plc技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇plc技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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2plc技術的優點

作為微機技術和傳統繼電接觸控制技術相互結合的產物，PLC技術克服了繼電接觸控制系統中機械觸點接線復雜、可靠性低、功耗高、靈活性差等缺點，充分利用了微處理器的優勢，具體包括以下優點。

2.1功能完善

當前，PLC產品的規模和型號非常豐富，可以滿足各種工業控制的需要，而且具有非常完善的邏輯處理和數據運算功能，被廣泛應用于各種數字控制領域。

2.2可靠性高

在PLC的生產過程中，采取了先進的內部抗干擾技術，極大地提高了系統的可靠性。同時，PLC具備相應的自我檢測能力，一旦發現硬件故障，可以及時發出警報信號，提醒相關人員處理故障，因此，PLC控制系統具備很高的可靠性。

2.3編程語言簡單

作為一種工控計算機，PLC的接口相對簡單，編程容易，其使用的梯形圖語言編程對工作人員的專業技能要求較低，不需要面對復雜的匯編語言，即使那些不熟悉計算機的人員也可以輕松上手。

2.4維護方便

在PLC技術中，以存儲邏輯代替了接線邏輯，極大地降低了裝置外部的接線數量，減少了系統的建設周期，同時，也在一定程度上降低了設計難度，以便于系統的維護和管理。不僅如此，PLC可以實現在線編程，轉變生產過程，被廣泛應用于多品種、小批量的工業生產控制中。

3PLC技術在電力工程中的應用

在電力工程中，PLC技術的應用主要表現在以下幾個方面。

3.1開關量控制

開關量控制包括以下兩方面的內容。

3.1.1斷路器控制

在傳統的電力自動化控制系統中，對斷路器的控制多是采用繼電器控制的方式，需要使用大量的電磁繼電器，存在許多觸點和聯接點，進而降低了系統的可靠性。而PLC技術的應用和普及，使得軟繼電器逐漸代替了繼電元件，極大地提高了控制系統的可靠性。在PLC控制系統中，操作人員只需要執行一些非常簡單的工作，比如分閘、合閘等，系統就會自動根據實際運行狀況，給出正確的操作信號。同時，在系統出現故障時，會自動跳閘，并發出相應的報警信號。而且，PLC控制系統不需要進行復雜的二次接線，可以有效地降低接線失誤率，大大減少維護檢修的工作量。

3.1.2備用電源自動投入裝置

備用電源自動投入裝置的主要功能是提高供電系統的可靠性，被廣泛應用于大型企業的供電系統中。在原有的備用電源投入系統中，多采用手動或自動供回電線路的方式供電，在投切過程中，會出現幾秒鐘的斷電時間，影響供電的連續性和可靠性。而應用PLC，可以實現對備用電源自動投入裝置的控制，可以根據系統的實際情況進行抗干擾，具有可靠性高、操作簡單、接線方便等優點。

3.2順序控制

在原有的電力工程中，控制系統一般都是采用繼電器控制，而隨著PLC技術的發展，高性能的PLC控制系統逐漸取代了繼電器控制。在實際應用中，PLC不僅能夠全面調節整個電力工程，也可以控制部分電路。同時，PLC控制器屬于遠方終端單元，可以利用遠程控制的方式控制變電站現場的RTU裝置，實現對各種開關狀態量的采集和處理，并通過相應的反饋環節獲得故障信息，以便及時處理和解決其中存在的問題和故障，以保證電力系統的安全、穩定運行。

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2高職《PLC應用技術》課程教學過程中存在的主要問題

第一，教學理念落后，特色不夠明顯。目前，在實際教學中，教師一般只注重理論知識的講授，過于注重在理論知識體系方面的完整性，而很少注意到實際操作的聯系，以及項目系統設計方面的問題，這也就意味著教師忽視了高職教育的主要目標，忽視了對學生實際操作以及技術應用方面的能力的培養。在一定程度上脫離了高職院校的辦學目標。第二，教材內容分配不合理。雖然圖書市場上有關PLC應用技術的書籍有很多，但是并不是每一本都能夠適合對高職院校學生的應用，而且真正能夠符合高職院校教學目標的教材還很少，很多高職院校使用的是本科院校所應用的教材，這種教材在很大程度上是缺乏實踐環節的，并不能很好的反應高職院校的特點，不能培養出掌握專業技能的應用型人才。因此，應對教材進行新的改版以及組織安排。第三，師資隊伍對教學模式的適應力差。在新時期，教師一般都沿用傳統的教學方式，沒有根據社會的要求，沒有根據企業的實際需求進行適當的教學改革，而傳統的教學模式是難以適應新時期的學生的，難以吸引學生的注意力，激發學生的學習熱情。

3實際教學的方法

3.1項目驅動教學法

在教學過程中加入項目教學，將教與學有機結合起來，可以通過項目驅動教學的方法，以任務來驅動學生進行學習，在完成任務的過程中掌握相關知識以及操作技能。教師可以項目來為學生安排一定的任務，讓學生的學習更具目的性，使學生通過項目調研、實施、驗收等相關環節來的訓練來學習相關專業知識，在實踐中對知識的學習會更加牢固，而且，還可以讓學生在實踐中提高發現問題、分析問題、解決問題的能力。通過項目實踐培養學生的專業技能以及綜合應用能力。

3.2現場教學法

有條件的學校可以為學生安排一些現場參觀、實訓的機會，讓學生在實訓場或者生產一線來進行學習，通過理論與實踐的有機結合，來促進學生的感謝認識，有效提高學生的理解能力，而且現場教學法可以幫助教師將抽象的理論知識具體為現場實踐，讓學生更容易理解。

3.3案例教學法

教師可以根據自己多年的教學以及研究經驗的積累，為學生講解一些企業的實際案例，通過實際案例來將抽象的知識具體化，使一些專業的概念、理論更加簡單、形象，更容易理解，還能夠提高學生的學習熱情，激發其學習的主動性與積極性。讓學生通過對具體案例的理解來提高其識別問題、分析問題的能力。

4PLC應用技術教學改革的主要措施

4.1改變教學理念

要想進行教學實踐的改革，教師首先要做的就是改變原有的傳統觀念的束縛，要充分了解高職院校的教學目標，結合社會的需要以及企業的需求來對學生進行培養教育。在教學中，拋棄傳統的灌輸式的教學，要加強對實踐能力的培養，有效協調知識、能力、素質三者之間的關系。

4.2改革教學環境

加強對師資隊伍的培養、提高。可以鼓勵教師到生產一線工作一段時間，讓教師不僅有效理解理論知識，還具有一定的實際動手能力，掌握基本的操作技能，通過自己的實踐經驗來全方位的對學生進行培養。同時高職院校還可以聘請一些在相關領域具有豐富經驗的技術人員來對學生進行教學。教師在教學實踐中應加強對多媒體資源的利用，向學生講授一些前沿的專業知識，緊跟時代步伐。

4.3改革考核方式

在課程教學之后的考核對學生的學習有一定的導向作用，因此需要對考核方式進行改革，可以將課程知識的學習與實踐結合起來，增加實踐課程的比重，還可以與一些職業資格的認證進行接軌，建立綜合的評價體系。

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二、遠程通信控制與系統控制中PLC技術的應用

目前，在自動化控制系統中，PLC技術不僅在其他繼續結構控制中應用，同時還在自動化系統本身的控制中得到應用，也可以說，PLC技術能在本身系統中采取邏輯錯誤糾正以及故障排查，這樣才能保證自動化控制系統運行的穩定性。在工業自動化的實際生產中，設備所進行的每個動作都會有相應的自動化系統進行控制，并且應用系統檢測裝置會進一步調整執行期間所出現的累積誤差，一旦設備的運行情況發生異常，PLC整個系統的邏輯關系就會發生混亂，通過發生混亂現象的邏輯關系，PLC控制系統就會自行診斷故障，并且報警。在不同系統間PLC進行遠程信息控制的過程中，只要確保信息傳輸界面同互聯網通信模塊之間的正確性，PLC技術便能穩定的進行遠程通信。

三、邏輯運算中PLC技術的應用

PLC在自動化控制系統中，數據處理與邏輯運算有著比較重要的作用，例如運算功能、數據篩查功能、數據傳輸功能、數據轉換功能、數據位處理功能以及控制開關量等。利用PLC運算功能，進而對生產數據進行處理，比如數據的分析、采集以及工作總結等，目前大部分的造紙工業、冶金以及食品等都是通過PLC對數據信息進行監控。通過PLC控制開關量，可以使軟接觸點得到有效的增加，進而使工業自動化系統質量得以提升，企業能夠節省大量的物力成本與人力成本，對比傳統意義上繼電器，其可靠性較好、操作簡單、便于維修、迅速控制，目前基本上能替代大多數的繼電器。

四、生產系統自動化控制中PLC技術的應用

在自動化生產的過程中，通常PLC是利用主機模塊、位置控制模塊、模擬參數控制模塊、工//0界面模塊、通信模塊以及計數模塊對工業自動化生產進行控制。在實際的工業生產過程中，PLC技術可以利用對于生產過程的了解，并且按照實際生產過程中需要控制的監控對象與動作對象，優化組合以及合理調整PLC系統中的相關控制模塊，進而通過最合理方式與最少模塊構建功能完善且全面的一個自動化控制系統，這樣才能確保生產中靈活調整控制以及生產中的準確運行。在運行PLC控制系統的過程中，對參數模塊功能的模擬是在監控整個生產的過程，并且將控制語句傳輸到監控儀表，進而對控制精度進行改善，比如，熱處理日常運行的維護，鍋爐溫度升降控制或者是保溫工作等等。目前世界上的大部分國家，都已經利用PLC技術完成機械工程自動化的相關標準設備，這一技術的應用范圍比較廣，覆蓋到食品、娛樂、交通、化工以及冶金等全部輕重工業，在自動化領域中使用最為重要，也是用途最為廣泛的控制設備。僅在2009年全國PLC的生產件數就己經達到了1500萬件，到2010年時，其產量突破了1800萬件，2011年時產品最終數量達到2300萬件，到目前為止呈現為持續增長的趨勢。

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1 引言

現代工業生產中越來越多的應用到PLC系統參與生產控制，使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。要使PLC能正常工作，通常編程器（ProGrammer-PG)是必需的，程序首先是在PG內完成編制，然后通過通訊聯接下載到PLC以使PLC運行。同時，也可以通過PG來監視PLC的運行過程及運行狀態。對于工廠的部分技術人員來說，就經常需要使用PG與PLC建立在線連接讀取一些數據或者對現有程序進行局部修改，而且當PLC系統需要更換CPU模塊時，也必須使用PG連接到CPU端口上將運行程序寫入CPU存儲器內，因此，PG與PLC系統CPU的正確在線連接就顯得尤為重要了。西門子PG可以是專用編程電腦，也可以是普通電腦加上編程軟件包及相應接口，編程軟件包為STEP 7 編程系統，具有強大的人機操作界面，采用的是WINDOWS視窗操作系統，使用者很容易掌握。本文就筆者在實際工作中使用西門子產品時遇到的幾類典型連接故障以及對故障的解決方法進行了闡述，希望對相關人員能有幫助。

2 故障類型和解決方法

（1）硬件組態中模板組態錯誤

這一類型的故障一般發生在設備安裝階段及模板更換期間，也是最容易查找的故障。此時需要檢查機架上插入的模板與硬件組態中的模板型號是否一致，如果模板存在組態錯誤，可能導致系統數據下載失敗，系統也會報如下錯誤信息：

Download(13:4589)

The system data could not be loaded on the module…atstation…SDB 200 could not be loaded.

解決方法：必須確保硬件組態中模板的訂貨號與實際一致，如CPU315-2DP的訂貨號為6ES7315-2AF03-0AB0。然后保存編譯硬件組態后重新執行連接、裝載即可。

（2）地址組態錯誤

如果硬件組態中配置的MPI或PROFIBUS的地址與CPU的節點地址不一致，用戶可能會看到如下的錯誤信息：

Download(33:16656)

“Online:Connection could not beestablished.The connection partner is not responding.”

解決方法：此時就需要檢查硬件組態中的地址信息，如組態信息中顯示“MPI=2”，則說明在硬件組態中CPU的MPI地址也需設置為2，否則PG在與PLC在線連接時會出現錯誤而導致無法建立連接。（3）PG/PC接口設置配置錯誤

一般來說，PG在與PLC連接時首先需要對接口參數進行相應的配置，如果PG/PC接口參數設置與在線連接的模板通信接口不相匹配，或者該接口未安裝，用戶會看到如下的錯誤信息：

Load(288:47) “Unable to reach the module…via theonline interface”.

解決方法：使用PG上安裝的STEP 7軟件中菜單命令“Tools>Set PG/PC interface…”打開PG/PC接口(如圖1)，在窗口中檢查是否為在線連接設置的接口正確，一般這個接口設置是根據PG與PLC在線連接是采用的何種通信接口而決定，PG與PLC在線連接常用的通信接口和連接線一般有三種：MPI接口、PROFIBUS-DP接口和RJ45接口，前兩種接口使用的連接線為專用雙絞線，RJ45接口即為普通網線連接。因此根據西門子通信協議的規定在菜單中選擇相對應的通信協議即可建立在線連接實現數據的上傳和下載了。

當然如果在菜單中沒有找到自己所需要的接口通信協議，則點擊“Select”按鈕進入彈出的對話框選擇自己所需的接口協議安裝，安裝完成后，窗口便會顯示此接口協議，點擊選擇即可。

（4）通信波特率設置與實際網絡接口通信波特率設置不匹配

在電子通信領域，波特率即調制速率，指的是信號被調制以后在單位時間內的波特數，即單位時間內載波參數變化的次數。它是對信號傳輸速率的一種度量，通常以“波特每秒”（Bps）為單位。如果將調制解調器的波特率設置為高于其他的調制解調器的波特率，則較快的調制解調器通常要改變其波特率以匹配速度較慢的調制解調器。免費論文，PG。

如果系統硬件組態中通信波特率設置與實際網絡接口通信波特率設置不匹配時，則會出現如下錯誤信息：

Load in module(33:17075)

“Online :The local MPI address for the programmingdevice/PC is higher than the maximum node address or the wrong transmissionrate or wrong interrupt is set”.

解決方法：使用PG上安裝的STEP 7軟件中菜單命令“Tools>Set PG/PC interface…”打開PG/PC接口設置并點擊“Diagnostics…”按鈕(如圖2)，使用“Tset”按鈕可以進行MPI/PROFIBUS網絡診斷。

根據診斷結果就可以判斷出波特率的設置是否合適，如需要修改波特率設置參數，則在“Set PG/PC interface”操作界面上點擊“Properties”按鈕，在彈出的對話框中選擇正確或合適的網絡傳輸波特率（如圖3）。免費論文，PG。免費論文，PG。

3 結束語

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1． 前言

隨著發電技術迅猛發展目前新建火電機組單機容量600MW屬于主流，我公司三四期擴建工程裝機容量為4×600MW。論文大全，自動。面對如此規模的發電機組對煤炭的需求量也就越來越大，對輸煤等公用系統的自動化控制要求也就越來越高。論文大全，自動。考慮機組容量對用煤量的問題，為了避免一條卸煤和上煤通路成為瓶頸耽誤正常生產，設計了兩條上煤通路，在正常情況下的運行方式是雙路如果在其中一條有缺陷需要停運處理時就得單路運行這主要是考慮設備運行的穩定性。

2． PACSystem 控制系統介紹

利港電廠為三四期擴建工程配套輸煤系統所使用的控制系統為 GE FANUC公司在2003年推出的新的可編程自動化控制器PACSYSTEMRX7I .雖然PAC形式與PLC相似, 但PAC系統的性能卻廣泛全面得多.它是一種多功能控制器平臺,包含了多種用戶可以按照自己的意愿組合,搭配和實施的技術和產品.

2.1）控制系統

本系統使用了兩套GE 公司的PACSystem RX7i系列PLC，(RX 代表機架式安裝,7代表基于90-70架構, i代表智能化意思)，互為熱備用即CPU冗余。為了避免同時失電，兩個機架的電源都取UPS電源。其處理器的型號700 MHz Pentium，內存10MB和10MB FLASH。另外CPU冗余使用了一種新技術—映射內存,如果在一個內存中寫入數據,它們會立即在其它內存中映射出來.它是一種光纖環和獨立設備.這體現了冗余備份技術的可用性和可靠性.在實際生產運用中我們兩個使CPU中的程序完全一樣，采集信息、處理程序、發出命令由主CPU完成，備用CPU在實時跟蹤主CPU工作。一旦主CPU失電或者通訊中斷，備用CPU將代替主CPU繼續完成工作。　主機通過以太網同PC機相連進行數據交換，由CPU通過判斷采集的輸入信號，經過預先編制好的程序進行運算處理后，再通過輸出模塊發出命令，來達到控制的目的。

3. 現場控制系統

3.1）系統控制對象

本套輸煤系統的主要控制對象有：皮帶機24條（其中4#A/B皮帶可雙向運行），卸船機2臺，十個環式布料機和十個環式給料機，滾軸篩4臺，碎煤機4臺，取樣裝置兩套，圓盤電磁除鐵器10臺，皮帶稱4套，，電動三通擋板2個，移動伸縮頭4個，除塵器24個。

3.2）人機接口系統

本系統由兩臺操作員站(POS)，一臺工程師站(EDS),一臺服務器,及相應的通訊網絡組成.兩臺工控機可互為備用,EDS 是對輸煤系統運用軟件,進行開發管理的工具,與編程軟件一起完成所有的工程設計,組態修改,文檔服務,現場調試和系統維護等任務。服務器用于對過程數據進行實時采集、記錄、處理、存儲并生成一定格式的報表等數據以便于運行監視、歷史分析等管理工作.各工作站使用普通網線同以太網交換機相連，通過以太網通訊模塊同PLC主機進行通訊。所有的數據顯示和操作都可以在操作員上位機上完成，并且還有報警，歷史趨勢和報表功能，給操作人員提供最完備的使用環境。論文大全，自動。

3.3）遠程系統

本系統設置了八個I/O遠程站，通過光纜經光電轉換器與主/從站的總線控制器相連。這種應用方式極大地減少了控制電纜的數量和長度，減少了因電纜過長而引起的接地或接線不良等故障，也減少了費用的投入。另外采用光纜連接遠程站的通訊方式，使得通訊距離比應用同軸電纜通訊長了很多，并且消除了電壓、電流的干擾，提高了數據傳輸的品質。每一套系統通過四塊IC697BEM731總線控制器與現場Genius BIU(IC670BI002)總線接口單元連接，構成一個簡潔Genius 網絡。這個時候我們可以通過Genius 網絡特性一覽表決定終端電阻等。我們可以從網絡組態圖上可以看出基本上每個轉運站都有兩個BIU，每個BIU可以管理多種類型的I/0模塊，熱電阻和熱電偶模塊。我廠在現場主要采用的是IC670MDL640輸入模件，IC670MDL740輸出模件，IC670ALG240模擬量輸入模塊及 IC670ALG620 RTD模塊。對于BIU 和I/O模塊我們都可以通過HHM手持式監視器進行配置。

4） 構成局域網主要軟硬件

4.1 軟件系統

4.1.1）上位機監控軟件

本系統的上位監控軟件選用的是GE公司的CIMPLICITY HMI 6.1作為開發平臺，利用該軟件的變量存檔編輯器和報表設計器，可以很方便地為運行用戶過程數據生成用戶檔案并生成報表。利用ODBC功能，把所有設備的報警和人員的操作都記錄下來，通過聲音通知操作人員，以便使操作人員能夠立即進行處理，并給日后事故原因的分析創造有利條件。報表的數據量目前保留一個月，通過ODBC功能存放在服務器中（服務器所用軟件為SQL2000）

4.1.2）PLC編程軟件

PLC編程軟件采用GE公司的Proficy Machine Edition5.0（包含編程軟件、組態軟件）作為編程調試軟件的開發平臺。論文大全，自動。使用梯形圖編程方式，這種軟件的優點是有強大的功能塊系統，并且由于集成了組態通訊等功能對于我們使用者是相當方便的。另外當時上位機軟件也采用GE公司的HMI，作為畫面開發平臺它雖然不屬于主流開發軟件，但我們考慮到與PLC良好的兼容性通過和INTOUCH軟件比較后覺得還是采用同一家公司的軟件比較好。

4.2) 硬件系統

操作員站配置客戶機2臺.長期放置于值班員操作臺,POS客戶機采用DELL臺式PC.工程師站配置服務器一臺,服務器采用DELL服務器.安裝軟件為基于微軟 Windows XP 操作系統上的SQL2000 數據庫軟件,一臺DELL 臺式PC機

5） 使用注意問題

a) 控制好溫度

PLC正常工作要求的環境溫度在0-55°C之間。在安裝PLC時應使其盡量遠離發熱量在的元件，并給PLC四周留足足夠的通風散熱空間。PLC的基本單元和擴展單元之間要留有30mm以上間隔。PLC機架上要安裝風扇，在夏天最好裝設空氣調節器，以降低PLC運行時的環境溫度。

b) 保證供電電源質量

PLC設備使用的供電電源為50HZ、220（1±10）V的交流電。考慮到設備持續運行的問題一般考慮接入UPS電源。論文大全，自動。

c) 提供良好的接地

良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發生的電壓沖擊危害。論文大全，自動。PLC的接地線與機器的接地端相接，擴展單元其接地點與基本單元的接地點接在一起。并使用專用地線（獨立的接地裝置），接地點應盡可能靠近PLC。

6） 結束語

這套系統目前已經運行了兩年時間了，根據實際的運行情況證明：整個系統安全可靠，穩定性高，控制靈活性強。隨著計算機和PLC技術的提高，輸煤系統的自動化水平也在不斷提高，目前已經做到了把相對分散的各個設備統一集中到一起進行遠程控制，表明了目前自動化水平的提高。相信隨著我國電力工業的發展和計算機、PLC硬件及軟件水平的不斷提高，程序控制作為輸煤系統的主要控制方式，在火力發電廠將得到更加廣泛的應用。

參考文獻

PACsystem中文手冊

網站www．ctrlink．com．cn以太網須知介紹

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中圖分類號：TN77文獻標識碼：A

1引言

提升機在礦井生產中素有咽喉設備之稱，提升機對于礦井的安全生產有著至關重要的作用。提升機電力傳動系統復雜，控制系統要實現的控制功能較多，因此對于提升機的控制系統的設計，需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態相互轉換的功能需求。針對提升機如此復雜的控制要求，傳統的電氣控制難以實現，因此，必須借助于PLC自動控制實現。

本論文主要結合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統上的應用，對提升機自動控制系統進行詳細的分析設計研究，以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統設計應用方法，并以此和廣大同行分享。

2礦井提升機控制系統應用現狀分析

(1) 我國提升機控制技術應用現狀

我國礦井提升機一直承擔著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任，因此一直素有礦井咽喉設備之稱。我國礦井提升機控制技術相較于國外處于落后階段，國外已經發展到智能實時監控提升機并實現故障智能診斷技術，而目前我國提升機控制系統的技術，還普遍停留在原始的電氣控制階段，對于數字化控制技術、計算機智能控制技術目前還處于研究探索階段。縱觀我國的提升機電控系統控制技術的應用，發展緩慢，多數是借鑒或者仿制國外的電控系統，并且電控系統在實際應用中也存在一定的問題。

(2) 我國提升機控制系統應用中存在的問題

① 我國提升機電控系統沒有專業的生產廠家。這是我國目前提升機控制系統和控制技術發展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統，要么直接從國外公司進口，這樣成本十分高昂，且后期設備維護維修十分不便；國內現有的提升機電控系統均是高校科研院所自發研制的電控系統，多數并不具備通用性。

② 我國提升機電控技術落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數字控制技術，傳統的提升機電控系統都是采用電氣化控制系統，繼電器、接觸器控制廣泛使用，導致能耗過高，控制不可靠，嚴重制約了我國提升機電控系統的發展應用。

③ 我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現提升機運行速度的制動，制動能耗過高，造成提升機電控系統負荷太大，由此導致我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關鍵工作參數、狀態參數及運行參數根本沒有實現實時監控，經常發生過卷或者超速等安全事故。

鑒于以上問題，我國必須要大力發展提升機在運行過程中的電控系統的自動化、智能化控制，逐步形成具有自主知識產權的提升機電控系統。

3西門子S7-300在副井提升機上的應用分析

3.1 基于PLC的控制系統設計

利用西門子S7-300構建提升機電控系統，根據提升機的工作模塊，將PLC電控以網絡化模式進行布控，分為主控PLC、監控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC，其具體結構原理圖如圖1所示。

如圖1所示，信號PLC作為整個電控系統的信號管理站，負責對提升機工作過程中的狀態參數、環境參數及其必要參數做信號管理，統一發送至控制主站；監控PLC主要對提升機的關鍵控制參數，如井深、進口提升速度等指標進行實時監控，并受主控PLC統一調度管理；主控PLC一方面實現對監控PLC和信號PLC的控制管理，并對由監控PLC和信號PLC發送過來的數據信號進行整合管理，并發送至上位機進行集中管理、顯示、數據存儲等功能，以提高提升機工作過程的管理效率；另一方面主控PLC通過交流變頻調速裝置實現對同步電機的控制，進而實現提升機速度的電氣化控制，同時將提升機的工作參數再反饋回信號PLC和監控PLC，從而實現了PLC網絡控制系統對提升機的閉環控制。

3.2 基于PLC實現的提升機速度控制應用

提升機控制系統最為關鍵、也是最難實現的技術要點，就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC，能夠很方便的實現對提升機速度的控制。

基于PLC實現的提升機運行速度的具體控制方案設計如下：

(1)（1）在井口與井底分別放置接近傳感器，一旦提升機到達接近傳感器，即可認定提升機即將到達井口或者井底，從而進入預定的制動階段。

(2)（2）利用光電傳感器和深度指示器配合使用，實時監控提升機當前所處巷道中的位置，并將位置轉化為數字量傳送至監控PLC，利用監控PLC與主控PLC的通信實現對提升機位置的實時監控。

(3)（3）一旦提升機觸發接近傳感器，由主控PLC發出調速指令給交流變頻調速裝置，由交流變頻調速裝置實現對電機轉速的調節，進而實現對提升機運行速度的調節與控制。

(4)（4）主控PLC利用監控PLC監測到的提升機當前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算，得出調速幅度，并將調速幅度指令傳輸給交流變頻調速裝置，從而實現無極調速；另一方面，監控PLC通過實時監測提升機的運行速度并反饋回主控PLC，主控PLC根據反饋回來的運行速度和程序中的預設值進行對比，結合PID調節算法實現對提升機運行速度的閉環調節與控制。

結語

提升機作為礦井安全生產的樞紐設備，其安全性對于整個礦山生產的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統理論研究較為深入，但是實際技術應用還有待進一步提高和挖掘。本論文結合西門子PLC對提升機控制系統進行了設計分析，對于提升機電控系統及其控制技術的應用研究，不論是在理論研究方面，還是在實際技術應用方面，都具有一定的指導意義。當然，關于提升機電控系統方面的更多技術，還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力，才能夠最終實現我國提升機電控系統及其控制技術的提高應用。

參考文獻

[1]姚書波.淺議我國礦井提升機電氣傳動系統的發展[J].科技信息,2007,(19):227.

篇（8）

設計要求：1、安裝資料及要求。包括：平面圖；用電負荷情況；供電電源情況；氣象及水文資料等。

2、選子：位置、型號的選擇

3、土建施工

4、設備安裝

課題二、小電流接地系統的故障選線的研究

指導老師：戴勝坤 地故障時，故障特點不是非常明顯，故障選線就顯得很有必要，所以，要求學生

比較詳細的了解國內外小電流接地系統故障選線的研究現狀和研究方法，對現有

的選線方法進行總結并加以改進，找到適合的故障選線的方法；3、 利用ATP的仿真軟件對小電流接地系統進行仿真；4、撰寫畢業論文。

課題三、64點溫度監測與控制系統的設計

指導老師：游佳

設計內容：64點溫度監測與控制系統針對室溫環境下的溫度監控，如大型機組的軸溫，大型變壓器油溫，化學反應過程，環境測試等。控制核心采用微處理器或單片機，監測64點溫度，溫度范圍0～100℃，采用半導體溫度傳感器AD590，按矩陣方式切換輸入信號。輸出8路開關控制信號和2路PWM模擬信號（具備PID控制能力）。同時要求利用微處理器或單片機的已有通訊接口或其它工業控制網絡實現數據上傳和控制。

設計要求：1.總體方案設計，需要提出至少兩種切實可行的方案，并加以比較，選擇一種最優方案；

2.根據總體方案設計硬件電路，需要有理論依據，有分析計算過程，選擇的主要元件要有原理和說明，所有元件必須有型號和參數；

3.軟件設計，使用匯編語言或C語言編成。主要軟件必須能在設計制作的硬件電路上正確運行 ，且能夠顯示被測試對象的溫度；

4.制作硬件電路，調試硬件和軟件，完成溫度檢測與測試點切換，實現溫度上傳并在屏幕上顯示或存盤；

5.撰寫畢業論文，嚴格按照畢業論文標準，論文引用其它文章和相關技術資料不得多于40%。

課題四、 用8051單片機設計一交通信號燈模擬控制系統的設計

指導老師：潘紋

一、設計任務與要求：

用單片機8051設計一個十字路口的紅、綠、黃交通信號燈控制系統，要求如下：

1）用紅、綠、黃三色發光二極管作信號燈。考慮到學生設計時的難度，只考慮一條道路相對的兩個方向，每個方向有紅、綠、黃三個燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，每隔30秒紅綠燈交替變化。在每次由綠燈亮變成紅燈亮或者由紅燈亮變成綠燈亮的交替變化轉換時要求黃燈閃爍5秒，給行駛中的車輛有時間停靠到禁行線之外。

2）能實現正常的計時顯示功能。用倒計時方法顯示紅燈、綠燈、黃燈還需亮的時間。

3）能實現控制器總清零功能。 按下某個鍵后，系統實現總清零，計數器由初始狀態開始計數，對應狀態的指示燈亮。 二、根據設計任務與要求：畫出設計總電路圖，寫出設計程序。

課題五、單片機步進電機控制器的設計

指導教師：游佳

設計要求:1.用MCS-51單片機,通過軟件編程,設計一個步進電機控制器。要求能對步進電機實現正、反轉及速度控制，同時能對步進電機進行位置控制，即能控制步進電機從一個位置精確地運行到另一個位置。

課題六、傳感器在機電一體化系統中的應用及發展的研究

指導老師：周小薇

論文要求：1.了解傳感器在機電一體化系統中的作用及地位

2.機電一體化系統中常用傳感器的類型、特點、結構及用途等

3.如何為機電一體化系統選擇傳感器（舉例說明）

4.機電一體化系統中常用傳感器的發展

相關知識：本課題要求學生綜合《傳感器技術》《機電一體化技術》《控制電機》等相關知識進行編寫。

課題七、水輪機制動系統的設計

指導老師：周小薇

設計要求：

掌握一定的電氣控制技術的基礎知識，可以利用PLC進行編程，并且對氣壓傳動和液壓傳動有一定的了解。還要求能夠運用基本的繪圖軟件進行繪圖。

設計內容：

本設計共有三個部分：電氣控制部分、流體控制部分、PLC編程部分。

（一）電氣控制部分設計任務： 2.24點制動閘動作后向PLC發出制動成功或復位信號

3.壓力站氣路壓力數顯示向PLC發出4～20mA的模擬信號

4.根據PLC傳送來的4～20mA的模擬信號，顯示相應的轉速。

（二）流體控制部分設計任務：

采用節流閥控制流量，水份分離器凈化空氣，兩個三通換向閥分別控制汽缸的上、下腔；氣液混用三通球閥進行氣、油的轉換控制，多塊壓力表可直接讀數等。

（三）PLC編程部分設計任務：

根據給出的梯形圖進行編程。

課題八、畢業設計題目：恒壓供水系統設計

指導教師：黃衛庭

構成：PLC系統、變頻器、檢測保護電路、轉速測量等環節

要求：1、采用PWM變頻調速

2、有具體結構圖及外形圖

3、選用元器件合適

4、有控制電路圖、主電路原理圖、PLC程序框圖和清單

[注意：選題要結合實際供水工作。要求寫明本設計所涉及的分析方法或技術手段（如定性、定量分析的方法）；要求有學生獨立的見解，設計內容要詳細寫明具體步驟]。

課題九、兩種液體混合的設計

指導老師：葉俊 一、控制要求

1．初始狀

此時各閥門關閉，容器是空的。 SL1=SL2=SL3=OFF

M＝OFF

二、起動操作

按下起動按鈕，開始下列操作： (2)液體B流入，液面達到SL1時，YV2=OFF，M＝ON，開始攪拌；

(3)混合液體攪拌均勻后（設時間為l0s），M＝OFF，YV3＝ON，放出混合液體；

(4)當液體下降到名 SL2時，SL2從ON變為OFF，再過20s后容器放空，關閉YV3，YV3=OFF，完成一個操作周期；

(5)只要沒按停止按鈕，則自動進入下一操作周期。·

三、停止操作

按一下停止按鈕，則在當前混合操作周期結束后，才停止操作，使系統停止于初始狀態。

四、要求：用歐姆龍型PLC技術設計

課題十、機械手控制的設計

指導老師：葉俊

一、機械手工作過程，且每次循環動作均從原位開始。

二、控制要求

1．在傳輸帶A端部，安裝了光電開關PS，用以檢測物品的到來。當光電開關檢測到物品時為ON狀態。

2.機械手在原位時，按下起動按鈕，系統起動，傳送帶A運轉。當光電開關檢測到物品后，傳送帶A停。

3．傳輸帶A停止后，機械手進行一次循環動作，把物品從傳送帶A上搬到傳送帶B(連續運轉）上。

4.機械手返回原位后，自動再起動傳送帶A運轉，進行下一個循環。

5．按下停止按鈕后，應等到整個循環完成后，才能使機械手返回原位，停止工作。

6.機械手的上升／下降和左移／右移的執行結構均采用雙線圈的二位電磁閥驅動液壓裝置實現，每個線圈完成一個動作。

7.抓緊／放松由單線圈二位電磁閥驅動液壓裝置完成，線圈通電時執行抓緊動作，線圈斷電時執行放松動作。

8.機械手的上升、下降、左移、右移動作均由極限開關控制。

9.抓緊動作由壓力繼電器控制，當抓緊時，壓力繼電器動合觸點閉合。放松動作為時間控制（設為2s）。

要求：用歐姆龍型PLC技術設計

課題十一、建立機械全自動洗衣機的工作電路模型

指導老師：方瑋

結構：由電動程控器、水位開關、安全開關（蓋開關）、排水選擇開關、 不排水停機開關、貯水開關、漂洗選擇開關、洗滌選擇開關等組成。工作原理：通過各種開關組成控制電路，來控制電動機、進水閥、排水電磁鐵及蜂鳴器的電壓輸出，使洗衣機實現程序運轉。

主要內容：進水控制電路，電動機控制電路，排水系統電路等。

要求：結合洗衣機的工作過程，給出以上電路模型號并說明原理，論文不少于5000字

課題十二、工廠變配電所的設計

指導老師：居劍文

一、設計的要求

根據設計課題的技術指標和給定條件，能夠獨立而正確地進行方案認證和設計計算，要求概念清楚，方案合理，方法正確，步驟完整。

要求會查閱有關參考資料和手冊等

要求學會選擇有關元件和參數

要求學會編制有關電氣系統圖和編制元件明細表

要求學會編寫設計說明書

二、設計說明書的內容

負荷計算及無功功率補償計算。

變配電所所址和型式的選擇。

變電所主變壓器臺數、容量及類型的選擇（配電所設計不含此內容）。

變電所主結線方案的設計

短路電流的計算

變配電所一次設備的選擇

變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護裝置的選擇與整定

變電所防雷保護與接地裝置的設計

編寫設計說明書及主要設備材料清單

10、繪制變電所主結線圖、平面圖和必要的剖線圖、二次回路圖及其它的施工圖樣。

課題十三、電纜－架空混合線路的繼電保護問題的研究

指導老師：方瑋 研究現狀，了解目前電纜－架空混合線路的保護的配置的方法，優缺點，并根據

電纜的特點，架空線路的特點，提出適合于混合線路的保護的方案；

3、 提出適合于電纜－架空混合線路的繼電保護的方案； 4、撰寫畢業論文。

課題十四、鉸鏈四桿機構的運動特性分析

指導老師：潘紋

設計任務與要求

1）對鉸鏈四桿機構中的曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構三種基

本類型的運動特性進行分析。

2）每種類型各舉一個日常生活中常見的實例，畫出其基本圖表。對每種

類型要求用falsh或者authorware等做一個能動的形象逼真的例子。如吊起重物的起重機、運動的火車的機輪、橢圓儀、翻箱機、機械手爪等。

課題十五、數控銑床及加工中心產品加工工藝設計

指導老師：倪祥明 課題十六、機械手直線運動液壓系統的制作

指導教師：黃國祥

目的：實現機械手水平、垂直兩個方向的機械運動

任務：1、系統方案的設計與計算；液壓泵、液壓閥等技術參數的選擇；液壓輔助部件的選擇與購買。

2、液壓缸的加工制作。

3、液壓系統的安裝與調試。

4、電路系統的安裝。

5、技術資料整理與電子文檔的制作。

要求： 1、分組布置任務，每組可以是1人以上。

2、電子文檔要求打印，字數不少于5000字。

3、現場展覽制作產品，參加答辯。

課題十七、“中國結”造型設計

指導教師：張蓉

1.畢業設計的基本任務

著重提高在CAD/CAM軟件應用方面的實踐技能，樹立嚴謹的科學作風，培養綜合運用理論知識解決實際問題的能力。通過創建中國結造型設計、市場推廣、資料整理等環節，初步掌握應用CAD/CAM進行工業造型設計的方法和基本技能。

2.畢業設計的基本要求

通過畢業設計各環節的實踐，應達到如下要求：

靈活運用所學Pro/e軟件創建“中國結”,打印出造型設計步驟和造型圖；

對造型出來的“中國結”進行包裝設計。如用Photoshop或3dmax等軟件進行包裝，打印出用于市場推廣的效果圖；

寫出500字左右的論文小結

培養一定自學能力和獨立分析問題、解決問題能力；

通過畢業設計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風，并培養自己具有一定的生產觀點、經濟觀點、全面觀點及團結協作的精神。

3.“中國結”造型參考圖：

（造形和尺寸自定義）

課題十八、“福娃”造型設計

指導教師：羅進生

1.畢業設計的基本任務

著重提高在CAD/CAM軟件應用方面的實踐技能，樹立嚴謹的科學作風，培養綜合運用理論知識解決實際問題的能力。通過創建“福娃”造型設計、市場推廣、資料整理等環節，初步掌握應用CAD/CAM進行工業造型設計的方法和基本技能。

2.畢業設計的基本要求

通過畢業設計各環節的實踐，應達到如下要求：

靈活運用所學Pro/e軟件創建“福娃”,打印出造型設計步驟和造型圖；

對造型出來的“福娃”進行包裝設計。如用Photoshop或3dmax等軟件進行包裝，打印出用于市場推廣的效果圖；

寫出500字左右的論文小結；

培養一定自學能力和獨立分析問題、解決問題能力；

通過畢業設計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的工作作風，并培養自己具有一定的生產觀點、經濟觀點、全面觀點及團結協作的精神。

3.“福娃”造型參考圖：

課題十九、大功率高頻直流開關電源的設計

指導老師： 倪濤

通過該題目的設計,加強電力電子的學習和理解，系統學習開關電源的設計方法，綜合運所學過的知識,培養獨立工作，解決實際問題的能力，為走向工作崗位打一定的基礎

內容：

按技術參數設計一臺直流開關電源

主要技術參數：

輸入電壓：三相交流380V 輸入頻率：50HZ

輸 出：恒流50安 輸出電流變動范圍：0---50安連續可調

輸出電壓：0—60伏

要求：

1.按要求分階段寫文字材料；

2. 3.論文要按要求格式打印；

4.獨立完成

設計步驟：

1.閱讀國內外有關 2.選定開關電源集成控制器，學習其工作原理、應用方法；

3.主電路方案選擇，要有技術經濟比較；

4.主電路設計；

5.元器件的設計、計算、選擇；

6.控制電路、保護電路的設計；

7.打印論文

課題二十、三層樓電梯PLC控制系統設計與調試

指導老師：倪濤

設計內容： 1、不允許同時有兩層樓要求停電梯；

2、當二層不需要停時，能越過二層直接到達所需樓層。

要求：

分階段寫文字材料；

2、 3、論文要按要求格式打印；

4、獨立完成

步驟：

1、設計I/O配線表。

2、設計出電梯控制的梯形圖。

3、寫出指令表。

4、用編程器輸入指令。

調試運行。

課題二十一、車輛出入庫管理PLC系統設計

指導老師：楊芳

內容：編制一個用PLC控制的車輛出入庫管理梯形圖控制程序,控制要求如下:

1、入庫車輛前進時,計數器加1,后退則減1.

2、出庫車輛前進時計數器減1,后退則加1.

3、要求有顯示屏指示車庫內車輛的實際數目.

要求：

1.根據題意設計顯示電路，并按圖連接。

2.畫PLCI/O接口連線圖，并按圖連接。

3.編制梯形圖及指令語句表。

4.完成系統調試，實現控制要求。

課題二十二、水塔水位控制PLC系統設計

指導老師：楊芳

內容：1、保持水池的水位在S3——S4之間，當水位低于S3，則打開閥門進水，水位到達S4時，則關閉閥門。 水塔水位控制面板

要求：1.根據題意設計顯示電路，并按圖連接。

2.畫PLCI/O接口連線圖，并按圖連接。

3.編制梯形圖及指令語句表。

4.完成系統調試，實現控制要求。

課題二十三、用PRO/E軟件進行玩具造型設計

指導教師：羅進生

要求：利用軟件進行實體造型，寫出具體造型步驟。步驟清晰合理，造型思路明確。可以自己設計玩具形狀，分析所設計玩具市場前景。

參考圖樣：

課題二十四、基于PROE軟件的機械制圖三維模型庫開發及應用

篇（9）

 

0 前言

FA 506型環錠細紗機是目前國內紡織機械廠大量生產的一種細紗機，通常采用傳統PLC控制，自動化程度高，操作簡單，成紗質量較好，便于管理。論文寫作，FPGA。但傳統PLC控制系統也存在固有的缺陷，由于PLC是一種通用控制器，應用到紡織機械控制系統作為現場控制裝置有其局限性，需做許多硬件和軟件上的改進工作，配置額外的設備和電路。論文寫作，FPGA。同時PLC本身存在嚴重的缺點，主要是PLC的軟、硬件體系結構是封閉而不是開放的，絕大多數的PLC是專用總線、專用通信網絡及協議，編程雖多為梯形圖，但各公司的組態、尋址、硬件結構不一致，使各種PLC互不兼容。同時，PLC配合PC機控制系統監控程序的實時性、開放性和可靠性無法得到保障，其通信速度慢和PLC專用聯網模塊的設計也是一個很大的問題。

1 系統總體設計

本嵌入式PLC系統利用FPGA設計為高性能的嵌入式處理器，采用了基于VHDL語言的自頂向下的模塊化設計方法，頂層設計使用原理圖輸入。并利用Visual C++實現了編譯型PLC上位機軟件，最后用QuartusⅡ進行仿真，并將以處理器為核心的嵌入式系統應用于FA506型環錠細紗機的改造。論文寫作，FPGA。論文寫作，FPGA。測試表明，該處理器能準確且快速的響應嵌入式PLC的邏輯指令，能滿足工程技術指標，且較傳統的PLC處理器更靈活，集成度更高。

2 嵌入式處理器設計

2.1 控制器設計

控制器的形式主要有組合邏輯控制器和微程序控制器兩種，與組合邏輯控制器相比較，微程序控制器具有規整性、靈活性、可維護性等一系列優點[1]，在計算機的設計中使用比較普遍，本控制器的設計采用的也是微程序控制器。微程序控制的基本思想，就是仿照通常的解題程序的方法，把操作控制信號編成所謂的“微指令”，存放到一個只讀存儲器里。當機器運行時，一條又一條地讀出這些微指令，從而產生全機所需要的各種操作控制信號，使相應部件執行所規定的操作。微程序控制器主要由控制存儲器(CM)，微地址產生邏輯，微地址寄存器(uAR)，微指令寄存器(uIR)等組成。

該處理器指令采用十位二進制編碼格式。每條機器指令對應一段微程序，一段微程序包含若干條微指令，微程序的設計就具體地可落實到微指令的設計[2-3]，微指令中的控制字段作為控制命令控制計算機的操作，控制字段給出的微命圖1 系統結構圖

令應包含計算機操作的所有微命令，對微命令給出和表示的方法與所采用的編碼方式有關，常用的微命令表示方法有直接表示法、編碼表示法、和混合表示法，該設計采用的是將直接表示法和編碼表示法混合使用的混合表示法。

控制存儲器中存放的是各指令所對應的微程序，它可以用FPGA中的LPM_ROM模塊來實現，當clock上升沿到來時，rom就把address所對應的地址中的值輸出。

微地址產生邏輯主要是根據微指令中的測試位及其他相關的條件來控制微地址的產生，它是根據一定的邏輯功能用VHDL語言編寫的，并且經過編譯和綜合后生成的模塊。

2.2 運算器設計

運算器是用來對輸入的數據進行算術和邏輯運算的部件，該ALU具有三輸入和兩輸出。2.3RAM設計

RAM用來存儲用戶程序，它可以用FPGA中的LPM_RAM_DQ模塊來實現。其中，wren是讀寫控制端，當wren=0時為讀允許，這時在同步時鐘clock的上升到來時沿將address所對應的地址中的內容給輸出端；當wren=1時為寫允許，這時在同步時鐘clock的上升沿到來時將data端的數據寫入到address所指明的地址中。論文寫作，FPGA。

3 軟件設計與仿真

編譯型PLC下載到下位機的程序，是在上位機編譯系統中編譯過的程序。該程序下載到下位機后，可以直接執行，而不再需要解釋；并且可以一次編譯，多次執行。這種機制在上位機就完成了編譯的工作，下位機通過加載程序就可以直接執行，從而節省了很多時間。這種執行機制的編輯環境和解釋型PLC的編輯環境基本相同，也包含了硬件配置模塊、網絡設置模塊、梯形圖和語句表的編輯模塊等，但不同的是其增加了對指令的編譯處理部分[4-5]。經過編譯處理，在上位機完成把應用程序轉化為嵌入式機器碼的工作，然后通過編譯系統的串口下載功能將這些連續的機器碼下載到下位機。

圖4 程序仿真

為了測試指令的運行情況，本文給出了一段基于QuartusⅡ的程序仿真。仿真時給出了10位輸入數據indata='1110000101'，I0. 0~I0. 4分別對應著該數據的第0位~第4位，同樣Q0. 0和Q0. 1分別對應著輸出端子的第0位和第1位。仿真結果的圖4中：T1，T2，T3，T4為4個時鐘節拍信號，out0和out1分別對應著輸出端子Q0. 0和Q0. 1，因為I0. 0和I0. 2為1， I0. 3和I0. 4都為0，因此程序運行的最后結果應該是Q0. 0和Q0. 1都為1，并且從圖4可以看出，仿真結果與此相同，程序運行正確說明所設計的微處理器及其指令正確可靠。

本文所設計的PLC微處理器具有很強的可修改性和可移植性，并且優化升級也很方便，可以根據特定的需要方便地增刪指令和I/O端口的數量，這比傳統的PLC具有更大的靈活性。另外，由于FPGA具有很高的密度，能夠集成很大的系統，因而極大地提高了系統的可靠性。

4 系統在細紗機上的應用

傳統的絡紗技術在卷繞速度增加時，紗線質量相應下降。在PLC微處理器中采用PID（比例- 積分- 微分）算法進行調節，可以控制紗線前后張力保持穩定一致，使一個筒子上紗線張力穩定均勻，可減少紗線毛羽波動。另一方面采用FPGA的快速運算功能控制氣圈控制器、氣圈破裂器，以減少紗線退繞時氣圈過大與空氣及周圍的零部件的摩擦碰撞，使紗線張力始終能保持穩定，從而減少毛羽的產生。通過對FA506細紗機嵌入式PLC改造，實現了3mm毛羽指數由原來的6.5個降低到4.5個。

細紗工序是影響條干均勻度的關鍵工序，生產中應根據產品的特點、紡紗原料的性質、粗紗的結構以及所使用的牽伸裝置型式，通過對比紡紗試驗，確定合理的嵌入式PLC工藝參數。當成紗質量要求較高但又缺少必要的有效措施時，總牽伸和局部牽伸分配不宜接近機型允許的上限，應以偏小掌握，以利于提高成紗條干。羅拉隔距、喂入粗紗的定量、牽伸型式均應與局部牽伸倍數相適應。論文寫作，FPGA。羅拉加壓應穩定、均勻，以確保穩定的牽伸效率。通過對FA506細紗機嵌入式PLC改造，實現了細紗條干（ CV 值）由原來的17.5%降低到16.8%。

FA506細紗機電氣控制系統采用嵌入式PLC控制整個紡紗過程，提高了控制精度，解決了生產管理方面存許多缺陷。利用“提高軟件設計水平來整合硬件”原則，降低了系統成本，單機實現每噸紗用電由原來的1550度降低到1350度，提高了產品盈利能力，具有廣闊應用前景。

參考文獻：

【1】李濟順,姜存學,梁春安,等.用VisualC++實現的嵌入式PLC梯形圖編輯軟件[J].河南科技大學學報:自然科學版,2006,27(5):50-54.

【2】周榮.基于FPGA的嵌入式CPU的VHDL建模和設計[J]浙江工業大學學報,2006,34(5):550-553.

【3】韋忠善,朱海燕.基于FPGA的精簡指令CPU的實現[J].廣西梧州師范高等專科學校學報,2005,21(1):90-94.

【4】羅燕華.嵌入式軟PLC技術的研究與實現[D].武漢:華中科技大學,2006.

篇（10）

 

可編程控制器（ProgrammableLogic Controller）簡稱PLC它是將傳統的繼電器控制技術、通訊技術和微機技術相融合，專為工業控制而設計的專用控制器。由于PLC本身所具有的一系列優點，因此在工業控制領域中的普及范圍越來越廣，PLC產品的種類也越來越多，其結構型號、性能、容量、指令系統，編程方法等各不相同，適用場合也各有側重。因此，合理選擇PLC 對于提高其在控制系統中的應用有著重要作用。應用PLC首先要詳細分析被控對象、控制過程與要求，熟悉了解工藝流程后列出控制系統的所有功能和指標要求．與繼電器控制系統和工業控制計算機進行比較后加以選擇。PLC 最適合于控制對象的工業環境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統工藝復雜，輸入輸出以開關量為多，用常規的繼電器接觸器難以實現，工藝流程又要經常變動的對象和現場。其次要確定控制范圍，一般講，能夠反映生產過程的運行情況，能用傳感器進行直接測量的參數；用人工進行控制工作量大，操作復雜容易出錯或操作過于頻繁，人工操作不容易滿足工藝要求的往往由PLC控制。盡管PLC自身具備良好的抗干擾能力，但在實際應用中各種類型PLC大多處在惡劣電磁環境中,在實際應用中常遇到PLC因干擾而不能正常工作的情形,所以在PLC控制系統抗干擾能力仍然是設計系統不容忽視的問題。

1 PLC 的選擇

1） PLC機型的選擇

PLC機型的選擇主要是指在功能上如何滿足需要，并且充分利用系統資源。選擇機型前，首先要對被控制系統進行初步估計：有多少開關量輸入，電壓分別為多少，有多少開關量輸出，輸出功率為多少；有多少模擬量輸人和模擬量輸出；是否有特殊控制要求，如高速計數器（HC）；現場對控制器響應速度有何要求；機房與現場分開還是在一起等。

在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格最優的機型。通常的做法是：在工藝過程比較固定、環境條件較好的場合，選用整體式結構的PLC；其他情況則最好選用模塊式結構的PLC；對于開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的，一般其控制速度無須考慮，因此選用帶A/D轉換，D/A轉換，加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求；而控制比較復雜，控制功能要求比較高的，可根據控制規模及復雜程度來選用中檔或高檔機。應該注意的是，同一個企業應盡量做到機型統一，這樣同一個機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統一的功能及編程方法也有利于技術力量的培訓、技術水平的提高和功能的開發；此外，由于其外部設備通用，資源可以共享，并集中管理。

2） 輸入/輸出端口（I/O）的選擇

PLC與工業生產過程的聯系是通過I/O接口模塊來實現的，PLC有許多I/O接口模塊，包括開關量輸入、輸出模塊、模擬量輸人模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時應根據它們的特點進行選擇。

（1） 確定l/O點數。不同的控制對象所需要的陽點數不同，一些典型的傳動設備及常用的電氣元件所需PLC的I/O點數是固定的，如一個帶磁環雙作用氣缸需用2個輸入點；一個按鈕需一個輸入點；一個指示燈占用一個輸出點等。但對于同一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點數也應有變化。根據控制系統的要求確定所需的I/O點數時，應再增加10％一20％的備用量，以便拓展控制功能。

（2） 開關量I/O。開關量I/O接口可以從傳感器和開關（如按鈕、行程開關等）及控制設備（如指示燈、電動機啟動器等）接收信號。典型的交流I/O信號為24～240V，直流I/O信號為5～240V。輸入電路因PLC品牌不同略有差別，但有些特性是相同的，如用于消除錯誤信號的抖動電路等。

（3）模擬量I/O。模擬量I/O接口一般用來感知傳感器產生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設備。其典型量程為-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造廠家在PLC上設計有特殊模擬接口，因而可以接收低電平信號，如RTD、熱電偶等。

3） 存儲器類型及容量選擇

PLC系統所使用的存儲器由ROM和RAM組成，存儲容量則隨機器的大小變化，最大存儲能力：一般小型機最大存儲能力低于6KB，中型機的最大存儲能力可達64KB，大型機的最大存儲能力可上兆字節。使用時可根據程序及數據的存儲需要來選用合適的機型。必要時也可專門進行存儲器的擴充設計。

4） 電源模塊選擇

在系統的實現過程中，PLC的編程問題是非常重要的。用戶應當對所選擇PLC產品的軟件功能及編程器有所了解。小型控制系統一般選用價格便宜的簡易編程器（如LOGO），如果系統較大或多臺PLC共用，可以選用功能強，編程方便的圖形編程器。如果有個人計算機，可以選用能在個人計算機上運行的編程軟件包。同時，為了防止因干擾、電池電壓下降等原因破壞RAM中的用戶程序，可以選用E2PROM模塊作為外部設備。論文參考網。

對于結構為模塊式的PLC，電源模塊和額定電流必須大干或等于主機、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。當使用專用機架時．從主機架電源模塊到最遠一個擴展機架的線路壓降必須小于0.25V。

5） 程序設計

根據控制對象的控制任務完成前述階段后就可以進行控制系統的流程設計，畫出控制系統的流程圖，進一步說明各個控制信息之間的關系，然后具體安排I/O的配置，并對I/O進行地址編號。I/O地址編號確定后，再畫出I/O端子和現場信號接線圖，進行系統設計即可將硬件設計和程序編寫二項工作平行進行，編寫程序的過程就是軟件設計過程。用戶編寫的程序在總裝統調前需要進行模擬調試。用裝在戶LC 上的模擬開關模擬輸入信號的狀態，用輸出點的指示燈模擬被控對象，檢查程序無誤后便把PLC接到系統里，進行總裝統調，如果統調達不到指標要求則可對硬件和軟件作調整，全部調試結束后，一般將程序固化在有長久記憶功能的EPROM中長期保存。

2 PLC系統的干擾源

PLC的干擾源比較復雜，分類方法較多，常見的有按性質分或按來源分。

按性質可分為共模干擾和差模干擾兩大類。共模干擾主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向) 電壓迭加所形成。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的配電器供電時,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞,這就是一些系統I/O模件損壞率較高的主要原因。這種共模干擾可為直流,亦可為交流。差模干擾主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種干擾直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。論文參考網。

按來源可分為內部干擾和外部干擾。內部干擾主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC 制造廠對系統內部進行電磁兼容設計的內容,比較復雜,作為應用部門無法改變,可不必過多考慮。外部干擾主要有來自空間的輻射干擾、來自電源的干擾、來自信號線引入的干擾、來自接地系統混亂時的干擾等。來自空間的輻射干擾主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜,若PLC 系統置于射頻場內,就會受到輻射干擾。

3 抗干擾措施

1） 硬件措施

（1）屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。

（2）濾波：對供電系統及輸入線路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。

（3）電源調整與保護：對CPU這個核心部件所需的＋5V 電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。

（4）隔離：在CPU與I/O電路間，采用光電隔離措施，有效隔離I/O間的電聯系，減少故障誤動作。

（5）采用模塊式結構：這種結構有助干在故障情況下短時修復。論文參考網。因為一旦查處某一模塊出現故障，就能迅速更換，使系統回復正常工作，也有助于加快查找故障原因。

2） 軟件措施

（1）故障檢測：PLC本身有很完善的自診斷功能，但在工程實踐中，PLC的I/O元件如限位開關、電磁閥、接觸器等的故障率遠遠高于PLC的本身故障率，這些元件出現故障后，PLC一般不會察覺出來，不會立即停機，這會導致多個故障相繼發生，嚴重時會造成人身設備事故，停機后查找故障也要花費大量時間。

（2）信息保護和恢復：當偶發性故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息，一旦故障條件消失，就可以恢復正常繼續原來的工作。所以，PLC在檢測故障條件時，立即把現狀態存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲器信息被沖掉，一旦檢測到外界環境正常后，便可恢復到故障發生前的狀態，繼續原來的程序工作。

（3）提高輸入信號的可靠性：由于電磁干擾、噪聲、模擬信號誤差等因素的影響，會引起輸入信號的錯誤，引起程序判斷失誤，造成事故，例如按鈕的抖動、繼電器觸點的瞬間跳動都會引起系統誤動作，可以采用軟件延時去抖。對于模擬信號誤差的影響可采取對模擬信號連續采樣三次．采樣間隔根據A/D轉換時間和該信號的變化頻率而定，三個數據先后存放在不同的數據寄存器中，經比較后取中間值或平均值作為當前輸入值。在硬件和軟件方面采取各種措施后,大大提高。

4 結束語

目前，隨著各種技術的迅猛發展，PLC的種類日益繁多．功能也逐漸增強，在產品規模上向大小兩個發展。在實際工作中還要根據實際情況對PLC的選用做出適當調整以及根據具體情況選用適當的抗干擾措施，以便滿足期望的工業控制系統。

參考文獻

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