机械类期刊论文PLC控制系统设计研究

　　月期刊咨询网给大家提供机械类期刊论文服务，本文是一篇自动化论文范文，选自期刊《电力系统自动化》杂志为美国工程索引EI核心期刊，办刊宗旨为“立足行业，鼓励创新，面向应用，促进电力工业科技进步”，主要面向电力行业从事科研、设计、运行、试验、制造、管理与营销的专业技术人员以及相关专业的大专院校师生、电力产品用户等，既具有学术性和前瞻性，又注重实用性和导向性，同时也重视和鼓励来自科研、生产第一线的经验、改进和革新。
　　摘要：通过PLC系统来控制油缸往复运动。油缸往复运动是工业生产中的重要环节，但在传统的工艺方面，许多企业还在采用手动的方法，工人完全凭经验进行油缸的往复运动。由于工人的熟练程度和生产经验的差异，再加上疲劳程度和工作态度的影响，难以保证油缸的稳定运行。另外由于各种工作条件影响工人的操作，因此利用自动化控制油缸的往复运动，是改造传统手动方法的很好的途径，是十分必要的。可编程控制器(PLC)具有体积小，抗干扰能力强，组态灵活等优点，在工业控制系统中得到非常广泛的应用。

　　关键词：机械类期刊论文,PLC控制系统,设计,研究

　　一、PLC控制系统设计的一般原则

　　构成PLC控制系统时应遵循以下一般原则：

　　(一)满足被控设备的全部控制要求，包括功能要求、性能要求。

　　(二)在满足控制系统要求的基础上，应考虑实用性、经济性、可维护性。

　　(三)控制系统应确保控制设备性能的稳定性及工作的安全性、可靠性。

　　(四)控制系统应具有可扩展性，能满足生产设备的改良和系统的升级。

　　(五)要注意控制系统输入/输出设备的标准化原则和多供应商原则，易于采购和替换。 (六)易于操作，符合人机工程学的要求和用户的操作习惯。

　　二、PLC控制系统设计的基本步骤

　　一般都要按照图中的基本步骤来进行：

　　(一)首先，根据系统需完成的控制任务，对被控对象的工艺过程、工作特点、控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性进行详细分析，归纳出工作循环图或状态流程图。然后，明确其控制要求和设计要求，明确划分控制的各个阶段及各阶段的特点，阶段之间的转换条件，最后归纳出各执行元件的动作顺序表。

　　(二)根据控制要求确定所需的用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)，确定PLC的I/O点数。

　　(三)选型。PLC是控制系统的核心部件，选型一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC和外设。

　　(四)进行合理的PLC变量规划(I/O点以及所用到的内部元件定义)，绘制电气原理图。这一步是非常重要的一步。开关量，变量规划实际上是把PLC的I/O分配给实际的元器件，给实际的元器件赋予一定的PLC地址，模拟量，输入输出的路数与实际电路也是一一对应的。在PLC控制系统中，电气原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，还有一部分“软件程序”，即梯形图。

　　(五)PLC控制程序设计。

　　(六)控制柜设计和现场施工。采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。

　　(七)试运行、验收、交付使用，并编制技术文件。

　　三、PLC控制系统设计步骤

　　(一)根据控制要求确定软件硬件分工

　　PLC控制系统设计前首先应分析生产工艺流程，确定被控制对象。被控制对象包括机械传动系统、电气传动系统、液压传动系统、气动传动系统等。

　　根据被控制对象的工作特性，传动方案的技术指标，确定对PLC控制系统的控制要求，这些要求包括：

　　1.控制的基本方式。控制的基本方式包括行程控制，时间控制、速度控制、电流/电压控制(信号来自各种传感器)等。

　　2.需要完成的动作。需要完成的动作包括动作及其顺序、动作条件。

　　3.操作方式。包括手动(手动点动，回原点)，自动(单步运行、单周期运行、自动运行)以及必要的保护与报警、联锁与互锁、现场显示、故障诊断等

　　4.确定软件与硬件分工。控制系统的某些功能可以用硬件实现，也可以用软件实现，可以按照技术方案、经济性、可靠性等指标，选用硬件实现，或者选用软件实现，或者同时选用。

　　(二)确定用户的1/O设备

　　1.根据控制要求，确定输入设备。输入设备包括拨码开关、编码器、传感器和主令开关(含按钮、转换开关、行程开关、限位开关等)。

　　2.根据控制要求，确定输出设备。输出设备包括接触器、继电器、电磁阀、信号灯、LED等，以及步进电动机、伺服电动机、变频电动机控制器等，并了解与输出设备相连的电动机控制要求。

　　3.根据用户的1/O的设备数量，确定PLC的I/O点数。

　　(三)硬件设计

　　1.选择PLC的型号。正确选择PLC的型号对于保证控制系统的技术性、经济性、可靠性、可扩展性至关重要。据此，可以选择合适的PLC系列，并在该系列中选择合适的型号。选择并确定PLC的容量，开关量输入的点数，开关量输出的点数、输出方式及其输出功率;模拟量输入的点数，模拟量输出的点数;选择并确定电源模块，特殊功能模块的种类及数量。

　　2.建立PLC的I/O地址分配表。分配PLC的I/O点，建立I/O地址分配表。

　　3.绘制I/O设备与PLC的连线图。绘制出PLC的1/O端子与I/O设备的连线图。考虑必要的安全保护措施，如互锁和联锁保护、过电压保护、过电流保护、短路保护等。

　　4.电气系统的设计。电气系统的设计主要是指设计电气控制柜的电气布置图，电气安装图，操作面板布置图，接线端于图等的设计，有时还需要设计控制台。

　　此外，还要进行配线设计，要求标注对应的PLC模块编号、模块端子编号、PLC输入/输出点的地址、输入/输出设备的接线表，接线板的接线表，穿管电线表。线号排列要清楚，便于查找及现场配线施工。

　　四、软件设计

　　根据生产工艺流程和控制要求，画出PLC控制系统流程图或者类似于SFC语言的状态转移图。表明被控制对象的动作顺序，状态转移条件。

　　根据PLC的输入/输出点的地址分配表，将流程图或者状态转移图转化成梯形图。选择合适的编程工具将PLC程序送入PLC的程序存储器里。

　　一般是选择Windows环境下的PLC编程软件，输入、编辑梯形图，将其转化为PLC内部指令并下载到PLC的程序存储器，进行监控、调试和修改。

　　五、调试

　　(一)离线模拟调试。在编程软件的编程环境下可以对程序的运行进行监控、调试。可以用按钮或开关的输入模拟开关量的输入进行反复调试，直到满足控制要求。有条件的情况下，可以使用离线模拟软件进行离线调试。

　　(二)现场联机调试。在配线施工完成以后，就可以结合现场设备进行现场联机调试。可以运用单步，监控，跟踪等方式调试。有些与时序相关的问题只能在现场联机调试中发现，现场联机调试还可以发现配线错误。反复调试，排除所发现的问题，直到满足控制要求。

　　六、编制控制系统技术文件