基于PLC的井下自动排水系统总体设计.doc

广州工程仿真科技有限公司工程仿真网CAE有限元工程仿真有限元软件工程分析基于PLC的井下自动排水系统总体设计3.1控制系统总体结构系统采用现场层(远程IO)控制层(PLC)和管理层(工业计算机)组成的三级控制系统来实现排水系统的自动控制。工业计算机利用友好人机界面实现人机对话和远程监控功能PLC作为控制器完成逻辑处理和控制任务远程IO实现现场数据的采集和上传。控制系统总体结构如图所示。图系统总体结构3.2基于PLC的矿井主排水控制系统设计系统由PLC（可编程逻辑控制器）、触摸屏、检测部分（模拟量和开关量采集）和执行部分等组成其硬件结构如图4-2所示。图4-2排水控制系统硬件结构图3.2.1PLC的主要特点PLC（ProgrammableLogicController）即可编程逻辑控制器定义是：一种数字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、计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.PLC的特点1)灵活、通用在继电器控制系统中使用的控制装置是大量的继电器整个系统是根据设计好的电气控制图由人工通过布线、焊接、固定等手段组装完成的其过程费时费力。如果因为工艺上少许变化需要改变电气控制系统时原先整个电气控制系统将被全部拆除而重新进行布线、焊接、固定等工作耗费大量人力、物力、和时间。而PLC是通过在存储器中的程序实现控制功能若控制功能需要改变只需修改程序及少量接线即可。而且同一台PLC还可用于不同控制对象通过改变软件则可实现不同控制的控制要求。因此PLC具有很大的灵活性和通用性结构形式多样化可以适用于各种不同规模、不同工业控制要求。2)可靠性高、抗干扰能力强可靠性是工业控制器件的重要指标。因此要求在各种恶劣工作环境和条件(如电磁干扰、灰尘等)下可靠工作将故障率降至最低。PLC具有很高的可靠性和抗干扰能力不会出现继电器一接触器控制系统中接线老化、脱焊、触点电弧等现象故被称为“专为适应恶劣工业环境而设计的计算机”。3)编程简单、使用方便PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程容易掌握。目前PLC大多采用梯形图语言编程方式它既继承了继电器控制线路的清晰直观感又考虑到电气技术人员的读图习惯和应用实际电气技术人员易于编程程序修改灵活方便。这种面向控制过程、面向问题的编程方式与汇编语言相比虽然增加了解释程序和程序执行时间但对大多数机电控制设备来说PLC的控制速度还是足够快的。此外PLC的I/O接口可直接与控制现场的用户设备联接。如继电器、接触器、电磁阀等联接具有较强的驱动能力。4)接线简单PLC只需将输入设备(如按钮、开关等)与输入端子联接将输出设备(如接触器、电磁阀等)与输出端子联接。接线极其简单、工作量极少。5)功能强PLC不仅具有条件控制、定时、计数、步进等控制功能而且还能完成A/D.D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网、生产过程监控等。因此PLC既可对开关量进行控制又可对模拟量进行控制。可控制一台单机、一条生产线也可控制一个机群、多条生产线。可用于现场控制也可用于远距离控制。可控制简单系统又可控制复杂系统。6)体积小、重量轻、易于实现机电一体化PLC具有体积小、重量轻、功耗低等特点。由于PLC是专为工业控制而设计的专用计算机其结构紧凑、坚固耐用以及有很强的可靠性和抗干扰能力易于嵌入机械设备内部。因此PLC在机电一体化产品中被广泛应用。2.PLC的主要功能PLC是应用面很广发展非常迅速的工业自动化装置在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。今天的PLC功能远不仅是替代传统的继电器逻辑。PLC系统一般由以下基本功能构成.多种控制功能.数据采集、存储与处理功.通信联网功能.输入/输出接口调理功能.人机界面功能.编程、调试功能1)控制功能逻辑控制:PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能可以代替继电器进行开关量控制。定时控制:它为用户提供了若干个电子定时器用户可自行设定:接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。计数控制:用脉冲控制可以实现加、减计数模式可以连接码盘进行位置检测。顺序控制:在前道工序完成之后就转入下一道工序使一台PLC可作为多部步进控制器使用。2)数据采集、存储与处理功能数学运算功能包括:.基本算术:加、减、乘、除。.扩展算术:平方根、三角函数和浮点运算。.比较:大于、小于和等于。数据处理:选择、组织、规格化、移动和先入先出。模拟数据处理:PID、积分和滤波。3)输入/输出接口调理功能具有A/D.D/A转换功能通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节精度可以根据用户