PLC控制系统课程设计
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计，它采用 可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等 操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编 程控制器及其有关设备，都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的 原则设计。
PLC的一般结构如图 2-3所示，由图可见主要有 6个部分组成，包括 CPU （中央处 理器）、存
储器、输入/输出接口电路、电源、外设接口、
I/O扩展接口。
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图2-3 PLC结构图
（1） 中央处理单元（CPU）
与通用计算机中的 CPU 一样，PLC中的CPU也是整个系统的核心部件，主要有
运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成， 此外还有外围芯片、 总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了 如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。 （2） 存储器
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。 PLC常用的存储器类型有 （3） I/O模块
输入模块和输出模块通常称为
I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种
PLC与现场I/O装置或设备之
I/O模块上还有状态显示
RAM、EPROM、EEPROM 等。
PLC的整体性能,
I/O接口模块与外界联系而实现的。输入模块和输出模块是 间的连接部件，起着 PLC与外部设备之间传递信息的作用。通常 和I/O接线端子排，以便于连接和监视。 4）电源模块
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输入、输出接口电路是 PLC与现场I/O设备相连接的部件。它的作用是将输入信 号转换为PLC能够接收和处理的信号， 将CPU送来的弱电信号转换为外部设备所需要 的强电信号。 2.8 PLC输入、输出口分配 输入/输出地址分配如表 2-1
表2-1液体混合装置输入 /输出地址分配 输入设备 启动按钮 SL1液位传感器 SL2液位传感器 SL3液位传感器 SL4液位传感器 停止按钮
输入点编号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 输出设备 电磁阀YV1 电磁阀YV2 电磁阀YV3 电磁阀YV4 搅拌机M 输出点编号 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.4 Q0.3 I0.5 2.9液体混合装置输入/输出接线 输入/输出接线图如图 2-4
1M 启动SB1
FU1 1L Q0.0 I0.0 -D ■D
FU2
YV1
SL1
I0.1 Q0.1 YV2
SL2 I0.2 Q0.2 CPU226 YV3
SL3
I0.3 Q0.3 KM
SL4
I0.4 停止 SB2
I0.5 Q0.4 YV4
M L+ N L 220V
图2-4输入/输出接线图
（1）第一种液体的进入
当PLC接通电源后，按下启动按钮 SB0后，触点I0.0接通，Q0.1得电并自锁， 与之相连的电磁阀 YV1接通并保持，液体 时，SL1动作。
（2） 第二种液体的进入
A开始流入，当液体达到液面传感器
SL1 的位置
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当液体达到液位传感器 SL2的位置时，SL2动作，10.2接通使Q0.2得电并自锁， 与之相连的电磁阀 YV2接通并保持，液体B开始流入液罐，同时I0.2的动断辅助触点 I0.2断开，液体 A停止流入。 （3） 第三种液体的进入
当液体达到液位传感器 SL3的位置时，SL3动作，I0.3接通使Q0.3得电并自锁， 与之相连的电磁阀 YV3接通并保持，液体C开始流入液罐，同时I0.3的动断辅助触点 I0.3断开，液体 B停止流入。 （4） 搅拌机工作
当液体达到液位传感器 SL4时，SL4动作，I0.4接通使Q0.4得电并自锁，与之相 连的电磁阀接通并保持，同时 I0.4的动断辅助触点I0.4断开，液体C停止流入，搅拌 机开始搅拌，同时时间继电器 T37得电开始计时。 （5） 混合液体开始排出
1 min后时间继电器 T37计时时间到，其动合辅助触点 T37闭合，Q0.5得电并自 锁，与之相连的电磁阀 YV4接通并保持，同时 Q0.5的动断辅助触点 Q0.5断开，断开 Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4，液体开始排出。 （6） 混合液体排完
Q0.5得电的同时带动 Q0.6得电，液体排出的同时
SL4、SL3、SL2、SL1相继复
SL1复位闭合，时
位，当液面下降到 SL1时，SL1由接通变为断开，其动断辅助触点
间继电器T38得电开始计时，20s后T38计时时间到，其动断辅助触点 T38断开，Q0.5 失电停止排放液体。
（7） 重复液体混合过程及停止
T38动合辅助触点闭合， Q0.1得电自锁，其动断辅助触点 Q0.1断开，T38失电复 位,开始循环，当需要停止时按下停止按钮 I0.5，Q0.7得电并自锁，当T38得电时Q1.0 得电，停止工作。
第3章系统常见故障分析及维护
为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、
元器件设备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易 出故障，以便采取措施，希望能对 3.1系统故障的概念
PLC过程控制系统的系统设计和维护有所帮助。
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系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为 控制设备故障两部分。
PLC故障和现场生产
I/O模块及
PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、
相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括 电器、接触器、阀门、电动机等。 3.2系统故障分析及处理
I/O端口和现场控制检测设备，如继
3.2.1 PLC主机系统
PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统、电源在连续工作、散热中、 电压和电流的波动冲击是不可避免的。系统总线的损坏主要由于现在
PLC多为插件结
构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空 气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化 等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、 尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前 PLC的主存储器大多采用可擦写
ROM，其
CPU模块工艺水平有关。而
PLC主
使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、
PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片、故障率已经大大下降。对于
机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，同时在系统维护时， 严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。
PLC最大的薄弱环节在 I/O端口。PLC的技术优势在于其 的技术水平相差无几的情况下， 损坏中的突出环节。要减少
422 PLC的I/O端口 I/O端口，在主机系统
I/O模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC
I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先应
按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因 素，对主要干扰源要进行隔离或处理。 323现场控制设备
在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场，现场中最容易出故障的有以 下几个方面：
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