可编程控制器在装瓶厂灌装机中的应用_开题报告

一、文献综述

电气自动化是一门与电气工程具有密切关系的学科，其所涉及的领域包括了电气工程系统运行、自动控制、信息处理，还包括了计算机技术研发、电子技术研发等等。当前，世界经济正处于高速发展的阶段中，各个领域的科学技术也正在不断的更新换代，而科学技术在人类生活以及生产中的应用也越来越广泛，电气自动化也毫不例外，逐渐开创了一条新的发展道路，电气自动化水平正在不断提高。今天，电气自动化在工业生产的各个环节都得到了运用，为了提高电气自动化的应用效果，还引进了先进的计算机技术，尤其是可编程控制器技术，通过可编程控制器的应用来增加电器自动化的灵活性以及控制性，由此极大的扩展了电气自动化应用的领域以及范围

可编程控制器（以下简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机、自动控制技术和通信技术而开发的新一代工业控制装置，它是以微型计算机为基础的一种为用于工业环境而设计的数字式电子系统，这种系统用可编程序存储面向用户指令的内部寄存器，完成规定的功能，如：逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等，通过数字量的输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。具有可靠性高、易编程、体积小、抗干扰能力强、组装较为灵敏等相关的特点。PLC控制系统用内部已定义的辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认为为零,无需考虑传统继电器的返回系数。　　PLC控制技术的主要特点表现在三个方面：首先，PLC和现场总线之间有着密切的关系，其次，PLC控制技术的通信协议统一，增强了通信的开放性。第三，PLC控制技术的通信程序较为简单，仅需要利用通信接口软件和专门计算机就能实现对通信程序的设计，这在很大程度上降低了计算机编程的工作量。 　　当前PLC控制技术在工业自动化中的应用主要表现在以下几个方面，分别为：开关量控制、电动机调速变频控制、位置控制、系统集中控制及模拟量控制。 　　1、开关量控制 　　开关量的逻辑控制是PLC最基本、应用最广泛的领域。由于PLC设置了与（AND）、或（OR）、非（NOT）等逻辑指令，在很大程度上取代了传统的继电器控制系统，能实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控、自动化生产线的控制等等。如：汽车零部件装配线上的物件输送以及各工序的加工与动作，电动机的控制，高炉上料系统，电梯控制，港口码头货物运输控制等，又如：它在注塑机、烟草机械、印刷机械、组合机床、包装流水线、电镀流水线等生产和物流控制方而都存在广泛的应用。 　　2、电动机变频调速控制 　　PLC控制技术的指令系统能够和电动机变频器放到一起使用，从而实现对电动机调速与运转的控制。在PWM与PLC输出变频器之间，加入电压平滑电路，设置完成之后在PWM指令中加入T数值来实现对转速的控制，T与转速呈正相关的关系，PWM指令所输出的脉冲周期的大小对电压波纹的输出有着较大的影响。 

3、位置控制

在PLC系统工作中位置的控制显得十分的重要，而且位置控制在整个工业自动化具有十分重要的地位。当前位置控制已经受到了广泛的应用，例如工业生产中经常用到的搬运定位控制等。当PLC系统发出脉冲，那么步电机的脉冲就能够保证更加的精准。 　　4、系统集中控制 　　PLC控制技术不但能够在自动化控制中进行应用，还能够应用在系统自身的集中控制中，如系统显示控制与故障检测控制等。控制系统的具体原理是根据逻辑错误检测和时限故障检测来实现对系统的监控的。机床设备在每次工步执行的过程中，均需要消耗一定的时间，因此，可以在对工步进行检测时，启动定时器，然后将定时器输出的信号作为启动报警信号和自动停机信号，在这里需要注意；动作持续的时间要短于定时器输出信号的时间。当设备处于正常工作情况下，电控系统的中间记忆单元、输出信号、输入信号存在一定的逻辑关系，若出现了设备的故障，该种逻辑关系将受到破坏，这时可以通过预先设计好的常见故障逻辑判断程序来实现对系统集中控制中故障的分析并作出相关的报警。 　　5、模拟量控制 　　PLC控制技术可以根据需要控制的对象特征来实现对功能模块的组合，从而形成齐全的控制系统，最终实现系统的灵活控制。PLC控制技术中包含有：通讯模块、模拟量控制模块、位置控制模块、高速计数模块、I/O模块、主机模块等。PLC控制技术通过对模量进行控制实现对各个模块使用的控制，从而使其不仅能够达到过程控制的目的，还能够实现仪表的控制。PLC模量控制在很大程度上提升了过程控制的精度，其还可以实现在进行温度控制的过程中保温、降温、升温等相关过程的温度控制，给工业热处理过程的维护与控制设计带来了较大的便利性，这为以往工业仪表控制过程中不能实现的。 　　任何事物都具有两面性，PLC系统在工业自动化控制中具有十分重要的作用，它本身也具有很多优点，但是在实际的应用过程中仍然会存在一些问题导致应用效果受到影响，在众多问题当中封闭的软硬件体系则是很大的缺点，很容易造成不兼容的情况，另外当前针对PLC控制技术具体编程软件的标准还处于规划中，这在很大程度上影响到PLC控制技术的规范化使用。因此，PLC控制技术在工业自动化应用的过程中应注意如下方面的问题。 　　1、温度要求 　　一般情况下，PLC控制的工作温度限制为0℃到55℃，所以PLC在进行安装的过程中应当全面的考虑整体散热性的要求，不能出现阳光直射，对于一些发热量较大的设备也应当远离，若PLC周边的温度超过了55℃，则应当安装相关的制冷装置或者通风装置，来有效的降低PLC的实际工作温度，达到PLC正常的温度范围内。 　　

2湿度要求 　　为更好的保证PLC元件工作的稳定性，应当对PLC元件工作环境的湿度进行全面的控制。PLC元件的绝缘性和环境水汽的含量有着直接的关系，应将PLC元件工作环境的湿度控制在85%之下。 　　3震动要求 　　PLC元件对震动方面有着较高的要求，PLC工作环境应尽量的避免频率在10赫兹到55赫兹之间的震动，若处于上述范围之内，则应当采取针对性的措施以降低震动给PLC元件正常工作带来的影响。  

本文将以装瓶厂灌注机自动控制系统改造为例介绍采用基于PLC的控制系统来取代原来由单片机、继电器等构成的控制系统，采用模块化结构，具有良好的可移植性和可维护性。对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助，同时又提高了生产线的效率、降低设备故障率，减少了企业产品质量的波动，达到了很好的效果。　

（一）国内研究现状

  我国PLC的发展从70年代初期开始起步，分别经历了分立元件，小规模集成电路、大规模集成电路三个发展阶段。目前国内从事PLC研究的大学、研究所，工厂等共有30多个，但从整体技术分析，我国的PLC技术水平与发达国家相比还是有一定的差别的。为了我国的传统工业的技术改造和大中型工程的配套，研制带有PLC的新型设备，近几年通过引进大量PLC单机或生产线，开展全国性的PLC学术讨论，行业情况调研，开展PLC专业课程等方法，培养应用人才为主，促使PLC的大力普及。

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（二）国外研究现状

国外PLC的发展已进入第4代，产品更新换代的时间也越来越短，新的技术不断出现，大型PLC朝着高速度、多功能、网络化、适应集散型递阶式控制系统的方向发展，小型PLC朝着增强功能，降低价格的方向前进。

  　分析其发展趋势，PLC在技术上的发展特点有如下几个方面：

  　首先是增强功能，提高速度，从组合式的单机控制方式向灵活配置的递阶式的控制方式发展，增强功能主要表现在改进系统结构，增强运算能力，加强通讯功能，改善人机界面等。为了提高处理速度，目前先进的PLC的主处理单元（MPU）大多采用16位或32位的CPU，采用多CPU处理技术的也越来越多，还有将计算机改装成为PLC的一个模块，使该模块可直接插在PLC的基板或机架上，通过PLC的数据总线和地址总线直接访问计算机的存储器，使计算机成为PLC系统的一个智能运算模块，从而使PLC的运算处理功能发生了新的变化，更多地具有计算机的功能。

  　其次，PLC加速进入过程控制领域，现代PLC无论是大型还是小型产品，大多有通讯功能，可构成二级或三级的集散型控制系统（DCS）。由于PLC是专为在工业环境中应用而设计的，所以PLC型的DCS越来越受用户的欢迎。PLC传统上主要解决电气控制问题，现在它与传统上只解决仪表控制问题的DCS相结合，形成了一种新型的控制装置，即保持了PLC与DCS各自的优点，又将电气控制与仪表控制加以沟通，PLC正稳步地占据过程控制领域。

  　第三，PLC的通讯能力大大增强，国外不少厂商大大提高了PLC局域网的通讯速度和通讯容量，实际导入OSI（开放系统互连）的MAP（制造自动化协议）7层规约，使不同厂家的控制产品能纳入一个通讯网络。

  　第四，国外PLC的编程语言向高层次发展，分散型，智能型I/O子系统大量涌现，极大地扩展了PLC的应用范围。

据报道，在国外，PLC产品已占全部电气控制设备的10%，PLC在工厂自动化（FA）、数控机床（CNC）、柔性制造系统（FMS）、工业机器人（ROBOT）等领域中占据重要地位。

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二、^范文提纲

引言：谈及应用PLC提高设备自动化程度

1　灌注机控制系统总体介绍

1.1　灌注机系统结构

1.2　灌注机工艺流程

1.3　原灌注机改造背景

2　 PLC改造应用

2.1　控制系统设计思路

2.2　控制系统工艺流程

3　灌注机控制系统硬件设计

3.1　PLC选型

3.1.1　选择PLC控制的原因

3.1.2　PLC介绍

3.1.3　PLC型号的选择

3.2　PLC硬件连接

4　灌注机控制系统软件设计

4.1　指令介绍

4.1.1　定时器指令

4.1.2　移位指令

4.2　I/O点的分配

4.3　工作过程程序设计

4.3.1　正常灌注流程控制

4.1.2　爆瓶情况时的控制

4.1.3　进瓶信号的控制

4.1.4　主传动速度的控制

5　PLC改造总结

三、参考文献

（10篇以上）

著作：

[1] 陈立定、吴玉香、苏开才.《电气控制与可编程序控制器》 [M]. 广州：华南理工大学出版社：2001

[2] 张万忠、刘明芹. 《电器与PLC控制技术》[M]. 北京：化学工业出版社：2003

[3] 郭纯生.《可编程序编程实践与提高》[M]. 北京：电子工业出版社：2006（7）

[4] 廖常初. 《PLC基础及应用》[M]. 北京：机械工业出版社：2004

[5] 谢克明.《可编程序控制器原理与程序设计》[M]. 北京：电子工业出版社：2002

[6] 汪志峰.《可编程序控制器原理与应用》[M]. 西安：电子科技大字出版社：2004

期刊文章：

[7]刘天浩.《可编程控制器PLC的现状及应用分析》[J].计算机与信息技术，2007年，第13期 

[8]王兆义.《可编程控制器技术发展动向》[J].电子与自动化，1997年，第06期 

电子文献：

[9]MITSUBISHI ELECTRIC.《HARDWARE MANUAL》[Z].三菱电机自动化（中国）有限公司://cn.mitsubishielectric.com，2000（05）

[10]MITSUBISHI ELECTRIC.《FX系列编程手册》[Z].三菱电机自动化（中国）有限公司://cn.mitsubishielectric.com，2000（04）