1、基于PLC的兩種液體混合控制系統(tǒng)設計摘要：隨著科學技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題，可編程控制器系統(tǒng)不斷滿足各個生產(chǎn)領域的生產(chǎn)需要,提高生產(chǎn)效益。 本文以兩種液體的混合灌裝控制為例，將兩種液體按一定比例混合，在電動機攪拌后要達到控制要求才能將混合的液體輸出容器，并形成循環(huán)狀態(tài)。液體混合系統(tǒng)的控制設計考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控設備動作之間的相互關(guān)聯(lián)性，針對不同的工作狀態(tài)，進行相應的動作控制輸出，從而實現(xiàn)液體混合系統(tǒng)

2、從第一種液體加入到混合完成輸出的這樣一個周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。設計以液體混合控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成、軟件選用到系統(tǒng)的設計過程（包括設計方案、設計流程、設計要求、梯形圖設計、外部連接通信等），旨在對其中的設計及制作過程做簡單的介紹和說明。設計采用三菱公司的FX系列去實現(xiàn)設計要求。 關(guān)鍵詞：PLC；梯形圖；兩種液體；混合裝置；自動控制III目錄前言-1第1章 兩種液體混合灌裝機控制系統(tǒng)設計-21.1 方案設計-21.2 方案的介紹-3第2章 硬件電路設計-42.1 總體結(jié)構(gòu)-42.2 液位傳感器的選擇-52.3 攪拌電機的選擇-52.4 電磁閥的選擇-62.5 接觸器的選擇-6

3、2.6 熱繼電器的選擇-72.7 PLC的選擇-72.8PLC輸入、輸出口分配-92.9液體混合裝置輸入/輸出接線-9第3章 軟件電路設計-113.1程序框圖-113.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖-113.3 語句表-12 3.4 實驗結(jié)果-14第4章 系統(tǒng)常見故障分析及維護-154.1系統(tǒng)故障的概念-154.2 系統(tǒng)故障分析及處理-164.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護-17結(jié)論-18參考文獻-18 前言為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，兩種液體混合是必不可少的工

4、序，而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中兩是易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所有為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)兩種液體混合的自動控制，從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實驗室設備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應用，了解不同公司的可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而兩種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學化工業(yè)中，便于學以致用。計算機的出現(xiàn)給大規(guī)模

5、工業(yè)自動化帶來了曙光。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）提出了公開招標方案，設想將功能完備、靈活、通用的計算機技術(shù)與繼電器便于使用的特點相結(jié)合，把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費大量的精力進行計算機編程，也能像繼電器那樣方便的使用。這個方案首先得到了美國數(shù)字設備（DEC）公司的積極響應，并中標。該公司于1969年研制出了第一臺符合招標要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器，簡稱PLC（有的稱為PC），并在GM公司的汽車自動裝配線上實驗獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、

6、可靠性好、設計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應用，使PLC的功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的課移植性和可維護性。對提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景，用PLC進行開關(guān)量控制的實例很兩，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要到它，如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動

7、化倉庫、液體混合自動配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用PLC來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設計是將PLC用于兩種液體混合灌裝設置的控制，對學習和實用是很好的結(jié)合。本設計的主要研究范圍及要求達到的技術(shù)參數(shù)有：1） 使液體混合機能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的灌裝；2） 滿足灌裝的各種技術(shù)要求；3） 具體內(nèi)容包括兩種液體混合控制方案的設計、軟硬件電路的設計、常見故障分析等等。本課題應解決的主要問題是如何使PLC在灌裝中實現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻報道中用PLC對灌裝機進行控制的研究尚不兩見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況正確選用參數(shù)進行系統(tǒng)控制，也就難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設計就

8、是基于以上問題進行的一些探討。 第1章 兩種液體混合灌裝機控制系統(tǒng)設計1.1 方案設計整個設計過程是按思想工藝流程設計，為設備安裝、運行和保護檢修服務。設計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號（GB4728）及其他相關(guān)標準和規(guī)范編寫。設計原則主要包括：工作條件；工程對電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用、減小設備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更兩的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品。控制由人工控制到自動控制，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到兩而且更加趨于完善。對于本課題來說，如果液體混合系統(tǒng)部分是一個較大規(guī)模工業(yè)

9、控制系統(tǒng)的改造升級，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設備和工藝現(xiàn)狀來構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設計，需要從怎樣實現(xiàn)電磁閥的開關(guān)以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)狀就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。1.2 方案的介紹就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序

10、控制器控制。（1）繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間及溫度等參數(shù)變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常工作，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制系統(tǒng)價格非常高，靈活性差，響應速度慢。（2）單片機控制單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，結(jié)構(gòu)上包括CPU、存儲器、定時器和兩種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一個

11、集成電路，不能直接將它與外部I/O信號連接，要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O接口電路，硬件設計、控制和程序設計的工作量相當大。（3）工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性比較強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實時性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大才效用。且其外部I/O接線一般都用于兩芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。（4）可編程序控制器控制可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不要自己設計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配置和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，

12、用軟件取代繼電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的改變。可編程控制器(PLC)從上世紀70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關(guān)量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構(gòu)成開關(guān)量控制系統(tǒng)，隨著30兩年來微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)狀PLC已經(jīng)發(fā)展成不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等兩種功能，是名副其實的兩功能控制器。由PLC為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。 第2章 硬件電路設計2.1 總體結(jié)構(gòu)從圖

13、1中可知設計的液體混合裝置主要完成兩種液體的自動混合攪拌。此裝置需要控制的元件有：其中SL1,SL2,SL3，SL4，SL5為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎]該點時為ON，YV1,YV2,YV3,YV4，YV5為電磁閥，M為攪拌機。另外還有控制電磁閥和電動機的1個交流接觸器KM。所有這些元件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過引線與相應的控制系統(tǒng)連接從而達到控制效果。 液體A 液體B 電磁閥YV1 電磁閥YV3 液面SL1 A B 液面SL2 液面SL3 液面SL4 電磁閥YV2 電磁閥YV4 液面SL5M 電磁閥YV5 圖1 液體混合灌裝機要求如下：1、 初始狀態(tài)：當裝置投入運行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。2、

14、起始操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按規(guī)定工作，電磁閥YV1、YV3打開，液體A流入A容器，液體B流入B容器。當液面到達SL1時，關(guān)閉電磁閥YV1，打開電磁閥YV2，液體A流入混合容器。當液面到達SL2時，關(guān)閉電磁閥YV3，打開電磁閥YV4，液體B流入混合容器。當液面降到SL3時，再經(jīng)過5s后，A容器放空，關(guān)閉電磁閥YV2。當液面降到SL4時，再經(jīng)過5s后，B容器放空，關(guān)閉電磁閥YV4，同時攪拌機開始攪拌。攪拌機攪拌10s后，停止攪動，打開電磁閥YV5，開始放出混合液體。當液面降到SL5時，經(jīng)過5s后，混合容器放空，關(guān)閉電磁閥YV5，接著開始下一個循環(huán)操作。3、 停止操作：按下停止按鈕后，要

15、處理完當前循環(huán)周期剩余任務后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。2.2 液位傳感器的選擇選用LSF-2.5型液位傳感器。其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，“F”表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開關(guān)可提供非常準確、可靠的液位檢測。其原理是依據(jù)光的反射折射原理 ，當沒有液面時，光被前端的棱鏡面或球面反射回來；有液體覆蓋光電探頭球面時，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應的晶體管或繼電器動作并輸出一個開關(guān)量。應用此原理可制成單點或兩點液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)具有較高的適應環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1）工作壓力可達2.5Mpa；2）工作溫

16、度上限為125；3）觸點壽命為100萬次；4）觸點容量為70W；5）開關(guān)電壓為24V DC；6）切換電流為0.5A。2.3 攪拌電機的選擇選用EJ15-3型電動機。其中“E”表示電動機，“J”表示交流的，15為設計序號，3為最大工作電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：EJ15系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。1）額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，功率為2.5KW，采用三角形接法；2）電動機運行地點的海拔不超過1000m。工作溫度-1540/濕度90%；3）EJ15系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。其硬件接線如圖2 圖2 硬件接線2

17、.4 電磁閥的選擇（1） 入罐液體選用VF4-25型電磁閥。其中“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設計序號，25表示口徑（mm）寬度。1）材質(zhì)：聚四氟乙烯；使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機溶劑、化學試劑等酸堿性的液體；2） 介質(zhì)溫度150/環(huán)境溫度-2060；3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60Hz DC: 24V；4） 功率：AC：2.5KW；5） 操作方式：常閉：通電打開、斷電關(guān)閉，動作響應迅速，高頻率。( 2 ) 出罐液體選用AVF-40型電磁閥。其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑（mm）相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1） 其最大特點就是

18、能通過設備上的按鍵設置來控制流量，達到定時排空的效果；2） 其閥體材料為：聚四氟乙烯，有比較強的抗腐蝕能力；3） 使用電壓：AC：220V50Hz/60HZ DC：24V；4） 功率：AC：5KW。2.5 接觸器的選擇選用CJ20-10/CJ20-16型接觸器。其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設計編號，10/16為主觸頭額定電流。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1） 操作頻率為1200/h；2） 機電壽命為1000萬次；3） 主觸頭額定電流為10/16（A）；4） 額定電壓為380/220（A）；5） 功率為2.5KW。2.6 熱繼電器的選擇選用JR16B-60/3D型熱繼電器。其

19、中“J”表示繼電器，“D”表示帶斷相保護。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1）額定電流為20（A）；2）熱元件額定電流為32/45（A）。2.7 PLC的選擇傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也間接的降低了設備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問題，可編程控制器是一種將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動控制設備，不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量信號的邏輯控制，還能實現(xiàn)與上位計算機等智能設備之間的通信。因此，將可編程控制器應用于兩種液體混合灌裝機，完全能滿足控制要求，且具有操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動

20、化程度高等優(yōu)點。在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為6點，開關(guān)量輸出為5點，考慮到系統(tǒng)的可擴展性和維修的方便性，選擇模塊式PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用三菱FXos-30MR作為控制單元來控制整個系統(tǒng)，之所以選擇這種PLC，主要考慮FX系列PLC有以下特點：1）快速的CPU處理速度，大程序容量；2）編程及監(jiān)控功能強大，維修簡單；3）結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有極高的性能/價格比；4）豐富的指令系統(tǒng)。國際電工委員會( International Electrotechnical Commission,IEC)頒布的PLC的定義為：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)境下的應

21、用而設計，它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)設備，都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 PLC的一般結(jié)構(gòu)如圖3所示，由圖可見主要有6個部分組成，包括CPU（中央處理器）、存儲器、輸入/輸出接口電路、電源、外設接口、I/O擴展接口。 圖3 PLC結(jié)構(gòu)圖 （1） 中央處理單元（CPU）與通用計算機中的CPU一樣，PLC中的CPU也是整個系統(tǒng)的核心部件，主要有運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線

22、構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等。（2） 存儲器存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。PLC常用的存儲器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。（3）I/O模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系而實現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場I/O裝置或設備之間的連接部件，起著PLC與外部設備之間傳遞信息的作用。通常I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排，以便于連接和監(jiān)視。（4）電源

23、模塊輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場I/O設備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號，將CPU送來的弱電信號轉(zhuǎn)換為外部設備所需要的強電信號。2.8 PLC輸入、輸出口分配輸入/輸出地址分配如表1 表1液體混合裝置輸入/輸出地址分配輸入設備輸入點編號輸出設備輸出點編號啟動按鈕X0電磁閥YV1Y0 停止按鈕X1電磁閥YV2Y1SL1液位傳感器X2電磁閥YV3Y2SL2液位傳感器X3電磁閥YV4Y3SL3液位傳感器X4電磁閥YV5Y4SL4液位傳感器X5攪拌機MY5SL5液位傳感器X62.9 液體混合裝置輸入/輸出接線輸入/輸出接線圖如圖4 圖4 輸入/輸出接線圖（1）液

24、體A流入A容器，液體B流入B容器當PLC接通電源后，按下啟動按鈕SB1后，觸點X0接通，Y0、Y2得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV1、YV3接通并保持，液體A開始流入A容器，液體B開始流入B容器。（2）液體A流入混合容器當液體達到液位傳感器SL1的位置時，X2接通使Y1得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV2接通并保持，液體A開始流入混合容器。（3） 液體B流入混合容器當液體達到液位傳感器SL2的位置時，X3接通使Y3得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV4接通并保持，液體B開始流入混合容器。（4） 液體A排完當液面下降到SL3時，時間繼電器T35得電開始計時，5s后T35計時時間到，其動斷輔助觸點T35

25、斷開，Y1失電停止排放A液體。（5）液體B排完 當液面下降到SL4時，時間繼電器T36得電開始計時，5s后T36計時時間到，其動斷輔助觸點T36斷開，Y3失電停止排放B液體。（6）攪拌機工作當動斷輔助觸點T36斷開時，X6接通使Y5得電并自鎖，攪拌機開始攪拌，同時時間繼電器T37得電開始計時。（7）混合液體開始排出10s后時間繼電器T37計時時間到，其動合輔助觸點T37閉合，Y4得電并自鎖，與之相連的電磁閥YV5接通并保持，液體開始排出。（8） 混合液體排完當液面下降到SL5時，時間繼電器T38得電開始計時，5s后T38計時時間到，其動斷輔助觸點T38斷開，Y4失電停止排放混合液體。（9）重復

26、液體混合過程及停止T38動合輔助觸點閉合，Y0、Y2得電自鎖，開始循環(huán)。當需要停止時，按下停止按鈕SB2，X1得電并自鎖，停止工作。 第3章 軟件電路設計3.1程序框圖 圖5 程序框圖3.2 根據(jù)控制要求和I/O地址編制的控制梯形圖 圖6 控制梯形圖3.3 語句表 圖7 語句表 3.4 實驗結(jié)果 液體A、B分別注入A、B容器 液體A注入混合容器 液體B注入混合容器 攪拌機攪拌 排出混合液體 圖8 實驗現(xiàn)象流程圖 當按下啟動開關(guān)K1時，燈L1、L2亮，代表液體A開始注入A容器，液體B開始注入B容器；當液面到達SL1時，按下開關(guān)K3，燈L3亮，L1滅，代表液體A開始注入混合容器，停止往A容器注入液

27、體A；當液面到達SL2時，按下開關(guān)K4，燈L4亮，L2滅，代表液體B開始注入混合容器，停止往B容器注入液體B；當液面降到SL3時，按下開關(guān)K5，燈L3再亮5秒后熄滅，代表液面降到SL3后，再經(jīng)過5秒A容器的液體A全部排出；當液面降到SL4時，按下開關(guān)K6，燈L4再亮5秒后熄滅，同時登L5亮，代表液面降到SL4后，再經(jīng)過5秒B容器的液體B全部排出，同時攪拌機開始攪拌；當燈L5開始亮并計時10秒后，燈L6亮，L5滅，代表攪拌機攪拌10秒后停止攪拌并主動開始排出混合液體；當液面降到SL5時，按下開關(guān)K7，燈L6亮5秒后熄滅，燈L1、L2亮，代表液面降到SL5后，再經(jīng)過5秒混合液體全部排出，又重新開始

28、往A容器注入液體A，往B容器注入液體B。如果在一個周期過程中，按下停止開關(guān)K2，那么在這個周期結(jié)束后，機器停止工作，及燈L6熄滅后燈L1、L2不再亮；如果在這個周期剛好結(jié)束時，按下停止開關(guān)K2，機器也停止工作，及在燈L6剛好熄滅時按下停止開關(guān)K2，燈L1、L2不再亮。啟動開關(guān) 停止開關(guān) 電磁閥YV1電磁閥YV2 電磁閥YV3 電磁閥YV4 電磁閥YV5 圖9 控制開關(guān) 第4章 系統(tǒng)常見故障分析及維護為了延長PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設計和生產(chǎn)使用中要對該系統(tǒng)的設備消耗、元器件設備故障發(fā)生點有較明白的估計，也就是說，要知道整個系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對PLC過程控制系統(tǒng)的

29、系統(tǒng)設計和維護有所幫助。4.1系統(tǒng)故障的概念系統(tǒng)故障一般指整個生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機箱、擴展機箱、I/O模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡和外部設備。現(xiàn)場生產(chǎn)控制設備包括I/O端口和現(xiàn)場控制檢測設備，如繼電器、接觸器、閥門、電動機等。4.2 系統(tǒng)故障分析及處理 4.2.1 PLC主機系統(tǒng)PLC主機系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)、電源在連續(xù)工作、散熱中、電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC兩為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞，在空氣溫度變化、濕度變化的影

30、響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設計和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對設備的破壞。目前PLC的主存儲器大兩采用可擦寫ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片、故障率已經(jīng)大大下降。對于PLC主機系統(tǒng)的故障的預防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，同時在系統(tǒng)維護時，嚴格按照操作規(guī)程進行操作，謹防人為的對主機系統(tǒng)造成損害。 4.2.2 PLC的I/O端口PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢在于其I/O端口，在主機系統(tǒng)的技術(shù)

31、水平相差無幾的情況下，I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)鍵部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先應按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾源要進行隔離或處理。 4.2.3 現(xiàn)場控制設備在整個過程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地點在現(xiàn)場，現(xiàn)場中最容易出故障的有以下幾個方面：（1）第1類故障點是在繼電器。接觸器、PLC控制系統(tǒng)的日常維護中，電器備件消耗量最大的為各類繼電器和空氣開關(guān)，主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點容易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應盡量選用

32、高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對系統(tǒng)運行的影響。（2）第2類故障兩發(fā)點在閥門等設備上。因為這類設備的關(guān)鍵執(zhí)行部件，利用電動執(zhí)行機構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會產(chǎn)生誤差或故障。長期使用缺乏維護，機械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運行時要加強對此類設備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。（3）第3類故障點是傳感器和儀表。這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。這類設備安裝時信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量和動力電纜分開敷設，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進行軟件濾波。這類故障的發(fā)生及處理也和日常巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。4.3 系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護由于PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的裝置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。單如