plc系统控制实训试题

plc系统控制实训试题（通用8篇）

plc系统控制实训试题 篇1

西藏PLC与控制技术考试题

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、振荡回路中电流大，且频率较高。在此回路中所采用的紧固件，最好为__。A．电磁材料 B．绝缘材料 C．非磁性材料 D．磁性材料

2、检查机床回零开关是否正常，运动有无爬行情况。各轴运动极限的__工作是否起作用。

A．软件限位和硬件限位 B．软件限位或硬件限位 C．软件限位 D．硬件限位

3、频敏变阻器串接在__电动机的转子绕组中，作为起动设备。A．鼠笼式 B．线绕式 C．同步 D．直流

4、潮湿场所的电气设备使用时的安全电压为__。A．9V B．12V C．24V D．36V

5、三相六拍脉冲分配逻辑电路由FF1、FF2、FF3三位D触发器组成。其脉冲分配顺序是__。A．A→B→C→…

B．AB→BC→CA→…

C．A→AC→C→CB→B→BA→A→… D．A→AB→B→BC→C→CA→A→…

6、快速熔断器是防止晶闸管损坏的最后一种保护措施，当流过__倍额定电流时，熔断时间小于20ms，且分断时产生的过电压较低。A．4 B．5 C．6 D．87、8、符合新药报批人体生物利用度实验要求的叙述为 A．生物利用度的计算结果只能由血药浓度得到 B．不能用代谢产物求算生物利用度 C．缓控释制剂的药动学参数除一般的外,还应提供可以描述缓控释制剂特殊释放行为的动力学参数

D．生物等效性评价采用双单侧检验,对AUC和Cmax直接进行统计分析 E．若受试制剂的AUC的95%的可信限在标准参比制剂的95%～105%的范围内,可以认为两种制剂生物等效

9、起重机采用__电动机才能满足性能的要求。A．三相鼠笼异步 B．绕线式转子异步 C．单相电容异步 D．并励式直流

10、企业生产经营活动中，促进员工之间平等、互相尊重的措施是__。A．互利互惠，平均分配 B．加强交流，平等对话 C．只要合作，不要竞争 D．人心叵测，谨慎行事

11、保护接零的有效性是当设备发生故障时__使保护装置动作。A．过载电压 B．额定电压 C．短路电流 D．接地电流

12、电流互感器结构同__基本相同。A．普通双绕组变压器 B．自耦变压器 C．三相变压器 D．电焊变压器

13、铁心是变压器的__。A．电路部分 B．磁路部分 C．绕组部分 D．负载部分

14、JWK经济型数控机床通过编程指令可实现的功能由__。A．返回参考点 B．快速点定位 C．程序延时 D．以上都是

15、桥式起重机接地体安装时，接地体埋设位置应距建筑物3m以上，桥式起重机接地体的制作距进出口或人行道__以上，应选在土壤导电性较好的地方。A．1m B．2m C．3m D．5m

16、按钮联锁正反转控制电路的优点是操作方便，缺点是容易产生电源两相短路事故。在实际工作中，经常采用按钮、接触器双重联锁__控制电路。A．点动 B．自锁 C．顺序起动 D．正反转

17、直流电动机是把直流电能换成__输出。A．直流电流 B．机械能 C．直流电压 D．电场力

18、硅稳压管稳压电路中，若稳压管稳定电压为10V，则负载电压为__。A．等于10V B．小于10V C．大于10V D．无法确定

19、西门子SIN840C控制系统的__区域主要用于机床的调整与维护。A．诊断 B．服务 C．编程 D．参数

20、电路图是根据__来详细表达其内容的。A．逻辑图 B．位置图 C．功能表图

D．系统图和框图

21、交流电磁离合器的励磁电流与行程（）。A．成正比 B．成反比 C．无关

D．平方成反

22、逆变电路为了保证系统能够可靠换流，安全储备时间tβ必须大于晶闸管的（）。

A．引前时间 B．关断时间 C．换流时间 D．tf-tr

23、X6132型万能铣床工作台纵向移动时，操作手柄有__位置。A．两个 B．三个 C．四个 D．五个

24、组合机床继电器控制回路采用交流__电源。A．380V B．220V C．127V D．110V

25、绘图时，特征符号表示（）。A．表面粗糙度

B．直径的尺寸公差等级 C．圆柱面、轴线的同轴度 D．基准

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、三相变压器铭牌上的额定电压指__。A．原副绕组的相电压 B．原副绕组线电压 C．变压器内部的电压降 D．带负载后原副绕组电压

2、感性负载的特点是__。

A．电流的变化滞后于电压的变化 B．电压的变化滞后于电流的变化 C．电流的变化超前于电压的变化 D．电压的变化超前于电流的变化

3、热敏电阻式温度继电器应用较广，它的外形同一般晶体管时间继电器__。A．不一样 B．一样 C．差别很大 D．相似

4、KC41的输出端10～15是按后相给前相补脉冲的规律，经V1～V6放大，可输出驱动电流为__的双窄脉冲列 A．100～300μA B．300～800μA C．100～300mA D．300～800mA

5、检查电源电压波动范围是否在数控系统允许的范围内，否则要加__。A．直流稳压器 B．交流稳压器 C．UPS电源 D．交流调压器

6、__指令为空操作指令。A．NOP B．END C．S D．R

7、Ⅲ类手持式电动工具的绝缘电阻不得低于__MΩ。A．0.5 B．1 C．2 D．7

8、电路图是根据__来详细表达其内容的。A．逻辑图 B．位置图 C．功能表图

D．系统图和框图

9、先利用程序查找功能确定并读出要删除的某条指令，然后按下__键，随删除指令之后步序将自动加1。A．INSTR B．INS C．DEL D．END

10、非编码键盘接口一般通过__或8255、8155等并行I/O接口和MPU相连。A．与门 B．与非门 C．或非门

D．三态缓冲器

11、用绝缘带包缠导线恢复绝缘时，要注意不能过疏，更不允许露出芯线，以免发生__。A．触电事故 B．短路事故 C．断路事故

D．触电或短路事故

12、速度继电器的弹性动触片调整的规律是将调整螺钉向上旋，弹性动触片弹性减小，速度__时继电器即动作。A．较高 B．不变 C．为零 D．较低 13、4只16Ω的电阻并联后等效电阻为__。A．64Ω B．16Ω C．4Ω D．8Ω

14、工频电源输入端接有两级LB-300型电源滤波器，是阻止__的电器上去。A．工频电网馈送到高频设备以内 B．工频电网馈送到高频设备以外

C．高频设备产生的信号通过工频电网馈送到高频设备机房以内 D．高频设备产生的信号通过工频电网馈送到高频设备机房以外

15、铁磁饱和式稳压器的基本结构与变压器相似，由硅钢片叠成二心柱式铁心，而心柱2工作在磁化曲线的__段。A．饱和 B．未饱和 C．过饱和 D．起始

16、F系列可编程序控制器中回路串联连接用__指令。A．AND B．ANI C．ORB D．ANB

17、速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以__的快慢为指令信号。

A．转子转动 B．定子偏转 C．速度

D．旋转速度

18、工频交流强磁场下应选用__作电磁器件的铁心。A．铁镍合金 B．铁铝合金 C．硅钢片

D．铁氧体磁性材料

19、交流发电机的文字符号是__。A．G B．GD C．GA D．GE 20、为了方便编程序和减少加工程序的执行时间，__应设在靠近工件的地方，在换刀前让刀架先退出一段距离以便刀架转位，转位完毕后，再按相同距离返回。A．参考点 B．换刀点 C．坐标原点 D．其他位

21、在交流电路中__平均值。A．电压才有 B．电动势才有 C．电流才有

D．电压、电动势、电流都有

22、接线表应与__相配合。A．电路图 B．逻辑图 C．功能图 D．接线图

23、电磁抱闸断电制动控制线路，当电磁抱闸线圈__时，电动机迅速停转。A．失电 B．得电 C．电流很大 D．短路

24、三相绕线式转子异步电动机采用频敏变阻器起动，当起动电流及起动转矩过小时，应__频敏变阻器的匝数，以提高起动电流和起动转矩。A．增加 B．减小 C．不变

D．稍为增加

25、保护接地的主要作用是__和减少流经人身的电流。A．防止人身触电 B．减少接地电流 C．降低接地电压 D．短路保护

plc系统控制实训试题 篇2

一系统设计

图1为实训平台控制系统结构框图。该系统由计算机、S7-200 PLC、触摸屏Smart700、变频器MM420、电机机组 (同轴相连的直流电机和异步电机) 、可调功率电阻等组成, 为一套异步电机转速控制以及人机交互、带反馈的闭环控制系统。

基于PLC的异步电机转速闭环控制系统的控制思想为:将码盘采集到的电机实际转速通过A/D模块反馈给PLC, 通过与Smart700的给定转速进行比较, 将转速误差信号输出给PID环节做闭环处理, 将PID环节运算后的结果通过D/A模块输出给变频器, 作为变频器的转速给定, 从而控制电机实际转速, 使其等于给定转速, 达到异步电机转速无静差调速的效果。

二硬件设计

1. PLC配置

西门子S7-200系列PLC具有抗干扰能力强、可靠性高、结构简单、通用性强、指令集丰富、编程方便、维护方便等优点, 具有极高的性价比。故实训平台选用西门子CPU224XP CN系列PLC, 本身自带两路AD输入、一路DA输出。为满足实训平台后续功能的拓展, 还配置一块EM235模拟量输入输出模块, 可满足实训控制系统对信号转换的要求。

2. 触摸屏配置

为实现现场数据的监视和控制, 实训平台选用西门子Smart700系列触摸屏, 其为西门子触摸屏中的中低端产品, 但性价比较高。适用于实验室单机场合, 可以实现与S7-200的简单无缝连接。其组态基于软件Wincc Flexible 2008 sp2。该软件具备功能完善、操作简单、可视性好、可维护性强的突出特点。

3. 变频器配置

为实现对被控对象 (异步电机) 的变频调速, 实训平台选用西门子MM420系列变频器。其为西门子变频器中的小型产品, 具有体积小、安装方便、功能完善、控制精确、可靠性高等优点, 性价比较高, 适用于小功率变频调速场合。

4. 电机机组配置

实训平台选用鼠笼式异步电机作为被控对象, 同轴相连一个他励直流电机, 在直流电机电枢两端接一个0~1kΩ的可调功率电阻, 作为整个调速系统的负载。为实现转速闭环控制, 机组上还配置了一个码盘, 采集并向PLC反馈电机实际转速。图2为电机机组实物图。

三软件设计

1. PLC程序设计

PLC程序流程如图3所示。

实训平台采用PID算法对转速实现闭环控制。PID控制器的结构框图如图4所示。

其中:R (s) 、Y (s) 、E (s) 分别为控制器输入 (给定转速) 、输出 (实际转速) 、输入与输出 (给定转速与实际转速) 的差值, Kp、Ti、Td分别为控制器比例系数、积分时间常数、微分时间常数。

S7-200共支持8条PID回路。可通过自行配置PID回路表来直接调用PID功能指令, 亦可通过S7-200自带的PID向导进行调用。

2. 触摸屏程序设计

本实训平台采用Smart 700触摸屏对异步电机调速系统进行监视和控制。利用Wincc Flexible 2008 sp2组态软件对用户界面进行设计, 如图5所示。

四结束语

实训平台很好地将电力拖动与PLC技术结合起来, 可模拟工业过程控制工艺, 使学生在完成课内基础实验的基础上, 进一步加强对PLC知识的学习。同时, 触摸屏直观显示采集到的异步电机数据、实时曲线等, 有助于增强学生学习的兴趣, 提高教学效果。

参考文献

[1]王永华编著.现代电气控制及PLC应用技术 (第2版) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2008

[2]赵嵬、汤嘉立、郎文林.西门子S7-200/300系列PLC入门[M].北京:电子工业出版社, 2011

[3]西门子 (中国) 公司自动化驱动集团.深入浅出西门子S7-200 PLC[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007

[4]胡寿松主编.自动控制原理简明教程 (第二版) [M].北京:科学出版社, 2008

[5]王兆安、刘进军主编.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 2009

[6]孙伟、秦超龙、张小瑞.PLC技术在创新能力培养中的实践[J].中国科技信息, 2013 (11)

一种气动PLC控制实训台的研制 篇3

摘要：本文介绍了一种适用于高职院校机电类专业的气动、PLC控制实训台的设计思路，并简单介绍了其设计原则。实践表明该实训台具有较高的适用性，可支持机电一体化技术专业电工电子、气动技术、PLC等多门课程的实训任务，同时具有很强的拓展能力，在此基础上可以很容易地拓展出电机拖动方向的实训内容，较为容易拓展出传感器方面的实训内容。

关键词：实训台气动PLC

0 引言

高职院校的机电一体化技术专业为培养学生的动手能力，需要各种不同类型的实训台（如：气动实训台、液压实训台、电工实训台等等）。目前同类实训台产品很多，但大多存在三个方面的问题。实训项目相对固定，即气动实验台仅能进行气动实验，传感器实验台仅能进行传感器实验，且项目的变动也很有限。尤其不能适应新项目、新元器件的更新换代。多数实训台追求操作简单，减少操作错误和不安全因素，已经把许多连接完成，从而使学生不能进行完整的操作。多数实训台在安全性的设计上主要考虑了人身安全，而对设备的安全考虑不够。基于以上问题，我院机电一体化技术专业全体教师设计制作了一种气动PLC控制实训台。

1 设计原则

①为充分发挥实训台的功能，并考虑今后的发展及功能拓展能力实训台尽量采用拼装结构。②在人才培养过程中，各门课程的开设有其先后顺序，因此要求气动、电工、PLC三方面的实训即可独立进行又可协调统一进行。③为实现实训项目可由学生自行设计的原则，各个元件要有快捷、安全可靠的接口。包括气动元件，电器元件，PLC的输入输出端。④由于学生的实践经验较少，要求实训台有可靠的安全措施，气动方面设置安全阀，电气方面设有断路器、急停按钮、短路报警等。

2 设计方案

总体结构简图如下：

2.1 总体框架采用铝合金T型槽拼接而成。

2.2 电器元件面板采用3mm厚铝合金板冲压制作。

2.3 气动元件直接安装于铝合金T型槽上，气路采用快插接头连接，装拆方便。

2.4 电器元件部分分成5个安装面板，电源面板、继电器面板、按钮及指示灯面板、PLC面板、指示面板。大部分电路集成在各自的面板上。便于安装调试及今后的功能扩展。

2.5 实训台上提供有直流24V、交流220V电源。

2.6 主要元件：气动元件包括小型双作用气缸两只，导杆气缸一只，电磁阀共四个，气动阀两个，行程阀两个，梭阀两个，气动三联件一个，减压阀一个，无油静音气泵一台。电器元件包括中间继电器八个，断路器一个，电流表、电压表共六个，急停按钮一个，自锁按钮四个，点动按钮四个，FX2N-48MR001可编程控制器一台，指示灯及插接件。

3 实训项目

3.1 各种常见气动回路实训：双作用气缸的换向回

路、速度调节回路（单向、双向）、速度换接回路、缓冲回路、互锁回路、过载保护回路、卸荷回路、单缸单往复控制回路、单缸连续往复控制回路、双缸顺序动作回路、位置控制回路、双手操作回路、二次压力控制回路、逻辑阀的应用回路及自行设计连接的动作回路。

3.2 可编程控制器PLC电气控制实训：PLC指令编程、梯形图编程练习、PLC编程软件的学习与使用、PLC与计算机的通讯、在线调试程序运行监控、PLC与气动相结合的控制实验。

4 结论

①在功能设置上该实训台集成了气动技术实训，PLC技能实训及PLC控制气动系统的综合实训。②在使用中由于实训上的元件均采用了快捷可靠的插接式链接，从而可大量节约实训准备时间。同时实训台上设置了合适的保护措施，避免电路、气路链接错误造成设备及人身伤害。③本实训台采用了积木块式的设计思路，从而使各实训项目的参数可任意调整。学生可自行设计实训项目。④实训台可配置微机进行运行监控，从而使实训更加直观、清晰易懂、便于查找问题。

参考文献：

[1]何法明.液压与气动技术学习及训练指南[M].高等教育出版社，2003.7.

[2]路甬祥.液压气动技术手册[M].机械工业出版社，2002.1.

[3]FX1S_FX1N_FX2N_FX2NC系列编程手册.三菱电机自动化

（上海）有限公司.

[4]FX2N使用手册.三菱电机自动化（上海）有限公司.

基金项目：

基于PLC控制系统总结 篇4

● 由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。

● 基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。● 更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。2.高可靠性

● 所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。

● 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。● 各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。● 采用性能优良的开关电源。

● 对采用的元器件进行严格的筛选。

● 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。

● 大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。3.系统配置简单灵活

● 控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。

● I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。● 满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。4.丰富的I/O卡件

控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。5.控制系统采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。6.价格优势

质优价廉，性价比高。7.安装简单，维修方便

可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

8.控制器实现的功能 逻辑控制 定时控制 计数控制 顺序控制 PID控制 数据计算 通讯和联网

其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。

9.常用的工控软件

●

B&R AutomationSoftware自动化软件

围绕更少的目标完成更多的工作，B&R AutomationSoftware(TM)为您提供了适合于我们所有自动化平台的一个开发系统。多种编程语言，透明通讯以及完整的诊断功能都集成于一个自动化工具中。一个工具，多个目标！● Intellution iFIX iFIX,是Intellution Dynamics 自动化软件产品家族中的HMI/SCADA最重要的组件，它是基于WindowsNT/2000平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。● SIMATIC WinCC 6.0版本---过程可视化的新视界

对于过程可视化而言，全新版本的 WinCC 6.0 由于采用了新的标准，可为您当前应用和今后进一步的扩展提供更优越的性能，更大的灵活性和更高的效率。●

Wonderware InTouch 8.0过程可视化

用于工业自动化、过程控制和管理监视的一个强大的图形人机界面(HMI)软件。● 亚控组态王6.5 两万余例工程（钢铁，化工，电力，国家粮库，邮电通讯，环保，水处理，冶金等各行业）的现场运行（包括“中华世纪坛”国家标志性工程），现已成为国内组态软件的客户首选，并且作为首家国内组态软件应用于国防，航空航天等重大领。● RSVIEW32/SE等

控制组态软件种类很多，每一种各有特点。我们能够根据用户不同的需求，提供不同工业控制监控软件，完成自控项目监控的任务。

plc控制电路相对于继电器控制电路的优点

1、控制方式上看：电器控制硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；而plc软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。

2、工作方式上看：电器控制并行工作，而plc串行工作，不受制约。

3、控制速度上看：电器控制速度慢，触点易抖动；而plc通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而无抖动一说。

4、定时、记数看：电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；plc时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有记数功能。

基于PLC的锅炉供热控制系统 篇5

1.1锅炉的作用及供热控制系统现状 1.1.1 锅炉的作用

⑴ 锅炉及锅炉房是供热系统中热源产生的主要设备。

⑵ 锅炉是化工、石化、冶金、轻纺、造纸等工矿企业主要动力机供热设备。⑶ 锅炉是能源工业发展的主要组成部分。1.1.2 供热系统现状

锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全场动力和热源的锅炉，也向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。

随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以理由计算机与组态软件技术队锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的条件下进行，可以提高燃料效率。由于工业鼓了耗煤量大，燃煤热效率每提高百分之一都会生产巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人际界面使运行参数在CRT上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应有的普及、可靠性的提高及交个的小降，工业锅炉的危机控制必将得到更广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应符合的要求。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。如果蒸汽负荷发生变化，必将引起汽包水位、蒸汽压力和蒸汽温度等的变化；燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、蒸汽温度、炉膛负压；给水量的变化不仪影响汽包水位，而且对蒸汽压力、蒸汽温度等亦有影响；所以锅炉设备是多输入，多输出且相互关联的控制对象。1．2燃煤锅炉自动控制的发展历史

燃煤锅炉是一个比较复杂的工业设备，有几十个测量参数、控制参数和扰动参数，它们之问相互作用，相互影响，存在明显的或不明显的复杂因果关系，而且测控参数也经常变化，存在一定的非线性特性，这一切都给锅炉的控制增加了 难度。1．纯手动阶段

在六十年代以前，由于自动化技术与电子技术发展不成熟，人们的自动化观念还比较淡薄，这段时期的锅炉一般采用纯手动的控制方式，即操作工人通过经验决定送风、给水、引风、给煤的多少，通过手动操作器等方式来达到控制锅炉的目的。这样就要求司炉人员必须有丰富的经验，增加了工人的劳动强度，事故率高，更谈不上保证锅炉的高效率运行。2．自动化单元组合仪表控制阶段

随着自动化技术与电子技术的发展，国外己经丌发并广泛应用了全自动工业锅炉控制技术。60年代自订期，我国工业锅炉的控制技术丌始发展，60年代后期我国引进了国外的全自动燃油工业锅炉的控制技术，70年代后期己经研制了一些工业锅炉的自动化仪表，正式将自动化技术应用于工业锅炉控制领域，因而热效率有所提高，事故率也有所下降。但是，由于采用单元组合仪表靠硬件来实现控制功能，可靠性低，精度不高，而且只能完成一些简单的控制算法，不能实现一些较先进的算法和控制技术，控制效果仍然不理想。3．采用微机测控阶段

随着电子技术的发展，高集成度、高可靠性、价格低廉的微型计算机、单板机、单片机、工业专用控制计算机的出现以及在我固的广泛应用，为锅炉控制领域开辟了一片广阔的天地。运用计算机技术，开发出高效率、高可靠性、全自动的微机工业测控系统同益得到重视。80年代后期至今，国内己经陆续出现了各种各样的锅炉微机测控系统，明显地改善了锅炉的运行状况，但还不够完善，并对环境和抗干扰要求较高。4．分散控制阶段

分散控制系统(DCS)也称集成控制系统，其本质是采用分散控制和集中管理的设计思想，分而自治和综合协调的设计，采用层次化的体系结构，从下到上依此分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层。DCS是以多台DDC计算机为基础，集分散型控制系统。目前分散控制系统大多采用可编程控制器(PLC)进行系统设计，工控机机PLC的组合，不但系统体积小、可靠性高，而且造价较低，得到了广大用户的青睐。1.3锅炉运行的基本理论

1.燃料化学能妆花为热能—燃烧学

燃料产物：高温烟气 2.高温烟气向水放热—传热学

辐射放热：水冷壁等；对流放热：对流管束等 3.水吸热：气液两相流（水循环）

炉内放热：煤粉+空气混合燃烧（气固两相流）

油雾+空气混合燃烧（气液两相流）

烟气丢受热面的流动冲刷

第二章 锅炉供热控制系统的总体介绍

2．1锅炉供热控制系统的组成

目前我国的供热系统主要以燃煤锅炉为主体。而锅炉按照供热性质来分，可以分为热水炉和蒸汽炉两种。下面是供热控制系统的组成。该系统现有两台20T/H的热水炉、一台10T/H的热水炉、一台6T／H的蒸汽炉以及5个换热站组成。

整个供热控制系统可以分为一次网部分和二次网两个部分组成。一次网主要是冷水经锅炉加热并传送到换热站以自订的一次侧部分；而二次网则是在换热站中经过热交换，热水给用户供热，并返回换热站的部分。2．2交流电机的变频调速系统介绍

传统的给水调节系统和燃烧系统都是采用定速泵和风机，以改变调节阀门开度来改变给水流量和风量。这种调节方式的缺点是给水泵消耗功率大，调节阀门承受的压力大，容易造成调节阀门的迅速磨损。为了节约能源，目前在大型锅炉中广泛采用变频调节，变频调整是一种高效的交流调整方法，它利用变频器实现了异步电动机的无级变速，锅炉控制采用变频调整是节能的有效途径．锅炉的应用面很广，应用量也很大。在化工、炼油、发电、造纸、制糖、化纤、纺织、印染等工业部门，锅炉是必不可少的重要的动力设备。锅炉风机一般按满足锅炉最大负荷设计选型，而一常工作却在额定负荷的70％左右，因此，风机驱动电机的裕量较大，节电潜力很大。锅炉风机的风量调节常用风门控制，即增加管路阻力，而驱动电机全速运转，其效率低、能耗大，大量电能被白白浪费掉，采用变频调整调节风量，不需要风门，管路阻力减少，系统所需风量减少，电机转速可以降低，由于电机的轴功率与转速的立方成正比，因此耗电量大幅度下降，节能效果是十分显著的。

2.3 燃煤锅炉的自动调节过程 2.3.1 燃煤锅炉的组成

锅炉安热疗种类分，大致有燃油锅炉、燃煤锅炉和燃气锅炉。所有这些锅炉，虽然燃料及其供给方式不同，但其结构大同小异，蒸汽发生系统和蒸汽处理系统是基本相同的。由以下几部分组成：

1．汽包：由上下锅筒和沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而在管簇内发生自然循环流动，并逐渐汽化，产生的饱和蒸汽聚集在锅筒罩面。为了得到干度比较大的饱和蒸汽，在上锅筒中还装有汽水分离设备，下锅筒做为连接沸水管之用，同时储存水和水垢。

2．炉膛：是使燃料充分燃烧并放出热能的设备。煤由煤斗落在转动的链条炉蓖上，进入炉内燃烧。燃烧所需要的空气由炉排下面的风箱送入，燃尽的残渣被炉蓖带到除灰口，落入灰斗中。得到加热的高温烟气依次经过各个受热面，将热量传递给水后，经由烟囱排至大气。3．省煤器：燃煤锅炉炉膛排除的烟气具有较高的温度，利用其热量可以加热进入汽包的冷水，一般省煤器由蛇形管组成。

4．空气预热器：继续利用离丌省煤器后的烟气余热，加热燃料燃烧所需要的空气的换热器。热空气可以强化炉内燃烧过程，提高锅炉燃烧的经济性，提高锅炉热效率。

5．引风设备：包括引风机、烟囱、烟道几部分，将锅炉中的烟气连续排出，保持炉膛的负压燃烧正常。

6．鼓风设备：由鼓风送风机、风道、风箱组成，供应燃料燃烧所需要的空气。

7．给水设备：由给水泵和给水管组成。给水泵用来克服给水管路和省煤器的流动阻力和锅炉的压力，把水送入汽包中。

8．水处理设备：用来清除水中杂质和降低给水硬度，防止锅炉受热面上结水垢或腐蚀锅炉，从而提高锅炉的经济性和安全性。

9．燃料供给设备：由运煤设备、原煤仓和储煤斗等设备组成，保证锅炉所需燃料的供应。

10．除灰除尘设备：分别为收集锅炉灰渣并运往存狄场地及除去烟气中灰粒的设备，以减少对周围环境的污染。2．3．2燃煤锅炉的工作过程

锅炉最基本的组成是汽锅和炉子两大部分。燃料在炉子罩进行燃烧，将其化 学能转化为热能，高温的燃烧产物一烟气通过汽锅受热面将热能传递给汽锅内温 度较低的水，水被加热进而沸腾汽化，生成蒸汽。以某高校锅炉房的锅炉为例，其工作概括起来应包括三个同时进行的过程：

1．燃料的燃烧过程：燃料煤加到煤斗中，借助于自重下落在炉排面上，炉排靠电动机通过变速齿轮减速后由链条来带动，将燃料煤带入炉内。新煤入炉，经预热阶段后开始着火，挥发物燃烧，同时焦炭也逐渐燃烧。燃料一面燃烧，一面向后移动。燃烧所需要的空气是由送风机送入炉体的风仓，向上通过炉排到达燃烧燃料层。风量和燃料量要成比例，进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料燃烧剩下的灰渣，在炉排末端翻过除渣板后排入灰斗。燃烧过程进行得完善与否，是锅炉正常工作的根本条件。要使燃料量、空气量和负荷蒸汽量有一一对应的关系，这就是根据所需要的负荷蒸汽量来控制燃料量和送风量，同时还要通过引风设备控制炉膛负压。该过程的特点是时间常数和滞后时问都比较大，而且随着媒质、煤种及风量的改变，这两个参数将有很大的变化。

2．烟气向水(汽)等的传热过程：燃料燃烧所放出的热量使得炉内温度很高，高温烟气与布置在炉膛四周墙面上的水管进行强烈的辐射传热。烟气将热量传递给管内的水后，由于引风机和烟囱的引力作用而向炉膛上方流动。沿途降低温度的烟气最后进入尾部烟道，经省煤器和空气预热器进行热交换，以较低的温度排出锅炉。

3．水的汽化过程：对于蒸汽炉来说，经过处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物，它们位于烟气温度较低的对流管束中。由于受热较少，汽水混合物的容重较大；而处于烟气温度较高区的水冷壁和对流管束受热多，其相应工质的容重小：这样，容重大的工质向下流入下锅筒，而容重较小的工质则向上流入上锅筒，形成水的自然循环。由于上锅筒内的汽水分离设备和锅筒本身空间J内的重力分离作用，使汽水混合物得以分离。2．4燃煤锅炉的自动调节任务

燃煤锅炉的任务是根据负荷要求，生产具有一定参数(压力和温度)的蒸汽和热水。为了满足负荷设备的要求，保证锅炉本身运行的安全性和经济性，它主要要实现下列自动调节任务：

1．出水温度控制：出水温度控制同路即锅炉的炉排控制回路，它通过调节炉排转速即调节给煤量的多少来调节锅炉的出水温度。锅炉出水温度是热水锅炉的最重要的参数，采用微机控制可有效克服人工控制的缺陷．微机内预存有各种室外温度下的标准供水温度及标准供水、回水温度差曲线，微机首先根据当的室外温度及一段时问的室外温度变化情况推算出室外温度的变化趋势，再由标准供水曲线上查得当前订锅炉的出水温度标准值，作为出水温度控制回路的给定值。微机根据锅炉当前出水温度与给定值的偏差大小，通过内部的控制算法调节炉排转速大小，使锅炉出水温度逐渐达到标准值。

2．回水压力控制：回水压力主要是指在一次网循环过程中，被加热的水在换热站中完成热交换，将热量交换给二次网以后的低温水返回锅炉中，在网管中的压力。回水压力的自动控制的目标是为了保证系统管道的安全性，通过控制补水泵和变频阀对回水压力进行控制。加热引起的热膨胀作用，使管道内压力逐渐身高，到升高一定值时，开启安全阀对系统泄压，避免由于管道压力过高引起的管道破裂或者损坏；在循环过程中，由于在管道中的泄漏情况，使的管道内压力逐渐降低，使的系统压力不足，影响供暖效果，需要开启补水泵对系统进行补水，以提高系统的回水压力。

3．汽包水位控制：锅炉汽包水位自动控制的目标就是使给水量跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包水位在工艺允许的范围内。汽包水位是锅炉运行的主要指标，是一个非常重要的被控变量，维持汽包水位在一定的范围内足保证锅炉安全运行的首要条件。

4．蒸汽压力控制：蒸汽压力是衡量蒸汽供求关系是否平衡的重要指标，是蒸汽的重要工艺参数。压力过高，会加速会属的蠕变；压力太低，不能提供负荷符合要求的蒸汽。在锅炉运行过程中，蒸汽压力降低，表明负荷的蒸汽消耗量大于锅炉的蒸发量；蒸汽压力升高，说明负荷的蒸汽消耗量小于锅炉的蒸发量。因此，控制蒸汽压力，是安全生产的需要，是维持负荷正常工作的需要，也是保证燃烧经济性的需型。

锅炉蒸汽压力的变化是由于热平衡失调引起的．而影响热平衡的因素主要是燃烧热和蒸汽热，燃烧热的波动引起的热平衡失调称为“内扰”，而蒸汽热波动引起的热平衡失调为“外扰”，为了克服内外扰对蒸汽压力的影响，在各个基本的单炉蒸汽压力控制系统中，输入到锅炉的燃烧热必须跟随蒸汽热的变化而变化．以尽量保持热量平衡同时根据蒸汽压力与给定值的偏差适当增减燃料量以增加或减少蒸汽压力。

5．炉膛压力控制：燃烧过程中，应使引风量和送风量相适应。锅炉正常运行中，炉膛压力应保持在微负压状态下。负压过大，漏风严重，总的风量增加，烟气热量损失增大，不利于安全生产和环境卫生。

6．炉排转速控制：锅炉燃烧过程，用户需要的蒸汽量和蒸汽压力都不是不变的，用汽量有一个高峰和低谷消耗时期，为了能满足用户不同时段的用汽需求，给煤量的多少也要随之改变，即要控制炉排转速，调整燃烧给煤量。

7．维持经济燃烧：要使锅炉燃烧过程工作在最佳工况，提高锅炉的效率和经济性，关键问题是空气和燃料维持适当比例。要使得燃烧过程中不出现燃料燃烧不充分而导致一氧化碳和冒黑烟的现象，这就需要快速而精确地对燃烧进行自动调节，使空气和燃料呈现最佳的配比。

第三章 控制系统的设计

3．1 PLC软件介绍

PLC软件既有制造厂家提供的系统程序，又有用户自行开发的应用程序。系统程序为用户程序的丌发提供运行平台，同时，还为PLC程序的可靠运行及信号与信息转换进行必要的处理。用户程序由用户按具体的控制系统要求进行设计。3．1．1模块式PIC的基本结构

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

一、电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

二、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

三、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

四、输入输出接口电路

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

五、功能模块

如计数、定位等功能模块。

六、通信模块 3．1．2 PLC的特点

1．编程方法简单易学：梯形图是使用得最多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，提醒图语言形象直观，易学易懂。

2．功能强，性能价格比高：一台小型PLC内有成百卜千个可供用户使用的编程元件，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性价比。通过通信联网，PLC可以实现分散控制，集中管理。

3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强：PLC已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，使用能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

4．可靠性高，抗干扰能力强：PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。

5．系统的设计、安装、调试工作量下：PLC使用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中问继电器、时问继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。完成了系统的安装和接线后，在现场调试过程中，一般通过修改程序就呵以解决发现的问题，系统的调试时问比继电器系统少得多。

6．维修工作量小，维修方便：PLC的故障率很低，并且有完善的故障诊断功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程软件提供的信息，方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速的排除故障。7．体积小，功耗低：对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1／2～1／10。3．2控制系统所用功能块

为支持结构化程序设计，STEP 7将用户程序分类归并为不同的块，根据程序要求，选用OB、FB、FC等逻辑块，而DB或DI则用来存储程序所需的数据。在某高校锅炉控制程序中使用了下列几种类型的块：

1．组织块(OB)：OB决定本系统程序的结构；

2．系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)：SFB和SFC集成在S7CPU中可以用来访问一些重要的系统功能。

3．功能块(FB)：FB是带“存储区域”的块，可以自己编程这个存储区域；

4．功能(FC)：FC中是经常使用的功能的程序；背景数据块(背景DB)：当一个FB／SFB被调用时，背景DB与该块相关联，它们可以在编译过程中自动生成；

5．数据块(DB)：DB是用于存储用户数据的数据区域，除了指定一个功能块的数据，还可以定义可以被任何块使用的共享数据。

(1)．组织块及其优先级：组织块是操作系统和程序的接El。它有操作系统调用并控制循环和中断驱动的程序的执行以及可编程控制器如何启动。它们还处理对错误的响应，通过编程组织块可指定CPU的反应。组织块决定各个程序部分执行的顺序。一个OB的执行可以被另一个OB的调用而中断。那个OB可以中断另一个OB由它的优先级决定，高优先级的OB可以中断低优先级的OB，其中用于主程序循环的OB 1优先级最高，背景OB优先级最低。如果被操作系统调用的OB多于一个，最高优先级的OB最先执行，其他OB根据优先级依次进行。

(2)．功能(FC)：FC是“无存储区”的逻辑块。FC的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC执行结束后，这些数据丢失了。要将这些数据永久存储，FC也可以使用共享数据块。由于FC没有自己的存储区，所以必须为它指定实际参数，不能为一个FC的局域数据分配初始值。

(3)．功能块(FB)：功能块是具有“存储功能”的块，用数据块作为功能块的存储器。传递给功能块的参数和静念变量存储在背景块中。临时变量存在本地数据堆栈中。当功能块执行结束时，存在背景块中的数据不会丢失，但存在本地堆栈中的数据将丢失。功能块使得对于经常使用的功能、复杂功能的编程变得容易。由两部分组成，一部分是每个FB的变量声明表，生命此块的局部变量；另一部分是逻辑指令组成的程序，程序要用到变量声明表中给出的局部数据。当调用FB时，需要提供执行时用到的数据或变量，将外部数据传递给FB，使得FB具有通用性，可被其他的块调用，以完成多个类似的控制任务。它至少具有一个背景数据块。功能FC和FB的区别是没有背景数据块，其不能使用静态变量，当完成操作后数据不能保持。

(4)．共享数据块(DB)和背景数据块(DI)：如果某个逻辑块(FC，FB或OB)被调用，则它可以临时占用局域数据IX(L堆栈)。除了这个局域数据区，逻辑块还可以打开一个DB形式的存储区。与局域数据区中的数据不同，在DB中的数据当DB关闭时，也就是，当相应的逻辑块结束时，不会被删除。每个FB，FC或OB可从共享DB中读取数据，或将数据写入共享DB。当该DB退出时，这些数据保持在DB中。程序所需的大量数据或变量在数据块中，是实现各逻辑块之间交换，传递和共享数据的重要途径。数据块只有变量声明部分，没有程序。打开数据块时，用声明形式：View>Declaration View；也可用数据显示形式：View>Data View。可建立一个或多个数据块，每个数据块可大可小，但CPU对数据块及数据总量有限制。对数据块必须遵循先定义后使用的原则，否则，将造成系统混乱。数据结构形式有：基本数据类型，复式数据类型和用户数据类型。

(5)．系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)：在S7中不需要每个功能都自己编程，S7CPU提供了一些已经编号的程序块，这些块可在用户程序中进行调用。1)．统功能块(SFB)：系统功能块时集成在S7CPU中的功能块。SFB作为操作系统的一部分，不占用户程序空问。与FB相同，SFB也是“具有存储能力”的块。用户必须为SFB生成背景数据块，并将其下载到CPU中作为程序的一部分。

2)．系统功能(SFC)-系统功能时集成在S7CPU中的预先编号程序并通过测试的功能。可在程序中直接调用SFC属于操作系统的一部分，而不算做用户程序的一部分。与FC相同，SFC是“不具有存储能力”的块。

3.3 锅炉系统程序设计

锅炉供热控制系统的控制策略包括：稳定控制策略和动态识别控制策略等。稳定控制策略是指整个系统按照时间进行控制，对于不同的用户和不同的时间段按照固定温度进供暖，比如居民区，从凌晨4点到上午10点，按照一个温度值T1进行供暖；在10点到下午4点左右，按照温度值T2进行供暖；在下午4点到夜问10点左右，按照温度T3进行供暖；而在此以后到凌晨，则按照T4进行供暖。根据实际需要，其中T1，T3的值比，r2，T4的值相对较高。而对于教学楼，办公楼等用户，控制起来相对简单，在夜问只要采用低温供暖即可，白天则可以采用某一个固定值进行供暖。动态识别控制策略是指根据外界温度的变化，从而对室内温度进行调节控制。相比较上面两种控制策略，稳定控制策略控制方法比较简单，但是对于室外温度的感知很少，无法对室外温度的变化做出相应的反应；动念控制策略控制起来比较麻烦，但是对室外温度的变化能够做出适时的反应。对于上面两种控制方法各有利弊，所以本文采用的控制策略即使将稳定控制策略和动念识别控制策略揉和在一起，两种控制策略可以互相切换，既可以在平时控制起来比较方便，也可以对外界天气的变化做出相应的反应，控制起来比较人性化。对于整个系统的控制程序，在启动系统之后，首先进行参数的初始化程序，分别对系统累加器、定时器等功能块进行初始化，之后进行模拟量采集，对要求被控制的参数按照一定的时问间隔进行采集，然后调用相应的标度化程序对采集的参数进行标度化处理，使从外界采集到的实际工程数据转换成PLC内部可以直接使用的数据。在完成以上工作之后，各个回路调用自己相应的控制算法对系统中的四个控制回路的各个参数进行监测控制。同时启动报警控制程序，监测系统参数的越限情况。按此情况循环，实现整个系统的循环控制过程。

第四章 系统的抗干扰设计

4.1 PLC系统的抗干扰性

可编程控制器(PLC)在工业控制中应用越来越广泛，而PLC在工业控制的过程中，所在的工作环境十分复杂，各种干扰产生的影响不利于PLC系统的稳定运行，因此整个系统的抗干扰能力直接关系到PLC能否稳定、安全地运行。

4．1．1电磁干扰源及对系统的影响

影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。控制系统中电磁干扰的主要来源空间的辐射电磁场干扰(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条途径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽进行保护。

4．1．2系统外引线的干扰

1．来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，可更换隔离性能更高的PLC电源来解决。PLC系统的币常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰在线路上的感应电压和电流。尤其是电网内部的变化，开关操作的浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性能并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。

2．来自信号线引入的干扰

与PLC系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源窜入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入的干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件的损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号问相互干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I／O模块损坏的情况相当严重。3．来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地，即能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰：而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，会使PLC系统无法正常工作。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点问存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场作用下，屏蔽层内有时会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之问地耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

4．1．3 PLC系统内部的干扰

来自系统内部的干扰主要由内部元器件及电路问的相互电磁辐射产生，如：逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件问的相互不匹配使用等。这些属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变的，可不必过多考虑，但应用时要选择内部抗干扰能力强的PLC控制器。4．1．4 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计

为了保证大连某高校PLC控制系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从控制系统设计阶段丌始采取三个方面的抑制措施：抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途经、提高控制装置和系统的抗干扰能力。在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性(EMC)，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统。其次还应该了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大的电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作。主要考虑来自系统外部的几种干扰抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外部引线进行屏蔽以防空问电磁辐射干扰；对外部引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆，应分层御置，以防通过外部引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还可以利用数字滤波手段，进一步提高系统运行的可靠性。4．2控制系统主要抗干扰措施

1．采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰在PLC控制系统中，电源占有及其重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系

plc系统控制实训试题 篇6

在保证质量的前提下考虑如何提高生产效率，是企业提高竞争生存能力的条件之一，在机械加工企业中，有许多老式普通机床,为了能使这些老式机床适应目前复杂零件批量、多品种的加工，充分挖掘利用普通机床潜力，就需要对普通机床进行机电一体化改造。数控技术是先进制造技术的基础，它综合应用了计算机、控制技术、电气传动、传感检测、液压气动、网络通信、光电技术、自动化、柔性化、集成化为基础的精密机械制造和管理信息等发展起来的高新技术。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品，数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是提高制造能力和水平，适应市场需求和提高竞争能力的主要物质基础条件之一。

近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型PLC机上实现大型机的功能。本文提出了利用PLC控制步进电动机和机床主轴来实现机床的数控化改造。

2 车床改造前后的对比

金属切削加工是改变零件形状的方法之一，从毛坯到成品，使零件加工成符合生产需要的形状和尺寸。数控机床是以编程控制器(PLC)微处理器为核心的一种新型工业控制装置，具有体积小、功能强、编程简单、可靠性强等优点，将加工信号传递到机床的数控系统，通过伺服系统按程序自动进行加工，检测设置是由传感器和传动电机组成，根据闭锁系统反馈的信号来控制、修正运动部件的偏移量，保证了零件加工的精确度。由于数控机床是根据控制器输出的信号自动按工艺完成所需的加工工作，减少了由操作人员接在普通机床加工时为保证零件按图标定的诸如直径的上下偏差、长度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重复开停机、调整、测试等一系列浪费时间的工作，并且保证产品质量。以普通车床为例，将一根直径40、长500毫米的坯料加工至直径=36，精度要求不柱度为0.05毫米的轴。

普通车床车削时所需的机动时间T应该为：

由 n=1000×v/π×D=1000×100/3.14×40=796转/分

式中：v—车床主轴速度 D—工件坯料直径

因： L=l y △=500 2 2=504毫米

式中：L—车刀所移动的距离 y—吃刀距(毫米)

l—工件待加工长度 △—超出距(毫米)

T=L×h/s×n×t=504×2/0.8×796×2=0.79分钟

式中：T—机动时间 h—切削厚度

s—走刀量 n—工件每分钟转数

t—切削深度

除以上能以轴、转速及走刀量等有据可依能算出的走刀时间外，其余的如为保证尺寸精度必须小心谨慎地给定进给量前的刀尖与工件表面的对刀，然后以拖板的刻度为参考小心进刀，试车一定长度后，停机检测(最多为两次)，确信与图纸的要求相符后才进行车削，其中所需的时间只能按实际操作加上人为制定给出该项工作所耗费的工时，设定此所需的时间为0.5分钟时，则普通车床的实际用时T′应为：T′=T 0.5=0.79 0.5=1.29(分钟)

改装(PLC)后的车床，转由编程控制器(PLC)发出的信号完成所须的加工工序，由于车床的横向进给实现了自动化，程序应为：以车刀刀尖为基准点，控制车刀刀尖按指令给定的以主轴中心轴线为基准进到所需加工的轴的半径距离时，横向进给自锁，依照信号进行纵向切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反复开停车及检测用时，因此，从以上的加工一根简单的φ40×500(毫米)的轴可以得出：如果改装后数控车床的转速、切削用量等和普通车床相同，则数控机床所需的实际用时为T″=0.79(分钟)。

普通车床与改装(PLC)可编程控制器后的车床的实际时间差为：T′-T″=1.29-0.79=0.5(分钟)

由此可见改装(PLC)控制后车床的机动时比普通车床的用时省却了0.5分钟，工效将近提高了一倍，对于批量生产的产品，不仅节省了大量的时间，还提高了控制系统的可靠性和准确性，为企业提供了更可靠的自动化生产保障，提高了经济效益。

3 以CW6140型普通车床为例，把继电控制改造为PLC控制

3.1 改造分析

1)根据机床电气控制原理图的控制状态，选择合适的PLC机型;

2)列出PLC输入、输出I/O分配表;

3)画出PLC控制电路接线图;

4)画出PLC梯形图，并编制程序;

3.2 电气控制线路分析

CW6140型普通车床电气控制线路原理图如图1所示，

图中分主电路、控制电路和照明、信号电路。

3.2.1 电路分析

主电路中有两台电机，M1为主轴电机，带动主轴旋转和刀架作进给运动;M2为冷却泵。

三相交流电源通过转换开关QS1引入，主轴电机M1由接触器控制启动，热继电器FR1为主轴电机M1的过载保护。

冷却泵电机M2由组合开关QS2控制启动和停止，热继电器FR2为它的过载保护。

3.2.2 控制电路分析

(1)主轴电机的控制。当按SB2时，接触器KM1的线圈获得电动作，同时KM1的常开触点闭合，KM3和KT得电，KM1和 KM3主触点闭合时电机M1星形正转降压启动，当KT延时约3~5S时，KT延时常闭触点断开使KM3失电，其星形接法主触点断开;KT延时常开触点闭合使KM2得电，其主触点闭合，电机M1从星形转换为三角形运行。同理，按SB1时，电机M1反转(星形—三角形启动)。

(2)冷却泵电机的控制。旋合组合开关QS2使冷却泵电机M2启动运行。

(3)照明电路分析。控制变压器TC的二次侧输出36V电压，作为机床低压照灯电源，EL为机床的低压照明灯，由开关SA2控制。

3.3 PLC及其程序设计

3.3.1 PLC选型和I/O端口分配

根据以上机床主电路继电控制要求分析，系统共需开关量输入点5个，开关量输出点4个，考虑系统的经济性和技术指标，拟选用三菱公司的微型机FX2n—16MR机型，该机基本单元有8点输入，8点输出，完全能满足控制要求。输入/输出信号地址分配。

3.3.2 PLC控制电路接线图

为了保证安全,系统外部设置了急停控制电路，SB6为电源供给按钮，当系统出现故障时，按下SB5，KM线圈失电，KM常开启点断开，PLC失去电源，机床停止工作。

3.3.3 PLC程序设计：

当按SB2时， X000的常开触点闭合，Y000、Y003和T0得电，接触器KM1的线圈获得电动作，同时KM1和 KM4主触点闭合时电机M1星形正转降压启动，当T0延时约3~5S时，T0延时常闭触点断开使KM4失电，其星形接法主触点断开;T0延时常开触点闭合使KM3得电，其主触点闭合，电机M1从星形转换为三角形运行。同理，按SB1时，X001的常开触点闭合, 接触器KM2的线圈获得电动作,电机M1反转(星形—三角形启动)。根据以上要求编制PLC控制梯形图及由梯形图写出PLC控制指令程序。

编程如下:

LD X000

or Y000

ANI Y001

AND X002

AND X003

AND X004

OUT Y000

LD X001

or Y001

ANI Y000

AND X002

AND X003

AND X004

OUT Y001

LD Y000

or Y001

MPS

ANI Y002

OUT TO

K30

MRO

LD TO

or Y002

ANB

ANI Y003

OUT Y002

MPP

ANI TO

ANI Y002

OUT Y003

END

采用简易编程器或设置有三菱PLC开发软件的电脑，把编制的程序输入固化到可编程控制器的存储器内，并进行调试运行，直到完全达到要求的控制功能为止。

4 结束语

plc系统控制实训试题 篇7

在现代板坯连铸系统中，变频调速控制技术已在各个设备中广泛应用;主要包括推钢机、火焰切割机、输送辊道、扇形段辊道、结晶器振动、中间罐车以及大包回转台等。一般来说，PLC 是通过 Re-mote I/O Scanner 通讯方式来把控制命令传输给变频器的，与此同时，变频器也将其实时状态反馈给 PLC 系统。另外，控制程序主要借助 MOV 指令来把速度、正反转以及启动停止命令以信息的形式传送给变频器，然后利用变频器的变频调速功能对整个系统进行自动控制。

3.2 铸流自动跟踪技术

铸流自动跟踪系统主要是利用物理上的光电转换原理进行工作的，通过增量式编码器来完成自动跟踪。增量式编码器可以直接利用光电转换原理来输出 A、B 以及 Z 相三组方波脉冲;其中，A、B两组方波脉冲的相位差为 90°，所以能够比较方便的判断出旋转方向;与此不同的 Z 相每转一个脉冲，所以其常应用与对基准点的科学准确定位。增量式编码器的技术含量较高，其平均寿命可达几万小时以上，而且其构造原理较为简单，抗干扰的能力较强，有较高的可靠性，比较适用于长距离的传输。一般来说，A-B 增量型编码器多安装在扇行段驱动辊的电机上，铸流 PLC 依据增量式编码器发送的脉冲数来自动计算并完成浇注模式、送引锭模式下的铸坯测长、电力测速以及二冷区配水等全自动控制。

3.3 大包下渣检测技术

大包下渣检测技术是用于检测包内钢水含渣量的.一项技术。这个系统主要通过高度自动化、智能化的平衡补偿技术并比较钢渣与钢水导电率来检测钢渣在钢水中的含量，其中还要用到电磁感应的物理原理来对含量进行检测，然后会通过声光报警的方式提醒相关操作者及时发出大包水口关闭信号或自己手动关闭大包滑动水口，以此来控制大中包中钢水的钢渣含量，进而提高钢水的清洁度，提升其质量;除此之外，还有效避免了繁琐的除渣工作，也可以提高钢坯质量。

3.4 液面自动控制技术

液面自动控制是通过涡流传感器来对拉坯及浇钢的速度进行调节的一项技术。一般来说，涡流传感器具有连续测量结晶器钢水液面的功能，它可以输出一系列模拟数据，一般包括随液面高度线性变化的电压以及电流，再把信息传送给液面调节系统，以此完成对拉坯以及浇钢速度的自动控制，使钢水液面得以稳定在预定高度。这样一来，就可以有效的提高连铸机的工作效率，提升其工作质量，防止溢钢及漏钢事故的发生，对钢坯的质量进行有效的保证。

3.5 红外定尺技术

所谓的红外定尺即是通过红外摄像的方式对钢坯进行相关数据识别。利用红外摄像设备对红热钢坯进行远距离实时成像，将所成图像转化为数字化信息，然后传送给 CPU，再利用 CPU 的计算与模糊识别功能对数字化信息进行相关计算与识别处理，再按照提前设定的定尺长度向 PLC 传送切割切割信号，使 PLC 控制火焰切割机对钢坯进行切割。这个系统的技术含量较高，一般具备操作维护简单、控制精度高以及检测可靠的特点，在钢坯处理中发挥非常重要的作用。

4 结束语

综上所述，在板坯连铸系统之中 PLC 控制的应用，对于准确、快速控制的实现，连铸自动化水平、铸坯质量与产量的提高具有非常重要的作用，而且能够降低能源消耗，降低机械故障的停机率，使得铸机的作业率得以有效提高，除此之外，还大大改善了工作环境，提高了工人的工作效率。因此，PLC 控制系统在板坯连铸系统之中值得推广应用。

参考文献

[1]黎华.PLC 在 4 号板坯连铸系统中的应用[J].柳钢科技，2007(1)：23-24.

[2]冯科，韩志伟，毛敬华.连铸板坯质量控制的系统技术[J].钢铁技术，2010(5)：7-9.

plc系统控制实训试题 篇8

2电气设备控制系统中PLC的运用

PLC完整称呼的中文含义是可编程逻辑控制器，在传统型式设计的电气设备控制中，其设计采用的是接触器设备和继电器设备以完成相应的控制工作，此种型式的控制系统设计的线路比较复杂，在系统运行工作中较为容易发生多种类型的运行问题，从而对电气设备控制系统运行的稳定性造成影响，采用PLC可编程逻辑控制器替代原有的继电器控制，能较大程度的降低电气设备控制系统运行工作中出现故障问题的频率，能较好的提升电气设备控制系统设计的自动化水平。PLC可编程逻辑控制器在电气设备控制系统中的设计应有主要有以下四个方面：

2.1在PLC机型的选择和功能需求的选择

技术工作者在电气设备控制系统的合理设计中对PLC的科学应用，需要依据电气设备控制系统所具有的情况以及电气设备的硬性要求等，选定合适的PLC机型及其功能，并且在选择PLC的过程中，要选择合适的机型运行的功能及其运行的可靠性，并且在选择时要留有相应的余量，如此做法方能符合调试要求以及扩展要求，为之后系统进行扩展提供方便，以达到控制系统其控制水平的提升。

2.2在I/O地址选择上

I/O地址的选择与确定工作，PLC设计工作环节中的基础设计步骤，因此在I/O地址的选择和确定工作中需要技术工作者谨慎细心，首要工作是明确I/O的点数，技术工作者需要在备用的角度和扩充方面选择相应的点数，方能较好的符合之后控制系统的运行要求。继而是选择和设计离散输入和离散输出，输入接口以及输出接口的设计应当合理选取标准设计的输入接口和输出接口，如此设计方能确保控制系统中设计的开关设备、传感器设备和控制开关设备等可互相通用，交流输入的量程和输出的量程范围都是在24伏至240伏之间，直流输入的量程与输出的量程范围是5伏至240伏之间，如果安装使用的控制系统其所使用的电力来自多个电源，则需要选择和设计有着隔离作用的公共线路。在选择确定输入接口和输出接口的设计、线路连接的设计之后，要对输入或输出进行科学的模拟工作，以确保选择的I/O地址是可正常使用的。

2.3系统控制元件的设计

系统控制元件的设计工作，是控制系统设计工作中硬件设计内容的重要工作部分，其设计工作内容主要是存储空间的合理分配设计，选定专用的存储器，设计合理的系统初试程序，设计编写合理的功能子程序，以及设计编辑其余辅助作用的程序。在将各种设备合理安装到配线板，以及合理连接PLC的所有线路之后，要对系统进行合理的调试，其调试工作的重点内容是合理调试软件系统，使对元件的控制要满足控制系统的相应要求，最后的工作就是试运行工作，在试运行过程中发现了故障问题要及时停止，并对问题进行相应的分析和处理，故障问题解决之后要再次进行试运行工作，出现故障问题便要重复上述操作，直至试运行没有出现任何故障问题，才能进行最后的验收工作。

2.4对系统软件进行设计

在软件设计工作中，PLC在控制系统中的应用，主要是上位机软件的设计和下位机编程软件的设计，上位机软件的设计工作任务是PLC系统软件设计工作中的关键内容。在选择合适的软件类型上，RSVIEW32型监控软件是较为合适的软件，技术工作人员较为容易掌握和使用此款软件，能根据用户的需要提供和构造合适的控制方案等。

3结语

在电气设备的控制系统中科学应用合理的PLC，较大程度的简化继电器逻辑，能使自动控制系统得以简化，能增加控制系统稳定运行的可靠性，而且PLC系统易于掌握、其操作难度较低，可大程度降低电气设备控制系统在运行过程中可能出现的控制故障，以确保电气设备的自动控制系统的稳定运行。

参考文献

[1]石磊.浅谈电气设备自动控制系统中PLC的设计与运用[J].环球市场,(16):214.