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1、装订线上海建峰职业技术学院SHANGHAI JIANFENG VOCATIONAL COLLEGE电子工程系毕业设计 课题名称: PLC控制系统的可靠性分析及关键技术的研究专 业： 数控技术 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： - 2 -装订线 PLC控制系统的可靠性分析及其关键技术研究摘要：分析了PLC控制系统在可靠性上存在的问题，主要从抗干扰和稳定性方面入手，利用硬件与软件相结合的方式，解决了一些PLC系统中存在的问题。提出了一些克服影响PLC可靠性因素的措施，重点分析了一种普遍采用的冗余设计方法的可行性和有效性，并提出了一种更有效的冗余设计方案，为工业控制中PLC可靠性设计提供了
2、一定的依据。关键词：PLC，抗干扰，可靠性，冗余技术 PLC control system reliability analysis and research of key techniqueAbstract：Analysis of the PLC control systemreliability，mainly from the interference and stability-pronged approach to the use of hardware.This paper puts forward some measures of the facotr that overcome
3、to affect the reliability of PLC.,the focus of the analysis is the feasility and effectiveness of a redundancy design method .And finally this paper puts forward a kind of more valid redundancy design project for PLC reliability design which provided some basis in industrial control.Key words:PLC;in
4、terference immunity;reliability;redundancy装订线上海建峰职业技术学院 目录目 录1 绪 论11.1 研究课题的来源 11.2 国内外先进水平11.3 本课题所做工作2 1.3.1 本课的应达目的2 1.3.2 本课题的内容和要求22 可编程控制器 32.1 概述 3 2.1.1 可编程控制器的产生和功能特点 3 2.1.2 可编程控制器的应用 4 2.1.3 可编程控制器的基本结构 4 2.1.4 可编程控制器的工作原理 52.2 PLC控制的特点 5 2.2.1 PLC与继电器控制系统比较 5 2.2.2 PLC与微型计算机的比较63 PLC控制系统
5、可靠性分析 83.1 干扰来源的分析 83.2 增强PLC可靠性的方案 9 3.2 1电源的抗干扰措施 9 3.2.2 安装与布线的方案 9 3.2.3 输入、输出端的抗干扰措施 10 3.2.4 电源和感性负载的处理 10 3.2.5 接地和接线的抗干扰措施 10 3.2.6 软件抗干扰措施 11 3.2.7 电磁干扰的抗干扰措施 124 PLC系统冗余技术 134.1 冗余技术的配置 144.2 冗余技术的具体分类 134.3 冗余设计在PLC控制系统中的应用 14 4.3.1 处理器冗余 14 4.3.2 通信冗余 14 4.3.3 I/O冗余 15 4.3.4 电源冗余 154.4 改
6、进的冗余设计方案 15致谢 17参考文献 18装订线上海建峰职业技术学院 毕业设计（论文）报告纸1 绪 论1.1 研究课题的来源 近年来，PLC（可编程序控制器）在其发展过程中，技术功能不断扩展，增加了数值运算、闭环调节等功能。可编程序控制器的运算速度提高，输入输出规模扩大，并开始与网络和小型机相连，构成以可编程序控制器为重要部件的控制系统。目前的可编程序控制器已加强了模拟量控制功能，可以配备各种控制摸板，具有了PID调节功能和构成网络系统、组成分级控制功能，实现了集散控制所完成的功能。 可编程控制器是以微处理器为基础，专门为工业而设计的，操作方便的数字式电子装置。PLC最初仅仅是为了地带继电
7、器控制系统而存在，随着科学技术的发展，它渐渐综合了计算机、自动控制、网络通信等技术，其功能远远超出了继电器系统的功能，在钢铁、化工、制造等领域得到了越来越广泛的应用，极大的促进了现代工业生产的自动化程度。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经济运行，而系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。在现代工业控制系统中，虽然PLC在设计和制造过程是厂家一采取了多层次的抗干扰措施，具有一定的稳定性和可靠性，但由于PLC的应用范围越来越广，应用区域越来越复杂，所以受到的干扰也就越来越多，过于恶劣的环境或安装使用不当的情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏。因此，研究PLC控制系
8、统干扰的来源问题，以及如何确保其可靠性等问题尤其具有现实意义。1.2 国内外先进水平PLC在现代工业控制领域中早已得到了广泛的应用。比如在工厂污水处理方面，国外在80年代初期、中期，PLC系统也已在工厂污水处理设备中应用。仅以PLC的控制功能而言，PLC是严谨、方便、易编程、易安装、可靠性极高的应用软件平台。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令；PLC即有自身的网络体系又有开放I/O及通讯接口，而且几乎已经发展到了尽善尽美的地步。在工厂污水处理的过程控制方面，在远程数据通讯和控制方面都具有无可争议的优势。我国工厂污水处理技术开发、产品和装备起步较晚，企业规模小，品种单一重复，可控性差，技
9、术水平落后，用于工厂污水处理的仪表和系统更是寥寥无几。污水处理数据往往采用人工抄写、人工汇总、人工传递的方法。80年代后期，我国利用外资引进了国外成套的污水处理设备，从仪表和控制的可靠性和先进性方面来看，比国产仪表设备具有明显的优势，但国外仪表价格昂贵，售后服务困难。同时，成套引进的污水处理设备，其仪表和控制系统的技术水平也仅仅是国外80年代初期、中期传统的DCS和PLC系统。随着微电子技术、通讯技术和控制技术的进步，工业发达国家90年代新建的 城市污水处理厂已普遍采用现场总线技术的网络监控装置及其智能化、数字化现场仪表。现场总线是用于现场仪表、控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能
10、、双向、互连、多变量、多点、多站的通讯系统。其技术特点是信号传输数字化，控制功能分散化，系统开发与可互操作，符合环境保护要求，节能节材，造价低廉，维护成本低。据调查，目前即使一些工厂采取了PLC，但绝大部分还都只利用了其传统的 控制方式，并没有充分利用PLC的远传功能，部具备环保功能。所以污水处理系统最好具有这方面的功能，本系统中以PLC为主要控制设备并利用了PLC的远传功能这样就节省了一大笔费用。1.3 本课题所做工作 1.3.1 本课题应达目的 本课题是PLC控制系统的可靠性分析与关键技术研究，查阅相关资料与书籍，了解PLC控制系统的可靠性，进一步掌握PLC控制系统的关键技术。通过这次的课
11、题研究，能够使自身经过设计的全过程体会如何应用所学知识，并进行一定的自学训练，使其掌握自学方法。为今后的科研工作打下良好基础。 1.3.2 本课题的内容和要求 PLC控制系统的可靠性分析，要求：1.了解什么是PLC控制系统；2.影响、干扰PLC控制系统可靠性来源；3.针对干扰源分析相应的解决方案。PLC控制系统的关键技术分析，要求：1.了解PLC控制系统的关键技术；2.分析PLC关键技术在系统中的作用；3.分析了解PLC控制系统关键技术的特点。2 可编程控制器2.1 概述 2.1.1 可编程控制器的产生和功能特点可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器
12、为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术容为一体的新型工业自动控制装置。目前以被广泛的应用于生产机械和生产过程自动控制中。继电接触控制能完成逻辑“与”、“非”等功能，实现弱电对强电的控制，且由于结构简单，价格便宜，掌握容易等优点，因而几十年来已得到了广泛的应用，并在工业控制领域中曾经占据过主导地位。但继电接触控制系统存在如下缺点：设备体积大，开关动作慢，功能较少，接线复杂，触电容易损坏，改接麻烦，灵活性较差等。随着社会的发展，科技的进步，新的控制器件及其控制系统不断涌现。1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标研制功能更强，使用更方便，价格便宜，可靠性更高的新型控制器。1969年，美国数字设备公司（DEC）根据GM公司的招标要求，研制出世界第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。这就较好的使继电接触控制简单易懂，使用方便，价格低等优点与计算机功能完善、灵活性强，通用性好的优点结合起来，并将继电接触控制的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想逐渐变为现实。可编程控制器出现以后，名称很不一致。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因此被称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。它只是用来取代继电接触控制，仅有执行继电器逻辑、定时
