PLC在太陽能清洗機(jī)上的控制設(shè)計(jì)開題報告.doc

開題報告書機(jī)電系新型紡織機(jī)電技術(shù)專業(yè)學(xué)號姓名專業(yè)新型紡織機(jī)電技術(shù)企業(yè)導(dǎo)師學(xué)校導(dǎo)師開題日期填表日期畢業(yè)論文題目PLC技術(shù)在太陽能硅片清洗機(jī)控制上的應(yīng)用畢業(yè)論文的內(nèi)容和要求一選題依據(jù)：我于2005年12月進(jìn)入江蘇林洋新能源有限公司實(shí)習(xí)，在公司主要負(fù)責(zé)太陽能硅片清洗設(shè)備的保養(yǎng)與維護(hù)工作。公司太陽能硅片清洗設(shè)備采用的是深圳捷佳創(chuàng)精密設(shè)備有限公司制造的硅片清洗設(shè)備，本設(shè)備是一個全自動的處理設(shè)備，清洗過程由三菱FX2N系列PLC控制，操作員通過10.4英寸彩色觸摸屏控制生產(chǎn)?；谠趯W(xué)校學(xué)到的PLC知識，以及自己在工作崗位中對太陽能硅片清洗設(shè)備硬件、軟件方面的濃厚興趣，便寫此篇論文。PLC是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，它是綜合了繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的。PLC具有許多其他控制器所無法相比的特點(diǎn)：1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。（1）硬件措施：a、屏蔽：對PLC的電源變壓器、內(nèi)部CPU、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界的電磁干擾。b、濾波：對PLC的輸入輸出線路采用了多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾。c、隔離：在PLC內(nèi)部的微處理器和輸入輸出電路之間，采用了光電隔離措施，有效地隔離了輸入輸出間點(diǎn)的聯(lián)系，減少了故障和誤動作。d、采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時維修。（2）軟件措施：a、故障檢測：設(shè)計(jì)了故障檢測軟件定期地檢測外界環(huán)境。如掉電、欠電壓、強(qiáng)干擾信號等，以便及時進(jìn)行處理。b、信息保護(hù)和恢復(fù)：信息保護(hù)和恢復(fù)軟件使PLC偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，將PLC內(nèi)部信息進(jìn)行保護(hù)，不遭破壞。一旦故障條件消失，恢復(fù)原來的信息，使之正常工作。c、設(shè)置了警戒時鐘WDT：如果PLC程序每次循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。d、對程序進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)，一旦程序出錯，立即報警，并停止執(zhí)行。2通用性強(qiáng)，使用方便。PLC產(chǎn)品已系列化和模塊化，PLC的開發(fā)商為用戶提供了品種齊全的I/O模塊和配套部件。用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時，不需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只需根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置。用戶所做的工作只是設(shè)計(jì)滿足控制對象的控制要求的應(yīng)用程序。3采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便。PLC的各個部件，均采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。系統(tǒng)的功能和規(guī)模可根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行組合，使系統(tǒng)的性能價格更容易趨于合理。4編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握。PLC是繼電器接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)自動化控制裝置。PLC的開發(fā)制造商為了便于工程技術(shù)人員方便學(xué)習(xí)和掌握PLC編程，采取了與繼電器接觸器控制原理相似的梯形圖語言，易學(xué)、易懂。5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對象的控制要求配置適當(dāng)?shù)哪K，而不要去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大縮短了整個設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時間，加快了整個工程的進(jìn)度。6對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。PLC的核心部件是微處理器，它實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序。7安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小。PLC軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試大多可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，用模擬實(shí)驗(yàn)開關(guān)代替輸入信號，其輸出狀態(tài)可以觀察PLC上的相應(yīng)發(fā)光二極管，也可以另接輸出模擬實(shí)驗(yàn)板。模擬調(diào)試好后，再將PLC控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，這樣既省時間又很方便。二本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價格。在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實(shí)使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實(shí)，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面做出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。1開放和基于工業(yè)PC控制PLC制造商已經(jīng)開始注視基于工業(yè)PC控制技術(shù)所帶來的強(qiáng)大沖擊。有專家甚至認(rèn)為，新商務(wù)活動所帶來的新技術(shù)和開放技術(shù)規(guī)范將會埋葬傳統(tǒng)PLC。PLC制造商認(rèn)為，雖然在工業(yè)現(xiàn)場安裝有大量的PLC控制設(shè)備，但他們?nèi)匀恍枰?lián)合工控軟件公司，以便開發(fā)他們自己的基于工業(yè)PC的過程控制軟件。誠然，幾年前在工業(yè)現(xiàn)場明顯存在著新舊PLC混合使用的情況，工業(yè)用戶不得不同時學(xué)習(xí)相關(guān)的新舊知識，甚至彼此借鑒學(xué)習(xí)。大多數(shù)PLC制造商為工業(yè)用戶僅僅提供了軟邏輯和一種操作平臺。在高端應(yīng)用方面，很難進(jìn)一步區(qū)分PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)PC控制系統(tǒng)之間的差異，因?yàn)檫@兩者均采用了同樣類型的微處理器和內(nèi)存芯片。形象地打個比喻，如果你忘掉工業(yè)PC和PLC這些詞語字面上的含義，那么在箱子里所能夠觀察到的恰恰是一些基本計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，我們更多觀察到的卻是那些基本技術(shù)的復(fù)雜化和混合體，這些技術(shù)被有效地組合到控制系統(tǒng)中去。另外，采用開放控制的原因一方面是系統(tǒng)功能集成的需要，另一方面也是由于一些工業(yè)用戶對功能過分苛求所致。如果能夠給予高度的重視，就能夠獲得更多的基本技術(shù)知識。PLC制造商專注于系統(tǒng)功能化，而工業(yè)用戶則專注于系統(tǒng)應(yīng)用。人們可以看到，將來的發(fā)展趨勢是將更多的功能進(jìn)一步集成到一個控制箱內(nèi)。因而像順序控制和過程控制這樣的事件將會采用功能化方式進(jìn)行處理，其他像運(yùn)動控制等也能夠共享到相同的控制結(jié)構(gòu)體系中?？梢韵嘈?，PLC技術(shù)將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。后者除了在靈活性方面比傳統(tǒng)PLC具有截然不同的優(yōu)勢外，還具有其他優(yōu)點(diǎn)，如能夠縮短系統(tǒng)投放到市場的周期，降低系統(tǒng)投資費(fèi)用，提高從工廠底層到企業(yè)辦公自動化的數(shù)據(jù)信息流動效率等。2PLC硬件和軟件的進(jìn)展PLC硬件和軟件的進(jìn)展，從系統(tǒng)上講是實(shí)現(xiàn)小型化、高速化，以及將信息技術(shù)滲入PLC；從硬件上講是，采用32位RISC的MPU、專用的LSI和多CPU；從軟件上講則是，采用與國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3相對應(yīng)的日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISB3503。3小型化由于日本電子工業(yè)尤以器件、電路板等硬件見長，所以在PLC系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)小型化，可以說最早就是起源于日本，又由他們來推動，并一直樂此不疲、貫徹至今的。小型化的好處是：節(jié)省空間、安裝靈活、降低成本?，F(xiàn)今日本主要PLC廠商生產(chǎn)的模塊式中、大型PLC，其典型的外形尺寸要比他們在前一代的同類產(chǎn)品的安裝空間要小50-60%。例如三菱電機(jī)的小Q系列就比AnS系列的安裝空間減少60%。要做到這一點(diǎn)，首先需要開發(fā)大規(guī)模的專用集成電路芯片（ASIC）來減少芯片的個數(shù)，并采用球柵陣列（BGA）以保證在同樣封裝尺寸下能提供足夠多的針腳數(shù)。例如，某CPU模塊原來用了約700個元器件，通過開發(fā)了12種大規(guī)模的ASIC（采用BG352的針腳封裝）和調(diào)整功能，減少了顯示用的LED和開關(guān)等措施，使元器件減少了一半左右。其次，為減少接插件在印刷電路板上所占的空間，要求接插件的針腳間隔足夠小。再次，隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展，印刷電路板上的接線布局可實(shí)現(xiàn)高密度化、多層化和薄型化，大大提高了元器件的安裝率。例如某CPU模塊采用了1毫米厚的基板制成8層電路板。由于采取了以上這些措施，使CPU模塊由3塊印刷電路板變?yōu)?塊，體積減少了70%，小型化得以較完美地實(shí)現(xiàn)。隨著小型化又產(chǎn)生了如何解決小空間的散熱設(shè)計(jì)