基于PLC的电气自动化仪器仪表故障检测系统

基于PLC技术的自动化生产线控制系统设计自动化生产线是现代工业生产中的关键技术之一，能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量和稳定性。

而PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为现代自动化控制系统的核心，具有可编程、多功能、高可靠性等特点，被广泛应用于各个行业的自动化生产线控制系统中。

设计基于PLC技术的自动化生产线控制系统需要遵循以下几个步骤：1.系统分析和规划：首先，需要对整个生产线的工艺流程进行分析和规划，确定需要自动化控制的环节和目标，确保自动化系统能够满足生产需求。

2.设计电气和机械硬件：根据分析和规划的结果，设计电气和机械硬件，包括传感器、执行器、电机、开关等元件的选型和布置，确保硬件的可靠性和稳定性。

3. PLC程序设计：根据工艺流程和硬件设计，编写PLC的控制程序。

PLC的控制程序可以使用各种编程语言，如传统的ladder diagram（梯形图）、structured text（结构化文本）等，根据需要选择合适的编程语言。

4.联机调试和测试：在控制程序编写完成后，将PLC与整个系统进行联机调试和测试，确保各个环节的传感器、执行器和PLC之间的通信和控制正常运行。

5.故障检测和维护：设计自动化生产线控制系统时，需要考虑到故障检测和维护的问题。

可以利用PLC的故障诊断功能，实时监测传感器和执行器的状态，并通过人机界面或网络等方式报警和通知工作人员。

在设计基于PLC技术的自动化生产线控制系统时，需要考虑以下几个方面的问题：1.系统可靠性：自动化生产线控制系统需要具有高可靠性，确保生产线的稳定运行。

因此，需要选择具有高可靠性的PLC设备，并设计备份和冗余系统以应对可能的故障。

2.通信与网络功能：现代自动化生产线控制系统通常需要与其他系统进行通信和数据交换。

因此，设计时需要考虑PLC的通信和网络功能，确保系统能够与其他设备进行数据传输和控制。

浅谈PLC技术背景下电气仪表自动化控制摘要：随着科技的发展，电气系统的自动化控制在我国得到了长足的进步，实现对电气仪表的自动化控制，对我国工业的发展有着极为重要的意义。

传统的控制电气仪表的方案并不能满足人们的使用要求，常常会有因疏漏而产生事故的问题发生。

因此，为了使对电气仪表的控制更加精准，同时也避免人力控制的缺陷，人们开始使用基于PLC技术的控制系统。

通过PLC的控制，人们可以直接通过参数查找电气仪表发生故障的原因，同时还可以直接对电器仪表进行控制，减小事故发生的概率，使操作更加安全。

本文主要探究了PLC技术背景下电气仪表自动化控制，以供参考。

关键词：PLC技术；电气仪表；自动化控制引言：基于PLC技术的电气仪表自动化控制方法，可以帮助管理者及时发现电气仪表自动化控制过程中所存在的问题，并且及时找到有效的解决办法，彻底弥补了传统电气仪表自动化控制方法的不足，不仅提高了电气仪表控制质量和效率，还提高了电气仪表运行过程中的安全性，PLC技术的应用为电气自动化控制的良好发展提供了巨大的推力。

一、PLC技术概述PLC全称叫做可编程逻辑控制器，它可以通过对工作数据的模拟分析来优化电气系统的运行性能。

PLC的存储器具有一定的逻辑运算能力，可以使用一些模拟量与数字量来对整个设备的运行进行控制。

而传统的控制系统内部接线较为复杂，而且造价较高且消耗较大。

以计算机技术和接触器控制技术为基础的PLC应用辅助继电器取代机械触电继电器，通过应用逻辑关系来连接各个电气仪表，可以使节点变为时间降到最低，这就使PLC得到了强大的抗干扰能力，而且还有操作指令可以很快的传达到电气仪表上。

PLC控制系统由中央处理器、存储器、I/O接口等诸多部件构成。

其模块化的设置可以使用户根据自己的需求来给PLC添加不同的功能，这样就大大的提升了控制系统的灵活性以及可靠性，而且还能提升电气仪表的运行性能。

二、电气自动化的控制系统的组成1、对PLC模板的控制PLC模板的运行对电气自动化的控制系统有着重要的作用，如果PLC模板的运行错误将会对整个电气系统造成很大的影响。

探析PLC电机故障诊断系统的设计引言PLC系统的安全与否直接关系到整个工业控制系统的安全性。

一个完善的PLC系统必须满足以下两个要求：一是能够满足正常运行的控制要求，二是具备足够的自我诊断和故障处理的能力。

工业控制系统中故障自诊功能的实现代表着该系统已经全面进入了智能化阶段，对于工业控制的发展而言，故障自诊功能有着十分重要的意义。

一、设计思路分析电机的故障诊断主要包括两种方式：一种是专家系统法，这种方法是在已有的故障知识的基础上建立知识库并具备一定的推理能力，同时通过计算机对现场的故障情况进行采集和分析，进而找出故障产生的原因，目前这一诊断方法在复杂性和耦合性均较高的工业系统中应用广泛；还有一种故障诊断方法是故障树法，它是在逻辑推理的基础上，根据系统输出的错误逐步的推理并找到问题出现的根源，这一诊断方法常用于简单且耦合性低的工业系统中。

PLC在现代工业控制系统中应用广泛，其内部包含有大量的信息资源和指令功能，可以用于编制故障的检测和报警系统，在传统继电器功能的基础上，更加的灵活和稳定可靠。

二、基于PLC电机故障诊断系统的设计1系统硬件设计PLC在故障诊断系统中的主要作用是对输入系统的设备故障进行检测，并在此基础上进行预处理，再将上述信息传给上位计算机。

上位计算机根据已有的专家库中的相关知识识别相对于的故障特征并针对性的分析其产生的原因。

同时在故障位置确定后，在人机界面显示故障的诊断结果及其产生原因，并提出相应的建议来帮助操作员排除故障。

2系统软件设计在设计系统软件时，需要全面的分析系统中可能出现的各种故障，并根据故障特征对各故障划分不同的层次结构，依据这一层次结构进行故障诊断。

在进行程序设计过程中，需要充分地考虑到出现故障的系统中的结构特征，并且需要科学、合理地分析其逻辑流程。

在软件设计的故障引入点处要充分的考虑引入的全面性，这能够使系统快速的发现故障并及时处理。

同时，在系统的允许范围内，要尽可能的将最低级的错误引入系统中，以便于系统故障的自诊。

基于PLC电机故障诊断系统设计摘要：随着经济的高速发展，现今社会自动化代替人工操作已经不是梦想，PLC可编程逻辑控制器（PLC）是实现自动化操作的基础。

一个完善的PLC控制系统不仅仅只是使整个自动化操作系统满足工业自动化控制的要求还可以在自动化生产系统出现故障时及时的对故障进行诊断和处理，保证了生产设备的正常运转。

PLC故障的诊断和处理是体现自动化控制系统代替人工操作实现自我诊断和处理的先进化程度，同时也是衡量自动化控制的智能化指标。

PLC 对于整个系统故障的自我诊断对于工业控制具有较的实用价值。

关键词：PLC电机故障诊断系统设计中图分类号：TM57 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）06-0278-02在当下的工业生产过程中，PLC控制系统在工业智能化的领域被大量的使用，是实现工业自动化控制的中间力量。

PLC的完善程度决定着整个自动化操作系统的安全性和可靠性，PLC故障诊断系统它在工业自动化控制中占有举足轻重的地位。

一、电机系统的组成和工作原理PLC电机系统主要由上位计算机和一套PLC监控系统组成[1]。

上位计算机为用户提供数据、图形和事件的显示。

PLC 通过外部变送器、互感器和发动机连接完成自动化系统设备的故障信号检测并将这些数据转化为通讯数据传输给上位计算机。

上位计算机通过对故障原因进行分析和判断，分析和判断后的结果通过数据传送给人机界面。

人机界面给出故障点解释故障的诊断结果，并在人机界面给出相应排除故障的建议。

电机故障诊断系统的框架图如下：当操作人员按下生产系统的开机按钮后，PLC电机故障诊断系统先对断路器的闭合或断开的形态进行判断，如果电机故障诊断系统监测到断路器初始状态为闭合那么电机将无法启动，并且伴随报警，反之则启动成功。

电机启动成功的标志是在控制柜上电机的“开/关”指示灯亮起，反之则电机出现故障。

在生产设备运行过程中，PLC不停的对电机有可能发生的故障进行循环的检测。

开题报告电气工程及自动化基于PLC的电机故障诊断系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义电机在工农业生产中应用广泛，为各种工农业设备提供原动力，是电气控制系统中的重要环节，给人们的生活带来了极大的便利。

电机故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早起发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。

电机故障一旦发生，对工作人员的生命财产将会造成很大的损失和严重的后果，在一些特殊的行业甚至会对国家的经济、军事、政治等造成严重后果。

同时由于电机是应用于多行业的复杂系统，尽管在设计、研制阶段已经考虑了诸多因数、采取了有力措施，但由于设计、研制、加工工艺水平等因数等客观条件的影响，甚至还要工作在无人值守、恶劣环境下，难免会发生电机故障。

因此如何提高电机工作的可靠性和安全性已经成为诸多行业关注的热点问题。

电机故障诊断系统正是适应这一需求而发展起来的。

PLC，可编程逻辑控制器，作为一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，技术与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模仿式输入/输出控制各类型的机械或生产过称。

基于PLC的电机故障诊断系统应运而生。

PLC是现在应用最多最广泛的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源和强大的功能指令，编制故障检测报警程序，不仅可以替代继电器实现相应功能，还可以提高工作的可靠性和系统的灵活性。

PLC以被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化的进程，被人们称为现在工业控制三大支柱之一。

PLC作为一种控制器，具有成熟稳定可靠的性能，到目前为止其已经在工业控制中得到广泛的应用。

PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。

一个完善的PLC系统除了能够正常运行外，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。

PLC在电力系统中的应用案例随着科技的快速发展和工业自动化的推广，可编程逻辑控制器（PLC）在电力系统中的应用也越来越广泛。

本文将以案例的形式介绍一些PLC在电力系统中的具体应用。

案例一：电力监控系统在一个大型发电厂中，需要对电力系统进行实时监控以确保其正常运行。

利用PLC的强大功能，可以实现对电力系统参数的监测和报警功能。

例如，PLC可以监测电压、电流、功率因数等参数，一旦出现异常，即可通过PLC发送报警信号，提醒工作人员并采取相应的措施。

此外，PLC还可以通过通信接口与数据管理系统进行数据交互，实现数据的远程传输和分析，进一步提高电力系统的安全性和可靠性。

案例二：电力负荷管理在一个城市的电网系统中，需要合理管理和控制电力负荷，以满足用户的需求并保证电网的稳定运行。

通过PLC的应用，可以实现精确的负荷预测和负荷调控。

PLC可以根据历史数据和实时数据，进行负荷预测，并根据预测结果自动调节供电情况，以避免过载或不足。

同时，PLC还可以根据电力需求的变化，灵活地调整电力分配方式，实现高效的电力利用和分配。

案例三：电力设备故障检测与隔离在一个电力系统中，电力设备的故障是不可避免的。

为了减少故障对电力系统的影响，需要及时检测和隔离故障。

PLC可以用于监测电力设备的状态，例如变压器的温度、电机的电流等。

一旦发现设备异常，PLC可以根据预设的逻辑和规则，自动采取相应的控制措施，例如切断故障设备的供电，以保护整个电力系统的正常运行。

这种基于PLC的故障检测和隔离能够大大提高电力系统的可靠性和安全性。

案例四：电力系统节能优化为了减少能源消耗和提高电力系统的效率，可利用PLC实现电力系统的节能优化。

PLC可以监测电力系统各个节点的用电情况，并根据不同的电力需求和工况，自动调节供电方式和电力分配方式，以达到节能的效果。

此外，PLC还可以通过控制电力设备的启停，实现对无效运行的设备进行节能管理。

通过这种基于PLC的节能优化措施，可以有效降低电力系统的运行成本，提高能源利用效率。

电气工程自动化中的仪表测控技术探究摘要：在社会不断进步的背景下，我国电气工程自动化工程也取得了长足的进步。

仪表测控技术是电气工程自动化的重要技术手段，加强这一技术的应用对确保这些功能自动化系统的有效运作至关重要，由于城市化和工业化的高速发展，我国社会经济发展迅速，科技在生活及工业中的应用愈加全面。

电力是我国城市建设、社会发展、工业生产及人们生活的基本需求，电气工程自动化的实现，可提高我国电力运输的效率及电力工程建设的成本控制，因此，本文通过对电气工程自动化中的仪表测控技术进行了重点探究，并且制定出针对性的应对与优化方案，确保测控技术能够得到高水平的发展，更好地为电气工程自动化服务并保证自动化技术的应用质量。

关键词：电气工程自动化；仪表测控技术引言就电气工程而言，仪表测控技术的应用不可或缺，需基于现阶段电气工程自动化建设要求，确保仪表测控技术的运用以提高电力系统运行的质量和效率，从而满足满足仪器测控技术在电气系统中应用的基本要求。

1电气工程自动化中仪表测控技术的特点电气工程自动化中仪表测控技术的应用过程中，在供电时因为受到工作原理的影响，其供电特点具有非常明显的差异。

一般比较常见的电气仪表供电系统特点主要体现在了以下几个方面：（1）DCS分散控制系统。

该系统目前在电厂热控自动化领域中有着非常广泛的应用，在设计阶段中主要是采取了内置双回路异电源的供电方法，可以有效防止因为单回路供电而产生的安全问题。

（2）SIS仪表安全监控系统。

该系统在设计上与DCS系统之间具有一定的相似性，可以有效保证整个供电系统运行过程中的安全性。

（3）PLC控制系统。

该系统主要是应用到了双电源冗余式的配置方法，保证整个供电系统在运行过程中可以满足一定的可靠性。

2电气自动化技术的应用优势2.1发展速度在数字化不断发展的过程中，能够全面提升计算机系统功能的完善性，并且电气自动化系统的发展也与计算机技术息息相关。

计算机技术的有效运用，可以实现电力电气自动化系统的进步，与此同时也对相关产品进行了监控。

基于PLC的电机控制系统与实现摘要：PLC的电机控制系统在现代自动化生产中至关重要的，电机是现代自动化生产中最为常用的动力设备之一，是现代工业生产中必不可少的一环。

本文主要介绍了PLC电机控制系统的软件设计及实现，包括程序设计、编程语言、状态检测、动作控制、故障检测和报警处理等方面。

通过对软件设计的合理搭配和运用，可以构建出功能强大、稳定可靠的PLC电机控制系统，以满足不同工业应用场景的需求。

同时，本文还强调了软件设计在整个系统中的重要性，是整个系统的灵魂所在。

关键字：PLC电机控制系统；软件设计；编程语言0前言现代工业生产中，电机控制系统是必不可少的一环。

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为一种通用的工业控制设备，被广泛应用于电机控制系统中。

PLC电机控制系统可以实现电机的启动、停止、正转、反转、变速等控制操作，同时能够实时检测电机状态，监测故障，并给出相应的报警提示。

而这一切的实现离不开系统软件设计与实现。

本文将介绍PLC电机控制系统的软件设计，包括程序设计、编程语言、状态检测、动作控制、故障检测和报警处理等方面，以帮助读者更好地理解PLC电机控制系统的工作原理和软件设计流程。

1PLC的电机控制系统重要性PLC的电机控制系统在现代自动化生产中扮演着至关重要的角色。

电机作为现代自动化生产中最为常用的动力设备之一，其控制对于生产效率、产品质量、节能降耗等方面均具有重要意义。

PLC电机控制系统利用PLC的高效性能和可编程性，实现对电机的精准控制，能够提高生产线的稳定性、减少生产线的故障率、提高生产效率、降低能源消耗、优化生产成本等，从而极大地增强了生产线的竞争力。

因此，PLC的电机控制系统的重要性不言而喻，对于现代自动化生产具有不可替代的作用。

2PLC电机控制系统设计思路设计PLC电机控制系统的基本思路包括确定系统要实现的功能、选择适合的PLC型号、编写控制程序、选择合适的输入输出模块和传感器执行器、进行系统联调和测试、完成系统安装和调试以及完善系统文档和培训。

基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文毕业设计论文题目基于PLC的电机故障诊断系统设计院系机电工程系专业机电一体化姓名 3学号 3指导教师 3任务与要求任务1明确控制要求确定控制方案2选择PLC类型3输入输出设备选择及输入输出点分配4设计调试5电机故障诊断控制系统的实现要求1介绍所使用PLC及控制系统涉及其它设备的基本情况2分析所设计控制系统的控制对象的工艺流程3确定IO表4设计硬件构成及接线5设计PLC控制程序6依照上述要求撰写毕业论文毕业设计论文进度计划表摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计以及存在的问题同时介绍了可编程控制器的工作原理选型依据设计了一种基于PLC电机故障诊断系统并且详细介绍了所选用的西门子S7-200PLC以及同类型的S7-300S7-400PLC根据设计要求对PLC的输入输出IO进行了分配并且编写系统运行的梯形图准备开机时按下开机按钮后首先检测断路器状态如果断路器初始状态为闭合电机无法启动并且声光报警如果断路器初始状态为断开断路器合闸电机开始启动在启动过程中若发生一级故障PLC进行相应的保护动作启动完成后电机开关指示灯亮电机正常运行运行过程中PLC依次循环检测电机是否发生相间短路断相低电压单相接地过负荷过电流等故障若有发生PLC进行相应保护动作关机时PLC接到关机命令后断路器跳闸电机开关指示灯灭故障声光报警后按报警复位按钮复位本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计关键词故障诊断 PLC 电机AbstractThis paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC IO for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot press the button after boot the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed electrical doesnt start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process if a failure occurred the protection PLC correspond action．Start after the completion of motor onoff indicator light on the electrical normal operate．Running process PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuitbreaking phaselow-voltage single-phase -to -ground overload over-current fault and so on．If occurred PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown orders tripping circuit breakersmotor on off indicator light eliminate． Fault sound and light alarm at the alarm reset button reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．KEY WORDFault DiagnosisPLC Motor目录第一章绪论 1第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍 2 第一节 PLC发展历程 2第二节 PLC的分类3第三节 PLC的工作原理 4第四节 PLC的组成5第三章可编程控制器系统设计8第一节可编程控制器系统设计原则8第二节可编程控制器系统设计步骤8第三节可编程控制器控制系统的硬件设计 9 第四节 PLC的选取及介绍11第五节 S7-200系列PLC的硬件配置14第四章电机故障诊断系统设计18第一节电机的故障18第二节电机的保护19第三节故障诊断系统设计 21第五章系统电源设计33结论35致谢36参考文献37附录38第一章绪论可编程控制器在发展初期由于价格较高使它的应用受到了限制近年来PLC 应用范围迅速扩大主要原因是一方面由于微处理器芯片及相关元件的价格大大下降使得PLC的成本下降另一方面随着PLC的功能大幅度提高它能解决许多复杂的计算和通信问题使得PLC的应用范围日益扩大目前PLC已广泛应用于钢铁石油化工电力建材机械制造汽车轻纺交通运输环保以及文化娱乐等行业PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行一个完善的PLC系统除了能够正常运行满足工业控制的要求还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志对于工业控制具有较高的意义和实用价值PLC是现在应用较多的一种控制装置利用PLC丰富的内部资源及强大的功能指令编制故障检测报警程序提高工作可靠性及其系统的灵活性第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍第一节 PLC发展历程随着工业自动化程度的不断提高使用继电器构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来首先是复杂的系统使用成百上千各种各样的继电器成千上万根导线只要一个电器一根导线出现故障系统就不能正常工作这就大大降低了这种接线逻辑系统的可靠性且系统维修及改造很不容易到了20世纪60年代末人们设想能否把计算机的通用灵活功能完善与继电-接触器控制系统的简单易懂使用方便生产成本低等特点结合起来生产出一种面向生产过程顺序控制可利用简单语言编程能让完全不熟悉计算机的人也能方便使用的控制器这一设想最早由美国最大的汽车制造商通用汽车公司于1968年提出根据以上要求美国数字设备公司在1969年首先研制出了全世界第一台可编程序逻辑控制器并简称为可编程控制器1971年日本从美国引进这项技术开始生产可编程控制器1973年西德法国等西欧国家也开始研制生产可编程控制器1974年我国开始研制可编程控制器并在1977年应用于工业生产从第一台PLC诞生至今大致经历了如下四次更新换代第一代PLC多数用1位机开发采用磁芯存储器存储仅具有逻辑控制定时计数等功能第二代PLC使用了8位微处理器及半导体存储器其产品逐步系列化功能也有所增强已能实现数字运算传送比较等功能第三代PLC采用了高性能微处理器及位片式中央处理单元工作速度大幅度提高同时促使其向多功能和联网方向发展并具有较强的自诊断能力第四代PLC不仅全面使用16位32位微处理器作为CPU内存容量也更大可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统而且编程语言除了可使用传统的梯形图流程图等还可以使用高级语言外设也更加多样化许多软件厂商正在考虑如何利用企业已经成型的控制系统及新建的厂级网络开发控制系统软件帮助企业实现工厂自动化信息化为企业提供控制系统与管理网络的集成目前PLC的功能增强结构优化IO模块趋向分散化智能化编程工具和编程语言更具标准化和高级化PLC的联网通信能力增强向高速度多层次大信息量高可靠性及开放式的通信发展第二节 PLC的分类一按结构形式分类按照结构形式的不同可分为整体式PLC和模块式PLC两种1．整体式PLC 整体式可编程控制器又称为单元式或箱体式它将中央处理单元存储器单元输入输出单元输入输出扩展接口单元和电源单元等集中安装在一个机箱内这种整体式结构的可编程控制器结构紧凑体积小价格低一般小型PLC 如单体设备的开关量自动控制和机电一体化产品都采用这种结构小型PLC的主要型号有三菱F1F2FX2FX0N等系列OMRON C系列P型袖珍机西门子S7系列等2．模块式PLC 模块结构形式将PLC各部分分成若干个单独的模块如CPU模块IO模块电源模块和各种其他功能模块然后组装在机架或母板上在机架或母板的底板上有若干个模块插座和连接这些插座的内部系统总线一些产品的机架或母板上还安装了与输入输出扩展机连接的接口插座这种模块式结构的可编程控制器配置灵活装配方便便于扩展和维修一般大中型PLC都采用这种结构适用于复杂过程控制系统的应用场合常见的有三菱公司的A1NA3N系列立石公司C系列C500C2000H和通用电气公司的90TM-7090TM-30等二按功能点数分类按功能输入输出点数和存储器容量不同可分为小型中型和大型PLC三类1小型PLC 小型PLC又称为低档PLC这类PLC的规模较小它的输入输出点数一般从20点到128点用户存储容量小于2KB具有逻辑运算定时计数移位及自诊断监控等功能有些还有少量的模拟量IO算术运算数据传送远程IO和通信等功能可用于开关量控制定时计数控制顺序控制及少量模拟量控制等场合通常用来代替继电器-接触器控制在单机或小规模生产过程中使用常见的小型PLC产品有三菱公司的F1FX0系列欧姆龙SP20系列和西门子公司的S5-100US7-200等2中型PLC 中型PLC的IO点数通常在128点至512点之间用户程序存储器的容量为2～8KB除具有小型机的功能外还具有较强的模拟量IO数字运算过程参数调节数据传送与比较数值转换中断控制远程IO及通信联网功能中型PLC适用于既有开关量又有模拟量的复杂控制系统如大型注塑机控制配料和称重等中小型连续生产过程控制常见的机型有三菱公司的A1S系列立石公司的C200HC500西门子公司的S5-115U等3大型PLC 大型PLC又称为高档PLCIO点数在512点以上其中IO点数大于8192点的又称为超大型PLC用户存储器容量在8KB以上除具有中型机的功能外还具有较强的数据处理模拟调节特殊功能函数运算监视记录打印以及强大的通信联网中断控制智能控制和远程控制等功能由于大型PLC具有比中小型PLC更强大的功能因此一般用于大规模过程控制分布式控制系统和工厂自动化网络等场合常见的如三菱公司的A3MA3N立石公司的C2000HAB公司的PLC-5以及西门子公司的S5-135US5-155US7-400等第三节 PLC的工作原理小型PLC的工作过程有两个显著特点周期性顺序扫描集中批处理周期性顺序扫描是可编程控制器特有的工作方式PLC在运行过程中总是处在不断循环的顺序扫描过程中由于可编程控制器的IO点数较多采用集中批处理的方法可以简化操作过程便于控制提高系统可靠性因此可编程控制器的另一个主要特点就是对输入采样执行用户程序输出刷新实施集中批处理一公共处理扫描阶段公共处理包括PLC自检执行来自外设命令对看门狗定时器清零等二输入采样扫描阶段这是第一个集中批处理过程在这个阶段中PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号不论输入端子上是否接线CPU顺序读取全部输入端将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中在当前的扫描周期内用户程序依据的输入信号状态均从输入映像寄存器中去取而不管此时外部输入信号的状态是否变化如果此时外部输入信号的状态发生了变化也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取三执行用户程序扫描阶段这是第二个集中批处理过程在执行用户程序阶段CPU对用户程序按顺序进行扫描每扫描到一条指令所需的输入信息状态均从输入映像寄存器中读取而不是直接使用现场的立即输入信号对其他信息则是从PLC的元件映像寄存器中读取在执行用户程序中每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中这样该状态马上就可以被后面将要扫描到的指令所利用对输出继电器的扫描结果也不是马上去驱动外部负载而是将其结果写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中待输出刷新阶段集中批处理所以执行用户程序阶段也是集中批处理过程四输出刷新扫描阶段这是第三个集中批处理过程当CPU对全部用户程序扫描结束后将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载在输出刷新阶段结束后CPU进入下一个扫描周期第四节 PLC的组成一中央处理单元CPUPLC常用的CPU有通用微处理器单片机和位片式微处理器通用微处理器常用的是8位机和16位机如80808086M68008028680386等单片机常用的有803180518096等位片式微处理器常用的有AMD2901AMD2903等小型PLC大多采用8位微处理器或单片机中型PLC大多采用16位微处理器或单片机大型PLC大多采用高速位片式处理器PLC的档次越高所用的CPU的位数越多运算速度越快功能越强二存储器存储器主要用来存放系统程序用户程序和数据根据存储器在系统中的作用可将其分为系统程序存储器和用户存储器系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序模块化应用功能子程序命令解释程序故障诊断程序及其他管理程序用户存储器是专门提供给用户存放程序和数据的所以用户存储器通常又分为用户程序存储器和用户数据存储器两个部分用户存储器有RAMEPROMEEPROM三种类型用户程序存储器用来存放用户编写的应用程序数据存储器用来存放控制过程中不断改变的信息如输入输出信号各种工作状态计数值定时值运算的中间结果等三输入输出模块及特殊功能模块1输入模块用来接收和采集输入信号输入信号有两类一类是由按钮开关行程开关数字拨码开关接近开关光电开关压力继电器等提供的开关量输入信号另一类是从电位器热电测速电机各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号2输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号并把它转换成现场执行部件能接收的信号用来控制接触器电磁阀调节阀调速装置等控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等3特殊功能模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展为了增强可编程控制器的功能扩大其应用范围生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块1 模拟量输入输出模块模拟量的输入在过程中应用很广泛如温度压力流量位移等工业检测都是对应电压电流大小的模拟量模拟量经传感器或变送器转换为标准信号输入模块用AD转换器将它们转换成数字量送给CPU进行处理因此模拟量输入模块又叫AD转换输入模块模拟量的输出模块是将CPU处理后的二进制数字信号转换为模拟电压或电流再去控制执行机构因此模拟量输出模块又叫DA 转换输出模块2 高速计数模块高速计数模块是工业控制中常用的智能模块之一它可以把过程控制变量如位置信号速度值流量值累计等送入可编程控制器这些参量的变化速度很快脉冲宽度小于可编程控制器扫描周期按正常扫描输入输出信号来处理会丢失部分参量因此使用脱离可编程控制器独立计数的高速计数器对这些参量进行计数高速计数模块可对几十kHz甚至上MHz的脉冲计数当计数器的当前值等于或大于预置值时输出被驱动3 PID过程控制模块比例积分微分控制模块是实现对连续变化的模拟量闭环控制的智能模块可将PID模块看作一个过程调节器在PID模块上有输入输出接口和进行闭环控制运算的CPU模块一般可以控制多个闭环4 通信模块可编程控制器的通信模块相当于局域网中的网络接口通过通信模块数据总线和可编程控制器的主机连接用硬件和软件一起来实现通信协议可编程控制器的通信模块一般配有几种接口可以通过通信模块上的选择开关进行接口选择实现与别的可编程控制器智能控制设备或计算机之间的通信四电源PLC配有开关式稳压电源模块用来将外部供电电源转换成使PLC内部的CPU 存储器和IO接口等电路工作所需的直流电源PLC的电源部件有很好的稳压措施因此对外部电源的稳定性要求不高小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体大中型PLC都有专用电源模块五外部设备接口外部设备接口是可编程控制器主机实现人－机对话机－机对话的通道通过它可编程控制器可以和编程器彩色图形显示器打印机IO扩展单元等相连也可以与其他可编程控制器或上位计算机连接外部设备接口一般是RS-232C或RS-422A 或RS-485串行通信接口该接口的功能是串行并行数据的转换通信格式的识别数据传输的出错校验信号电平的转换等六输入输出扩展单元输入输出扩展单元是可编程控制器输入输出单元的扩展部件当用户所需的输入输出点数或类型超出主机输入输出单元所允许的点数或类型时可以通过加接输入输出扩展单元来解决输入输出扩展单元与主机的输入输出扩展接口相连方式有两种类型简单型和智能型第三章可编程控制器系统设计第一节可编程控制器系统设计原则可编程控制器虽然是以微机技术为核心的一种控制装置但其工作方式与微机控制系统有很大的不同其主要区别是可编程控制器采用的是扫描工作方式和软继电器元件可编程控制器系统设计包括硬件设计与软件设计两个方面设计时可采用硬件与软件并行开发的方法这样可以加快整个系统的开发速度系统设计的主要内容及原则如下一硬件设计可编程控制系统硬件设计的内容主要包括PLC的选型输入输出设备选择控制柜的设计及各种图形的绘制等系统硬件设计应遵循的原则有如下几方面1充分发挥PLC的控制功能最大限度地满足控制系统的要求2力求控制系统经济实用操作方便3保证控制系统安全可靠4控制系统要具有可扩展性二软件设计可编程控制器系统软件设计的任务就是编写出能满足生产控制要求的PLC 用户应用程序即绘制出梯形图编制出指令语句表软件设计应遵循的原则有如下两方面1逻辑关系简明易读易改2少占内存空间减少扫描时间第二节可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计的一般方法和步骤的流程图如图31所示图31 PLC系统设计流程图第三节可编程控制器控制系统的硬件设计PLC的选择主要应从PLC的机型容量IO模块电源模块特殊功能模块通信联网能力等方面加以综合考虑一PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下保证可靠维护使用方便力争具有最佳的性能价格比具体选择时应主要考虑以下几个方面1结构合理机型统一PLC主要有整体式模块式叠装式几种结构形式整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜且体积相对较小因此在控制规模不大工艺过程固定环境条件较好的场合应优先考虑采用整体式PLC但模块式PLC在功能扩展方面优于整体式模块式PLC的选择余地都比整体式PLC大维修更换模块判断故障方面较方便因此一般用于控制功能较复杂的控制系统2功能与任务相适应对于只有开关量控制的场合当对控制速度要求不高时可选用一般的低档小型机具有逻辑运算定时计数等基本功能能满足相应的控制要求对于控制比较复杂控制要求较高的大中型控制系统例如要求实现闭环控制PID调节通信联网等功能时可视控制规模及复杂程度选用扫描速度快控制功能强联网通信能力强的中高档PLC3响应速度要求如果设备的实时性要求高或者某些功能或信号有特殊的速度要求时则应考虑PLC的响应速度或响应时间可选用扫描速度高的PLC或选用具有快速响应模块如高速计数模块和中断响应处理功能的PLC等二PLC容量的选择PLC的容量包括两个方面一是IO点数二是用户存储器容量1IO点数的选择首先根据被控对象的IO设备对所需的IO点数进行统计开关量输入点数与开关量输出点数之比可按32估算通常IO点数是根据统计的点数数据再加上10％～15％的裕量来确定以防系统方案的修改或功能的扩展2存储器容量的估算用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的IO点数运算处理量程序结构控制要求等因素有关而且还与功能实现的方法程序编写水平有关通常采用经验估算方法来估算经验估算方法是根据每个功能器件类型和IO点数统计所需程序容量的估算公式是存储容量字节开关量IO点数×10模拟量IO通道数×100三输入输出模块的选择输入模块的主要任务是将输入信号转换为合适的电平信号根据输入信号的类型不同输入模块分为直流5122448V等和交流115220V等形式一般情况下信号传输距离在10m以内的可选择直流5V的输入模块信号传输距离在10～30m可选用直流12V或24V的输入模块48V以上的适用于信号传输距离更远的情况输出模块的任务是将PLC内部信号转换为外部的控制信号输出模块的输出方式有继电器输出晶体管输出晶闸管输出三种可根据实际需要选取对开关频繁功率因数低的电感性负载可选用晶闸管输出方式其缺点是价格高过载能力差继电器输出方式适用于电压范围宽导通压降小的负载且价格便宜带载能力强其缺点是寿命短响应速度慢晶体管输出方式比较适合开关频繁功率因数低导通压降小的负载四电源模块的选择电源模块的选择仅对于模块式结构的PLC而言对于整体式PLC不存在电源的选择电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块IO模块和其他特殊模块等消耗电流的总和同时还考虑今后IO模块的扩展等因素电源输入电压一般根据现场的实际需要而定五模拟量IO模块及特殊功能模块的选择PLC的模拟量IO模块的主要功能是数据转换模拟量输出模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出至变频器阀门等装置典型模拟量IO模块的量程为-10～10V0～10V1～5V电压型及0～20mA4～20mA电流型等第四节 PLC的选取及介绍德国西门子公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛在冶金化工印刷生产线等领域都有应用西门子S7系列PLC体积小速度快标准化功能更强可靠性更高S7系列PLC 产品可分为微型PLC如S7-200小规模性能要求的PLC如S7-300和中高性能要求的PLC如S7-400等一SIMATIC S7-200 PLCS7-200PLC是超小型化的PLC它具有极高的可靠性丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通信能力丰富的扩展模块适用于各种场合中的检测监测及自动化控制的需要S7-200PLC的强大功能使其无论单。

基于PLC的电气自动化仪表监控系统的设计摘要：在科学技术水平不断提升的背景下，工业生产效率和质量都得到了一定程度的提高，基于PLC技术的电气自动化仪表监控系统设计也逐渐得到推广和应用，这种系统具有较强的抗干扰能力，同时操作也比较简单，还可以有效提高工业生产的安全性。

因此，今后需要加大对PLC技术的研究和应用，促进PLC技术得到更加广泛的应用。

此外，为了全面实现电气自动化，工作人员还需要从自身入手，掌握行业内最新的技术手段，利用业余时间学习新技术，转变传统的电气自动化仪表监控系统设计工作理念，降低人工可能引发误差的概率，进一步推动电气自动化仪表智能化目标的实现。

关键词：PLC；电气自动化仪表；监控系统；设计引言PLC技术在电气自动化仪表监控系统设计工作中的应用可以有效提高电气设备的安全性和可靠性，具有实用性能好的优点，因此被广泛应用于电气行业中。

随着科技水平的不断进步，电气自动化仪表监控系统不断创新优化，促使电气工程运行更加智能化。

因此，需要相关技术人员将更多的精力和时间放在技术研究和分析上面，加强电气自动化仪表监控系统的优化，为提高电气工程设备质量贡献一份力量。

1 PLC技术的基本原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种电子数字计算机，用于电气自动化控制系统中的逻辑控制和序列控制。

PLC具有可编程性、可靠性和灵活性等特点，已经成为了工业生产中最常用的控制器之一。

PLC控制技术的基本原理是将各种输入信号（如按钮、传感器等）通过输入模块输入到PLC中，经过PLC内部的逻辑运算和控制程序处理后，把控制信号进行输出，在这个过程中，需要利用输出模块实现信号的输出和执行，从而完成自动化控制。

PLC控制技术具有编程功能，可以根据不同的生产需要，设定相应的程序，达到自动化控制的目的。

另外，该技术具有较强的可靠性，在各种复杂的环境下都能正常应用，并能够进行自诊断和故障排除。

PLC控制技术还具有灵活性的特点，PLC可以根据需要灵活地扩展输入输出模块和功能模块，以适应不同的控制需求。