機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)論文基于FX1N的液體混料罐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文檔可自由編輯打印45/49文檔可自由編輯打印文檔可自由編輯打印摘要隨著科技的發(fā)展，PLC的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用把各國(guó)的工業(yè)推向自動(dòng)化、智能化。強(qiáng)大的抗干擾能力使它在工業(yè)方面取代了微型計(jì)算機(jī)，方便的軟件編程使他代替了繼電器的繁雜連線，靈活、方便，效率高。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)兩種液體混合攪拌機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中針對(duì)控制對(duì)象：三只傳感器監(jiān)視容器高、中、低液位，設(shè)三電磁閥控制液體A、B輸入與混合液體C輸出，設(shè)攪拌電機(jī)M。攪拌機(jī)是一種將兩種或多種以上材料攪拌混合的系統(tǒng)，對(duì)攪拌機(jī)的控制，關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，工藝流程是：?jiǎn)?dòng)后開(kāi)閥放出混合液體C，低液位后延時(shí)20S放空后關(guān)閥，放入液體A經(jīng)低液位再注入至中液位，關(guān)A，放液體B至高液位，關(guān)B，啟動(dòng)攪拌電機(jī)M，攪60S后停，開(kāi)閥放出混合液體C，低液位后延時(shí)20S放空后關(guān)閥，又重復(fù)上述過(guò)程，要求工作過(guò)程中按下停止按紐后攪拌器不立即停止工作，對(duì)當(dāng)前混合操作處理完畢后才停止攪拌器。本設(shè)計(jì)采用日本三菱公司的FX1N系列PLC以液體混料控制系統(tǒng)為中心，從控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組成，軟件選用到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程（包括設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)要求、梯形圖設(shè)計(jì)、外部連接通信等），旨在對(duì)其中的設(shè)計(jì)及制作過(guò)程做簡(jiǎn)單的介紹和說(shuō)明。關(guān)鍵詞：液體混料裝置，自動(dòng)控制，PLC，電動(dòng)機(jī)，傳感器

LIQUIDMIXINGTANKFX1NBASEDCONTROLSYSTEDESIGNABSTRACTWiththedevelopmentoftechnology,PLCdevelopmentandapplicationoftheindustrialcountriesintotheautomationandintelligence.Stronganti-interferenceabilitytomakeitintheindustryreplacedthemicro-computertofacilitatesoftwareprogrammingtoenablehimtoreplacetherelayofcomplexconnections,flexible,convenientandefficient.ThesystemismainlyoftwoliquidsmixingandblendingmachinePLCcontrolsystem,forcontrollingtheobjectinthedesign:threesensorsJianshirongqihigh,mediumandlowlevel,ShethreesolenoidcontrolliquidA,BinputandthemixedliquidCoutput,setstirringmotorM.Mixerisatwoormoreabovethemixingmaterialsystem,onthemixercontrol,relatedtothequalityoftheproduct,processis:Apostplacedintheliquidtobeinjectedbythelowlevelofliquidlevel,therelevant.AuptohighlevelofliquidB,GuanB,startstirringmotorM,aftermixing60Sstop,openmixedliquidreleasevalveC,thelowleveloffafterthedelayafter20Semptyingvalve,thenrepeattheprocess,thecourseworkrequired.PresstheStopbuttontostopworkingimmediatelyafterthemixerisnotonthecurrentoperationshavebeendisposedoftostopmixingblender.ThisdesignusestheJapaneseMitsubishicompanytoliquidmixtureFX1NseriesPLCcontrolsystemforthecenter,fromthecontrolsystemhardwaresystemcomponents,softwareusedtothesystemdesignprocess(includingdesign,designprocess,designrequirements,ladderdesign,externalConnectCommunications,etc.),aimstodesignandmanufacturingprocesswhichpresentsabriefintroductionandexplanation.KEYWORDS:liquidmixingequipment,automaticcontrol,PLC,motor,sensor目錄前言 1第1章混料罐控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 31.1方案設(shè)計(jì)原則 31.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求 31.3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 41.4控制對(duì)象分析 4第2章混料罐控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 62.1選擇PLC 62.2選擇接觸器 72.2.1用途 82.2.2工作條件 82.2.3結(jié)構(gòu)特征 92.3選擇攪拌電機(jī) 92.3.1功率選擇 92.3.2種類和型式的選擇 102.3.3電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 102.4小型三極斷路器的選擇 112.5液位傳感器的選擇 112.6選擇電磁閥 122.6.1入罐液體的選用 132.6.2出罐液體的選用 132.7選擇熱繼電器 142.8PLCI/O點(diǎn)分配 152.8.1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配 162.8.2PLC的I/O接線圖 162.9主電路的設(shè)計(jì) 16第3章混料罐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 183.1分析控制要求 183.2系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 183.3液體混料罐裝置狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 193.4梯形圖執(zhí)行原理分析 203.4.1初始狀態(tài)梯形圖分析 233.4.2進(jìn)液體梯形圖分析 243.4.3混合液體梯形圖分析 243.5系統(tǒng)指令表 26第4章系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 274.1系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù) 274.2系統(tǒng)故障分析及處理 274.2.1PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理 274.2.2PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理 284.2.3現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理 284.3系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù) 29結(jié)論 30謝辭 31參考文獻(xiàn) 32外文資料翻譯 34前言為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正想縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，而且也是其生產(chǎn)過(guò)程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以至現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點(diǎn)，這也是人工操作和半自動(dòng)化控制所難以實(shí)現(xiàn)的。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實(shí)現(xiàn)多種液體混合的自動(dòng)控制，從而達(dá)到液體混合的目的，液體混合自動(dòng)配料勢(shì)必就是擺在我們眼前的一大課題，借助實(shí)驗(yàn)室設(shè)備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中PLC的應(yīng)用，了解不同公司的可編程控制器的型號(hào)和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見(jiàn)于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見(jiàn)于化學(xué)化工業(yè)中，便于學(xué)以致用。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)了曙光。1968年，美國(guó)最大的汽車制造廠商通用汽車（GM）公司提出了公開(kāi)招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備、靈活、通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器便于使用的特點(diǎn)相結(jié)合，吧計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向過(guò)程、面向問(wèn)題“自然語(yǔ)言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用繼電器，使人們不必花費(fèi)大量的精力進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，也能想幾點(diǎn)起那樣方便地使用。這個(gè)方案首先得到了美國(guó)數(shù)字設(shè)備（DEC）公司的積極響應(yīng)，并中標(biāo)。該公司于1969年研制出了第一臺(tái)符合招標(biāo)要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER），簡(jiǎn)稱PLC（有的稱為PC），并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上實(shí)驗(yàn)獲得了成功。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好、設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。采用基于PLC的控制系統(tǒng)來(lái)取代原來(lái)由單片機(jī)、繼電器等構(gòu)成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可移植性和可維護(hù)性，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)水平有很大的幫助，同時(shí)又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)，因此具有廣闊的市場(chǎng)前景。用PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制的實(shí)例很多，在冶金、機(jī)械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需要它，如燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、液體混合自動(dòng)配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應(yīng)用PLC來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電氣控制。本次設(shè)計(jì)是將PLC用于兩種液體混合灌裝設(shè)置的控制，對(duì)學(xué)習(xí)與實(shí)用是很好的結(jié)合。本設(shè)計(jì)的主要研究范圍及要求達(dá)到的技術(shù)參數(shù)有：1.液體灌裝機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混料罐安全、高效的加料、混料、出料的控制；2.滿足混料罐的各項(xiàng)技術(shù)要求；3.具體內(nèi)容包括兩種液體混料控制方案的設(shè)計(jì)、軟硬件電路的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)故障分析等等。第1章混料罐控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1方案設(shè)計(jì)原則整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程是按思想工藝流程設(shè)計(jì)，為設(shè)備安裝、運(yùn)行和保護(hù)檢修服務(wù)，設(shè)計(jì)的編寫(xiě)按照國(guó)家關(guān)于電氣自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)中的電氣設(shè)備常用基本圖形符號(hào)(GB4728）及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范編寫(xiě)。設(shè)計(jì)原則主要包括：工作條件；工程對(duì)電氣控制線路提供的具體資科，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備成本。在方案的選擇、元器件的選型時(shí)更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣?dòng)控制，由模擬控制到徽機(jī)控制，使功能的實(shí)現(xiàn)由一到多而且更加趨于充善。對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，液體混合系統(tǒng)部分是一個(gè)較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改適升級(jí)，新控制裝置需要報(bào)據(jù)企業(yè)設(shè)備和工藝現(xiàn)況來(lái)構(gòu)成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅逮掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開(kāi)關(guān)量。系統(tǒng)的可靠性要高。人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析匯總的能力。要實(shí)現(xiàn)整個(gè)液體混合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從怎樣實(shí)現(xiàn)各電磁閥的開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的控制這個(gè)角度去考慮，現(xiàn)在就這個(gè)問(wèn)越的如何實(shí)現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來(lái)確定系統(tǒng)方案。1.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求1.本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)混料罐的加料、混料、出料的控制。2.本設(shè)計(jì)使用液位H、I、L3個(gè)傳感器控制液體A液體、B的進(jìn)入和混合夜排出的3個(gè)電磁閥門(mén)及攪拌機(jī)的啟停。1.3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案H、I、L分別為高、中、低液位傳感器，液位淹沒(méi)時(shí)接通，液體A、B電磁閥與混合液電磁閥由YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電動(dòng)機(jī)。圖1-1攪拌控制系統(tǒng)示意圖1.4控制對(duì)象分析控制要求：如圖1-1所示，SL1、SL2、SL3為3個(gè)液位傳感器，液體淹沒(méi)時(shí)接通。進(jìn)液閥Q00、Q01分別控制A液體和B液體進(jìn)液，出液閥控制混合液體出液。1.初始狀態(tài)當(dāng)裝置投入運(yùn)行時(shí)，進(jìn)液閥Q00、Q01關(guān)閉，出液閥Q03打開(kāi)20秒將容器中的殘存液體放空后關(guān)閉。2.起動(dòng)操作按下起動(dòng)按鈕SB1，液體混合裝置開(kāi)始按以下順序工作：1）進(jìn)液閥Q00打開(kāi)，A液體流入容器，液位上升。2）當(dāng)液位上升到SL2處時(shí)，進(jìn)液閥Q00關(guān)閉，A液體停止流入，同時(shí)打開(kāi)進(jìn)液閥Q01，B液體開(kāi)始流入容器。3）當(dāng)液位上升到SL1處，進(jìn)液閥Q01關(guān)閉，B液體停止流入，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。4）攪拌1分鐘后，停止攪拌，放液閥Q02打開(kāi)，開(kāi)始放液，液位開(kāi)始下降。5）當(dāng)液位下降到SL3處時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)且裝置繼續(xù)放液，將容器放空，計(jì)時(shí)滿20秒后關(guān)閉放液閥Q02，自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。3.停止操作工作中，若按下停止按鈕SB2，裝置不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后再停止。第2章混料罐控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1選擇PLC傳統(tǒng)的控制方法是采用維電器一接觸器控制。這種控制系統(tǒng)較復(fù)雜，并且大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低，也簡(jiǎn)潔地降低了設(shè)備的工作效率，采用可編程控制器較好地解決了這一問(wèn)題，可編程控制器是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之問(wèn)的通信。因此，將可編程控制器應(yīng)用于多種液體混合灌裝機(jī)，完全能滿足控制要求。且具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。在本控制系統(tǒng)中，所需的開(kāi)關(guān)量輸入為5點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出為4點(diǎn)，考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修的方便性，選擇模塊式PLC。由于本系統(tǒng)的控制是順序控制，選用日本三菱公司生產(chǎn)的FX1N-14MR-001型（輸入8點(diǎn)/輸出6點(diǎn)）PLC作控制單元來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。圖2-1FX1N-14MR-001型PLCPLC的一般結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，由圖可見(jiàn)主要有6個(gè)部分組成，包括CPU（中央處理器）、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口電路、電源、外設(shè)接口、I/O擴(kuò)展接口。1.中央處理單元（CPU)CPU一樣，PLC中的CPU也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，主要有運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量等2.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。PLC常用的存儲(chǔ)器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。圖2-2PLC機(jī)構(gòu)圖3.I/O模塊輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對(duì)外功能主要是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件。起著PLC與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常I/O模塊上還有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排，以便于連接和監(jiān)視。4.電源模塊輸入、輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接的部件。它的作用是將槍入信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC能夠接收和處理的信號(hào)，將CPU送來(lái)的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)。2.2選擇接觸器選用CJX1-9，220V型接觸器，如圖2-3所示：圖2-3CJX1-9，220V型交流接觸器其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，20為設(shè)計(jì)編號(hào)，10/16為主觸頭額定電流2.2.1用途CJX1系列交流接觸器(以下簡(jiǎn)稱接觸器)適用于交流50Hz或60Hz，壓至660V，額定絕緣電壓至660V；電流9～475A（380V、AC-3使用類別）的電力線路中供遠(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯娐分?，可頻繁地起動(dòng)及控制交流電動(dòng)機(jī)。適用于控制交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止及反轉(zhuǎn)。2.2.2工作條件海拔高度不超過(guò)2000米；周圍環(huán)境溫度：-25～+40℃空氣相對(duì)濕度：在40℃大氣條件：沒(méi)有會(huì)引起爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，也沒(méi)有會(huì)腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和導(dǎo)電塵埃。安裝位置：安裝面與垂直面的傾斜度不超過(guò)±5°；在無(wú)顯著搖動(dòng)和沖擊的地方；在沒(méi)有雨雪侵襲的地方；控制電壓允許變動(dòng)范圍：85%～110%US。2.2.3結(jié)構(gòu)特征總體結(jié)構(gòu)：接觸器為E字形鐵芯，雙斷點(diǎn)觸頭的直動(dòng)式運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。接觸器動(dòng)作機(jī)構(gòu)靈活，手動(dòng)檢查方便，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可防止外界雜物及灰塵落入接觸器活動(dòng)部位。接線端有罩蓋，人手不會(huì)直接接觸帶電部位，可確保使用安全。接觸器外形尺寸小巧，安裝面積小。安裝方式可用螺釘堅(jiān)固，9~38A也可扣裝在35毫米寬的標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌上，具有裝卸迅速、方便之優(yōu)點(diǎn)。觸頭系統(tǒng)：主觸頭、輔助觸頭均為橋式雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，觸頭材料由導(dǎo)電性能優(yōu)越的銀合金制成，具有使用壽命長(zhǎng)及良好的接觸可靠性，滅弧室成封閉型，并由阻燃性材料阻擋電弧向外噴濺，保證人身及鄰近電器的安全。磁系統(tǒng)：9～38A接觸器的磁系統(tǒng)是通用的，電磁鐵工作可靠、損耗小、具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，線圈的接線端裝有電壓規(guī)格的標(biāo)志牌，標(biāo)志牌按電壓等級(jí)著有特定的顏色，清晰醒目，接線方便，可避免因接錯(cuò)電壓規(guī)格而導(dǎo)致線圈燒毀。2.3選擇攪拌電機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用非常廣泛，因而正確的選擇電動(dòng)機(jī)顯得極為重要。三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇包括它的功率、種類、方式、電壓和轉(zhuǎn)速等。2.3.1功率選擇合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率是運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)的可靠保證。所選電動(dòng)機(jī)的功率是由生產(chǎn)機(jī)械所需的功率確定的。1.連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇原則：對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，若負(fù)載是恒定負(fù)載，先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于或等于生產(chǎn)機(jī)械功率，（即若負(fù)載是變化的，計(jì)算比較復(fù)雜，通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的變化規(guī)律（負(fù)載圖）求出等效的恒定負(fù)載，然后選擇電動(dòng)機(jī)。）2.短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇原則：通常是根據(jù)過(guò)載系數(shù)λ來(lái)選擇短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的功率。（原因由于發(fā)熱慣性，在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。工作時(shí)間愈短，過(guò)載可以愈大。但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是受限制的）電動(dòng)機(jī)的額定功率是生產(chǎn)機(jī)械所要求功率的1/λ。2.3.2種類和型式的選擇種類選擇原則：主要從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮。結(jié)構(gòu)型式選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的周圍環(huán)境條件來(lái)確定。電動(dòng)機(jī)常用的結(jié)構(gòu)型式有：開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。2.3.3電壓和轉(zhuǎn)速的選擇電壓等級(jí)選擇原則：要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列籠型電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)；大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3000V、6000V的電壓等級(jí)。轉(zhuǎn)速選擇原則：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定。圖2-4電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-6/0.75KWY系列三相異步電動(dòng)機(jī)是一般用途低壓三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)基本系列。該系列可以滿足國(guó)內(nèi)外一般用途的需要，機(jī)座范圍80-315，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品。Y系列電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、性能好、振動(dòng)小、噪聲低、壽命長(zhǎng)、可靠性高、維護(hù)方便、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。采用B級(jí)絕緣、外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式IC418.2.4小型三極斷路器的選擇圖2-5DZ47-63系列小型斷路器適用范圍：DZ47-63系列小型斷路器(以下簡(jiǎn)稱斷路器)，主要用于交流50Hz，額定工作電壓至380V，額定電流至63A，額定短路分?jǐn)嗄芰Σ怀^(guò)6000A的配電線路中，作為過(guò)載和短路保護(hù)之用，亦可作為線路不頻繁通斷操作與轉(zhuǎn)換之用，斷路器符合GB10963.1標(biāo)準(zhǔn)。2.5液位傳感器的選擇選用LSF-2.5型液位傳感器（圖2-6）圖2-6LSF-2.5型液位傳感器其中“L”表示光電的，“S”表示傳感器，”F“表示防腐蝕的，2.5為最大工作壓力。LSF系列液位開(kāi)關(guān)可提非常準(zhǔn)確、可靠的液位檢測(cè)，其原理是依據(jù)光的反射折射原理，當(dāng)沒(méi)有液體時(shí)，光被前端的棱鏡面或球面反射回來(lái)；有液體覆蓋光電探頭球面時(shí)，光被折射出去，這使得輸出發(fā)生變化，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量。應(yīng)用此原理可制成單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)。LSF光電液位開(kāi)關(guān)具有較高的適應(yīng)環(huán)境的能力，在耐腐蝕方面有較好的抵抗能力。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1.工作壓力可達(dá)2.5Mpa；2.工作溫度上限為125℃3.觸點(diǎn)壽命為100萬(wàn)次；4.觸點(diǎn)容易為70W；5.開(kāi)關(guān)電壓為24VDC；6.切換電流為0.5A。2.6選擇電磁閥2.6.1入罐液體的選用入罐液體的選用VF4-25型電磁閥，如圖2-7所示：圖2-7VF4-25型電磁閥其中“v”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，4表示設(shè)計(jì)序號(hào)，25表示口徑（mm)寬度。相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：l.材質(zhì)：聚四氟乙烯。使用介質(zhì)：硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿性的液體；2.介質(zhì)溫度≤150℃／環(huán)境溫度-20一3.使用電壓：AC:220V50HZ/60HZDC:24V；4.功率：AC:2.5KW；5.操作方式：常閉：通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉，動(dòng)作響應(yīng)迅速，高頻率。2.6.2出罐液體的選用出罐液體的選用AVF-40型電磁閥，如圖2-8所示：圖2-8-AVF-40型電磁閥其中“A”表示可調(diào)節(jié)流量，“V”表示電磁閥，“F”表示防腐蝕，40為口徑（mm）相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：1.其最大特點(diǎn)就是能通過(guò)設(shè)備上的按健設(shè)置來(lái)控制流量，達(dá)到定時(shí)排空的效果；2.其閥體材料為：ABS，有比較強(qiáng)的抗腐蝕能力；3.使用電壓：AC:220V50HZ/60HZDC:24V；4.功率：AC:5KW。2.7選擇熱繼電器選用JR16B-60/3D型熱繼電器，如圖2-9所示：圖2-9JR16B-60/3D型熱繼電器其中“J”表示繼電器，“D”帶斷相保護(hù)相關(guān)元件主要技術(shù)參數(shù)及原理如下：l.額定電流為20(A)2.熱元件額定電流為32/45(A)2.8PLCI/O點(diǎn)分配分析原理從混料罐裝置的工作過(guò)程可以看出，整個(gè)工作過(guò)程主要分為初始準(zhǔn)、進(jìn)液1、進(jìn)液2、攪拌等5個(gè)階段，各階段是按順序，在相應(yīng)的轉(zhuǎn)換信號(hào)指令下從一個(gè)階段向另一個(gè)階段轉(zhuǎn)換，屬于順序控制。三菱PLC具有專門(mén)的順序控制指令——步進(jìn)指令，用步進(jìn)指令編程簡(jiǎn)單直觀、方便易讀。下面結(jié)合液體混料罐裝置，用步進(jìn)指令編程實(shí)現(xiàn)對(duì)它的控制。分析控制要求，輸入輸出設(shè)備。1.起動(dòng)操作。分析系統(tǒng)控制要求，可將系統(tǒng)的工作流程分解為5個(gè)工作不，如圖3-1所示。第一步：初始準(zhǔn)備階段，出液閥Q03打開(kāi)，放液20S.第二步：按下起動(dòng)按鈕SB1，進(jìn)液閥Q00打開(kāi)，進(jìn)1液。第三步：SL2動(dòng)作，打開(kāi)進(jìn)液閥Q01，進(jìn)2液。第四步：SL1動(dòng)作，攪拌電動(dòng)機(jī)M工作，攪拌混合液1分鐘。第五步：1分鐘時(shí)間到，打開(kāi)放液閥Q02.放液至SL3處，開(kāi)始計(jì)時(shí)且繼續(xù)放液，計(jì)時(shí)滿20S后，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。停止操作。在工作過(guò)程中，按下停止按鈕后，裝置不會(huì)立即停止，而是完成當(dāng)前工作循環(huán)后才會(huì)自動(dòng)停止。確定輸入設(shè)備根據(jù)上述分析，系統(tǒng)有5個(gè)輸入信號(hào)：起動(dòng)、停止、液位傳感器SL1、SL2和SL3檢測(cè)信號(hào)。由此確定，系統(tǒng)的輸入設(shè)備有兩只按鈕和三只傳感器，PLC需要用5個(gè)輸入點(diǎn)分別與之相連。確定輸出設(shè)備系統(tǒng)由進(jìn)液閥Q00、Q01分別控制1液和2液的進(jìn)液；出液閥Q02控制放液；電動(dòng)機(jī)M進(jìn)行混合液體的攪拌。由此確定，系統(tǒng)的輸出設(shè)備有三只電磁閥和一只接觸器，PLC需要用4個(gè)輸出點(diǎn)分別驅(qū)動(dòng)它們。根據(jù)確定的輸入|輸出設(shè)備及輸入|輸出點(diǎn)數(shù)，分配I/O點(diǎn)如下表2-1。2.8.1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表2-1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表輸入輸出元件代號(hào)功能輸入點(diǎn)元件代號(hào)功能輸入點(diǎn)SB1系統(tǒng)起動(dòng)X0KM控制攪拌電動(dòng)機(jī)Y0SB2系統(tǒng)停止X1Q00進(jìn)液閥Y4SL1液位傳感器X2Q01進(jìn)液閥Y5SL2液位傳感器X3Q02進(jìn)液閥Y6SL3液位傳感器X42.8.2PLC的I/O接線圖根據(jù)表2-1輸入和輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)分配表畫(huà)出I/O接線圖如下圖2-10PLCI/O接線圖2.9主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)以上所選的CJX1-9，220V型接觸器、DZ47-63系列小型斷路器、JR16B-60/3D型熱繼電器和型號(hào)為Y90S-6/0.75KW的電動(dòng)機(jī)可畫(huà)出其硬件接線圖，如圖2-11所示:圖2-11硬件接線圖第3章混料罐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1分析控制要求圖3-1混料罐裝置工作流程圖3.2系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)液體混合裝置工作流程圖可畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖3-2所示圖3-2由工作流程圖演變而成的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.3液體混料罐裝置狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)圖3-2由工作流程圖演變而成的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可畫(huà)出液體混料罐裝置狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如3-3所示圖3-3液體混料罐裝置狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖3.4梯形圖執(zhí)行原理分析S0狀態(tài)。PLC運(yùn)行的第一個(gè)掃描周期，M8002接通（轉(zhuǎn)移條件成立），激活S0狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，定時(shí)器T0開(kāi)始定時(shí)20秒，Y006動(dòng)作開(kāi)始放液。定時(shí)時(shí)間到，Y006復(fù)位停止放液。按下起動(dòng)按鈕，X000動(dòng)作，初始狀態(tài)S0向一般狀態(tài)S20轉(zhuǎn)移S20狀態(tài)。STLS20激活S20狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y004動(dòng)作進(jìn)1液。當(dāng)液位上升至SL2處，X003動(dòng)作，向S21狀態(tài)轉(zhuǎn)移。S21狀態(tài)。STLS21激活S21狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y005動(dòng)作進(jìn)2液。液位上升至SL1處，X002動(dòng)作，向S22狀態(tài)轉(zhuǎn)移。S22狀態(tài)。STLS22激活S22狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，Y000動(dòng)作，開(kāi)始攪拌混合體。60秒時(shí)間到，向S23狀態(tài)轉(zhuǎn)移。S23狀態(tài)。STLS23激活S23狀態(tài)，建立子母線。在子母線上，Y006動(dòng)作開(kāi)始放液。液位下降至SL3處，X004復(fù)位，開(kāi)始定時(shí)20秒，時(shí)間到向S20狀態(tài)轉(zhuǎn)移，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。圖3-4液體混料裝置梯形圖3.4.1初始狀態(tài)梯形圖分析系統(tǒng)的初始狀態(tài)S0被激活，Y006動(dòng)作，開(kāi)始放液、定時(shí)器T0線圈接通，開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖3-5所示。圖3-5初始狀態(tài)梯形圖3.4.2進(jìn)液體梯形圖分析按下起動(dòng)按鈕SB1后，X000動(dòng)作，S0狀態(tài)被關(guān)閉，S20狀態(tài)被激活，Y004動(dòng)作，進(jìn)A液，如圖3-6所示。圖3-6進(jìn)液體梯形圖3.4.3混合液體梯形圖分析動(dòng)作SL1，X002動(dòng)作，S21狀態(tài)被關(guān)閉，S22狀態(tài)被激活，Y000動(dòng)作，攪拌混合液體、定時(shí)器T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖3-7所示：圖3-7液位上升至SL1處的梯形圖窗口3.5系統(tǒng)指令表表3-1系統(tǒng)指令表程序步指令元件號(hào)程序步指令元件號(hào)0LDM800220SETS221SETS022STLS223STLS023OUTY0004OUTT0K20024OUTT1K6007LDIT027LDT18OUTY00628SETS239LDX00030STLS2310SETS2031OUTY00612STLS2032LDIX00413OUTY00433OUTT2K20014LDX00336LDT215SETS2137SETS2017STLS2139RET18OUTY00540END19LDX002第4章系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)為了延長(zhǎng)PLC控制系統(tǒng)的壽命，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)使用中要對(duì)該系統(tǒng)的沒(méi)備消耗、元器件設(shè)備故障發(fā)生點(diǎn)有比較準(zhǔn)確的估計(jì)，也就是說(shuō)，要知道整個(gè)系統(tǒng)哪些部件最容易出故障，以便采取措施，希望能對(duì)PLC過(guò)程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫助。4.1系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析及維護(hù)統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。PLC系統(tǒng)包括中央處理器、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、I/0模塊及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門(mén)、電動(dòng)機(jī)等。4.2系統(tǒng)故障分析及處理4.2.1PLC主機(jī)系統(tǒng)故障分析及處理PLC主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方一般在電源系統(tǒng)，電源在連續(xù)工作，散熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可避免的。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用插拔模塊會(huì)適成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線很壞，在空氣溫度變化，濕度變化的影響下，總線的塑料老化、印刷線路的老化、接觸點(diǎn)的氧化等都是系統(tǒng)總線損耗的原因。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮到空氣、塵埃、紫外線等因素對(duì)設(shè)備的破壞。目前PLC的主存儲(chǔ)器大多采用可擦寫(xiě)ROM，其使用壽命除了主要與制作工藝相關(guān)外，還和底板的供電、CPU模塊工藝水平有關(guān)。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故降率已經(jīng)大大下降。對(duì)于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制室的管理水平，加裝降溫描施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運(yùn)行要求；同時(shí)在系統(tǒng)維修時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對(duì)主機(jī)系統(tǒng)造成損害。4.2.2PLC的I/O端口系統(tǒng)故障分析及處理PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/0端口。PLC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其I/O端口，在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平相差無(wú)幾的情況下，I/O模塊是體現(xiàn)PLC性能的關(guān)健部件，因此它也是PLC損壞中的突出環(huán)節(jié)。要減少I(mǎi)/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對(duì)其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對(duì)主要干擾源要進(jìn)行隔離或處理。4.2.3現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備故障分析及處理在整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障地的地點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)中最容易出故障的有以下幾個(gè)方面。1．第1類故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。PLC控制系統(tǒng)的日常維護(hù)中，電氣備件消耗量最大的為各類繼電器或空氣開(kāi)關(guān)。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。所以減少此類故障應(yīng)盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。2.第2類故障多發(fā)生在閥門(mén)等設(shè)備上。因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位，利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門(mén)或閘板的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)，機(jī)械、電氣失靈是故障產(chǎn)生的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。3.第3類故障點(diǎn)是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)的不正常。這類設(shè)備安裝時(shí)信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)，特別是高干擾的變頻器輸出電纜，而且要在PLC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日常點(diǎn)巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。4.3系統(tǒng)抗干擾性的分析和維護(hù)由于PLC是專門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設(shè)計(jì)的裝置，因此一般不需要再采取特殊措施就能直接用于工業(yè)環(huán)境中。但如果工作環(huán)境過(guò)于惡劣，如干擾特別強(qiáng)烈，可能使PLC引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)；運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯(cuò)誤的輸出信號(hào)；造成錯(cuò)誤的動(dòng)作，就不能保證控制系統(tǒng)正常、安全運(yùn)行。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。外界干擾的主要來(lái)源有：1.電源的干擾供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。2.感應(yīng)電壓的干擾PLC周圍鄰近的大容量設(shè)備啟動(dòng)和停止時(shí)，因電磁感應(yīng)引起的于擾；其它設(shè)備或空中強(qiáng)電場(chǎng)通過(guò)分布電容串入PLC引起的干擾。3.輸入輸出信號(hào)的干擾輸入沒(méi)備的輸入信號(hào)線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號(hào)線與大地間的共模干擾；在感性負(fù)載的場(chǎng)合，輸出信號(hào)由斷開(kāi)一閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和由閉合一斷開(kāi)的反向感應(yīng)電勢(shì)以及電磁接觸器的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。4.外部配線干擾因各種電纜選擇不合理，信號(hào)線絕緣降低，安裝，布線不合理等產(chǎn)生的干擾。提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾性能的措施：(1)科學(xué)選型；(2)選擇高性能電源，抑制電網(wǎng)干擾；(3)正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)；(4)柜內(nèi)合理選線配線，降低干擾。結(jié)論本設(shè)計(jì)主要闡述液體混料罐的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)液體混料全過(guò)程：即進(jìn)料、混料、出料的自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了三菱FX1N-14MR-001型號(hào)PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。由于客觀條件的限制，在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有將指令程序通過(guò)編程器送入PLC，并且還未進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。至于后面的硬件系統(tǒng)的安裝、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和安裝運(yùn)行都無(wú)法完成。若以后條件允許，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。謝辭感謝。。。。。。參考文獻(xiàn)余雷聲.電器控制與PLC應(yīng)用[M].西安：機(jī)械工業(yè)出版社,2002陳建明.電器控制與PLC應(yīng)用[M].天津：電子工業(yè)出版社,2005張萬(wàn)忠.電器與PLC控制技術(shù)[M].上海：化學(xué)工業(yè)出版社,2007謝文輝.PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通[M].北京：中國(guó)電力出版社,1997郭艷萍.電氣控制與PLC技術(shù)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，1993朱旦.PLC在純凈水灌裝設(shè)備中的應(yīng)用[J].給水排水，2000楊旭東.工天杰.劉海等.PLC在飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.唐山學(xué)院院報(bào)[J].2000王冬梅.李玉成等.PLC在啤酒灌裝壓蓋機(jī)上的應(yīng)用[J]，包裝工程2000李國(guó)厚.PLC原理與應(yīng)用沒(méi)計(jì)[M].北京：北學(xué)工業(yè)出版社，2005[10]齊占慶.機(jī)床電氣控制技術(shù)[M].南京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999[11]廖?？?可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1999[12]張萬(wàn)忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[13]劉永波.趙軍等.啤酒灌裝壓蓋機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).本溪冶金高等與科學(xué)校學(xué)報(bào).2001，(9):63-64[14]孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005[15]施永.PLC技能操作[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006[16]高勤.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006[17]翟彩萍.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].上海：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2006[18]愈國(guó)亮.PLC原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005[19]田恩多等.千濕糧混合干燥機(jī)的研究.農(nóng)機(jī)化研究.1997，(3):55—58[20]趙仁良.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001[21]李俊秀，趙黎明.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[22]鐘擎新，范建東.可編編程控制原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007[23]日本三菱公司.三菱微型可可編程控制器FX1s.FX1n.FX2n[24]索軍才.閻繼宏.自動(dòng)灌裝線控制系統(tǒng)改造[J].石油化工自動(dòng)化，2000[25]伊宏業(yè).PLC可編程控制器教程[M].

北京：航空工業(yè)出版社，

1997[26]方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[27]許焰.基于PLC的液壓動(dòng)力滑臺(tái)控制系統(tǒng)改造[J].液壓與氣壓.2004,[28]陳士祥.王祥群.高精度灌裝生產(chǎn)線中的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用.包裝與食品機(jī)械.2004，(12):66-67外文資料翻譯PLCStudiesinChinaasaContributiontotheDevelopmentofInternationalStandardsAbstractInthefieldofPLC,thestandardizationprocessoninternationallevelisprogressingveryslowly.TheEMCLaboratoryoftheNorthChinaKeywords:PLC,standardization,electromagneticdisturbances.1.IntroductionInthelast6to7years,feasibilitystudieshavebeenperformedinvariouscountriestocheckthepossibilityofusingthelowvoltagedistributionnetworktoprovidedatatransmissionandeventuallyalsotelephoniclinkstoindividualcustomersatfrequenciesupto30MHz.ThisnewtechnologyiscalledPowerLineCommunication(PLC).Thisapplicationisparticularlyinterestingforpowerutilitieswhich,ononesidecanenterinthiswaythetelecommunicationmarketandusetheirnetworkforpowernetworkdatatransmission,ontheothersidecanusethistechnologytocontroltheirownnetwork.However,thistransmissionmodeinthefrequencybandextendingfrom1.6to30MHzpresentsvariousandquitecomplexEMCproblems.Themainproblemisproductionofdisturbancesinthenetworkandintheenvironment.2.DisturbancesourcesThesourcesofdisturbancearebothradiatedandconducted:-theemissionofelectromagneticnoisewhichcaninterferewithradiocommunicationsforsafetyormilitaryuse,ordisturbtheradioamateurs；-conducteddifferentialandcommonmodecurrentscanpenetrateinanyequipmentconnectedtothenetworkinwhichPLCisworking.Thedisturbanceshavetwotypesoforigins:-thesignalsourceasymmetry,duetothecouplerasymmetry；-theunbalanceoftheLowVoltageDistributionNetwork(LVDN)andasaresultancommonmodetodifferentialmodeconversion.Theconversionfromdifferentialtocommonmodeduetothenetworkunbalancehasbeenanalysedinvariouspaper,asforinstancein[1].Differentmitigationsolutionshavebeenalsobeenproposedintheliterature,buttheresearchworkmustbefurthercontinued.3.StandardizationatinternationallevelConcerningEMCproblems,ataninternationallevel,twotypesofstandardsmustbedeveloped:-aproductstandard；-anetworkstandard.3.1TheproductstandardTheproductstandardshouldbeanamendmentoftheCISPR22standardandisthetaskoftheSubcommitteeCISPR.AfirstideawastoextendtheconceptofLongitudinalConversionLoss(LCL)specificforsymmetrictelecommunicationpairsofwiretothenonsymmetricpowernetwork.Measurementsperformedinvariouspowernetworks,asthoseshowninFig.1,havegivenalargespreadofLCLvalues.ItwasnotpossibletoarrivetoaconsensusfortheconceptbasedontheLCLvalue,tobeusedforthecalculationofavoltagelimitattheportsoftheequipmentconnectedtothenetwork,althoughthatthisconcepthasbeenwell-establishedforthecaseoftelecommunicationlines.Afterabout4yearsofworkandawholeseriesofdocumentsatCD(CommitteeDraft)stage,theconceptdidnotfindtherequestedqualifiedmajorityforapprovalbytheCISPR/I/althoughthatitfoundmajorityapprovalwithintheworkinggroup.Itwasdecidedtore-starttheworkevaluatinganewbasis.ANewWorkItemProposal(NWIP)waspreparedbytheFrenchnationalCommitteeandapprovedinApril2005[6].TheworkwillnotbefocusedanymoreontheLCLvalue,butwilltryto:-describethetypicalelectricityinstallationswhereitisintendedtoconnectPLCequipment；-identifythepotentiallydisturbedservices/equipmentforeachtypicalsectionofelectricityinstallationsdescribedabove；-assessthelevelofprotectioncurrentlyprovidedbytheCISPR22foreachequipment/service；-setradiatedandconductedlimitsforemissionsofeachtypicalsectionofelectricityinstallationwhenPLCisoperating.TheworkstartedinJune2005andiscurrentlyinprogress.3.2NetworkstandardTheEuropeanCommissionhasissuedin2001theMandate313whichgivesCENELECandETSIthetasktodevelopastandard,todefineemissionlimitsforallcommunicationnetworksincludingPLC.Differentlimitshavebeenproposedbyvariouscountries(Germany,UK,Norway)andentities(CENELEC,FCC,BBC).Thedifferencesbetweenthevariousproposalswerequitelargeanditwasnotpossibletoreachaconsensus.AJointWorkingGroupETSI/CENELEChasproducedseveraldrafts,whichhaveallfailedtobeapprovedbytheNationalCommittees.4.PLCactivityattheNorth4.1MandategiventotheEMCLaboratoryInChina,theTelecommunicationCenteroftheChinaNationalPowerGridissupervisingthePLCdeploymentoverthewholecountryasaproviderofservice,butnotasaregulatoryauthority.TheTelecommunicationCenterhasgiventotheEMCLaboratoryofthe-ameasurementmethodforthefield；-astandardwhichshouldbeusedinthefutureasabasisfortheregulationofthePLCdeployment.Thesestudiesareacontribution,togetherwithotherresearchactivitiesinEuropeliketheEuropeanProjectOPERA,tothedevelopmentofinternationalstandards.4.2ExperimentalmeasurementsInordertosimulatethePLCoperationenvironment,anexperimentalnetworkwassetup.ItsstructureispresentedinFig.2.AsseeninFig.2,thefieldwasmeasuredwithaloopantennawhichgivesthemagneticfieldvalue.Theconversiontoelectricfieldwasperformedbymultiplyingthemeasuredvaluesbythevacuumimpedance(377ohms).Itisclearthatinnearfields,thevalueofthevacuumimpedanceishigherthan377ohmsandabetterapproachtoconvertmagnetictoelectricfieldsinsuchconfigurationsisunderstudy.AsapairofPLCmodemswithrateof200Mbpsbeingusedtodownloaddatafrominternet,theradiatedfieldwasalsomeasuredandshowninFig.4.Theradiationfieldwasaboveallofthethreelimits.Thedimensionsoftheroomwere9.45×6.8m.Threepowerdistributionbrancheshavebeeninstalledinthetest.Thefirstbranchsuppliedthreedaylightlamps；thesecondbranchahigh-poweredairconditioning；thethirdonefivehouseholdelectricappliances,includingarefrigerator,acomputer,amicrowaveoven,awasher,andaTVseteachofitatdistancesof10meters.PLCsignalswerecoupledattheoutletoftheenergymeter.Aloopantennawasplaced3metersawayfromthepowerline.APLCrouterandPLCmodemscomposedoftheLANatnominalratesof14Mbps,45Mbpsand200MbpstosimulatethePLCinternetaccesshavebeenused.AnexampleoftheradiatedelectricfieldmeasuredintheroomispresentedinFig.3.WhenusingthePLCmodems,besidesshuttingthemdownandtransferringdatawiththeinternetatrelativelyhighrate,thereisanotherpossiblestate:standby.Inthisstate,thePLCmodemispoweredon,butitisn’tusedtotransferdatabythecustomer.TheradiatedfieldofapairofPLCmodemswitharateof45MbpsinstandbystatewasalsomeasuredandshowninFig.5.Comparedwiththebackground,itappearsthattheradiationofthePLCnetworkissignificantwhenthePLCmodemisinstandbyespeciallyfrom18MHzto23MHz.Fig.6showsthemeasuredradiationfieldswithdifferentloadconditions.Thedottedlinepresentstheconditionwhenallhouseholdelectricapplianceswereon,andthesolidlinepresentsthe“off”condition.Fig.6showsthattheradiationfieldsdidnotvarysignificantlywhenthehouseholdelectricapplianceswere“on”and“off”.AnotherinterestingiteminvestigatedattheNorthChinaElectricPowerUniversityEMCLaboratorywastherelationbetweentheinjectedcurrentandtheradiationfieldstrength.Generally,ifthisrelationisknownanditifisstableenough,thenwecanassesstheemissionleveltosomeextentbymeasuringtheinjectedcurrent.Therefore,theinjectedcurrentwasmeasuredinparallelwiththefield.Fig.7showstherelationbetweentheinjectedcurrentandtheradiationfieldinthefrequencydomainforthe45Mbpsnetwork.Arathergoodcorrelationwasfoundexceptforfrequenciesintherangeofabout16to24MHz.Thequantitativetransferrelationforatypicalnetworkstructureisstillunderinvestigation.5.RegulatoryapproachesforaccessnetworksinEuropeandUSA5.1EuropeanUnionregulationTheCommunicationCommittee(COCOM)oftheEuropeanCommission(EC)hasdeliveredapositivemessageontheDraftRecommendationonBroadbandCommunicationsfrom6April2005.Thisrecommendationisverysimilartothe“ReportandOrder”publishedbytheFCConOctober14,2004.Themainfeaturesofthisrecommendationare:-ItrequiresthatRegulatoryAuthoritiesshouldnotfollowtheex-anteapproachforPLCdeploymentandoperation.ThatmeansthatPLCequipmentshouldhaveeasymarketaccessandthatanauthorizationisonlyrequiredincaseofharmfulinterferencewithinaspecificlocationataspecificfrequency；-thePLCequipmentisregardedasatelecommunicationequipmentandasaconsequenceshouldfollowtheCEcertification；-itrequiresthatPLCsystemsshouldbeinstalledandoperatedaccordingtogoodengineeringprinciples；-itrecognizestherightofcountriestotakespecialrestrictionmeasuresifnecessary,forinstancefrequencyrestrictionsinspecificareas(military,coastwhereshipnavigationcanbeaffected),orfirfrequenciesofspecificuse(firealarm).MisunderstandingsbyEUmemberstatesareminimizedbytherecommendedpermanentdialoguetowardstheEC.5.2USAregulationAsanamendmenttoPart15ofitsrules,theFederalCommunicationCommission(FCC)haspublishedon14October2004the“ReportandOrder”,whichdefinestheBPL(BroadbandPowerLines,nameofPLCinUS)regulationforAccessPLC.AccessBPLsystemswilloperateonanunlicensednon-interferencebasisunderPart15model.ThismeansthatthepermittedlimitsarethosedefinedbyFCCPart15,i.e.62dBμV/m(seeFig.3)andthattheFCCwillaskforadecreaseoftheselimitsormi