PLC自动控制系统可靠性的探讨

长春汽车工业高等专科学校继续教育学院毕业论文（设计）中文题目：plc控制系统的可靠性研究英文题目：PLCautomaticcontrolsystemreliabilityarediscussed毕业专业：学生姓名：丁绍鹏准考证号：290410200085指导教师：二零一一年11月我国先进制造技术发展现状摘要：在工业自动化领域，可编程控制器（ProgrammableLogicController，PLC）作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，而且是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代化科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。因此，PLC的可靠性也直接影响到工业企业的安全生产和运行，探讨提高PLC控制系统可靠性的方法具有十分重要的意义。本文介绍了PLC的发展、现状与应用，及三菱的FX系列的PLC的基本结构和原理，还主要对影响PLC可靠性的因素进行分析，并提出了一些适当的措施来减少对整个系统的干扰。关键字：先进制造技术；现状；发展趋势；措施；短板PLCautomaticcontrolsystemreliabilityarediscussedAbstract:Inindustrialautomationfield,PLC(ProgrammableController,PLC)questions,tobecomethemostasautomaticcontrolequipmentfoundationoftheautomationsystem,andbasedonmicroprocessor,integratedcomputertechnology,automaticcontroltechnologyandcommunicationtechnology,moderntechnologyanddevelopedakindofnew-styleindustrialautomaticcontroldevice.Butalsototheindustrialcontrolhasbroughtanunprecedentedspecialchanges.Therefore,PLCreliabilityalsodirectlyaffecttheindustrialenterprise'ssafetyproductionandoperation,tostudyandimprovethereliabilityofPLCcontrolsystemmethodhastheextremelyvitalsignificance.Thispaperintroducesthepresentsituationandthedevelopment,PLC,andtheapplicationofmitsubishiFXseriesthebasicprincipleandstructureofPLC,alsomainlyinfluencefactorsofreliabilityanalysisofPLC,andproposessomeappropriatemeasurestoreducetheinterferenceofthewholesystem.Keywords:PLC;Industrialautomaticcontrol;Influence;Reliability;measures目录第1章绪论.................................................-4-1.1PLC自动控制系统的简介.................................-4-1.1.1传统继电器控制的缺点与PLC的兴起..................-4-1.1.2PLC也需要面对的问题..............................-5-1.2PLC自动控制系统的发展现状与应用.......................-5-1.2.1PLC的发展概况....................................-6-1.2.2目前影响推广PLC的主要原因与应用..................-6-1.2.3PLC的发展趋势....................................-8-第2章PLC自动控制系统的基本结构与原理........................-9-2.1PLC自动控制系统的基本组成与结构.......................-9-2.1.1PLC自动控制系统的硬件............................-9-2.1.2PLC自动控制系统的软元件.........................-11-2.2PLC自动控制系统的工作原理............................-13-2.2.1FX系列PLC工作原理..................................-13-2.2.2PLC编程语言及方法...............................-14-第3章探讨影响PLC自动控制系统可靠性的因素与建议............-15-3.1影响PLC可靠性因素的分析..............................-15-3.1.1PLC自动控制系统的干扰分析.......................-15-3.1.2探讨如何提高PLC的可靠性.........................-16-3.2对PLC的展望..........................................-21-总结...........................................................-21-致谢...........................................................-22-参考文献.......................................................-22-第一章绪论可编程序控制器（PLC）是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC自产生至今只有30多年的历史,却得到了迅速发展和广泛应用,成为当代工业自动化的主要支柱之一，未来的工业生产中,PLC技术和机器人以及CAD/CAM技术将并列成为实现工业生产自动化的三大支柱，鉴于PLC这种新型工业控制装置在工业应用中的重要性和广泛性,为适应工业生产自动化发展的需求，即对PLC自动控制系统设计及可靠性的探讨有着重要的意义。1.1PLC自动控制系统的简介PLC是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，并已成为自动化控制系统的基本装置。PLC已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中，已基本取代了传统的继电器和接触器的逻辑控制。用PLC来控制系统设备，其工作的可靠性要比单纯继电器和接触器控制大大提高。PLC是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。1.1.1传统继电器控制的缺点与PLC的兴起在工业自动化领域，PLC作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。（1）控制继电器存在的缺点：今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。（2）可编程序控制器的优势、特点及功能：可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。相对于传统继电器具有几大显著的特点：可靠性高，抗干扰强；功能强大，性价比高；编程简易，现场可修改；配套齐全，使用方便；寿命长，体积小，耗能低；系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维护方便等特点。1.1.2PLC也需要面对的问题PLC作为新一代的工业控制装置,因其本身具有高可靠性、较强的工业环境适应性以及编程简单、操作方便等特性,而在工业领域得到广泛应用。但随着PLC应用场合越来越广、应用环境越来越复杂,所受到的干扰也越来越多,如温度过高、湿度过大、噪声干扰、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重，安装使用不当，加上外围电路的抗干扰措施不力，输入输出线间干扰、感应电动势、机械触点抖动等等，这些都可能造成PLC控制系统可靠性降低,不能正常工作，而PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统可靠运行，因此,分析影响PLC控制系统可靠性的因素,研究其解决措施,对于提高PLC控制系统可靠性具有重要的作用,对于PLC的进一步推广应用也具有普遍意义。1.2PLC自动控制系统的发展现状与应用1.2.1PLC的发展概况可编程控制器最早出现在美国，1968年，美国的通用汽车公司（GM）提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备的十大条件，条件提出后，立即引起了开发热潮。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器（PLC），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到20世纪70年代中期以后，特别是进入20世纪80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器。输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅具有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器更为合适。PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器