输出信号干扰的措施 输出信号干扰的产生：感性负载场合输出信号由“ OFF”变为“ ON”时，产生突变电流，从“ ON”变为“ OFF”时是产生反方向感应电势。 另外，电磁接触器等触点回产生电弧，所有这些都有可能产生干扰。 （ 1） 交流感性负载的场合：在负载两端并接 RC 流涌吸收器， RC 越靠近负载，其抗干扰 效果越好。 （ 2） 直流感性负载的场合：在负载两端并接续流二极管 D。 二极管也要靠近负载，其反向耐压应是负载电压的 4 倍。 （ 3） 在开关时干扰较大的场合对于交流负载可使用双向晶闸管输出模块。 （ 4） 从防止输出干扰的角度来考虑控制器输出模块的选择：在有干扰的场合要选用有浪涌吸收器的模块，没有浪涌吸收器的模块，仅限于电子式或电动机的定时，小型继电器，指示灯的场合。 4）防止外部接线干扰的措施 控制器外部输入输出的接线不当，很容易造成信号间的干扰，为了防止外部接线产生的干扰，可以采用以下措施： （ 1）交流输入输出信号 与直流输入输出信号分别使用各自的电缆。 （ 2）集成电路或晶体管设备的输入信号线，需要使用屏蔽电缆。 屏蔽电缆中屏蔽线处理在输入 /输出设备侧悬空，而在控制器侧接地。 （ 3）控制器的接地线与电源线或动力线分开。 （ 4）输入输出信号线与高电压，大电流的动力线分开。 （ 5） 30m 以下的短距离时，直流和交流输入 /输出信号线不要使用一条电缆，必须使用同一条电缆时，直流输入 /输出信号线要使用屏蔽电缆。 （ 6） 30300m 中距离的场合，不关直流还是交流信号，输入 /输出线都不能使用同一条电缆，输入信号线一定要屏蔽线。 （ 7） 300m 以上的长距离场合，可考虑使用中间继电器转换信号，或使用远程 I/O通道。 第 7 页 第 7 页 共 30 页 20 20 = 400 PLC 的工作原理 PLC 作为一种特殊形式的计算机控制系统，是利用计算机技术对传统的硬件逻辑控制系统“继电器控制”进行 硬件软化 的结果。 但在运行方式上， PLC 的软件逻辑也与继电器控制系统的硬件逻辑存在根本性的区别。 继电器控制系统的硬件逻辑采用的是并行运行的方式，即如果一个继电器的线圈通电或者放电，该继电器的所有触点（不论是常开还是常闭、也不论其处于继电器线路的哪个位置上）都会立即同时动作；而 PLC的软件逻辑是通过 CPU 逐行扫描执行用户程序来实现的，即如果一个逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点并不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除两者之间由于运行方式不同而造成的这种差异， PLC 在程序运行方式、输入输出操作、特殊功能模板等方面作了特别的考虑。 循环扫描： PLC 采用了一种不同于普通微型计算机的运行方式 循环扫描方式。 因为继电器控制中各类触点的动作时间一般超过 100ms，因此只要 PLC 运行整个用户程序的时间“扫描周期” 小于 100ms，其运行结果与继电器控制就没有什么差别。 建立 I/O 映像区： PLC 在输入输出操作上采用定时采样、定时输出的方式。 即在一个扫描周期的固定时刻（一般在扫描周期的开始或结束）采样所有的输入点。