PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计方案 .docx

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1、精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结基于 PLC的太阳能热水器自动掌握系统的设计摘 要本课题争论了可编程掌握器（PLC）在太阳能热水器自动掌握系统中的应用。重点争论了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。指出了PLC 设计的关键主要是能满意基本掌握功能,并考虑爱护的便利性、系统可扩展性等。在本文中经争论确定出了系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图。进行了系统的 I/O安排和 PLC 的选型。依据系统设计要求设计绘制了系统的掌握梯形图。绘制出了掌握系统电气原理图和接线图等。通过用 PLC 对太阳能热水器自动掌握系统的改造，大大削减了系统对其它元器件的使用，使系统接线简

2、洁、检修爱护便利快捷、牢靠性提高，增进了系统的先进性。关键词 : PLC 。太阳能。自动掌握系统。热水器Design of Solar Water Heater Automatic Control System Based on PLCAbstractApplication of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The contentofthispaperontheprocess ofsystemhardwareconstitutionandthesystemsoft

3、waredesignis emphasized .And the key of PLC design that is to satisfy the basic control functionis pointed out, meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is dividedinto four parts. In the first part, the procedure of the system is establi

4、shed, and then the treatment flow chart is drawed out 。 In the second part,The address of I/O is resigned.and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement。 In the end, the electrical principle diagram and the interconnection di

5、agram are drawn.Through the designof the solar water heater automatic control system, the components that is used in thesolar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and ithas the feature such as simplyinterconnection, rapid and easy faultdetecti

6、ng and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design.Keywords:PLC。solar。automaticcontrolsystem。waterheater可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录摘要 I AbstractI第一章绪论 11.1 本课题争论的目的、意义 11.2 国内外争论现状 11.2.1 国内争论现状 11.2.2 国外争论现状 21.3 目前我国太阳能热水器的种类 21.3.1 平板式太阳热水器21

7、.3.2 全玻璃真空管式热水器31.3.3 热管式太阳能热水器41.3.4 热管真空管式太阳能热水器41.4 争论的内容 5其次章全玻璃真空管式太阳能热水器的综述62.1 太阳能热水器系统功能简介 62.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程72.1.2 太阳能热水器各单元介绍2.1.3 系统的要求 92.2 可编程掌握器（ PLC）简介8102.2.1 PLC 的进展历史 102.2.2 可编程序掌握器的工作原理112.2.3 可编程掌握器的的特点 122.2.4 PLC 的分类 132.2.5 可编程掌握器应用领域 14第三章热水器掌握系统的设计方案 153.1 系统硬件的设计方案 15

8、3.1.1 PLC 的选型 163.1.2 PLC硬件控制框图163.1.3 各单元功能作用介绍 17可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.1.4PLC的端口分配203.1.5 系统电路的设计3.2 系统软件设计方案21213.2.1 软件组成 223.2.2 系统掌握流程图 223.2.3 设计 PLC 掌握原理（梯形图程序）23第四章可编程掌握器（ PLC）的安装、爱护和检修4.1 PLC的安装 23234.2 PLC系统的电源接线 244.3 接的 244.4 输入接线 244.5 输出接线 254.6 PLC的爱护和检修 25第五章结论参考文献 26致谢 27附录梯形图2

9、527附录指令表27可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 绪 论1.1 本课题争论的目的、意义用太阳能解决我国家庭热水是最有期望的、最有效可行的途径。太阳能光热应用市场前景宽阔，除家庭用热水外，仍可用于工业热水、采暖、空调、干燥、农业种植、水产养殖、海水淡化等领域。从进展角度看，城市家庭生活热水的供应不应由业主考虑， 而应与建筑设计开发同时进行。在此基础上设计出了全玻璃真空管式热水器的自动掌握系统。在电子技术飞速进展的今日，有必要而且有可能采纳新技术对原电气掌握系统进行改造，以提高牢靠性，并实现系统的自动掌握，提高太阳能热水器稳固性。可编程掌握器由于可供应使用的时间继电器和中

10、间继电器相当多，而且其常开常闭触点可多次重复使用，使得我们在编程中可以随心所欲。用内部编程“软元件”取代继电器规律掌握电路中大量的时间继电器和中间继电器，简化掌握线路、有效提高系统的牢靠性，是 PLC的突出特点。目前，我国大部分太阳能热水器掌握部分，往往需要大量的中间继电器和时间继电 器来满意生产工艺要求，结果使电路设计复杂、繁琐，故障时有发生，给使用和日常维 护带来了很大的不便。太阳能热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的 技术。但是在热水器自动掌握系统中大多采纳单片机掌握，单片机开发价格较高，而 PLC 开发价格廉价。选用 PLC 掌握，它具有速度快，牢靠性高，体积小，功能全，

11、编程简洁的特点。通过改进或完善已有太阳能热水器掌握系统的不足，设计开发新型太阳能 热水掌握系统基于 PLC 的太阳能热水器自动掌握系统。1.2 国内外争论现状1.2.1 国内争论现状我国太阳能热水器产业进展快速，目前已成为世界上最大的太阳热水器生产国，但与太阳热水器配套的掌握器却始终处于争论和开发阶段，特殊是与太阳能热水器系统匹配的掌握器，至今尚未检索到相关报道。近几年来，市场上间续显现了一些太阳能热水器掌握器，但大多数掌握器存在着诸如性能不稳固，简洁产生误操作。温度、水位检 测、掌握误差大。显示器有时显现乱码。与电帮助加热装置不能很好协作。太阳能利用率较低等问题，影响了用户的使用。更有甚者，

12、有些掌握器质量较差，常常发生故障，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结给用户带来诸多不便，严峻影响了用户的使用，从而影响到太阳热水器的销售。太阳热水器，特殊是太阳热水系统及其掌握器有着宽阔的进展前景，但现有的技术争论和产品开发投入较少。因此，在太阳热水器、太阳热水系统的测量掌握方面，应引起足够重 视，加大投入肯定力气争论开发高质量、性能好的测控产品1。1.2.2 国外争论现状太阳能热水器是利用太阳辐射能和热水的装置。世界上第一台热水器是美国马里兰州的肯普于 1891 年创造的。到其次次世界大战终止，人们制造了各式各样被统称为“闷晒式”的太阳能热水器。其次次世界大战终止后，人们的留意

13、力又开头转向进展经济。一些缺少常规能源的国家，如日本，开头投入人力物力开发利用太阳能，经过人们的努力，各种简易的平板太阳集热器已开头在市场中显现。到20 世界 70 岁月，随着世界性能源危机日益严峻，迫使人们对太阳能的开发利用又重新重视起来，很多国家花了不少人力物力，用于大力争论和开发太阳能利用技术，特殊是太阳能热水器。到上世纪70 岁月末，太阳热水器的开发利用在美国、澳大利亚、日本、德国、以色列等国家得到了很大的进展 .在随后的十几年里，平板集热器型太阳热水器的推广应用在一些国家得到了较快的进展。 1975 年美国欧文斯 伊利诺依（ OWens-llinois）公司创造了全玻璃真空管太阳集热

14、器并推向市场。当时，集热管的挑选性吸取涂层的平场阳光吸取率约为83%，但由于采纳了高真空技术，使集热器的热缺失比一般平板式太阳集热器的热缺失降低了两个数量级，从而将太阳能热利用技术水平大大提高了一大步。在随后的十几年内，全玻璃真空管太阳热水器性能通过完善、提高，并逐步降低成本，因而得到了快速进展，到上 世纪 90 岁月，这种新型太阳能热水器已成为推广应用的主流产品。在全玻璃真空管太阳能热水器的基础，为进一步提高效率，提高性能，德国研制出热管式真空管太阳热水器，一些国家研制出了一些高质量的太阳热水器专用零部件，另一些国家为优化设计特的开发了用于太阳能热水器的应用软件。仍有一些国家，开发出功能完善

15、，能全天候使用太阳热水器系统。在西方先进国家，在太阳能热水器方面的研发和推广应用始终比较活跃2 。1.3 目前我国太阳能热水器的种类1.3.1 平板式太阳热水器平板式太阳能热水器又叫“平板集热器”，它是太阳热水器的基本型之一。由它可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结以派生出很多同类热水器，如翅翼型、波纹板型、塑料压制型等等，但它们的集热基本原理都一样。水的循环靠温差比重不同。热水轻，向上升。冷水密度大，只能从底部渐渐向上顶。水箱中的水通过集热器的循环加温，逐步达到平稳，就不再流淌。事实上水箱中的水总是源源不断进入集热器的底部，而热水也不断流入水箱的上部。平板型太阳集热器以其简洁、

16、价廉和安装便利在全世界都获得了广泛的应用。一般平板型太阳集热器由吸热体、壳体、透亮盖板和隔热材料等组成。当太阳照耀到集热器时，集热器板上水道中的水被加热而发生膨胀、变轻、产生“水往高处流”的现象，就像热烟气从烟囱中冒出一样，这就是所谓的“热虹吸”现象，系统中水流的循环运动完全依靠自身各部位温度不同而形成自然循环，即只要有太阳照耀，就能实现这种循环。水在集热器中受热变轻，由集热器底部上升至顶部。再经循环管流入保温水箱，水箱下部的冷水由下循环管流入集热器底部。如此循环，使整个水箱中是水温上升 3。这种集热器的优点是：1、工艺不复杂，加工成本低。2、水流的循环和加热全部依靠集热器的吸热作用，不需要泵

17、和其它能源，运行成本低，的确是一次投资，长期受益。3、水流系统常压运行，无需带压设备，没有任何安全隐患。4、整个系统没有运转设备，水对吸热板没有腐蚀作用，故使用寿命很长。缺点：1、由于白天、晚上的温度不同，集热器易产生倒流。2、在高温段效率偏低，表面热损大。3、在冬季低于 0时，因集热器中的水结冰膨胀，将管子胀裂。4、流淌阻力分布不均，抗冻性能差，所以使用范畴局限在北方的夏天和南方不结冻的区的冬天。1.3.2 全玻璃真空管式热水器全玻璃真空管式太阳能热水器是在平板型太阳集热器的基础上进展的一种新型太阳能集热装置。全玻璃真空管太阳集热器的核心元件是玻璃真空集热管，它采纳了真空技术，排除了气体的对

18、流与传导热损，并应用挑选性吸取涂层，使真空集热管的辐射热损降到最低，这样真空管太阳集热器可以在中高温下运行，也能在冰冷的区的冬季及低日照与天气多变的区运行，扩大了应用领域。全玻璃真空太阳集热管通常采纳单端开口的形式，在一端将内、罩玻璃管环形熔封在一起。真空集热器内装有吸气剂 4。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结这种集热器的优点是：1、结构简洁、制造便利、牢靠性强。2、集热效率高，保温性能好。3、可以在中高温下运行，也能在冰冷的区的冬季运行。4、使用寿命长，一年四季都可使用。缺点：1、管内存水过多，管内水温上升缓慢，而且对于真空管南北放置的热水装置，管中的热水无法全部取出，致使系

19、统热水利用率降低。2、不能承压，易在玻璃管内结垢，管子易炸裂，而且在寒冷的区使用会冻结。3、价格昂贵。1.3.3 热管式太阳能热水器热管式热水器也是一种可以常年使用的太阳能设备，基本原理同热管式太阳灶差不多。但是，由于一般供应洗浴用的热水温度不太高，所以对热管的要求也比太阳灶要 低。甚至从满意生活热水的单项要求来说，这种热管在技术上和经济上均优于真空集热管。我国大连生产的热管式热水器虽然初始投资高于平板式集热器，但是低于真空管集热器，而使用成效也不差。国外同类热管式热水器的产量和型号正在不断增加。此种热水器的热管，结构简洁，工质易得，抗冻性和热效率均好，使用寿命也长。0热管式热水器在形状结构上

20、很象管板式热水器，只不过把一般排管变成了热管，少个或省去了一个集水管，热管上同样可装翅片吸取太阳能。当热管收集到太阳的热之 后，马上把它输送到集热管，并在水箱中进行换热，于是得到热水。由于热量是由热管输送、挑选合适的工质与管材、管芯，就能保证其化学相容性，防止一般管板式热水器的腐蚀性。同时，由于热管内的工质很少，不像管板式热水器里面布满着水，所以热损较低，起动也较快。而且热管式热水器的工作温度范畴也比管板式热水器宽得多，不用担忧 0 C时水会结冰，也不怕高于 100时水会沸腾。1.3.4 热管真空管式太阳能热水器热管真空管式集热器是一种新型的太阳能集热装置，集中热管式和真空管式集热器二者的优点

21、，克服彼此的缺点。例如，利用热管起动快，一通过不同工质可以掌握热水器的工作温度，而真空管集热器在无负荷闷晒时，往往会显现超过200的高温，使水的压力增大，造成使用中的不便等。但真空管集热器的优点在于绝热性好，热效率高。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其原理是太阳辐射穿过真空管玻璃外壳，投射在金属吸热板上，吸热板将太阳辐射能转化为热能，使热管蒸发段内的传热介质汽化。蒸汽上升到热管冷凝段后，通过导热块将热量传递给集热管内的工质，而自身又凝聚成液体，依靠重力流回蒸发段。上述过程重复循环，使集热管内的工质不断升温。由于运用了真空技术，大幅度降低了集热器的热缺失，因而使其在高工质温度或低

22、环境温度的运行条件下仍具有良好的热性能，同时运用了热管技术，被加热工质不直接流经真空管，因而跟一般平板式集热器和真空管集热器比较，热管式真空集热器除了工作温度高，承压才能大和耐热冲击性能好等优点，仍有其显著特点 5。这种集热器的优点：1、耐冰冻。热管由特殊的材料和工艺保证，即使在冬季长时间无晴天及夜间的寒冷条件下，真空管也不会冻裂。2、启动快。热管的热容量很小，受热后立刻启动，因而在瞬变的太阳辐射条件下能提高集热器的输出能量，而且在多云间晴的低日照天气也能将水加热。3、保温好。热管具有单向传热的特点，即白天由太阳能转换的热量可沿热管向上传输去加热水，而夜间被加热的水的热量不会沿热管向下散发到四

23、周环境。4、安装修理便利。安装便利，操作简洁，易于固定，运行牢靠。缺点:1、生产成本。2、技术要求高。上面介绍了目前我国太阳能热水器的种类，并争论了它们各自的优缺点。最终，在此基础上提出了本文争论的主要内容为全玻璃真空管太阳能热水器的自动掌握系统的设计。1.4 争论的内容本课题争论的内容是用PLC 掌握太阳能热水器系统，实现太阳能热水器系统自动化掌握及手工掌握，使其满意实际各种掌握需要、使更多的工作免于人参加、使系统更加 稳固牢靠。详细争论工作从以下方面绽开：1） 确定系统的各种工序，绘制系统的工艺流程图。2） PLC 选型及 I/O 安排。3） 设计、绘制梯形图，满意各掌握要求。4） 绘制电

24、气原理图、外部接线图等。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结5） 依据设计要求调试系统胜利。其次章 全玻璃真空管式太阳能热水器的综述2.1 太阳能热水器系统功能简介图 2 1 热水器系统的结构图图 22 系统掌握原理图 :注释: Tl，热水箱的温度传感器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T2，循环水管中的温度传感器T3，集热器中的温度传感器F1，循环水阀门 F2，冷水阀门F3，热水阀门此款热水器利用微机掌握主要有以下两种掌握功能:水温掌握、水箱加热掌握。1、水温掌握为了供应温度不低于 37 摄氏度的水，详细掌握过程如下：第一，关闭冷水阀门F2 和循环水阀门 F1，然后

25、微机开头进行水箱的温度采集，同时进行温度的比较，当水箱中的温度小于370 C 时，电热器 D 接通进行加热，同时微机连续对热水箱的水温进行采集。当温度加热到大于370C 时电热器 D 断开，如此反复循环保证了温度的稳固。2、水箱加热掌握假如没有日照或者日照很弱时，到了晚上我们是否仍能洗上热水澡了.答案是确定的，不要忘了这款热水器仍有一个从系统。这时它就要发挥作用了。热水箱温度为T1， 将它和设定值 N 相比较，从而掌握是否打开电加热。掌握时段为6 点一 18 点，详细过程如下: 如 TlN ，电加热接通。否就，电加热断开。最终热水箱的温度加热到设定值N。由此可见，即使没有日照我们照样可以洗上热

26、水澡了。2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程在工农业生产和日常生活中，需要大量的热水。这类热水的特点是用水量较大而水温不高，一般为 400C 600C。如淋浴的水温在 350C400C 之间，超过600C 就会感到太热。工业上为了清除油污，热水温度要高一些，但一般在900C 左右。太阳能热水器能供应的热水，是目前使用最为普遍和成效最好的太阳能利用装置。这种装置结构简洁、使用方位、不用专人治理，故己在全国推广使用。1、热水器组成及原理热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成。下图为典型的热水器装置简图。图中集热器 1 按正确倾角放置，下降水管 2 的一端与循环水箱 3 的下部相连，另一端

27、与集热器 1 的下集管接通。上升水管 5 与循环水箱 3 的上部相连，另一端与集热器1 的上集管相接。补给水箱 4 供应循环水箱 3 所需的冷水。当集热器吸取太阳辐射后，集热器内温度上升，水温也随之上升。水温上升后，水的比重减轻，经上升水管进入循环水箱上部。而可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结循环水箱下部的冷水，比重较大，就由水箱下部流到集热器下方，在集热器内受热后又上升。这样不断对流循环，水温逐步提高，直到集热器吸取的热量与散失的热量相平稳时，水温不再上升。这种热水器利用循环加热的原理，因此又称为循环式热水器67 。热水器装置简图1 一集热器 2 一下降水管 3 一循环水管4

28、一补给水箱 5 一上升水管 6 一自来水管7 一热水出水管2、热水器的基本工作过程1） 吸热过程。太阳辐射透过玻璃盖板，被集热板吸取后沿肋片和管壁传递到吸热管内的水。吸热管内的水吸热后温度上升，比重减小而上升，形成一个向上的动力，构成 一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补 充温度较低的水，如此循环往复，最终整箱水都上升至肯定的温度。2） 水循环管路。家用太阳能热水器通常按自然循环方式工作，没有外在的动力，设 计良好的系统只要有以上的温差就可以循环很好。水循环管路、管径及管路分布的合理性直接影响到集热器的热交换效率。多数情形下，自然循环家用热水器系统管路中

29、的流态都可以视为层流。集热器内管路系统的阻力主要来自沿程阻力，局部阻力的影响要小得多，其中支管的沿程阻力又比主管要大得多。当水温上升后，由于运动粘度减小，沿程阻力变小，局部阻力的影响变大。在肯定范畴内，当主管管径不变时，加大支管管径，不仅沿程阻力快速减小，而且局部阻力也将跟着减小。一般的，支管的半径应在 10mm 以上。当主管管径达到肯定值以后，增加主管管径对减小系统阻力意义不大8。2.1.2 太阳能热水器各单元介绍1、集热器平板式太阳能集热器是平板式太阳能热水器的主要部件，它由透亮玻璃、吸热体、保温层等组成。当涂有黑色的金属片置于阳光下，即可吸取太阳辐射能而上升温度，同时也向四周散发热量。如

30、它吸取的能量与散发的能量相等，此时金属片就不再升温，这就叫“平稳温度”。假如在金属片内有流道，流体把热量不断带走，为了达到平稳温 度，金属片便要不断吸取太阳的辐射能。利用这种原理，把带有流道的金属板封装在一个保温盒体中，上面盖以玻璃，使太阳的辐射能可以进入盒体，集热器由于吸热体温度较低，其发射出的大部分辐射能波长较长位于远红外区域 ，这些辐射不能穿透玻璃而被可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结阻隔在集热器的空腔内，从而产生了所谓的温室效应，提高了集热器的集热效率。2、循环管道在热水器平面布置方案确定后，集热器与循环水箱已基本确定。但要热水器运行起来，仍得配置适当的管道，将集热器与水

31、箱有机的连接起来，才能形成一个完整的循环系统。热水器管道系统连接正确与否，对热水器循环系统的效率也有很大影响。3、热水器水箱及水箱配置水箱是热水重视要组成部分。它包括循环水箱和补给水箱。循环水箱与集热器上下水管相连，供热水循环之用。补给水箱只与循环水箱相通，当循环水箱水位低时，以补给冷水之用。1） 循环水箱它的作用是保持最高水位平面，同时让水中空气由此处排出，防止带入管道系统， 以致造成气阻缺失。循环水箱的下部均装有冷水进水挡板。这样冷水进入循环水箱时， 通过挡板使之扩散流入不致将箱内上部热水搅混。2） 补给水箱补给水箱是供应冷水的水箱。自来水不是直接进入循环。而是通过补给水箱来补给。这样做的

32、优点是使冷水和热水隔开，保持循环水箱中的热水水温稳固。3） 水箱配管水箱配管是指进出水管、排放热水管等在水箱中的高度位置，它对排放水温起着主要作用。因此，热水出水管位置愈高，其热水排放温度亦愈高。为此，采纳定温自动放水时，它的热水出水口位置较高。而采纳人工放水时，热水出水口位置应较低。循环水箱内的水温达到肯定温度时，将箱内热水几乎全部放掉，然后放入冷水再重新循环加 热。一般人工放水一天中 1-2 次。2.1.3 系统的要求依据人们对热水器的使用习惯和人性化设计要求, 设计的掌握系统具有以下功能： 1、自动掌握功能。系统在自动工作方式时能自动掌握供水水泵的运行与停止和各电磁阀的开关。定时掌握器在

33、断电时正常计时, 故采纳其作为 PLC 的电源掌握。在定时掌握时间内,由定时器接通 PLC 的电源 ,PLC 按预先编制的程序依次打开各掌握设备电源 ,并依据输入信号的变化随时调整程序的执行。在非系统工作时间里 定时器自动断开PLC 的电源。工作为6 18 h。可利用定时掌握器和 PLC自身具有的定时命令加以解决。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、除尘功能。利用温度开关检测环境温度是否适合除尘,温度开关为 4 。除尘用一个电磁阀连续工作 2 min。3、水箱液位掌握功能。水箱 200 L ,液位掌握在 180 L 。4、水箱应具备供热水、保温的基本功能。5、 报警功能。当显现

34、故障时，故障指示灯闪耀且报警电铃响起,操作人员可以按下“消音”按钮以解除铃响，但故障指示灯仍在闪耀。直到故障排除。故障指示灯才停止闪耀。6、节水功能。供水阀供水 5 min，停 2 min。7、可实现手动 /自动掌握切换。2.2 可编程掌握器（ PLC）简介可编程掌握器（ PragrammableLogicController,简称 PLC，是一种数字运算操作的电子系统，是在 20 世纪 60 岁月末面对工业环境由美国科学家第一研制胜利的。它采纳可编程序的储备器，其内部存贮执行规律运算、次序掌握、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，掌握各种类型的机械或生产过程。可编

35、程序控 制器及其有关设备，都是按易于与工业掌握系统形成一体、易于扩充其功能的原就设计 的。PLC 自产生至今只有 30 多年的历史，却得到了快速进展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一。长期以来，PLC 在工业自动化掌握而发挥着庞大作用，为各种各样的自动化掌握设备供应了广泛、牢靠的掌握应用。这主要是源于它能够为自动化控 制应用供应安全牢靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要9。2.2.1 PLC 的进展历史20 世纪 70 岁月大规模集成电路和微处理机显现后，正式生产出了现在模式的可编程序规律掌握器 PLC（Programmable Logic Controller）产品

36、。这类产品具有稳固牢靠、价格廉价、功能齐全、体积小、应用敏捷便利、工程周期短、操作爱护便利、应用领域宽阔等优点。随着集成电路和运算机技术的进展，现在己产生了第五代PLC 产品。而从应用角度看， PLC 大致经受了如下几个阶段：1、单机就的掌握，取代继电器柜，至今仍旧是PLC 应用的主流。2、数台 PLC 与 1 台 PC 相连， PC 完成编程和在运行中作为人机界面（80 岁月后期）。3、90 午代，随着系统集成才能的提高， PLC 供应系统通信的才能，构成可编程掌握可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系统 PCS（Programmable Control System），人机界面

37、逐步完善，具有离散量和模拟量数据采集系统的监控才能。4、随着近代现场总线、网络、工业PC 机（ IPC）、软 PLC 技术的进展，以及系统开放性、电控仪控一体化、管控一体化、IT 技术进展的需求，新型的掩盖大、中、小系统的 PCS正在形成。2.2.2 可编程序掌握器的工作原理PLC 采纳循环（巡回）扫描工作方式，而大、中型PLC 仍增加了中断工作方式。循环扫描即可按固定次序，也可按用户程序所规定一级次序（高级和低级次序）或可变顺序等进行。由于有的用户程序不需要每扫描一次执行一次，也为的是在掌握系统需要处 理的 I/O 点数较多时，通过不同的模块组合的支配，采纳分时分批扫描执行的方法，可缩短循环

38、扫描周期和掌握的实时性 10。用户将用户程序设计、调试后，用编程器键入PLC 的储备器中，并将现场的输入信号和被驱动的执行元件相应的接在输入模板的输入端和输出模板的输出端上，然后用PLC 的掌握开关使其处于运行工作方式，PLC 就以循环扫描的工作方式进行工作。在输入信号、用户程序的掌握上，产生相应的输出信号，完成预期的掌握任务。PLC 的典型的循环次序扫描土作过程如图 2 4 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2 4 PLC 循环次序扫描工作流程图从图 24 中可以看出，一个典型的可编程序掌握器在一个扫描周期中要完成六个扫描过程。在系统软件的指挥下，按图2 4 所示的程

39、序流程次序的执行，这种工作方式成为次序扫描方式。从扫描过程中的某个扫描过程开头，次序扫描后又回到该过程成为一个扫描周期。进行一个扫描周期所需的时间称为一个扫描周期时间11 。2.2.3 可编程掌握器的的特点1、通用性强 , 使用便利。由于 PLC 产品的系列化和模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。当掌握对象的硬件配置确定以后, 就可通过修改用户程序 , 便利快速的适应工艺条件的变化。2、功能性强 , 适应面广。现代 PLC 不仅具有规律运算、计时、计数、次序掌握等功能 , 而且仍具有 A/D 和 D/A 转换、数值运算、数据处理等功能。因此, 它既可对开关量进行掌握 , 也可对模拟

40、量进行掌握 , 既可掌握 1 台生产机械、 1 条生产线,也可掌握 1 个生产过程。 PLC 仍具有通讯联络功能，与上位运算机构成分布式掌握系统能。, 实现遥控功3、牢靠性高 , 抗干扰才能强。大多数用户都将牢靠性作为挑选掌握装置的首要条可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结件。针对 PLC 是专为在工业环境下应用而设计的, 故实行了一系列硬件和软件抗干扰措施。硬件方面 , 隔离是抗干扰的主要措施之一。 PLC 的输入、输出电路一般用光电耦合器来传递信号 , 使外部电路与CPU之间无电路联系 , 有效的抑制了外部干扰源对PLC 的影响, 同时, 仍可以防止外部高电压窜入CPU模块滤波

41、是抗干扰的另一主要措施 , 在 PLC的电源电路和 I/O模块中 , 设置了多种滤波电路 , 对高频干扰信号有良好的抑制作用。软件方面, 设置故障检测与诊断程序。采纳以上抗干扰措施后, 一般 PLC 平均无故障时间高达 4 万 5 万 h。4、编程方法简洁 , 简洁把握 PLC 配备有易于接受和把握的梯形图语言。该语言编程元件的符号和表达方式与继电器掌握电路原理图相当接近。5、掌握系统的设计、安装、调试和修理便利。PLC 用软件功能取代了继电器掌握系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等部件, 掌握柜的设计、安装接线工作量大为削减。 PLC 的用户程序大都可以在试验室模拟调试 , 调试好后

42、再将PLC掌握系统安装到生产现场 , 进行联机统调。在修理方面 ,PLC 的故障率很低 , 且有完善的诊断和实现功能 , 一旦 PLC外部的输入装置和执行机构发生故障 , 就可依据 PLC上发光二极管或编程器上供应的信息 , 快速查明缘由。如是PLC 本身问题 , 就可更换模块 , 快速排除故障 , 修理极为便利。126、体积小、质量小、功耗低。由于PLC 是将微电子技术应用于工业掌握设备的新型产品, 因而结构紧凑 , 牢固, 体积小 , 质量小 , 功耗低 , 而且具有很好的抗震性和适应环境温度、湿度变化的才能。因此 ,PLC 很简洁装入机械设备内部 , 是实现机电一体化较抱负的掌握设备。2

43、.2.4 PLC的分类目前， PLC 应用广泛，国内外生产厂家众多，所生产的PLC 产品更是品种繁多，其型号、规格和性能各不相同。通常，可以依据结构形式的不同及功能的差异进行大致的分类。1、按结构形式分依据结构形式的不同， PLC 可分为整体式和模块式两种。前者具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点，易于装在工业设备的内部，通常适于单机工作。一般小型和超小型PLC 多采纳这种结构，如日本三菱FX 系列的PLC。后者配置敏捷，装载和修理便利，功能易于扩展，其缺点是结构较复杂，造价也较高。一般大、中型 PLC 都采纳这种结构，如日本三菱公司的AN 系列。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师

44、归纳总结、按功能、点数分按功能、输入输出点数和储备器容量不同，PLC 可分为小型、中型和大型三类。小型 PLC 又称为低档的 PLC。这类 PLC 的规模较小，它的输入输出点数一般从20 点到 128 点。中型 PLC 的 I/O 点数通常在 120 点至 512 点之间，用户程序储备器的容量为2KB-8KB 。大型 PLC 又称为高档的 PLC， I/O 点数在 512 点以上，其中 I/O 点数大于8192 点的又称为超大型 PLC，用户程序储备器容量在 8KB 以上。2.2.5 可编程掌握器应用领域在发达的工业国家,PLC 已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺

45、、交通运输、环保及文化消遣等各行各业。随着PLC 性能价格比的不断提高 , 一些过去使用专用运算机的场合,也转向使用 PLC。PLC 的应用范畴在不断扩大 , 可归纳为如下几个方面。1、开关量的规律掌握这是 PLC 最基本最广泛的应用领域。 PLC 取代继电器掌握系统 ,实现规律掌握。例如：机床电气掌握，冲床、铸造机械、运输带、包装机械的掌握，注塑机的掌握，化工系统中各种泵和电磁阀的掌握，冶金企业的高炉上料系统、轧机、连铸机、飞剪的控制，电镀生产线、啤酒灌装生产线、汽车配装线、电视机和收音机的生产线掌握等。2、运动掌握PLC 可用于对直线运动或圆周运动的掌握。早期直接用开关量I/O 模块连接位置传感器与执行机构,现在一般使用专用的运动掌握模块。世界上各主要PLC 厂家生产的 PLC 几乎都有运动掌握功能。PLC 的运动掌握功能广泛的用于各种机械。例如: 金属切削机床、金属成型机械、配装机械、机器人和电梯等。3、闭环过程掌握过程掌握是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环掌握。PLC 通过模拟量 I/O 模块实现模拟量与数字量之间的A/D,D/A 转换 ,并对模拟量进行闭环 PID 掌握 ,可用 PID 子程序来实现 ,也可使用专用的 PID 模块。 PLC 的模拟量掌握功能已经广泛应用于塑料挤压成型机、加