计算机与PLC集成控制系统在石化行业的应用

第一篇：计算机与PLC集成控制系统在石化行业的应用

计算机与PLC集成控制系统在石化行业的应用.txt13母爱是迷惘时苦口婆心的规劝；母爱是远行时一声殷切的叮咛；母爱是孤苦无助时慈祥的微笑。本文由gdturui贡献

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计算机与 PLC 集成控制系统在石化行业的应用

陈 勇 张华平赵显红

摘 要：计算机与 PLC 集成控制系统的基本组成、功能、系统软硬件设计与 通信技术以及该系统在石化行业的应用。关键词：计算机 PLC 可编程序控制器 控制系统 通信技术 关键词近年来，国际市场上石化产品的竞争日趋激烈。与国外同类产品相比，我国 的石化产品无论在生产工艺上，还是产品质量上，都存在着相当大的差距。为改 变我国石化产品发展严重滞后的局面，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的 多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们应有关厂家提出的技术要求，针对石化产品生产工艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，开发研制了计算机与 PLC 集成控制系统。该系统控制可靠、操作简便、开放性强、性能价格比高，在国内石化系统的数家企业推广应用后，受到好评。1 系统组成

计算机与 PLC 集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成(如图 1)。生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生 产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视监视设备、现场通话设备、质量检查系 统、管理信息系统等部分组成。中央控制室负责处理来自生产系统和非生产系统 的大量信息。通过计算机与 PLC 集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属 部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而最大限度地利用了信息资源。

图1 计算机集成控制系统的组成 2 系统功能

为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功 能： 1.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例精确地配制生产各种型 号的石化产品，并且通过微型机和现场 PLC 控制系统实现整个生产过程的自动 化。2.通过自行开发的计算机软件，实现生产现场的动态监控。良好的人机界面、清晰的组态图形，使得操作人员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目 了然。3.在现场生产中，为提高整个控制系统的精确性，在搅拌器、电动机、电动 阀、电磁阀等设备上均设计了局部反馈功能，这些相互独立系统的局部反馈功能 构成了对总系统反馈控制的有力支持。4.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过 PLC 程序实现自动停车，另一方面借助于语音卡，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取 相应措施。5.考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术人员不宜靠近，在现场设置了电视监视设备，让技术人员实现远程监控。为便于管理，还安装了 现场通话设备。6.在中央控制室设置了 1 个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂 所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌 握全厂的生产状况。7.通过微机联网，质量检查部门可以直接得到工业现场的信息，各管理部门 之间也可以实现数据通信与数据共享。

硬件与软件设计

3.1 硬件设计 在本系统中，工业现场控制是核心，而工业现场控制主要由 PLC 系统完成，所以如何合理有效地使用 PLC 技术就成了设计的关键。PLC 的特点是控制可靠，编程简单，但程序内存不大，不能进行复杂的编程；而石化产品的特点是生产工 艺复杂，产品型号繁多，往往 1 条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形 成了一对矛盾。如果设计时采用常规的 PLC 控制系统，那么 1 条生产线就需要 20 几台 PLC 基本模块和 A/D 转换模块。投资巨大，而且按照现代控制理论，在 1 个控制系统中配置的控制模块越多，控制越不可靠。为了减少投资和增强控制的 可靠性，在 PLC 控制系统的硬件配置上进行了多项创新。以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油 泵压力、油罐的液面等共计 32 路模拟信号需要检测。如果按常规设计，需要 8 块 FX-4AD 模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用 2 块 FX-4AD 模块 就完成了全部功能。图 2 为 FX-4AD 模块的多路开关切换示意图。

图2 FX-4AD 模块的多路开关切换示意图

图 2 中，FX-4AD 模块为 12 位 4 通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3 为 PLC 的任意输出触点。FX-4AD 模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过 1 个多路开关控制 FX-4AD 模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油 泵压力检测及油罐液面检测 4 项功能，其中多路开关的 4 个转换触点接 PLC 的输

出触点，由 PLC 编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投 资，实践证明，该电路在控制精度上完全满足用户的需要。软件设计 在计算机与 PLC 集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的 72 种润滑油的生产工艺和技术 要求，如果用常规方法编程，需要 12 台 PLC 基本模块。为节约投资，我们充分 利用 PLC 的文件寄存器(2000 点)，用逐项查表的方法编写了 1 个 72 种润滑油的 通用程序，用 1 台 PLC 基本模块带 2 台 PLC 扩展模块的方式完成了过去需要 12 台 PLC 才能实现的功能。我们选用了三菱公司生产的 FX 系列的可编程序控制器，文件寄存器共计 2 000 点(D1000～D2999)。为节约程序内存，充分利用 PLC 本身提供的指令资源，我们选用了字传送方式，用 1 个 16bit 的字来控制 PLC 触点的 16 个输出触点，而不必像过去那样，1 条指令只能控制 1 个输出触点。例如在图 3 中，首先 X0 导通，十进制数 K6 送入数据寄存器 D0，接着 X1 导通，数据寄存器 D0 的数值 K6 转化为二进制数“0000 0000 0000 0110”送入 K4Y0，控制输出 Y0～Y17 共 计 16 个触点的动作，其开关动作和数据寄存器 D0 的数值 K6 一一对应。如图 4 所示，“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。在此例中，Y1、Y2 触点导通，其余输出触点关断。3.2 图3 字传送方式控制输出触点示意图

图4 数据寄存器 DO 的值与 16 个触点的对应关系

通过字传送方式，我们用 1 条指令就可控制 16 个电动阀及输油泵的动作，大大节省了程序空间。在这种设计思想下，我们把 72 种润滑油的工艺流程全部 用字方式编写，然后输入文件寄存器，并在此基础上，编制了 72 种润滑油的通 用程序。在通用程序运行时，根据某一润滑油的型号，通过查表的方式，在文件 寄存器中调出对应的数据段(这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程)，然后该 数据自动输入 PLC 的控制程序，使得 PLC 按照规定的工艺流程控制整个执行机构 工作。如图 5 所示之例，润滑油品种 LSO-1 的工艺状态字存于文件寄存器 D1050～ D1060 10 个字节中。程序运行时，首先根据润滑油型号在文件寄存器中寻址，查到正确的地址后，调出 D1050～D1060 10 个字节的数据，然后输入到通用程序 的相应寄存器，参与工业控制。

图5 文件寄存器示意图

计算机与 PLC 的通信技术

在计算机与 PLC 集成控制系统中，一个关键的技术问题是计算机与 PLC 的通 信。若在整个系统设计中全部采用进口器件，软件也选用相应的进口产品，那么，整个工程造价惊人。针对这种情况，我们自行开发了计算机与 PLC 的串行通信技 术。该技术设计思想先进，软硬件简单实用，可靠性高，性能价格比好，兼容性 强，可适用于市场上多种型号的计算机与 PLC。从硬件上讲，现在中国市场上使用的 PLC，在通信接口上多采用 RS422 接口 或 RS485 接口；而微型机多采用 RS232 接口。这样在计算机与 PLC 通信时就不可 避免地要选用 RS422-RS232 转换模块，同时考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这 个转换模块必须具有良好的隔离功能和放大功能，而选用高性能进口模块，必定 提高工程造价。针对这种情况，为降低工程造价，我们在硬件上用 1 根普通的通信电缆代替 进口的通信模块，在电缆的接口处采用先进的电路设计技术和单片机技术，以完 成信号的隔离和放大功能。实践证明，通信的可靠性完全可以和国外的进口模块 媲美，而且造价极低。从软件上讲，计算机和 PLC 的通信技术属于保密技术，长期为国外公司垄断。这就使得我们只要选用了该厂家生产的 PLC，就必须选用它开发的工控软件，提 高工程造价。针对这种情况，我们开发了自己的工控软件。下面以三菱公司生产 的 FX 系列可编程序控制器为例，介绍我们的软件设计。FX 系列可编程序控制器 命令格式如表 1 所示。表1 FX 系列可编程序控制器的命令格式 命令 命令号 日标设备 功 能 设备读 命令‘0’ X/Y/M/S/T/C/D 读位设备或字设备状态 设备写 命令‘1’ X/Y/M/S/T/C/D 强制开 命令‘7’ X/Y/M/S/T/C 强制关 命令‘8’ X/Y/M/S/T/C 写位设备或字设备 打开位设备 关闭位设备

每一个字符都以 ASCII 码形式串行传输，传输格式如图 6。

图6 字符传输格式

例如，字符‘F’(ASCII 码是 46H)的传输格式如图 7。

图7 字符“F”的传输格式

一般文本数据的传输格式如图 8。

图8 文件数据传输格式

图 8 中，STX 为文本的开始，其 ASCII 码定为 02H；ETX 为文本的结束，其 ASCII 码定为 03H；CMD 为命令字符，取‘0’、‘1’、‘7’、‘8’。在 STX 之后，被传送数据的 ASCII 之和，也被作为 2 个字符码发送。例如，实现从地址 10F6(10F6 为寄存器 D123 的地址)处读取 4 个字节数据，执行传输格式如图 9。求和： 30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H ＝74H 图9 传输格式之例

通过改变命令号和地址号，就可以实现计算机与 PLC 之间的读、写、强制开 关等基本功能，用户可以使用我们研制的通信软件，也可以在该软件基础上，根 据实际情况灵活地用 C 语言开发自己的通信程序，这正体现了该软件的开放性特 点。5 结束语

计算机集成控制系统采用了先进的系统集成的设计思想，投入运行后，为企 业带来了可观的经济效益和社会效益。该系统在工业现场控制方面，尤其在 PLC 控制方面，独树一帜，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的 广泛赞誉。

作者单位：机械部洛阳拖拉机研究所计算机室(471039)参考文献 1 2 赵海.现场总线网络控制系统与领域自动化.微计算机信息，1996；15(1)李瑜详.微机数据通信技术.上海：上海科学技术文献出版社，1992

第二篇：PLC在铣床控制系统中的应用

PLC在铣床控制系统中的应用

谢保鸡

摘要：介绍用PLC取代X62W万能铣床的继电器控制电路，阐述了PLC的设计方案；根据控制要求，确定PLC的输入输出点数，进行PLC型号选择，对I/O地址进行了分配，并画出了I/O接线图；根据控制原理，画出了梯形图。

关键词：可编程控制器(PLC)；铣床；控制；

1引言

PLC是将计算机技术应用于工业控制领域的产品，它具有高可靠性、编程简单、体积小功耗低等优点，在短短的几十年里得到了迅猛发展，已成为当代工业自动化的主要支柱之一目前，部分中小型企业及高校仍广泛使用传统的继电器控制机床，这些机床经历了比较长的历史，虽然它能在一定范围内满足单机和自动生产线的需要，但由于它的电控系统是以继电器、接触器的硬连接为基础的，技术上比较落后，特别是其触点的可靠性问题，直接影响了产品质量，生产效率和生产成本。而用PLC对它进行技术改造，便能取得很好的效果。X62W铣床的电气控制要求

图1是X62W铣床控制系统的主电路图，其中M1是主轴电动机，M2为冷却泵电动机，M3为进给电动机，FR1—FR3为热继电器，FU为熔断器。

具体控制要求如下：

(1)主轴电动机M1采取空载直接起动，且要求实现正、反转控制，但由于铣床在加工过程中主轴方向的改变并不频繁，因此采用了电源相序转换开关SA3来实现正、反转。

(2)为防止铣削时，系统发生振动，在主轴传动系统中装有惯性轮，但在高速切削后，停车很费时间，故采用电磁离合器YC1制动。

(3)工作台的纵向、横向和垂直三个方向的进给运动由进给电动机M 3拖动，三个方向的选择由操纵手柄改变传动链来实现，每个方向有正、反向运动。要求M3能正、反转，同时，一个时刻只允许工作台向一个方向移动，所以三个方向的运动之间应有联锁保护装置。

(4)为了防止刀具和机床的损坏，要求只有主轴旋转后，才允许有进给运动，而为了减小加工件表面的粗糙度，停车时要求先停进给，然后停主轴。但由于主轴本身具有惯性，因此可 以采用主轴和进给同时停止的方式。

(5)主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速时齿轮进入良好的啮合状态，两种运动都要求变速时电机作瞬时点动。

(6)为操作方便，主轴电动机的起动与停止，工作台快速移动均采用两地控制。

(7)冷却泵由电动机M2拖动，只要求实现正转控制。

(8)为了加工螺旋槽，在X62W铣床上安装了圆工作台，但要求圆工作台的旋转与工作台的上下、左右及前后进给运动之间有联锁保护装置。PLC控制电路

3.1 I/O地址分配、机型选择及I/O端口接线图为实现上述铣床的控制要求，现选择三菱公司生产的FX2N－48MR型PLC，其I/O地址分配如附表所示。

图2是X62W铣床的PLC输入输出接线图，需注意的是，图中对输入的常闭触点进行了处理，即常闭按钮改用常开按钮，热继电器的常闭触点改用了常开触点。

3.2 PLC梯形图

图3是X62W铣床的PLC梯形图，其中，回路6控制主轴起动和变速，回路7控制主轴制动，回路11控制工作台分别作纵向、横向、垂直、变速等运动以及圆盘运动，回路8控制工作台快速进给。PLC梯形图控制分析

4.1主轴控制电路分析(1)主轴电动机起动

起动前先合上电源开关QF，再把主轴转换开关SA3扳到所需的旋转方向，然后按起动按钮SB1（或SB2)，X0（或X1)闭合，Y0得电，KM1工作，主轴电动机运转。

(2)主轴电动机的停车制动

按主轴停止按钮SB5（或SB6)，这时X4（或X5)常闭断开，M5失电，Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着X4（或X5)常开闭合，Y3得电，电磁离合器YC1工作，对主轴进行制动，待主轴停车后，松开SB5（或SB6)。

(3)主轴换铣刀控制

SA1是主轴换铣刀开关，需换刀时，将SA1扳到“换刀”位置，这时X14常闭断开，使Y0失电，KM1断开，主轴电动机失电作惯性运动，接着X14常开闭合，Y3得电，电磁离合器YC1得电工作，对主轴进行制动，使机床无法运行，保证了人身安全。(4)主轴变速冲动控制

主轴变速时的冲动控制是利用变速手柄与冲动行程开关SQ1，通过机械上的联动机构进行控制，变速时，扳操纵手柄使SQ1动作，这时X6常闭断开（断开自锁回路)，X6常开闭合，使Y0得电，KM1工作，主轴电动机实现点动控制。

4.2进给控制电路分析

转换开关S A 2是控制圆工作台的，在不需要圆工作台工作时，转换开关SA2扳到“断开”位置。此时，X15常闭闭合，常开断开；当需要圆工作台工作时，转换开关SA2扳到“接通”位置，此时X15常闭断开，常开闭合。(1)工作台左（右)控制

主轴电动机启动后，将操纵手柄向左（右)扳，其联动机构压动位置开关SQ5（SQ6)，使X12（X13)常闭断开（联锁保护)，X12（X13)常开闭合，Y1（Y2)得电，KM2（KM3)工作，进 给电动机实现正（反)转，通过相应传动装置拖动工作台向左（右)运动。(2)工作台下、前（上、后)控制

主轴电动机启动后，将操纵手柄分别向下、前（上、后)扳，其联动机构压动位置开关SQ3（SQ4)，使X10（X11)常闭断开（联锁保护)，X10（X11)常开闭合，Y1（Y2)得电，KM2（KM3)工作，进给电动机实现正（反)转，通过相应传动装置拖动工作台向下、前（上、后)运动。(3)进给变速冲动控制

与主轴变速原理一样，变速时只需将变速盘往外拉，使进给齿轮松开，待转动变速盘选择好速度后，将变速盘向里推，在推进时，档块压动位置开关SQ2，使X7常闭断开（断开自锁回路)，X7常开闭合，Y1得电，KM2工作，进给电动机实现点动控制。(4)工作台快速移动控制

按下快速点动按钮SB3（或SB4)，X2（或X3)接通，M9得电，它的一个常开触点接通进给控制电路，另一个则接通快速进给电磁离合器YC3，常闭触点切断正常进给电磁离合器YC2，让工作台实现快速进给。松开SB3（或SB4)，X2（或X3)断开，M9失电，此时YC3失电，YC2得电，工作台快速移动停止，仍按原方向作正常进给运动(5)圆工作台的控制

当需要加工螺旋槽时，应将工件安装在圆工作台上，调整好铣刀和工件之间的位置，主轴电动机启动后，将开关SA2扳到“接通”位置，X15常闭断开（联锁保护)，X15常开闭合，Y得电，KM2工作，进给电动机通过相应传动装置拖动圆工作台开始工作值得注意的是，当圆工作台在运转过程中，既不要求调速，也不要求反转

5结束语

用PLC改造后的X62W铣床通过实际使用，生产效率得到了很大提高并能很好的保证其加工精度，自运行以来，系统运行稳定、可靠，完全满足生产工艺的要求，对同类设备的技术 改造有较大的参考价值。参考文献：

[1]李秀忠.PLC在X62W铣床电气控制电路中的应用 [J].自动化技术与应用,2004,08（23）：29-31.[2]胡俊达.PLC在专用双面铣床电气控制中的应用 [J].组合机床与自动化加工技术,2003,12（05）：35-37 [3]姚道如,汪功明.变频器和PLC在龙门铣床控制中的应用[J].常熟理工学院学报(自然科学),2008,04(04):97-99 [4]俞鸿斌.PLC在龙门刨铣床数控化改造中的应用[J].机电工程, 2007,(7): 97-99.[5]阎占文.PLC在铝锭铣床自动控制上的应用[J].电器时代, 2004,(11): 80-83.[6]余雷声.《电气控制与ＰＬＣ应用》[M].机械工业出版社,2002.6.

第三篇：浅谈计算机控制系统在汽车行业的应用

浅谈计算机控制系统在汽车行业的应用

关键词:计算机控制;汽车行业;汽车性能测试;汽车监控;汽车检测 摘要:一直以来汽车工业都是国家经济发展的支柱产业之一。随着社会的进步，经济的发展以及我国入世以后汽车行业的迅速发展，这就把汽车行业对科技水平需求提升到了一个新的高度。文章就计算机控制系统在汽车行业中的一些重点应用问题进行了综合论述。

我国入世以后汽车行业得到了迅猛发展，汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前，我国是全世界机动车保有量增长最快的国家（2007年末统计超过2300万辆）。这也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时，现计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高。不过对于汽车行业来说，从宏观角度来看计算机控制系统表现最为突出的是在：汽车出厂前的性能测试、汽车出厂后的监控及汽车检测三大方面。下面我们首先来看一下：

1．计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用

由于电子技术的飞速发展，测试技术日新月异。应用先进、成熟的测试技术，是成功开发性能优良、经济实用的汽车性能测试系统的基本原则。在汽车性能的测试方面，最常见的计算机控制系统包括：

1.1 PLC控制系统

可编程序控制器PLC(Programmable Logic controller)控制系统:PLC是重要的机电一体化产品，其主要功能是开关量控制。起初主要用于替继电器控制，目前已发展到具有模拟控制功能，因而应用范围也有所扩展，形成了以PLC为核心的控制系统模型。

1.2 面向对象控制系统

面向对象的控制系统是利用典型基础控制产品，针对特定应用对象进行系统设计和二次开发，二次开发的重点是系统结构、专用系统或部件以及应用软件的开发。这种系统由于其针对性强，因而能够做到系统紧凑、价格低廉，并能实现EIC（电控、仪控、计算机）一体化。

1.3 DCS控制系统

分布式控制系统DCS(Distributed control of system)，DCS是当今汽车过程工业自动化的主控系统，特点是控制分散、操作显示集中、系统具有很高的可靠性和很强的功能。

1.4 模块化控制系统

近年来控制模块和模块化控制系统得到发展。模块化控制系统是以模块为基础，组成高度可配置的、分布式采集控制系统，这种系统当I/O出现故障时，只需要调换故障的模块，而不需替换整个系统。模块化控制系统的持点是：结构简单、安装方便、组织灵活、可扩展性较好、可靠性高、维护方便。

2.计算机控制系统在汽车监控方面的应用

从上世纪末90年，电子信息技术越来越多地进入交通运输部门，并逐渐形成一个崭新的工程领域，即智能交通系统ITS(Intelligent Trans Portation System)。所谓智能交通系统，就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术，对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现交通系统。

2.1车载端计算机控制系统的职能归纳

车载端计算机控制系统的职能可归纳为：首先，精确定位:车载监控终端全天候24小时连续不断的接收GPS卫星信号，从而为系统提供车辆的位置和速度，定位精度可达10米。其次，记忆功能:车载监控终端具有存储车辆位置/模拟量/异常信息的功能，而且可存储长达两个月的车辆位置/模拟量信息。第三，控制功能:车载监控终端接收到监控中心的控制命令后，对车辆执行控制动作。第四，通信功能:在GSM网络覆盖范围内，车载监控终端可与监控中心进行数据交换。最后，防劫报警职能:在车辆遭受抢劫时，驾驶员触动一个隐蔽报警按钮，即可在自保的同时等待援助。

2.2监控端计算机控制系统的职能归纳

监控端计算机控制系统的职能可以归纳为：首先，数据预处理:通信服务器从Internet上接收到车辆的信息之后对信息进行初始的验证、校验、数据日志处理。并将待处理的信息分发给有处理能力的监控终端。其次，数据跟踪:将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。第三，跟踪监控功能:服务器端可以实现对多终端的跟踪监控，系统实现采用TCP/IP协议，采用此协议是因为该协议可以保证信息传输的可靠性和实时性。第四，报警功能:终端设备报警分为预报警，实际报警，以及报警解除三级报警状态，这主要为了避免误报警情况发生，当服务器端收到终端设备预报警信息，则弹出报警对话框，并且在预报警车号列表框中列出发出预报警信息的车号，双击其车号可以使系统定位到该车上，预报警情况不会使系统自动定位该车号的终端。

3.计算机控制系统在汽车检测方面的应用

对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用，我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。

3.1计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用

其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断，实现车辆二级维护备案，并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输，该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控，该系统可以应用于所有道路运输管理部门，以及其相应的检测站，利用网络技术实现车辆技术管理及信息传递的自动化，满足交通部4号令的要求。该系统采用分级分布式星型网络结构，网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络，完成数据通信和信息传输;通过调制解调器能方便地与电话网连接，加入Internet国际互联网，实现局域网与局域的远程通信，从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。3.2计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用

经过多年的发展，目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统，汽车维修企业也应用维修信息管理系统，一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。

3.2.1 计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持

通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后，维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享；一个维修企业的配件储存是有限的，但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网，可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题；为车主提供周到迅速的服务，应是每个维修企业追求的目标之一，车辆检测不合格需要进厂维修时，维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线，极大地提高维修效率和准确性。

3.2.2 计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义

目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断的阶段，发展到了利用专门设备进行综合检测诊断阶段。计算机远程故障控制系统为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。首先，它增加了用于远程诊断的诊断服务器，并预期能与该技术领域力量较强的大型汽车维修企业、科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联，同时与相关专家建立一种协作关

系，共同为系统提供高效、快捷的远程故障诊断服务。其次，形成了丰富的诊断数据库和诊断知识库，提高了诊断智能，并通过多手段、多专家协同对故障进行会诊，提高了故障诊断的准确性和可靠性。再次，远程故障诊断技术同时克服了地域障碍，使用户在行驶过程中也可以对汽车进行故障诊断和状态监测。

参考文献

[1]扬海泉.汽车故障诊断与检测技术[M].人民交通出版社，2004.[2]王国军.自动控制理论发展综述[J].微型机与应用,2006.[3]孙林.智能系统与汽车的智能化技术[J].汽车研究与发展，2007.

第四篇：PLC在恒压供水变频调速控制系统中的应用

PLC在恒压供水变频调速控制系统中的应用

引言

恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。

基于上述情况对某生活区供水系统进行了改造，采用plc作为中心控制单元，利用变频器与pid相结合，根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的，提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效果。2 系统结构与工作原理

供水系统由主供水回路、备用回路、储水池及泵房组成，其中泵房装有1#~3#共3台150kw泵机。另外，还有多个电动闸阀或电动蝶阀控制各供水回路和水流量。由于该供水网较大，系统需要供水量每小时开2台泵向管网充压，供水量大时开3台泵同时向管网充压。要想维持供水网的压力不变，在管网系统的管道上安装了压力变送器作为反馈元件为控制系统提供反馈信号，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压比较慢，故系统是一个大滞后系统，不宜直接采用pid调节器进行控制，而应采用plc参与控制的方式来实现对控制系统起调节作用。选择frn160g7p-4变频器实现电动机的调速运行，可编程序控制器选择日本松下fp1-c40型，且配有a/d和d/a模块，其原理框图如图1所示。

图1 恒压供水系统原理图

控制系统主要由plc、变频器、切换继电器、压力传感器等部分组成。控制核心单元plc根据手动设定压力信号与现场压力传感器的反馈信号经plc的分析和计算，得到压力偏差和压力偏差的变化率，经过pid运算后，plc将0~5v的模拟信号输出到变频器，用以调节电机的转速以及进行电机的软启动;plc通过比较模拟量输出与压力偏差的值，通过i/o端口开关量的输出驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的水泵电机台数，并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整电机组中投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，使动力系统的工作压力稳定，进而达到恒压供水的目的。3 系统程序设计和plc的i/o分配

系统程序包括启动子程序和运行子程序，其流程图如图2所示。运行子程序又包括模拟调节子程序(其流程图如图3所示)和电机切换子程序(流程图略)，电机切换子程序又包括加电机子程序和减电机子程序(程序设计略)。plc的输入、输出端子分配情况如附表所示。

图2 启动程序流程图

图3 模拟调节流程图 系统工作过程

加上启动信号(x4)后，此信号被保持，当条件满足时，(即x2为“1”)时，开始启动程序，此时由plc控制1#电机变频运行(此时y0、y6、y7亮)，同时定时器t0开始计时(10s)，若计时完毕x2仍亮，则关闭y0、y6，(y7仍亮，)t2延时1s。延时有两方面的原因: 一是使开关充分熄弧，防止电网倒送电给变频器，烧毁变频器;二是让变频器减速为0，以重新启动另一台电机。延时完毕，则有1#机投入工频运行，2#机投入变频运行，此时y1、y2、y6、y7亮，同时定时器t1开始计时(10s)，若计时完毕x2仍未灭，则关闭y2、y6，(y1、y7仍亮，)t3延时1s，延时完毕，将2#机投入工频运行，3#机投入变频运行，(此时y1、y3、y4、y6、y7亮，)再次等待y7灭掉后，则整个启动程序执行完毕，转入正常运行调节程序，此后启动程序不再发生作用，直到下一次重新启动。在启动过程中，无论几台电机处于运行状态，x2一旦灭掉，则应视为启动结束(y7灭掉)，转入相应程序。综合整个启动过程，完成三台电机的启动最多需要22s的时间。

运行过程中，若模拟调节器节上、下限值均未达到(即x1、x2灭)，则此时变频器处于模拟调节状态(此时相应电机运行信号和y6亮)。

若达到模拟调节上限值(x1亮)，则定时器t4马上开始定时(5s)，定时过程中监控x1，若x1又灭掉，则关闭定时器，继续摸拟调节;若t4定时完毕，x1仍亮，则启动一低速(y8亮)，进行多段速调节，同时定时器t5开始定时(3s)。定时完毕，若x1仍亮，则关闭此多段速，启动一更低速(y9)，同时定时器t6定时(10s)。定时完毕，若x1仍亮，则关掉y9，此后x0很快会通，转入切换动作程序。在此两级多段速调节过程中，无论何时，若x0亮，则会关闭相应多段速和定时器，同时进行切换动作，即转入切换程序，同样，若无论何时，x1灭掉，则关闭运行多段速和定时器，转入模拟调节。

若达到模拟调节下限值(x2亮)，则定时器t7马上开始定时(5s)，定时过程中监控x2，若x2又灭掉，则关闭定时器，继续摸拟调节，若t7定时完毕，x2仍亮，则启动一高速(y7、y2)，进行多段速调节，同时定时器t8开始定时(3s)，定时完毕。若x2仍亮，则关闭此多段速，启动一更高速(y8、y9)，同时定时器t9定时(10s)，定时完毕。若x2仍亮，则关掉y8、y9，此后x3很快会通，转入加电机动作程序。在此两级多段速调节过程中，无论何时，若x3亮，则会关闭相应多段速和定时器，同时进行加电机动作，即转入加电机程序。同样，若无论何时，x2灭掉，则关闭运行多段速和定时器，转入模拟调节。

电机切换程序分为电机切除程序和加电机程序两部分。此程序动作的条件是:启动结束后无论何时x0亮，一旦条件满足，即由plc根据电动机的运行状态来决定相应切换哪台电机，切换时只能切换工频运行电机。

若工作状态是一台变频一台工频，则立即切除工频电机，然后计数值减1，即完成此过程，再由调节程序运行，调节至满足要求为止。

若3台电机同时工作，则应由plc来决定切除哪台工频运行电机。切除依据是3台电机对应计数器的大小，谁大切谁，切除掉一台后，要由定时器定时(5s)等待，以便变频器调节一段时间，防止连续切除动作。这主要是考虑到本系统的非线性和大小惯性因素而采取的措施。

加电机程序, 其动作程序是:启动结束后无论何时x2亮, 一旦条件满足, 立即关掉变频运行电机和变频器，延时一段时间后(原因同上), 将原变频运行电机投入工频运行，同时打开变频器和将要启动电机的变频开关, 完成加电机。

同样，若原有2台电机工频工作，则x2一亮，立即开始加另一台电机(无延时)，(加电机依据是判断计数值，谁小加谁)。但加电机完成以后，定时器要开始定时(5s)等待，让变频器调节一段时间，防止连续加电机动作。其过程分为:结束语

用变频器来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。其优点是: 起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命;可以消除起动和停机时的水锤效应;在锅炉和其他燃烧重油的场合,恒压供油可使油的燃烧更加充分，大大地减轻了对环境的污染。参考文献

[1] 常斗南.电气控制与plc应用.北京:机械工业出版社,2003 [2] fp1型可编程控制器c24/c40/c60操作手册 [3] 变频器说明手册.富士电机有限公司

[4] 曾 毅.变频调速控制系统.济南:山东科学技术出版社,2002 作者简介

张全庄(1963-)男 讲师/硕士 主要研究方向:工业电气自动控制与plc应用。

第五篇：PLC在工业全自动洗衣机控制系统中的应用毕业论文

XXX学校

Xx办学点毕业论文

课题名称：PLC在工业全自动洗衣机

控制系统中的应用

专 业：

班 级：

学 籍 号： 学生姓名：

导师姓名：

提交日期：

PLC在工业全自动洗衣机控制系统中的应用

(姓名)摘 要：随着科学技术和生活水平的提高，洗衣机的洗涤水平也随着科技的发展大大提高。PLC在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性，另外它的编程语言也相对简单。本文选择三菱F1—20MR为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。关键词：全自动洗衣机；PLC；控制

一、工业全自动洗衣机的自动控制

目前洗衣机是一种耳熟能详的家用电器，随着科技的进步和人们生活质量的提高，以及人们对精神文明的高度追求，所以目前市场上还是有很大的发展空间。不同材质的衣物越开越多，对洗衣机的要求也越来越高。智能控制洗衣机的动力系统是目前研究的方向，在工业控制系统中广泛运用的PLC，它是整体模块，集中了驱动电路，检测电路和保护电路以及通讯联网功能。现代的全自动化洗衣机实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到停机的自动化过程。

1.进水和排水系统

全自动洗衣机的洗衣桶和脱水桶是以同一轴心安放的。脱水桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通。全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。

全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，主电机导通，进水阀断开，并开始洗衣。全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。

2.洗涤与脱水系统

全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚达到洗涤目的。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，提高洗涤率。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。洗衣房设备排水按钮用来实现手动排水。

洗衣机具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。

3.箱体与支承系统

洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲，很多洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有 顶级的品质保证。全自动洗衣机一般采用轻触式开关，全自动洗脱机 在按下开关后，字符旁边的指示灯会亮。当指示灯亮起表示程序选中，指示灯闪烁表示正在执行此程序，指示灯熄灭表示程序未选择或执行完毕。

4.PLC机型选择

PLC是一种根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要有CPU、存储器、I/O接口模板三部分。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择三菱FX系列F1—20MR，可以完全满足其要求，F1—20MR有20个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量。

全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（漂洗）、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。

二、设计目的

1.了解和掌握全自动洗衣机的工作流程；

2.了解自动控制的工作原理及PLC在日常工作中的应用。

三、全自动洗衣机的设计要求

控制要求：整个洗涤过程分为进水、洗涤、放水、脱水四个部分，系统从进水环节开始到脱水环节结束共循环两次。

（1）PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。

（2）按下启动按钮后，洗衣机开始进水。进水直到高（中、低）水位，水位开关由OFF变ON）。

（3）PLC停止进水，2秒后开始洗涤。

（4）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。

（5）如此循环5次，总共320秒后开始排水。

（6）排空后脱水30秒。

（7）开始清洗，重复（1）～（5），清洗两遍。

（8）清洗完成，报警3秒并自动停机。

四、PLC控制系统工作原理及调试过程

1、初始脉冲M8002使初始状态S2置1，按下启动按扭X1，状态转入S20，Y1得电启动洗衣机，选择水位（高、中、低）状态转入S21，Y2得电开始进水，达到选定水位后相应的水位检测触点接通，状态转入S22。

2、状态转入S22，T0定时2S，2S后T0的触点接通，状态转入S23，Y3得电，洗衣机正转，并用T1定时30S，30S后T1触点接通，状态转入S24，T2开始定时2S，2S后其触点接通，状态转入S25，Y4得电。

衣机反转并用T3定时30S，30S后T3触点接通，状态转入S26，此时用T4定时2S，C0计数5次，2S后T4触点接通，当计数未达5次，C0的常闭继续闭合状态转入S23，当计数达5次，C0的常闭断开，常开闭合，状态转入S27。

3、状态转入S27后，Y5得电，开始排水，当水排空后，X6闭合状态转入S28，Y6得电，T5定时30S，C1计数2次，开始脱水，30S后T5触点接通，此时当C1计数未达2次，则C1的常闭继续闭合，状态转入S21，若C1计数达到2 次，则C1的常开就闭合，状态转入S29。

4、状态转入S29后，Y7得电，T6定时3S报警，3S后，T6触点接通，状态转入S2.步进阶梯结束，程序结束.五、结束语

PLC控制洗衣机洗涤程序有独特程序。

首先，它是一个顺序控制系统程序；

其次，洗涤、排水、脱水时间是由PLC内的计数器和定时器中K参数控制的，只要改变它的参数大小就可以改变整个程序时间长短；

第三，通过改变PLC的型号，可以根据认物的质地、数量和脏污程度来实现标准洗、强洗、快洗的多功能；

第四，通过改变洗涤程序可实现进水洗涤、漂水、排水、脱水的顺序控制，也可实现或洗涤、或漂水、或脱水等单体控制；

第五，在设计过程中，可以方便的加入相应的配套装置，如指示灯，蜂鸣器。通过衣裳的分析说明，可知全自动洗衣机的控制系统是有多种性的，各种最优控制系统均可运用，但是必须考虑它的结构和成本。

参考文献

[1]高勤.电器及PLC控制技术[M].北京：高等教育出版社，2008.6.[2]蒋金.全自动洗衣机的PC智能控制[M].[3]陈苏波主编.三菱PLC快速入门与实例提高[M].北京：人民邮电，2008.6.[4]吕卫阳,徐昌荣主.PLC工程应用实例解析[M].中国电力出版社.3