熱處理車間PLC控制系設(shè)計(jì)

1、 內(nèi)容摘要熱處理車間PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是以PLC作為控制器，采用梯形圖編程，完成工件運(yùn)送、烘房升溫、風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、烘房門控制等控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)熱處理車間的熱處理全過程自動(dòng)化，提高熱處理工藝水平。從PLC控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，PLC控制技術(shù)在機(jī)械切削加工工藝等方面應(yīng)用相當(dāng)普及，并達(dá)到了相當(dāng)好的水平。將先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，應(yīng)用于熱處理工藝過程的生產(chǎn)過程控制，有重要的實(shí)用意義。關(guān)鍵詞：熱處理車間 溫度控制 PLC 目 錄前言3第1章 熱處理車間概況和熱處理車間烘房的工藝流程41.1 熱處理車間概況41.2 熱處理車間烘房的工藝流程4第2章 熱處理車間的控制要求5第3章 PLC控制器63.1 PLC的

2、產(chǎn)生與發(fā)展63.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)73.3 PLC的基本工作原理83.4 PLC的控制系統(tǒng)93.5 PLC的主要特點(diǎn)103.6 PLC與其他控制裝置的比較11第4章 熱處理車間PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)124.1 PLC選型124.2 I/O口地址分配表154.3 I/O口接線圖16第5章 熱處理車間PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)175.1 PLC控制梯形圖175.2 PLC控制指令表20結(jié)論22致謝23參考文獻(xiàn)24前 言 金屬熱處理是機(jī)械加工過程中的一道重要制造工藝，不同的熱處理工藝可以改善金屬零部件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和外部機(jī)械性能（如硬度等），對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。熱處理有嚴(yán)格的溫度條件以及氣氛條

3、件，嚴(yán)格的升溫、恒溫、降溫過程是熱處理工藝成敗的關(guān)鍵。另外，熱處理車間的環(huán)境條件相對(duì)比較差，勞動(dòng)力強(qiáng)度也比較大，因此，如何實(shí)現(xiàn)熱處理設(shè)備（烘房）的溫度控制和熱處理過程的傳動(dòng)控制，是提高熱處理工藝質(zhì)量和改善熱處理勞動(dòng)條件的重要措施。特別是將先進(jìn)PLC控制技術(shù)，應(yīng)用于熱處理工藝過程的生產(chǎn)過程控制，有重要的實(shí)用意義。 第1章 熱處理車間概況和熱處理車間烘房的工藝流程1.1 熱處理車間概況熱處理車間烘房分高溫區(qū)和低溫區(qū)。烘房由電阻絲加熱，電阻絲分成四組，即100KW、100KW、50KW、50KW，以便進(jìn)行功率的調(diào)節(jié)，總功率為300KW。1.2 熱處理車間烘房的工藝流程熱處理車間烘房的工藝流程如下：關(guān)

4、閉電動(dòng)門2開電動(dòng)門2工件吹冷關(guān)閉電動(dòng)門1推進(jìn)工件至低溫區(qū)開啟烘房接通電阻絲啟動(dòng)風(fēng)機(jī)開電動(dòng)門115min推進(jìn)工件出烘房推進(jìn)工件至高溫區(qū)電笛 15min恒溫烘房進(jìn)行工作前，先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，然后才能開啟烘房，接通電阻絲，由物料傳送系統(tǒng)開始運(yùn)送工件進(jìn)入烘房，開電動(dòng)門1，推進(jìn)工件至低溫區(qū)，隨即關(guān)閉電動(dòng)門1，15分鐘后開啟電動(dòng)門1，推進(jìn)工件至高溫區(qū)，同時(shí)推進(jìn)第二件工件至低溫區(qū)，工件在高溫區(qū)加熱15分鐘后開啟電動(dòng)門2，推進(jìn)工件出烘房，隨即關(guān)閉電動(dòng)門2，將工件推進(jìn)至風(fēng)箱冷卻，然后電笛發(fā)出警報(bào)，通知工作人員風(fēng)冷完畢。 第2章 熱處理車間控制要求控制要求：1.工件運(yùn)送：工件連續(xù)不斷地由物料傳送系統(tǒng)送入烘房，即

5、當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件由低溫區(qū)被送至高溫區(qū)的同時(shí)，第二個(gè)工件被送入低溫區(qū)。工件由物料傳送系統(tǒng)從烘房門自動(dòng)送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱15min，再由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱15min，然后由物料傳送系統(tǒng)自動(dòng)送出烘房。工件送出烘房后由軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)吹冷卻15min，然后電笛發(fā)出警報(bào)聲，通知工作人員風(fēng)冷完畢。2.升溫過程：在初始狀態(tài)啟動(dòng)烘房時(shí)，為了縮短空烘房的升溫時(shí)間，提高升溫速度，要求四組電阻絲全部接入電路進(jìn)行加熱。當(dāng)烘房高溫區(qū)的溫度超過200攝氏度，切除兩組50KW的電阻絲；當(dāng)烘房溫度超過250攝氏度時(shí)，切除兩組100KW的電阻絲，同時(shí)接入兩組50KW的電阻絲；當(dāng)烘房溫度達(dá)到300攝氏度時(shí)，使兩組50KW的

6、電阻絲投入PID自動(dòng)運(yùn)行方式，控制電阻絲的輸出功率，以確保烘房高溫區(qū)的溫度保持在300攝氏度的恒溫，確保工件在恒溫下進(jìn)行熱處理。3其他控制：風(fēng)機(jī)將冷空氣從風(fēng)道送入烘房低溫區(qū)預(yù)熱后，再送入高溫區(qū)繼續(xù)加熱。開啟烘房時(shí)，應(yīng)先接通風(fēng)機(jī)，后接通電阻絲；反之，關(guān)閉烘房時(shí)，先切斷電阻絲，后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。烘房進(jìn)出各設(shè)有一個(gè)電動(dòng)門，各有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，兩個(gè)電動(dòng)門均可獨(dú)立控制。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，烘房電動(dòng)門打開；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)門關(guān)閉。電動(dòng)門的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。電動(dòng)門的開、關(guān)到位由行程開關(guān)控制。烘房門關(guān)閉到位時(shí)指示燈亮，表示烘房門關(guān)閉到位。物料傳送系統(tǒng)采用氣壓控制，其推進(jìn)氣缸由電磁閥控制。自動(dòng)工作時(shí)

7、，只有當(dāng)電動(dòng)門開到位時(shí)才允許推進(jìn)工件；且只有當(dāng)工件推進(jìn)到位時(shí)才能關(guān)閉電動(dòng)門。工件推進(jìn)到位時(shí)，行程開關(guān)被壓下。第3章 PLC控制器3.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。眾所周知，繼電器接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)控制邏輯。如果生產(chǎn)任務(wù)或工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時(shí)間和資金的浪費(fèi)。另外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸器控制，實(shí)用的繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)的體積大，耗電多，且繼電器觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率較低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短，造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。為了解決這一問題，早在1968年，美國最大的汽

8、車制造商通用汽車公司，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新，以求在激烈競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要用一種新型的控制裝置取代繼電器接觸器控制裝置，并且對(duì)未來的新型控制裝置做出了具體設(shè)想，要把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電器接觸器控制的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)溶入于新的控制裝置中，且要求新的控制裝置編程簡單，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。為此，特定以下10項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求，即：（1） 編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；（2） 硬件維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3） 可靠性高于繼電器接觸器控制裝置；（4） 體積小于繼電器控制裝置；（5） 可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；

9、（6） 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB；（7） 輸入可以是交流115V；（8） 輸出為交流115V，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；（9） 通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便；（10） 成本上可與繼電器接觸器控制系統(tǒng)競爭。 美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GM公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。 在20世紀(jì)70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等控制功能。所以當(dāng)時(shí)人們將可編程序控制器稱為PL

10、C。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代末至80年代初，可編程序的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國電器制造協(xié)會(huì)(NEMA)將可編程序控制器命名為PC，但人們習(xí)慣上仍稱之為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC相區(qū)別。80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速發(fā)展。這時(shí)的PLC具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對(duì)PLC有不同的定義。為使這一新型的工業(yè)控制裝置

11、的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會(huì)(IEC)于1985年1月制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(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(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、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。可編程序控制器及其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)目前，可編程序控制器的產(chǎn)品很多，不同廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)各不相同，但就其基本組成和基本工作原理而言，是大

12、致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實(shí)際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。PLC的主機(jī)由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（EPROM、RAM）、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。對(duì)于整體的PLC，這些部件都在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。而對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，各部件獨(dú)立封裝，稱為模塊，各模塊通過機(jī)架和電纜連接在一起。主機(jī)內(nèi)的各個(gè)部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象的需要配備一定的外部設(shè)備，可構(gòu)成不同的PLC控制系統(tǒng)。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、EPROM寫入器等。PLC可以配置通信模塊與上

13、位機(jī)及其他的PLC進(jìn)行通信，構(gòu)成PLC的分布式控制系統(tǒng)。3.3 PLC的基本工作原理我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵入到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中寄存。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。PLC運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行(RUN)切換到停止(

14、STOP)工作狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理，而PLC對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。PLC掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。1） 輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程成為輸入采樣。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段

15、才被刷新。2） 程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端子上。3） 輸出刷新 在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。 PLC工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理，通信處理等工作。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部

16、工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其他的帶微處理器的智能裝置實(shí)現(xiàn)通信。3.4 PLC的控制系統(tǒng)任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以及提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。PL

17、C控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器和信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件。（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC，對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語句表（即程序清單）或控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可

18、靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜）。（6）編制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電氣布置圖及電氣安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此，在電氣原理圖中應(yīng)增加PLC的輸入、輸出電氣連接圖（即I/O接口圖）。此外，在PLC控制系統(tǒng)中，電氣圖還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），可以稱之為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可方便用戶在生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分析和排除故障。3.5 PLC的主要特點(diǎn)P

19、LC是綜合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，這就使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)由PLC的定義我們知道，PLC是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此人們在設(shè)計(jì)PLC時(shí)，從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性。（1） 硬件措施1. 屏蔽：對(duì)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，以防對(duì)外界的電磁干擾。2. 濾波：在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。3. 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電

20、的聯(lián)系，減少了故障和誤動(dòng)作。4. 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(shí)修復(fù)。因?yàn)橐坏┎槌瞿骋荒K出現(xiàn)故障，就能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。（2） 軟件措施 1. 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(hào)等，以便及時(shí)進(jìn)行處理。2. 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(shí)，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。3. 設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT：如果PLC程序每次循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。4. 對(duì)程序進(jìn)行檢查和檢測，一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。

21、 由于采取了以上抗干擾的措施，一般PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。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)制造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(shí)，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(duì)象的控制要求的應(yīng)用程序。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需修改程序，就能變更控制功能。3） 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便PLC的各部件，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)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能價(jià)格更容易趨于合理。4） 編程語言簡

22、單、易學(xué)，便于掌握 PLC是由繼電器接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的一種新型的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。其主要的使用對(duì)象是廣大的電氣技術(shù)人員。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的編程，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(duì)象的可控制要求配備適當(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(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè)工程的進(jìn)度。6） 對(duì)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)質(zhì)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(shí)，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變P

23、LC中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其適合。7） 安裝簡單。調(diào)試方便、維護(hù)工作量小 PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少的多，只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連。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(hào)，其輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(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(shí)間又很方便。由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自診斷能力，一旦發(fā)生故障，可以根據(jù)報(bào)警信息，迅速查明原因。如果是PLC本身，則可用更換模塊的方法排除故障。這樣提高了維護(hù)的工作效率，保證了

24、生產(chǎn)的正常進(jìn)行。3.6 PLC與其他控制裝置的比較現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱為PLC控制、機(jī)器人控制和CAD/CAM控制。PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，和另外兩種控制裝置相比較，它具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。第4章 熱處理車間PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC選型本課題熱處理車間溫度PLC控制程序采用三菱FX2N系列PLC編程。三菱公司FX系列PLC吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)

25、展模塊的高度和寬度相同。它們的相互連接不需要基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長方體。其體積小，很適于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。FX系列PLC是由基本單元，擴(kuò)展單元及特殊功能單元構(gòu)成。基本單元包括CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口部件和電源，是PLC的主要部分。擴(kuò)展單元式擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源；擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)和改變I/O點(diǎn)數(shù)的比例，內(nèi)部無電源，由基本單元和擴(kuò)展單元供給。擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊內(nèi)無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是以下特殊用途的裝置，如進(jìn)行模擬量控制的A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，高速計(jì)數(shù)模塊（HC），過程控制模塊（PID）等特殊功能單元。其中FX2N

26、是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的衛(wèi)星可編程序控制器。其基本單元如表1所示，擴(kuò)展模塊如表2所示，擴(kuò)展單元如表3所示。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16K步。I/O點(diǎn)最大可擴(kuò)展到256點(diǎn)。它有27條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型PLC。有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入/輸出模塊、高速技術(shù)模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊，如表4所示。有多種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板。使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減

27、計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。表1 FX2N系列PLC基本單元型 號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-16MR-001 -FX2N-16MT-001882432FX2N-32MR-001FX2N-32MS-001FX2N-32MT-00116162432FX2N-48MR-001FX2N-48MS-001FX2N-48MT-00124244864FX2N-64MR-001FX2N-64MS-001FX2N-64MT-00132324864FX2N-80MR-001FX2N-80M

28、S-001FX2N-80MT-00140404864FX2N-128MR-001 -FX2N-128MT-00164644864表2 FX2N系列PLC擴(kuò)展模塊型 號(hào)輸 入 點(diǎn) 數(shù)輸 出 點(diǎn) 數(shù)輸入繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2N-16EX - - -16 -FX2N-16EX-C - - -16 -FX2N-16EXL-C - - -16 - -FX2N-16EYRFX2N-16EYR - - 16 - - -FX2N-16EYT -16 - - -FX2N-16YET-C -16表3 FX2N系列PLC擴(kuò)展單元型 號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出FX2

29、N-32ER_FX2N-32ET16162432FX2N-48ER _FX2N-48ET24244864表4 FX2N系列PLC特殊功能模塊種 類型 號(hào)功 能 概 要定位高速計(jì)數(shù)器FX2N-1PG脈沖輸出模塊、單軸用，最大頻率100KHZ，順序控制程序控制FX2N-1HC高速計(jì)數(shù)模塊，1相1輸入，1像2輸入：最大50KHZ，2相序輸入：最大50KHZ模擬輸入模塊FX2N-4AD模擬輸入模塊，12位4通道電壓輸入：直流10V；電流輸入：20mA模擬量輸出模塊FX2N-4AD-PT模擬輸出模塊，12位4通道，電壓輸出：10V；電流輸出：（+420）mAFX2N-4AD-TCPT 100型溫度傳感器

30、用模塊，4通道輸入FX2N-4AD-TC熱電偶型溫度傳感器用模塊，4通道輸入通信模塊FX2N-232IFRS232C通信用，1通道功能擴(kuò)展板FX2N-8AV-BD容量轉(zhuǎn)接器，模擬量8點(diǎn)FX2N-232-BDRS232C通信用板（用于連接各種RS232設(shè)備）FX2N-422-BDRS232C通信用板（用于連接外圍設(shè)備）FX2N-485-BDRS485通信用板（用于計(jì)算機(jī)鏈路，并連鏈路）FX2N-CNV-BDFX0N轉(zhuǎn)接器連接用板（不需電源）4.2 I/O口地址分配表輸 入 信 號(hào) 輸 出 信 號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1X050KW組電阻絲KM1、KM2Y0風(fēng)機(jī)停止按

31、鈕SB2X1100KW組電阻絲KM3、KM4Y1電動(dòng)門手動(dòng)控制方式SA1X2電笛KM5Y2電動(dòng)門自動(dòng)控制方式SA2X3電動(dòng)門1開門接觸器KM6Y3烘房手動(dòng)控制方式SA3X4電動(dòng)門1關(guān)門接觸器KM7Y4烘房自動(dòng)控制方式SA4X5電動(dòng)門2開門接觸器KM8Y5電動(dòng)門1開門按鈕SB3X6電動(dòng)門2關(guān)門接觸器KM9Y6電動(dòng)門1關(guān)門按鈕SB4X7電磁閥YVY7電動(dòng)門2開門按鈕SB5X10軸流風(fēng)機(jī)接觸器KM10Y10電動(dòng)門2關(guān)門按鈕SB6X11電動(dòng)門1關(guān)閉到位指示燈HL1Y1150KW組電阻絲接通按鈕SB7X12電動(dòng)門2關(guān)閉到位指示燈HL2Y1250KW組電阻絲停止按鈕SB8X13風(fēng)機(jī)接觸器KM11Y1310

32、0KW組電阻絲接通按鈕SB9X14100KW組電阻絲停止按鈕SB10X15軸流風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB11X16軸流風(fēng)機(jī)停止按鈕SB12X17電動(dòng)門1開門到位行程開關(guān)SQ1X20電動(dòng)門1關(guān)門到位行程開關(guān)SQ2X21電動(dòng)門2開門到位行程開關(guān)SQ3X22電動(dòng)門2關(guān)門到位行程開關(guān)SQ4X23低溫區(qū)工件到位行程開關(guān)SQ5X24高溫區(qū)工件到位行程開關(guān)SQ6X25高溫區(qū)200溫控開關(guān)ST1X26高溫區(qū)250溫控開關(guān)ST1X27總啟動(dòng)按鈕SB13X30總停止按鈕SB14X31PID自動(dòng)調(diào)諧控制開關(guān)SA5X324.3 I/O口接線圖 第5章 熱處理車間PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 PLC控制梯形圖5.2 PLC控制指

33、令表 結(jié) 論 過去熱處理工藝生產(chǎn)過程控制水平是比較落后的，溫度控制精度不高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，長期以來困擾著熱處理生產(chǎn)過程。隨著機(jī)械工藝對(duì)熱處理工藝質(zhì)量的要求越來越高，熱處理范圍越來越廣，熱處理生產(chǎn)過程對(duì)自動(dòng)控制的要求也越來越迫切。此外，熱處理生產(chǎn)過程控制也很普遍。但是相對(duì)于其他行業(yè)或機(jī)械工業(yè)的其他生產(chǎn)工藝，熱處理的自動(dòng)化水平仍然不是很高，仍然有待于提高熱處理生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。另外，從PLC控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，隨著PLC的發(fā)展和推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善?，F(xiàn)代熱處理技術(shù)是基于PLC控制技術(shù)，PLC技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的核心技術(shù)，它使復(fù)雜的工業(yè)控制技

34、術(shù)變得簡單、靈活，所以也就使得熱處理技術(shù)變得更加容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 現(xiàn)代工業(yè)中，熱處理生產(chǎn)過程控制自動(dòng)化已經(jīng)相當(dāng)普及，基于PLC控制技術(shù)的發(fā)展，將使熱處理自動(dòng)化水平越來越高。 致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，得到許多老師和同學(xué)的幫助，讓我更好更快地了解、熟悉和掌握本課題的內(nèi)容和主要任務(wù)，從而讓我有了直接的工作方向和較充分的思想準(zhǔn)備。在這里，我鄭重地對(duì)所有幫助過我的同學(xué)和指導(dǎo)過我的老師表示感謝。另外，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王治祥老師，他給我的是對(duì)我永遠(yuǎn)都有益處的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)方法，從他那里我學(xué)到了如何學(xué)習(xí)基本和專業(yè)知識(shí)的技巧，以及一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。在這里，我也要鄭重地感謝我的指導(dǎo)老師。 參考文獻(xiàn)1 郁漢琪，電器控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 南京：東南大學(xué)出版社，20092 金以慧、方崇智，過程控制. 北京：清華大學(xué)出版社，19943 邵裕森，過程控制工程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20004 孫同景，PLC原理及工程應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20085 王永華，現(xiàn)代電氣及可編程序控制技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20026 張萬忠，可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：化工大學(xué)出版社，20027 余雷聲、方宗達(dá)，電氣控制與PLC應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20018 三菱公司編. 三菱FX系