歐陽德創編 歐陽德創編 2021.03.07歐陽德創編 歐陽德創編 2021.03.07畢業設計［論文］時間：2021.03.07創作：歐陽德題目：選煤廠壓濾機控制系統系別：電氣與電子工程系專業：電氣工程及其自動化姓名：楊偉 學號：1214040514 指導教師：打 成績評定?成績評定說明TOC\o"1-5"\h\z:一、答辯前每個學生都要將自己的畢業設計（論文）在指定的時間內交給指導，2教師，由指導教師審閱，寫出評語并預評分。 2;二、答辯工作結束后，答辯小組應舉行專門會議按學校統一的評分標準和評分辦2; 法，在參考指導教師預評結果的基礎上，評定每個學生的成績。系對專業答I; 辯小組提出的優秀和不及格的畢業設計（論文），要組織系級答辯，最終確定:; 成績，并向學生公布。 2三、各專業學生的最后成績應符合正態分布規律。 J四、具體評分標準和辦法見《平頂山工學院畢業設計（論文）工作條例》中附錄2。；五、答辯小組評分包括兩部分：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指；導教師對學生畢業設計（論文）的評分 J: ■?二畢業設計（論文）成績評定班級_ 姓名_ 學號———綜合成績:分（折合等級)答辯小組組長簽字— 年月日

成績評定?成績評定說明（論文）成績.平定答辯小組作評定意初'組應舉行專門會議按學校統一的評分標準和評分辦評定我\ 辯小組提出的優秀和不及格的畢業設計（論文），要組織系級答辯，最終確定二）。AS，并向學生公業學四、具體評分標組評辦法見《平頂山評分項八分^…2。。成任務答（2）量導教師對分生生成績評定?成績評定說明（論文）成績.平定答辯小組作評定意初'組應舉行專門會議按學校統一的評分標準和評分辦評定我\ 辯小組提出的優秀和不及格的畢業設計（論文），要組織系級答辯，最終確定二）。AS，并向學生公業學四、具體評分標組評辦法見《平頂山評分項八分^…2。。成任務答（2）量導教師對分生生濟規律。成果的技術（40分和科包達情論創造的評分t用性計錄（5分）答辯小組成員簽字（10分）、）系統（10分）分教師評分；月日畢業答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應詳細審閱每個答辯學生的畢業設計（論文），為答辯做好準備，并根據畢業設計（論文）質量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導教師應參加所指導學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。。?指導教師評定意見?一、對畢業設計（論文）的學術評語（應具體、準確、實事求是）：簽字：年月日二、對畢業設計（論文）評分［按下表要求綜合評定］。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態度與紀律（10分）畢業設計（論文）完成任務情況與水平（工作量與質量）（20分）獨立工作能力（10分）基礎理論和基本技能（10分）創新能力（10分）合計（60分）得分（2）文科評分表評分項目（分值）文獻閱讀與文獻綜述（10分）外文翻譯（10分）論文撰寫質量（10分）學習態度（10分）學術水平（20）論證能力與創新（40分）合計（100分）得分指導教師簽字:年月日摘要本設計說明書介紹了選煤廠壓濾機PLC控制系統設計方案，并且敘述了壓濾機的組成及工作基本原理、PLC的基本原理、PLC控制系統的工程設計步驟，包括PLC的選型、硬件設計、軟件設計和壓濾機常見故障分析。該系統采用三菱公司FX2N系列中的FX2N-48MR-001型PLC作為控制核心，整個系統采用了一臺PLC控制，整個控制系統設一個控制室。利用PLC控制壓濾機運行，實現了壓濾機啟動、保壓、停止、卸料的功能，并且手動控制和自動控制兩種控制方式相結合，從而實現了壓濾機運行的自動化功能。PLC控制的特點使原壓濾機控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節省大量的繼電器元件,使壓濾機的工作效率更高。關鍵詞：可編程序控制器； 壓濾機； 壓濾機控制系統；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第一章壓濾機概述第一節選煤廠的概況選煤廠是煤炭生產中的一個重要部門，它的主要任務就是對原煤進行分選，分選出的主產品焦精煤用于鋼鐵廠，副產品有中煤、煤泥、煤矸石等。中煤和煤泥的燃燒值較低，用于對燃燒值要求較低的地方；煤矸石也就是原煤中的石頭，在資源緊張的今天，煤矸石也派上用場，可用于鋪路、燒磚瓦、發電等等。選煤廠中有許多車間相互配合，最終把所需的產品生產出來。壓濾車間就是選煤廠中的車間之一，它主要負責尾煤（煤泥）的回收。壓濾車間的主要生產設備是壓濾機，是回收煤泥的重要設備。壓濾機性能的好壞和效率高低直接關系到煤泥質量的好壞和煤泥產量的高低。能源緊張的今天，選用高性能的壓濾機和提高壓濾機的生產效率具有非常現實的意義。本設計就是要用先進的PLC控制系統來代替落后的繼電器-接觸器控制系統，進而實現壓濾機生產效率的提高。壓濾機是將固、液兩相構成的料漿，通過過濾介質而實現固、液分離的機械設備。由于它密閉性好、過濾壓力高、便于洗滌，對料漿適應性強等優點，因而它能在水處理、冶金、洗煤、食品、醫藥、化工、等行業得到廣泛的應用。選煤廠壓濾機是對煤泥水進行加壓過濾，回收煤泥的重要設備，它是一種間歇性的過濾裝置。傳統壓濾機通常采用繼電器—接觸器的控制系統。這種系統存在結構復雜，觸點數量多，故障率高等特點。可編程控制器PLC作為新一代的工業控制裝置，具有豐富的功能指令，完善的抗干擾措施和高可靠等優點，用它來控制壓濾機，不僅可提高系統的自動化程度，同時也減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率。因此,繼電器本身固有的缺陷,給壓濾機的安全和經濟運行帶來了不利影響用PLC對壓濾機的繼電器式控制系統進行改造已是大勢所趨。第二節壓濾機的發展及現狀20世紀90年代我國在選煤廠處理煤泥時基本采用傳統模式,即壓濾機、圓盤真空過濾機、轉載皮帶、煤泥沉淀池、晾干場地等設備和裝置。現在在能源綜合利用領域,隨著對環境保護、高產高效和自動化控制的要求,新一代煤泥處理設備———加壓過濾機應運而生。該設備與傳統設備相比,具有濾餅水分低、生產能力高、能耗低和自動化程度高等優點,在煤炭行業浮選精煤、原生煤泥脫水中得到廣泛應用；另一方面，隨著我國機械化采煤工藝不斷推廣及選煤技術的不斷發展，選煤廠廠型越來越大，煤質變差，煤泥增多等問題隨之而來，這對煤泥水處理系統的把關設備提出了更高的要求。進而推動了壓濾機的不斷改進和更新，涌現出一批新型的壓濾機。隨著科技的不斷發展和完善，對壓濾機控制系統的深入研究，上世紀90年代由北京中水長固液分離技術有限公司生產的快開式隔膜壓濾機，它是一種利用過濾介質將離散的固體顆粒分離出來的加壓過濾設備。該壓濾機自投入使用后，改變了我國高端壓濾機受國外壟斷的局面。我國杭州興源過濾有限公司已經研制出基于PLC控制的XKZ高效全自動快開壓濾機，該型壓濾機已在江蘇大屯某洗煤廠、山東濟南某洗煤廠、河南焦作古漢山某洗煤廠投入使用，其先進的控制功能得到廠家好評。河南禹州化工機械制造廠生產的程控全自動壓濾機，采用目前先進的微機控制系統。該廠先后與機械部合肥通用機械研究所、鄭州大學化工學院、國家航天部鄭州機械研究所、河南省化工研究院通力合作，先后研究開發出了國內領先高新技術產品DYH1000-3000mm策略脫水帶式濃縮一體壓榨過濾機系列，填補了國內空白。來自德國安德里茨的新型壓濾機，采用PLC控制整套泥脫水系統的運行，通過網絡系統與上位計算機進行通訊，傳送PLC采集的脫水系統相關運行參數及工作狀態等信息，在上位計算機上以圖形或圖表進行顯示，上位計算機可以發出起動、停機等命令，可以實現現場無人操作。丫L型全自動立式板框壓濾機是引進芬蘭技術，研制生產的一種目前國內擠壓力最大控制系統最先

進的新型壓濾機，其過濾、擠壓、洗滌、二次擠壓、風干、卸餅六個程序全部采用微機全自動控制，連續作業，提高了生產能力。該壓濾機性能目前在世界上占領先地位。這些先進的壓濾設備的投入使用，也正是人們對能源綜合利用、環境保護、高產高效和自動化控制的追求的結果。近幾年，隨著該設備國產化的不斷擴大，成本有了較大的下降。加壓過濾機做為一種高效煤泥脫水設備應得到廣泛應用。第三節壓濾機的主要結構選煤廠壓濾機是杭州興源過濾有限公司生產的XmaZ/2000-Ukb系列壓濾機，對其進行控制。該壓濾機的相關技術參數（見表1.1）表1.1壓濾機的相關參數過濾面積800濾餅厚度（吟(mm)濾板塊數117主機長度(塊)(mm)濾室容積12.0進料孔徑（mm）(m3)濾板厚度70出液孔徑（mm）TOC\o"1-5"\h\z30 整機重量（Kg） 4858512840 活塞最大行程 1250（mm）DN200 工作溫度（℃） <80DN100（mm）該壓濾機是集機、電、液于一體的技術水平先進的固液分離機械產品。壓濾機控制系統主要有由機架部分、過濾部分、自動拉板部分、液壓部分和自動控制系統五部分組成。機架部分是設備的主體，用以支撐過濾機構，連接其它部件。它主要有止推板、壓緊板、油缸壓緊裝置和主梁等部件組成。兩側的大梁用以支撐濾板、濾框和壓緊板。過濾部分是按一定次序排列在主梁上的濾板和夾在濾板之間的濾布組成，濾板和濾布相間組成濾室，啟動入料泵后料漿進入濾室開始加壓過濾。拉板機構主要有拉板油泵、拉板傳動機構、輸送鏈條組成，用兩個定時器來實現自動換向拉板。液壓部分是驅動壓緊板壓緊濾板和松開濾板的動力裝置，液壓壓緊機構的組成由液壓站、油缸、活塞、活塞桿以及活塞桿與壓緊板連。自動控制系統主要以PLC為核心，配合儀表和電氣元件實垣對壓濾機的自動控制以及運行狀態的檢測功能。第二章可編程序控制器（PLC）的概況第一節PLC的概念及發展可編程控制器簡稱PLC，是一種數字運算操作的電子系統，是在20世紀60年代末面向工業環境由美國科學家首先研制成功的。它采用可編程序的存儲器，其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，取代各種類型的機械或生產過程的繼電器控制系統。可編程序控制器及其有關設備，都是按易于與工業控制系統形成一體、易于擴充其功能的原則設計的。一、PLC發展回顧現代社會要求生產廠家對市場的需求做出迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規格、低成本和高質量的產品。老式的繼電器控制系統已無法滿足這一要求，迫使人們去尋找一種新的控制裝置取而代之。二、PLC發展過程1968年，美國通用汽車公司(GM)為適應汽車型號的不斷翻新，想尋找一種能減少重新設計控制系統和接線、降低成本、縮短時間的措施，并設想把計算機功能的完備、靈活通用和繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，制成一種通用控制裝置，并把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。1969年美國數字設備公司(DEC)研制出了世界上策1臺PLC，并在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用，獲得成功。從此，這項新技術便迅速發展起來。1971年日本從美國引進了該項新技術，很快就研制出了日本第1臺PLC。1973—1974年，西德和法國也相繼研制出了自己的第1臺PLC。中國從1974年開始研制，1977年應用于工業生產。限于當時的元器件條件和計算技術的發展水平，早期的PLC主要由分立元件和小規模集成電路組成。1969—1973年是PLC的初創時期。在這個時期，PLC從有觸點不可編程的硬接線順序控制器發展成為小型機的無觸點可編程邏輯控制器，可靠性比以往的繼電器控制系統有較大提高，靈活性也有所增強。其主要功能限于邏輯運算、計時、計數和順序控制，CPU由中小規模集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器。1974—1977年是PLC的發展中期。在這個時期，由于8位單片CPU和集成存儲器芯片的出現，PLC得到了迅速發展和完善，并逐步趨向系列化和實用化，普遍應用于工業生產過程控制。？1。除了原有功能外，又增加了數值運算、數據的傳遞和比較、模擬量的處理和控制等功能，可靠性進一步提高，開始具備自診斷功能。1978—1983年，？1。進入成熟階段。這個時期，微型計算機行業已出現了16位CPU，MCS—5l系列單片機也由Intel公司推出，使PLC也開始朝著大規模、高速度和高性能方向發展，PLC的生產量在國際上每年以30％的遞增量迅速增長。在結構上，？1。除了采用微處理器及EPROM，EEPROM，CMCSRAM等LSI電路外，還向多微處理器發展，使PLC的功能和處理速度大大提高；PLC的功能又增加了浮點運算、平方、三角函數、相關數、查表、列表、脈寬調制變換等，初步形成了分布式可編程控制器的網絡系統，具有通訊功能和遠程I/O處理能力，編程語言較規范和標準化。此外自診斷功能及容錯技術發展迅速，使PLC系統的可靠性得到了進一步提高。三、PLC在中國的發展在中國，大約從1974年、1975年在北京和上海開始開發采用位片式微處理芯片的可編程順序控制器，并有所應用。但一直未能形成批量生產。在改革開放剛起步的1979年，在當時的機械部儀表局的推動下，開始從美國MODICON引進584的PLC，并首先在電站的輔機如輸煤、除灰除渣、水處理系統以及水泥廠等控制系統中成功應用，從而大大推動了？1。在我國工業的大規模運用。遺憾的是，花了很大一筆外匯的這個項目并不曾形成良性的有后續的發展。自1985年開始，小型PLC首先是日本有關公司的產品進入中國市場。不到3、4年時間，小型PLC就形成了大面積的推廣應用局面。1990年以后，Siemens、AllenBradley以及其它知名品牌開始大舉進入中國市場，占據中、大型的PLC的較大份額。1995年后形成了大型PLC以歐美為主、中型PLC歐美和日本平分秋色、小型PLC則以日本為主、Siemens也步步緊逼的格局。且至今沒有很大改變。PLC在中國已經形成了規模巨大的應用市場，但并末建立批量生產、有持續開發發展能力的PLC制造業。應指出的是：在國內，PLC的應用水平還是不低的，自主設計、系統集成和現場投運的能力，可以說與國際主流水平同步；PLC的應用領域也很廣泛，覆蓋冶金、電力、化工、石油化工、機械、輕工、電子、電工、建材水泥等工業，以及現代農業機械和其它應用。近年來環保工業也有廣泛應用，發展勢頭很猛；在國內有一支龐大的PLC銷售、服務、應用、系統集成隊伍，遍布全國大部分地區。有充足的理由說,PLC在中國已成為工業控制的一種適用技術。因此，PLC以及PLC的國際標準IEC61131—3的發展，無可爭辯地成了十分令人關注的事情。四、PLC的現狀隨著PLC的國際標準IEC61131-3的正式頒布，推動了？1。在技術上發動新的突破：在系統體系結構上，從傳統的單機向多CPU和分布式及遠程控制系統發展。在編程語言上，文本化和圖形化的語言多樣性，創造了更具表達控制要求、文字處理、通信能力的編程環境。從應用范圍和應用水平上，除了繼續發展機械加工自動生產線的控制系統外，則是發展以PLC為基礎的DCS系統、監控和數據采集5。人口人系統、柔性制造系統FMS、安全聯鎖保護ESD系統、運動控制系統等，全方位地產提高PLC的應用范圍和水平。在應用領域方面，發達的工業國家，PLC已經廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各行各業。隨著PLC性能價格比的不斷提高，一些過去使用專用計算機的場合，也轉向使用PLC。PLC的應用范圍在不斷擴大，可歸納為如下幾個方面：（一）開關量的邏輯控制這是PLC最基本最廣泛的應用領域。PLC取代繼電器控制系統，實現邏輯控制。例如：機床電氣控制，汽車配裝線、電視機和收音機的生產線控制等。（二）運動控制PLC可用于對直線運動或圓周運動的控制。早期直接用開關量1/。模塊連接位置傳感器與執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。世界上各主要PLC廠家生產的PLC幾乎都有運動控制功能。PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械。例如：金屬切削機床、金屬成型機械、配裝機械、機器人和電梯等。（三）閉環過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC通過模擬量1/0模塊實現模擬量與數字量之間的A/D,D/A轉換，并對模擬量進行閉環PID控制，可用PID子程序來實現，也可使用專用的PID模塊。PLC的模擬量控制功能已經廣泛應用于塑料擠壓成型機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備，還廣泛地應用于輕工、化工、機械、冶金、電力和建材等行業。（四）數據處理現代的PLC具有數學運算、數據傳遞、轉換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析和處理。這些數據可以與存貯在存儲器中的參考值比較，也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或將其打印制表。數據處理一般用在大、中型控制系統，如柔性制造系統、過程控制系統等。（五）機器人控制機器人作為工業過程自動生產線中的重要設備，已成為未來工業生產自動化的3大支校之一。現在許多機器人制造公司，選用PLC作為機器人控制器來控制各種機械動作。隨著PLC體積進一步縮小，功能進一步增強，PLC在機器人控制中的應用必將更加普遍。（六）通訊聯網PLC的通訊包括PLC之間的通訊、PLC與上位計算機和其他智能設備之間的通訊。PLC和計算機具有接口，用雙絞線、同軸電纜或光纜將其聯成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統。目前？1。與PLC的通訊網絡是各廠家專用的。PLC與計算機之間的通訊，一些PLC生產廠家采用工業標準總線，并向標準通訊協議靠攏。五、PLC的發展趨勢傳統PLC的發展趨勢（一）技術發展迅速，產品更新換代快隨著微電子技術、計算機技術和通訊技術的不斷發展，PLC的結構和功能不斷改進，生產廠家不斷推出功能更強的PLC新產品，平均3—5。更新換代1次。？1。的發展有2個重要趨勢：①向體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的微型化發展，以適應復雜單機、數控機床和工業機器人等領域的控制要求，實現機電一體化；②向大型化、復雜化、多功能、分散型、多層分布式工廠全自動網絡化方向發展。例如：美國GE公司推出的GenettwoH廠全自動化網絡系統，不僅具有邏輯運算、計時、計數等功能，還具有數值運算、模擬量控制、監控、計算機接口、數據傳遞等功能，而且還能進行中斷控制、智能控制、過程控制、遠程控制等。該系統配置了GE/BASIC語言，向上能與上位計算機進行數據通訊，向下不僅能直接控制CNC數控機床、機器人，還可通過下級PLC去控制執行機構。在操作臺上如果配備該公司的FactoryMaster數據采集和分析系統，Viewaster彩色圖像系統，則管理、控制整個工廠十分方便。（二）開發各種智能模塊，增強過程控制功能智能I/O模塊是以微處理器為基礎的功能部件。它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主機CPU的時間很少，有利于提高PLC的掃描速度。智能模塊主要有模擬量^。、PID回路控制、通信控制、機械運動控制等，高速計數、中斷輸入、BASIC和C語言組件等。智能I/O的應用，使過程控制功能增強。某些PLC的過程控制還具有自適應、參數自整定功能，使調試時間減少，控制精度提高。（三）與個人計算機相結合目前，個人計算機主要用作PLC的編程器、操作站或人/機接口終端，其發展是使PLC具備計算機的功能。大型？1。采用功能很強的微處理器和大容量存貯器，將邏輯控制、模擬量控制、數學運算和通訊功能緊密結合在一起。這樣，PLC與個人計算機、工業控制計算機、集散控制系統在功能和應用方面相互滲透，使控制系統的性能價格比不斷提高。（四）通訊聯網功能不斷增強PLC的通訊聯網功能使PLC與PLC之間，PLC與計算機之間交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。（五）發展新的編程語言，增加容錯功能改善和發展新的編程語言、高性能的外部設備和圖形監控技術構成的人/機對話技術，除梯形圖、流程圖、專用語言指令外，還增加了8人5心語言的編程功能和容錯功能。如：雙機熱備、自動切換I/O、雙機表決（當輸入狀態與PLC邏輯狀態比較出錯時，自動斷開該輸出）、1/。三重表決（對I/O狀態進行軟硬件表決，取2臺相同的）等，以滿足極高可靠性要求。（六）不斷規范化、標準化PLC廠家在對硬件與編程工具不斷升級的同時，日益向制造自動化協議（MAP）靠攏，并使PLC的基本部件（如輸入輸出模塊、接線端子、通訊協議、編程語言和編程工具等）的技術規范化、標準化，使不同產品互相兼容、易于組網，以真正方便用戶，實現工廠生產的自動化。六、軟PLC技術90年代后期，人們逐漸認識到，傳統PLC（也稱硬？1。）自身存在著這樣那樣的缺點：由于傳統PLC的生產廠商之間的產品互相不兼容，缺少明確一致的標準，造成難以構建開放的硬件體系結構；各廠商產品的編程方法差別很大，技術專有性較強，工作人員必須經過較長時間的專業培訓才能掌握某一種產品的編程方法；傳統PLC的生產被幾家廠商所壟斷，造成PLC的性價比增長很緩慢。這些問題都成了制約傳統PLC發展的因素，工控領域的研究人員也一直在尋求解決這些問題的途徑。近年來，隨著計算機技術的迅猛發展以及PLC方面的國際標準的制定，一項打破傳統PLC局限性的新興技術發展起來了，這項技術就是軟PLC技術。于是?1。進入了其發展的第4階段。其特征是：在保留PLC功能的前提下，采用面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，如以太網、高速串口等。采用各種相關的國際工業標準和一系列的事實上的標準。全部用軟件來實現傳統PLC的功能，這就是國際上出現的高新技術-軟PLC技術。第二節可編程序控制器的結構及工作原理可編程序控制器簡稱PLC,是近代在集成電路、計算機技術基礎上發展起來的一種新型工業自動控制裝置,它是按照用戶控制要求編寫的程序來工作的。和繼電——接觸器控制相比較,繼電——接觸器控制是將各自獨立的器件及觸點以固定接線方式來實現控制要求,而PLC是將控制要求以程序的形式（軟件編程）存儲在其內部。送入存儲器中的程序內容就相當于繼電——接觸器控制的各種線圈、觸點和接線,這種存儲程序的控制,當需要改變控制要求時,只要改變程序,而不用改變接線。因而增加了控制的靈活性和通用性。一、可編程序控制器的基本結構可編程序控制器一般由中央處理器、存儲器、輸入輸出組件、編程器及電源五部分組成。其結構圖見下圖2.1編程器中央處理單元構框圖中央處理單元構框圖存儲器是可編程序控制器的重要組成部分有了它可編程序控制器才能有記憶功能決問題的一步步操作，用命令的令保存起來。實現一定功能的若干條指令組成一個程序,根據程序作用的不同,可編程序控制器的存儲器分為系統程序存儲器和用戶程序存儲器兩種。系統程序存儲器主要存儲系統管理和監控程序,并能對用戶程序作編譯處理。其永久保留在可編程序控制器中,不因關機、停電或其他部分出現故障等而改變其內容。用戶程序存儲器用來存儲由編程器或磁帶輸入的用戶控制程序。用戶控制程序是根據生產過程和工藝要求編制的,可以通過編程器修改或增刪。中央處理器簡稱CPU,是PLC的大腦。其主要的用途是處理和運行用戶程序,針對外部輸入信號作出正確的邏輯判斷,并將結果輸給有關部門,以控制生產機械按既定程序工作。另外CPU還對其內部工作進行自動檢測，并協調PLC各部分工作,如有差錯,它立即停止運行。輸入、輸出部分是PLC與被控設備連接起來的部件。用戶設備需要輸入PLC的各種控制信號,如位置開關、按鈕、傳感器等,通過輸入部件將這些信號轉換成中央處理器能接受和處理的數字信號。輸出部件將中央處理器送出的弱電信號轉換成現場所需要的強電信號并輸出,以驅動電磁閥、接觸器等被控設備的執行元件。編程器是開發、維護PLC自動控制系統不可缺少的外部設備。PC需要用編程器輸入、檢查、修改、調試用戶程序,也用以監視PLC的工作情況。二、可編程序控制器的工作原理可編程序控制器對用戶程序的執行過程采用循環掃描的工作方式。這種工作方式是在系統軟件控制下,順次掃描各輸入點的狀態,按用戶程序進行運算處理,然后順序向各輸出點發出相應的控制信號。為了提高運行的穩定性和可靠性,并及時接收外來的控制命令,PLC（在每次掃描期間，還進行故障自診斷和處理與編程器的通訊,其工作主要分以下五個階段。①自診斷階段。PLC在每次掃描用戶程序以前，都先執行故障自診斷程序,一般包括輸入輸出、存儲器、CPU等部分的故障判斷。一旦發現異常,PLC立即起動關機程序,保留現場的工作狀態,把所有的輸出點置成“OFF&”狀態后停機，并發出報警信號和顯示出錯誤信號。若自診斷正常,則繼續向下掃描。②與編程器等通訊階段。自診斷后，如果沒有發現故障,PLC即檢查是否有編程器等的通訊請求，若有則進行相應處理。③讀入現場信號階段。完成和外界通訊后,PLC即開始掃描各輸入點,讀入各點的狀態和數據,并把這些數據按順序寫入到存儲器的狀態表中,供執行用戶程序時使用。因此該階段也稱輸入采樣階段。④執行用戶程序階段。一般是從用戶程序存儲器的最低地址所存放的第一條程序指令開始執行。在無中斷和跳轉控制的前提下,按存儲器地址遞增的方向依次執行（掃描）用戶程序。直到用戶程序結束或用戶程序的末地址為止。在這種工作方式下工作,每掃描一次,所有的用戶程序都被執行一次。⑤輸出控制信號階段。PLC在執行用戶程序的同時,更新輸出緩沖區的內容。程序執行完畢,CPU即發出信號,把緩沖區的內容按規定的次序,通過輸出模塊把內部邏輯信號變換成與執行機構相適應的電信號輸出,驅動生產現場的執行機構完成控制任務。依次完成上述五步操作,稱為一個掃描周期,之后PLC又從自診斷開始進行下一次掃描。就這樣不斷反復循環,完成生產的連續控制,直到收到停止操作命令、停電、出現故障等才停止工作。PLC采用了反復掃描的工作方式，其運行框圖如圖2.2圖2.2PLC運行框圖由于PLC采用了反復掃描的工作方式,使之與工業現場的機器需要反復執行一系列操作的工作方式相似。PLC的這些特點使得它更適合對邏輯順序關系進行控制，工業現場的機器的運行主要是按邏輯順序關系進行的，因此非常適合用PLC來控制工業現場機器。另外PLC的程序可以與機器的動作一一對應,直觀明了,易于編寫和修改,所以成為現代工業電氣自動化的領先技術。三、PLC的應用領域隨著科學技術的不斷進步，PLC在自動控制技術中的應用越來越廣泛，主要（1）開關邏輯控制開關邏輯控制是PLC的基本控制功能，可用它來代替傳統的繼電器控制裝置，如機床的電氣控制、電動機的控制等；也可以取代順序控制和程序控制，如高爐上料系統、電梯控制、輸送貨物控制、自動化生產線作業流程控制等。（2）閉環過程控制早期的PLC只具有簡單的邏輯控制功能，現代的PLC功能日益強大，大型PLC都具有模擬量控制單元，具有用于過程控制的各種專用模塊或子程序（如PID控制模塊等）。A-B公司的1771-CFM可組態流量計模塊，可用于電力管理、自動化、食品飲料和石油與天然氣中各種流量的測試和控制。此外，還有1771-QH力矩控制模塊、1771-TCM溫度控制模塊等。GE公司的PROLOOP過程控制器，可執行PID控制、比例控制和級聯控制，且有單回路、多回路和自動調試的三種方式。（3）機械加工的數字控制PLC和機械加工中的數字控制（NC）及計算機數控（CNC）組成一體，實現數值控制，如著名的日本FANUC公司推出的SYSTEM10、11、12系列，已將CNC功能與PLC融為一體，專家預言，CNC系統將變成以PLC為主體的控制與管理系統。（4）機器人控制隨著工廠自動化網絡的形成，工業機器人應用領域越來越廣，機器人的控制同樣可用PLC來實現，如美國JEEP公司焊接自動生產線上使用的29個機器人，每臺都用一個PLC控制。（5）構成多級分布式控制系統隨著計算機技術和網絡通信技術的發展，國外正在興起工廠自動化（FA）網絡系統，許多著名的PLC制造商都建立了自己的多級分布式控制系統，并開始逐步向制造自動化通信協議MAP靠攏。多級分布式控制系統一般分為四級：第一級為實時控制，主要是順序控制；第二級為協調控制，用于協調各種機械的配合問題；第三極為PLC的裝入、管理數據的采集與之調度；第四極為數據處理，由上位計算機處理各種數據。四、可編程序控制器與計算機之間的通信近年來，工廠自動化網絡得到了迅速的發展，相當多的企業已經在大量地使用可編程設備，如PLC、工業控制計算機、變頻器、機器人、柔性制造系統等。將不同廠家生產的這些設備連在一個網絡上，相互之間進行數據通信，由企業集中管理，已經是很多企業必須考慮的問題。本設計任務不包含對壓濾機的通信問題進行考慮，但是，隨著工業的不斷發展，工作效率越來越高，設備的自動化程度也在不斷的提高，通信是各個設備之間進行數據交換的必要途徑。在工程自動化中，計算機的通信功能作為各級之間接口是十分必要的。可編程序控制器與計算機聯網構成的綜合系統，可使可編程序控制器與計算機互補功能的不足。對于控制，可編程序控制器對現場，對設備都極為方便，對打印圖表，圖形顯示，中文輸出就遜色一些，而這些功能正是計算機的特長。可編程序控制器與計算機聯網時，計算機通常僅用于編程，修改參數，系統管理方面，而不直接參與控制過程，而可編程序控制器在第一線脫機運行，即使計算機發生故障，也不會影響生產過程的正常運行。可編程序控制器與計算機之間的通信一般是通

過RS-485口和RS-232C口進行的，信息交換的方式為字符串方式，運用RS-485和RS-232C通信，容易配置一個與計算機進行通信的系統。將所有軟元件的數據和狀態由可編程序控制器送入計算機，由計算機采集這些數據，進行分析及運行狀態監測，用計算機改變可編程控制器設備的初始值和設定值，從而實現計算機對可編程控制器的直接控制，一旦確定了可編程控制器的控制指令格式就能很方便地與計算機聯機，可以這樣說，凡具有RS-232口并能輸入輸出字符串地計算機都可以用于通信。第三章壓濾機控制系統總體設計第一節壓濾機控制系統設計流程如何設計可編程控制器的軟硬件，并構成控制系統，是實現選煤廠壓濾機控制系統性能優劣的關鍵，是整個控制系統設計的核心。在對現場設備進行參觀學習和對控制對象進行詳細的分析后，編寫了整個控制系統的設計流程（見圖3.1）繪制程序指令表分析控制要求

確定I/O設備選擇PLC分配I/O點數I/O接線圖的設計確定外圍電氣裝修 PLC外圍硬件線路設計控制面板的設計圖3.1壓濾機控制系統設計流程編寫設計說明書根據在控制系統設計流程，還要對每步的設計任務做出詳細的分析。（一）分析了解被控對象的工藝條件和控制要求，從中抽象出控制任務。①本設計以平頂山七星選煤廠的新型壓濾機為控制對象。②確定控制操作的基本方式（手動、自動、連續、單步等），應完成的動作（動作順序、動作條件），以及必須的保護和連鎖等。（二）根據控制任務對PLC控制系統的要求，統計控制系統所需輸入信號（轉換開關、位置采樣信號、按紐等）和輸出信號（接觸器、輸出繼電器、電磁閥等）的點數，選擇合適的PLC類型。（三）分配PLC的輸入/輸出接點，編制PLC輸入/輸出端子分配表，并畫出I/O端子接線圖。（四）設計控制系統梯形圖。根據狀態流程圖并參考電氣控制原理圖編制梯形圖程序，梯形圖的編制是整個軟件設計的核心工作。（五）將梯形圖轉換成指令語句。為方便程序輸入，使用簡易編程器將程序輸入PLC時，將梯形圖轉換成指令語句。當使用輔助編程軟件在計算機上編程，通過RS-232接口電纜將程序輸入到PLC中時。（六）輸入調試程序。將程序輸入到PLC中，CPU的自診斷功能可查到輸入程序中的語法錯誤，對于有邏輯輸入錯誤還需要設計者認真檢查，或在模擬調試中發現并予以改正。在輸入程序無誤時，可進行系統調試。對調試中出現的問題要逐一解決，直到調試成功。（七）各項任務都進行完畢時，要對各項設計內容進行整理，編寫設計說明書。第二節壓濾機控制系統的設計中還應考慮其它因素(1)系統組成方案。(2)系統總的I/O點數。以此選擇PLC框架個數和I/O模塊數量。(3)控制系統的工藝流程，復雜程度。根據控制的復雜程度選定存儲器容量。(4)輸入/輸出設備規格。包括控制信號類型、大小，負載設備的性質。以此確定輸入/輸出模塊類型。(5)CPU選擇。由存儲器容量、輸入/輸出點數和模塊類型、運算功能和運算速度等因素選擇合適的PLC機型。(6)根據輸入信號和輸出控制設備類型，選擇合適的I/O模塊。(7)按照模塊化、結構化設計方法設計系統程序。第四章PLC的選型第一節壓濾機控制系統的工作過程分析壓濾機是選煤廠壓濾車間的重要設備，主要是對煤泥水進行加壓過濾，提取產品煤泥。選煤廠的煤泥水經管道注入攪拌桶，在攪拌電機的攪拌下，使煤泥水不至于沉淀。在壓濾機處于保壓狀態后，開啟入料泵電機，把煤泥水打入壓濾機，壓濾機在保壓狀態下對煤泥水進行加壓過濾。等加壓過濾完成后，按下“暫停按鈕”開始卸壓，卸壓完成后就重新啟動高壓油泵電機，由活塞帶動回程閥回程。當回程到位時，觸動回程停止接近開關，回程接近開關發信號給PLC,使回程結束。進入拉板階段，拉板電機啟動，拉板的往復靠兩個定時器T0和T1來完成。當濾板拉完后，拉板器前進觸動前端限位開關，前端限位開關給PLC一個信號，使拉板器返回，拉板器返回到末端時，觸動拉板停止接近開關，接近開關給PLC一個信號，PLC做出停機指令，一個工作流程結束，進入下一個工作流程。壓濾機的工作過程分壓緊、保壓、回程、拉板四個階段。開始工作時先啟動油泵電機，主接觸器得電，油泵工作，同時壓緊電磁閥得電，將板框壓緊。濾室內壓力開始上升，當液壓系統達到壓力上限25MPA時，電接點壓力表接通上限電路油泵電機自動停止，此時壓濾機進入自動保壓狀態，保壓指示燈點亮。進入保壓狀態后，按下“進料啟動”按紐啟動進料泵，慢慢開啟進料閥，料漿通過止推板上的進料孔進入濾室，在規定的壓力下進行加壓過濾。保壓期間，當油壓降至電接點壓力表的下限（21MPA）時油泵電機重新啟動，壓緊電磁閥動作，壓力回升，達到25MPA時油泵電機又停止，如此循環。進料過濾形成濾餅后，按下“暫停”按鈕來清除保壓狀態，再按下“松開濾板”按紐，油泵電機重新啟動，回程電磁閥動作，活塞回程，濾板松開，當活塞碰到回程限位開關后，回程電磁閥斷電。煤泥和水分離后，須將煤泥卸下。此時系統進入拉板階段，按下“拉板卸餅”按紐后，啟動拉板油泵電機，使前進電磁閥得電，液壓系統驅動拉板架前進。定時時間到后（一般為5S,期間卸下濾渣），后退電磁閥自動得電，驅動拉板架后退，同時啟動第二個定時器，第二個定時器定時時間到后，拉板機構再自動返回拉第二塊濾板，如此循環往返，直到拉完全部濾板，碰到前端限位開關后，后退電磁閥動作，拉板架后退，碰到拉板停止接近開關自動停機。當拉板時出現異常情況時，可以通過“拉線開關”中斷拉板動作，排除故障后再次拉動“拉線開關”使PLC控制動作復位。第二節可編程控制器PLC的選型在PLC出現以前，現場設備的控制多采用繼電接觸器控制系統。所謂繼電接觸器控制系統也就是由各種自動控制電器組成的電器控制線路。其特點是結構簡單、價格低廉、抗干擾能力強，能在一定范圍內滿足單機和自動生產線的需要。但是它有明顯的缺點，主要體現在有觸點的控制系統，觸點繁多，組合復雜，因而可靠性差。此外它是采用固定接線的專用裝置，靈活性差，不能滿足程序經常改變，控制要求比較復雜的場合。伴隨著微電子技術和計算機技術的快速發展，極大的推動了可編程控制器的發展，功能日益增強，由于PLC的可靠性高、編程簡單、通用性好、功能強大、體積小功耗低等優點，使PLC廣泛的應用在各種機械和生產過程的自動控制中，隨著PLC的成本不斷下降，又進一步促進了PLC的廣泛應用。但并不是所有的控制都必須使用PLC,還可以使用計算機控制或繼電接觸器控制，那就要根據被控對象的具體情況來確定使用哪種控制系統。選煤廠壓濾機控制系統中所需要的I/O點數較多，控制要求較復雜；現場處于工業環境，而又要求控制系統具有較高的可靠性；如果考慮到今后的發展，還需要完成與其它設備實現通信或聯網等。因此，該控制系統中應首選PLC控制。PLC系統是以PLC為核心的控制系統，系統結構包括PLC和輸入、輸出設備。完成系統的設計主要是指PLC的選型和程序設計。由于PLC應用在不同的場合，有不同的工藝流程，對控制功能有不同的要求等。因此，對PLC的選型一般可以從以下幾個方面來考慮：一、可編程序控制器物理結構及控制方式的選擇根據物理結構，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式。整體式每一I/O點的平均價格比模塊式的便宜，小型控制系統一般使用整體式可編程序控制器。模塊式的可編程序控制器的功能擴展方便靈活，I/O點數的多少、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類和塊數等的選擇，比整體式可編程序控制器靈活的多，模塊式可編程序控制器還具備多種特殊I/O模塊供用戶選用，可完成各種特殊的控制任務，在判斷故障范圍和維修時更換模塊等也很方便。因此較復雜，要求較高的系統一般采用模塊式可編程序控制器。系統如有模擬量閉環控制、快速響應、高速計數、通信聯網和運動控制等特殊要求，可以選用有相應特殊I/O模塊的可編程序控制器計數，也可以選用內置相應功能的整體式可編程序控制器。控制方式可分為單機空控制、集中控制和分布式控制等，而在本次壓濾機控制系統的控制對象主要是單臺壓濾機，因此控制方式為單機控制。由以上分析可知該控制系統中的I/O點數相對較少，且輸入/輸出量均為開關量，邏輯關系也并不是很復雜，屬于小型控制系統。因此在該控制系統中我選用整體式PLC來控制單臺壓濾機。二、CPU的能力CPU的能力是可編程序控制器最重要的性能指標，也是選擇時首要考慮的問題。實際上I/O點數，響應速度和軟件功能都屬于CPU的能力，后面分點提出，這里只說明除此之外的CPU能力。可編程序控制器的CPU能力還應包括處理器的個數，根據處理器的個數和位數就可粗略了解該可編程序控制器的基本特征；CPU的存儲器的性能，存儲器是存放程序和數據的地方，從使用角度考慮存儲器的性能主要是可供用戶使用的存儲器能力。它應包括存儲器的最大容量，可擴展性，存儲器的種類。存儲器的容量選擇在下一點將單獨提出，存儲器擴展性和種類多少則體現了系統構成的方便和靈活；中間標志，計時器和計數器的能力，這一性能實際上也體現了軟件功能。中間標志的多少和類型對系統的使用性能具有一定關系，如果構成的系統龐大，控制功能復雜，就需要較多的中間標志。對于計時器和計數器不但要知道它們的多少，還要知道它們的計時和計數范圍。其它的性能參數，包括電流消耗，工作環境要求，壽命時間等。總之，CPU的能力是一種綜合的性能指標，而且要根據實際需要進行選擇，以滿足工作應用的要求。三、1/0點數的確定I/O點數是可編程序控制器的一個簡單明了的性能參數，也是應用計算機賽最直接的參數。在機型選擇時必須注意一下問題：產品手冊上給出的最大I/O點數的確卻含義，由于各公司的習慣不同，所給出的最大I/O點數含義并不完全一樣，有的給出的時I/O總點數，即包括輸入也包括輸出，也就是手冊上給出的點數是輸入點數和輸出點數之和，有的則分別給出最大輸入點數和最大輸出點數。要分清模擬量1/。點數和數字量1/。點的關系。有的產品模擬量1/。點數要占數字量1/。點數，有的產品則分別獨立給出且互相并無影響。遠程I/O的考慮，對于較大的控制系統，控制對象較為分散，一般都要采用遠程I/O,在選擇機型時，要注意可編程序控制器是否具有遠程I/O的能力和能驅動遠程I/O點數。智能I/O的考慮，在機型選擇考慮I/O點數的同時，還要考慮智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解決高速計數，閉環控制等特殊的控制功能。I/O點數的余量，無論如何，在系統硬件設計中要留有充分的I/O點數作為備用，這主要時基于二方面的考慮，一是系統設計的更改，如果不留有充分的余量，一旦系統設備調整，控制功能增加，就要全部推翻原有設計好的系統，造成不必要的損失；二是手冊上給出的最大I/O點數都是在理想情況下獲得的參數，一旦滿負荷運行，就要影響整個系統的響應速度和可靠性，給系統帶來不良的影響，為了保證所設計的控制系統的正常運行，在系統硬件設計時，建議根據實際I/O點數留有20%?30％的余量。在該壓濾機控制系統中的I/O點數總共有28個，且都是開關量。該控制系統屬于小型控制系統，控制對象為單臺設備，不需要考慮遠程I/O點。該系統中沒有高速計數、閉環控制等特殊控制功能，因此不必考慮智能I/O點。但考慮到對今后發展的需要，如系統設計的更改、系統設備的調整、通信、監控等功能，因此在選擇PLC時，I/O點數要有一定的余量，一般要留20%?30%的余量。響應速度對于數字量控制為主的工程應用項目，可編程序控制器的響應速度都可滿足實際需要，不必給以特殊的考慮。對于模擬量控制的系統，特別是具有較多閉環控制的系統則必須考慮可編程序控制器的響應速度。考慮響應速度主要是從二個方面考慮。一是可編程序控制器程序的語句處理時間，另一個是可編程序控制器的掃描周期。一般手冊上都給出語句處理時間，而且是以處理1K的語句所需時間計算的。在實際應用中要注意邏輯處理指令和字處理主令所需時間是不同的，有的產品中給出每條指令的處理時間。在PLC中給出的掃描周期都是最大的掃描周期時間，而系統中實際運行的掃描周期則與系統所連接設備的多少和應用軟件的多少及復雜程序有關。在機型選擇時還應該注意最大的掃描周期是否可以重新設定，如果可以重新設定，適應性則更強。在有個特殊響應速度要求的情況下，還要考慮系統中斷處理和直接控制I/O功能，這些功能可以隨時處理，而不變掃描周期的限制，當然這些功能都是有一定的具體要求的，有的也與系統硬件配置有關。整個系統的響應速度還與輸入輸出有關，因為任何輸入輸出模板都有一定的時間滯后。總之，不同的控制對象對響應速度有不同的要求，要根據實際需要選擇可編程序控制器，控制對象信號變化速度快，則要求響應速度快，控制對象信號變化速度慢，則要求響應的速度就不同。在該控制系統中主要是對數字開關量的控制，一般的可編程控制器的響應速度都能滿足實際的需要。該控制系統屬于間歇性的控制系統，對語句處理時間、程序掃描時間、輸入輸出時間的滯后不做過多考慮，而？1。的工作方式是不斷的循環掃描程序，PLC總的響應延遲時間一般只有幾十毫秒，對于該控制系統是無關緊要的。存儲容量的選擇在初步估算時，對于僅需開關量控制的系統，將I/O點數乘以8,就是所需的存儲器的字數，這一要求一般都能滿足，在只有模擬量輸入，沒有模擬量輸出的系統中，一般要對模擬量信號作數據傳送，數據濾波和比較運算等操作。估算時可為每路模擬量準備100個存儲器字，在既有模擬量輸入又有模擬量輸出的系統中，一般要對模擬量作閉環控制，涉及的運算相當復雜，需要的用戶存儲器比只有模擬量輸入時要多一些，估算時可為每路模擬量準備200個存儲器字，當模擬量路數較少時，應將系統適當增大，反之則應將系統適當減小。由于本人編程水平有限，在考慮存儲器的容量時，多留了一些裕量。在自動測量，自動存儲和對系統補償等正常場合，對存儲器的要求是很大的，有時甚至要求可編程序控制器有十幾K字的甚至幾十K字的存儲容量。在選擇可編程序控制器的型號是不應盲目追求過高的性能指標，在I/O點數和存儲器容量方面應留有一定的裕量。作為單機小規模控制使用的場合，由于工藝簡單、程序固定，多數使用EPROM存儲器或EPROM+RAM存儲器。對于大、中規模的可編程序控制器，往往用于工藝比較復雜且多變的場合，程序改變較多，因此一般都使用CMOSRAM存儲器，且有后備電池，以便關機時存儲信息。存儲器的選擇有兩種方法：一種是根據編程實際使用的節點數計算，這種方法可精確地計算出存儲器實際使用容量，缺點是要編完程序之后才能計算；另一種方法，也是我們常用的方法是估算法，用戶可根據控制規模和應用目的，按下面給出的公式進行估算。模擬量控制：M=Km[(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)](4.1)多路采樣控制：M=Km{[(10*DI)+(5*DO)+(100*AI)]+[1+采樣點*0.25]}(4.2)開關量控制：M=I/O點數*8(4.3)式中，DI—數字(開關量)輸入信號DO一數字(開關量)輸出信號AI—模擬量輸入信號Km—每個節點所占有存儲器字節數M一存儲器容量該壓濾機控制系統中的所有輸入輸出量都是開關量，由上面的估算公式可知所需存儲器的容量為：M=I/O點數*8=28*8=224(字)六、可編程序控制器的指令系統由于可編程序控制器應用的廣泛性，各種機型所具備的指令系統也不完全相同，現代的可編程序控制器的指令功能越來越強，內部元件的個數也越來越多。任何一種可編程序控制器都可以滿足開關量控制系統的要求，如果系統要求完成模擬量與數字量的轉換，PID閉環控制，運動控制等工作，可編程序控制器應有算術運算，數據傳送等功能，有時甚至要求有開方、對數運算和浮點數運算等功能。在機型選擇時，從指令系統方向應注意下述內容：指令系統的總語句數，這一點反映了整個指令所包括的全部功能；指令系統的種類，主要應包括邏輯指令，運算指令和控制指令，具體的要求則與實際要完成的控制功能有關；指令系統的表達方式，指令系統的表達方式有多種；應用軟件的程序結構圖，程序結構有模塊化的程序結構，有子程序式的程序結構；軟件開發手段。在考慮指令系統這一性能時，還要考慮到軟件的開發手段，一般的廠家對可編程序控制器都配有專用的編程器，提供較強的軟件開發手段，有的廠家在此基礎上還開發了專用軟件，可利用通用的微型機作為軟件開發手段，這樣就更加方便了用戶的需要。七、機型選擇其它方面的考慮在考慮上述性能后，還要根據工程應用實際考慮其它一些因素，包括：性能價格比，毫無疑問，高性能的機型必然需要較高的價格，在考慮滿足需要的性能后，還要根據工作的投資狀況來確定機型；備品備件的統一考慮，無論什么樣的設備，投入生產以后都要具有一定數量的備品備件，在系統軟件設計時，對于一個工廠來說應盡量與原有設備統一機型，這樣就可減少備品備件的種類和資金積壓，同時還有考慮備品備件的來源，所選機型要有可靠的訂貨來源；技術支持，選定機型時還要考慮有可靠的技術支持，這些支持包括必要的技術培訓，設計指導，系統維修等內容。總之，在選擇系統機型時要依據前面所述的根據，按照可編程序控制器本身的性能指標對號入座，選擇合適的系統。隨著PLC的推廣普及，PLC產品的種類和數量越來越多，而且功能也日趨完善。合理選擇PLC,對于提高PLC控制系統的技術經濟指標起著重要作用。選擇PLC時，不僅應考慮應用系統目前的要求，還要考慮未來發展的需要。根據以上選型原則和壓濾機控制系統的工作電流較大、動作頻率不是很高的特點，并考慮留有一定的余量，選用日本三菱公司的FX2n系列PLC就可以滿足控制要求。當然能滿足控制要求的PLC很多，像西門子系列PLC、歐姆龍系列PLC等，之所以要選用三菱系列PLC，是因為還要對程序進行調試。實驗室里的PLC是三菱系列的，如果選用其它系列的PLC,設計的程序無法調試，就不能圓滿的完成設計任務，我的設計能力也得不到提高，因此選用三菱系列的PLC。八、I/O點數確定根據以上對控制要求的分析和壓濾機工作原理的分析，對壓濾機的原有輸入信號及負載情況進行了分析綜合。對壓濾機可引入PLC的輸入信號進行處理，引入PLC的輸入信號18個，需要PLC控制輸出的點數為10個。具體有以下輸入控制信號：啟動油泵按紐SB0、壓緊按紐SB1、進料啟動按紐SB2、進料停止按紐SB3等10個，兩個壓力限位開關SP1H和SP1L，回程停止接近開關SQ1、拉板停止接近開關SQ2、前端限位接近開關SQ3，三個熱繼電器FR1、FR2、FR3等共18個輸入控制信號。輸出信號分別是驅動接觸器KM1、KM2、KM3，電磁閥KA1?KA5、報警器KA6和保壓指示燈HL等10個輸出信號。根據上面分析可知這些輸入/輸出信號均為開關量，選擇PLC時不需要考慮A/D轉換模塊和D/A轉換模塊；因為是對單臺壓濾機進行控制，所以也不需考慮通信模塊。結合所需的I/O點數和PLC的選型原則，選用三菱公司的整體式FX2n-48MR-001型PLC就可以滿足控制要求。九、FX2n-48MR-001型PLCFX2n-48MR-001型PLC是三菱公司生產的一款小型整體式（單元式或箱體式）PLC。該款PLC的CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱狀外殼內，結構非常緊湊，體積小價格低。整體式PLC有不同I/O點數的基本單元和擴展單元組成，基本單元內有CPU模塊、I/O模塊和電源，擴展單元內只有I/O模塊和電源，基本單元和擴展單元之間用扁平電纜連接。整體式PLC一般配有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元和通信單元等，使PLC的功能得以擴展。這種結構的PLC適用于工業生產中的單機控制。三菱公司的FX系列PLC吸收了整體式和模塊式PLC的優點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和深度相同，寬度不同。它們之間用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方形。其性能見表4.1：表4.1^n系列PLC的性能指標型號I/O點用戶程序步功能指通信功基本指令執模擬量要數令能行時間求FX2n16?內置8K步298強0.08 (微有256RAM妙）（1）.FX系列的主要特點:.系統配置靈活方便FX系列PLC的基本單元可獨立構成控制系統。除基本單元外，還備有不同點數和不同輸出類型的擴展單元和擴展模塊，用以擴展I/O點數以及改變I/O特性。此外，還有各種功能模塊用以完成各種高級功能。FX2n-48MR-001的基本單元見表4.2：表4.2FX2n-48MR-001的基本單元擴展模塊可用點型號輸入點數輸出點數 數FX2n-耕喟%建 24 48?64.具有在線和離線編程功能FX系列PLC可以在線寫入或修改程序，具有豐富的編輯和搜索功能，可以實現元件控制和測試功能，還可以在個人計算機上進行離線編程。.高速處理功能FX系列PLC內置多點高速計數器，可對輸入脈沖計數而無需增加任何其他設備。利用不受掃描周期限制的直接輸出功能可實現定位控制。對具有優先權和緊急情況輸入，可采用中斷輸入方式，使之快速響應，防止意外事故發生。.高級功能FX系列PLC提供多種應用指令，以適應各種應用場合，如實現數據運算、傳遞、比較、移位等多種功能。（2）FX系列PLC的一些指標PLC適用在工業環境下，可靠性高、抗干擾能力強，能在惡劣環境下工作，但也有PLC自身的能力限制，超出了自身承受能力范圍，就會影響PLC的正常工作，甚至造成PLC的故障、毀壞生產設備、造成人員傷亡等。FX系列PLC的一些使用環境指標（見表4.3）表4.3FX系列PLC的一些使用環境指標環境溫度 使用時：0?55℃。儲存時：-20?+70℃環境濕度 35%?89%RH（不結露）用噪聲仿真器產生電壓為1000VP-P,噪聲脈沖寬度為1微抗噪聲干 妙，擾 頻率為30?100Hz的噪聲，在此噪聲干擾下PLC工作正常耐壓 AC1500V3min 所有端子與接地端絕緣電阻 5兆歐以上（DC500V兆歐表） 之間接地 采用第三種接地，不接地時，亦可浮空使用環境 無腐蝕性氣體，無塵埃選擇哪種型號的PLC，還要看該型號PLC的性能指標，看這些性能指標能否滿足工業控制的要求，如指令的運算處理速度、存儲容量的大小、指令數能否滿足編程的需要等。下面給出了FX系列PLC的性能指標（見表4.4）表4.4FX2nPLC功能技術指標運算控制方式 存儲程序反復運算方法，中斷命令輸入輸出控制方批處理方式（在執行END指令時），但有輸入輸出刷新指式 令

基本指令運算處 應用基本指令運算處 應用理速度 指令程序語言程序容量存儲器形式基本步進指令應用（1.52微妙?數百微妙）/指令

繼電器符號+步進梯形圖方式內附8K步RAM,最大16K步基本（順控）指令27個，步進指令2個從以數上平令2n系列PLC的各項技術及性能指標來說，選用FX2n-48MR-001型PLC不僅能滿足目前對壓濾機的控制要求，還能滿足今后發展的需要，如果想增加通信功能，可增加通信模塊即可。第五章硬件設計

第一節PLC的使用環境PLC工作可靠，抗干擾能力強，各功能模塊配套方便，可減少大量的繼電器，實現傳統繼電器控制難以實現的復雜控制，可充分利用PLC軟件，使電器控制嚴格執行互鎖，對許多涉及安全問題或比較重要的互鎖不易采用軟件互鎖而應盡量采用硬件互鎖，提高系統的可靠性。PLC硬件應用的要求：要應用好PLC，防止產生不應有的損壞，其硬件必須符合和滿足如下應用的要求：一、物理環境1、環境溫度：0?60℃，最好40℃，在PLC安裝處，要安裝一個通風排氣扇散熱。2、環境濕度：一般在35%?85%以下并無凝結現象。3、止空氣中含有金屬粉塵或腐蝕性氣體以及太陽紫外線直射，將控制柜進行封閉。4、免PLC主機直接受到震動或撞擊，遠離震動、沖擊源。二、電氣環境1、音措施：采取屏蔽電纜線、屏蔽層和遠離帶噪音的電磁開關等。2、磁波干擾：采取可靠接地和封閉方法。第二節電動機的選型在壓濾機控制系統中電動機是重要的動力設備，也是壓濾機控制系統的控制對象。該系統中的電動機是和壓濾機是相配套的，型號已經給出，有高壓油泵電機（作用是給壓濾機提供需要的壓力）、拉板油泵電機（作用是驅動拉板機械手進行拉板動作）、入料泵電機（作用是把料漿打入壓濾機內）。電動機的選型主要根據油泵的負載功率來選擇電動機的容量。由于電動機型號已經確定，所以對電動機選型不做考慮。下面給出三個電動機的相關參數（見表5.1、表5.2、表5.3）（1）高壓油泵電機：表5.1高壓油泵電機的相關參數名稱 高壓油泵電機型號 YYB160M-4額定功率 11KW額定電流 22.5A額定電壓 380V額定轉速 1456r/min額定頻率 50Hz生產廠家無錫市金億達防爆電機有限公司（2）拉板油泵電機：表5.2拉板油泵電機的相關參數名稱 拉板油泵電機型號 Y112M-4額定功率 4.0KW額定電流 8.6A額定電壓 380V額定轉速 1440r/min額定頻率 50Hz生產廠家江蘇大中機電有限公司（3）入料泵電機：表5.3入料泵電機的相關參數名稱 入料泵泵電機型號 Y315S-2額定功率 110KW額定電流 200A額定電壓 380V額定轉速 2980r/min額定頻率 50Hz生產廠家浙江永發電機有限公司第三節壓濾機控制系統所用電器的選型一、按鈕按鈕是一種結構簡單、應用廣泛的主令電器。按鈕是手動開關，通常用來接通或斷開小電流控制的電路，一般用在低壓控制電路中，用于手動發出控制信號。按鈕是由按鈕帽、復位彈簧、橋式觸頭和外殼組成，通常做成復合式，即具有常閉觸點和常開觸點。在結構上一般分為緊急式、鑰匙式和旋鈕式。其中緊急式表示緊急操作，按鈕上裝有蘑菇型鈕帽，顏色為紅色，一般安裝在操作臺明顯位置上。按鈕分為常開按鈕、常閉按鈕、以及將常開、常閉封裝在一起得復合按鈕。按鈕在系統中有啟動、停止、復位、清零、選擇等作用。按鈕主要依據所需的點數、使用場合及顏色來選擇。為避免按鈕誤操作，通常將按鈕做成紅、綠、黑、黃、藍、白、灰等顏色。按照國標GB5226-85規定，“停止”和“急停”按鈕必須用紅色；“啟動”按鈕用綠色；“啟動”與“停止”交替動作得按鈕用黑色、白色或灰色，不能用紅色或綠色；“點動”按鈕用黑色等等。常用得按鈕型號有LA2、LA10、LA18、LA19、LA20及新型號LA25;除此外，還有引進的國外其他產品。按鈕一般適用于交流電壓500V以下、直流電壓440以下、額定電流5A以下的控制線路中。一般性的按鈕可選用LA18-22型，其中-常開-常閉觸頭各兩個；緊急按鈕可選用LA18-22J型；當按鈕作為選擇開關時可選用帶指示燈的按鈕，可選用LA19-11B/D。在壓濾機控制系統中為避免緊急事故的發生，不至于給設備和人身安全帶來危險，設計了一個獨立于控制系統的“緊急停止按鈕”。事故發生時按下“緊急停止按鈕”使PLC和所控制的設備斷開，等到事故排除后再使“緊急停止按鈕”復位。選用了日本富士公司生產的AR30V1E-11R型的緊急停止操作按鈕開關，該按鈕開關頭直徑較大，操作起來方便、快速、安全。按鈕被按下去后，順時針旋轉按鈕頭進行復位，大大增加了壓濾機的安全性能，減少了控制面板誤動作的可能性，為操作人員的安全提供了保障。下面給出了AR30V1E-11R型按鈕的參數（見表5.4）表5.4AR30V1E-11R型按鈕的參數品牌 FUJI/富士 型號AR30V1E-11R額定發熱電流 10(A) 頭部保護等級 一級最高電壓 600AC(V) 按鈕顏色 紅色多用于自鎖型緊急停止控制.比用途一如沖沖床，型壓機等緊急停止.一,一乙，， ,壓濾機控制系統中還有“啟動按鈕”、“壓緊按鈕”、“暫停按鈕”、“松板按鈕”等9個按鈕，這些按鈕沒有特殊的要求，選用一般的按鈕就可以完成控制任務。長江電氣集團的LA18系列按鈕適合用于交流50HZ、電壓至380伏及直流電壓至220伏的磁力起動器、接觸器、繼電器及其它電氣線路中作遙遠控制之用。選用長江電氣集團生產的LA18系列控制按鈕中的LA18-22型，該型按鈕的相關參數(見表5.5)表5.5LA18-22型按鈕的相關參數型號交流LA18-22380鈕的顏色紅、綠、黃、黑額定電壓(V)直流220外形尺寸48*36*69額定發熱電流(A)5安裝尺寸M24*1.25常開2觸、頭接對數近(開對)關常閉2結構形式一般鈕接近開關是一種毋需與運動部件進行機械接觸而可以操作的位置開關，當物體接近開關的感應面到動作距離時，不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關動作，從而驅動交流或直流電器或給計算機裝置提供控制指令。接近開關是種開關型傳感器(即無無觸點開關)，它有行程開關、微動開關的特性，同時具有傳感性能，且動作可靠，性能穩定，頻率響應快，應用壽命長，抗干擾能力強等、并具有防水、防震、耐腐蝕等特點。產品有電感式、電容式、霍爾式、交、直流型。接近開由三大部分組成:振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當金屬物體接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬物體內產生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開磁信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式這檢測目的。物體離傳感器越近，線圈內的阻尼就越大，阻尼越大，傳感器振蕩器的電流越小。工作原理圖如下圖5.1：物體LC振蕩器開關級放大輸出級圖5.1接近開關的工作原理圖（一）接近開關的選擇原則：對于不同的材質的檢測體和不同的檢測距離，應選用不同類型的接近開關，以使其在系統中具有高的性能價格比，為此在選型中應遵循以下原則：①.當檢測體為金屬材料時，應選用高頻振蕩型接近開關，該類型接近開關對鐵銀、A3鋼類檢測體檢測最靈敏。對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體，其檢測靈敏度就低。②.當檢測體為非金屬材料時，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應選用電容型接近開關。③金屬體和非金屬要進行遠距離檢測和控制時，應選用光電型接近開關或超聲波型接近開關。④.對于檢測體為金屬時，若檢測靈敏度要求不高時，可選用價格低廉的磁性接近開關或霍爾式接近開關。（二）接近開關技術指標檢測①.動作距離測定；當動作片由正面靠近接近開關的感應面時，使接近開關動作的距離為接近開關的最大動作距離，測得的數據應在產品的參數范圍內。②.釋放距離的測定；當動作片由正面離開接近開關的感應面，開關由動作轉為釋放時，測定動作片離開感應面的最大距離。③動作頻率測定；用調速電機帶動膠木圓盤，在圓盤上固定若干鋼片，調整開關感應面和動作片間的距離，約為開關動作距離的80%左右，轉動圓盤，依次使動作片靠近接近開關，在圓盤主軸上裝有測速裝置，開關輸出信號經整形，接至數字頻率計。此時啟動電機，逐步提高轉速，在轉速與動作片的乘積與頻率計數相等的條件下，可由頻率計直接讀出開關的動作頻率。④重復精度測定；將動作片固定在量具上，由開關動作距離的120%以外，從開關感應面正面靠近開關的動作區，運動速度控制在0.1mm/s上。當開關動作時，讀出量具上的讀數，然后退出動作區，使開關斷開。如此重復10次，最后計算10次測量值的最大值和最小值與10次平均值之差，差值大者為重復精度誤差.（三）控制系統中接近開關的選擇在壓濾機控制系統中有三個地方用到接近開關，分別是回程停止接近開關SQ1（壓濾完成后，使壓緊板回程到位時停止）、拉板停止接近開關SQ2（拉板完成后，使拉板器返回到位