论文部分内容阅读
摘要：自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在開关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。通过在选矿工艺中PLC 控制的可靠性方面所遇到的情况进行分析，给出提高其可靠性的具体措施。
[关键词]关键词： PLC； 选矿可靠性自动控制
中图分类号：K751.4 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）16- 0246-01
前言
PLC 具有安全性高、稳定性强、扩展性好、维护方便等优点，随着科技的发展，选矿工艺对PLC 的依赖性也逐渐提高。作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。）
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。
1.PLC控制系统的特点
PLC（可编程逻辑控制器）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种电子装置，专门为工业环境而设计。它采用可编程存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序预算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程[1]。PLC及其有关的外围设备都易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能。
2.PLC 的性能特点
PLC具有抗干扰能力强、可靠性高、功能完善、适用性强、体积小、重量轻、能耗低、维护方便、易改造等特点，深受PLC开发人员和操作使用人员的欢迎。由于具有诸多的优点，广泛应用在工业控制的如下领域：⑴开关量逻辑控制。⑵过程控制，主要是对温度、压力等连续变化的模拟量实现的闭环控制。⑶运动控制，用于圆周或直线运动的位置、速度等的控制。⑷机械加工机床的数字控制。⑸数据处理。
3.PLC在选矿工艺中的设计原则
选矿业的快速发展，对自动控制的要求越来越高，易操作性和安全性已经成为现代选矿行业建设的核心。因此，设计时要满足以下的设计原则：大限度地满足生产控制要求。
（1）满足控制要求的情况下，尽可能地节约成本，做到经济、实用。
（2）计时，要将控制设备的使用安全环保性和稳定性放在首位。
（3）系统具有冗余设计，适应工业现场。
4PLC 设计的可靠性研究
4.1 硬件措施
⑴要根据选矿厂给出的现场抗干扰指标，对PLC 科学合理的选型。选择具有完善的输入、输出功能的模块，保证系统能很好地处理模拟量、数字量和开关量。
⑵选择高性能的电源。电源是干扰进入PLC 的主要途径之一，在进PLC 之前要加带有屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，屏蔽层应可靠接地。
⑶由于选矿的地理位置相对恶劣，并常与强电设备一起工作，所以PLC 安装要更加规范。
⑷良好的接地也是提高抗干扰能力的重要手段之一，可靠的接地可以抑制干扰冲击、保护电气设备。
⑸一般选矿厂设备都是24 h 不间断运行，如果设备出现故障，将会对设备和生产造成影响。
4.2 软件措施
工控机和PLC 本身都有很高的可靠性，但是如果软件对错误信号的抵御能力不强或者是对设备故障的判断力不够准确，那么也将降低系统的可靠性。针对选矿厂的特点，要提高可靠性，从软件措施上要做到以下几点：
⑴具有记忆和恢复功能。当选矿厂停电或者出现故障停车时，要求将停车之前的动作储存起来，以保证恢复运行的时候能继续停车时的动作，所以必须要求有记忆和恢复功能。
⑵设计定时器监控报警。在设备运行时，该定时器对设备的运行状态进行监控，当出现死循环时立即报警，通知操作人员。报警方式有声光报警和画面报警。
⑶软件互锁功能。在设计时必须充分考虑软件的互锁功能和硬件的互锁功能一起工作，比如当皮带传送矿物的时候，正转运行和反转运行必须互锁，才能保证设备的正常运行。
⑷软件容错技术。该技术是为了更好地提高系统的可靠性，使PLC 在出错的情况下能及时发现错误并排除错误。在现场设备信号不是全部可靠的情况下，对于非严重影响设备运行的故障信号，在程序中采取不同时间的判断，以防止输出点抖动而“伪报警”。若延迟一定时间后，报警信号仍未消失，则执行相应操作。信号间的组合逻辑可以构成条件判断，充分利用组合逻辑的关系，既使个别信号出现逻辑错误，也不会对整个系统的逻辑判断造成影响，进而影响设备的正常运行。
结语
PLC 在选矿行业的应用普及和其可靠性是息息相关的，PLC 的可靠性又是由硬件系统和软件系统的可靠性决定。本文通过在硬件配置上增强其抗干扰的能力，提高系统的可靠性，并能在软件设计上满足控制要求的情况下，及时准确地对选矿设备进行控制，充分发挥了PLC 的优势。
参考文献：
[1]边春元，任双艳，满永奎. S7-300 /400 PLC 实用开发指南[M].北京： 机械工业出版社，2008.
[2]刘其奎，黄靖博.矿区电气设备PLC 控制系统的抗干扰措施[J].江西能
[关键词]关键词： PLC； 选矿可靠性自动控制
中图分类号：K751.4 文献标识码：K 文章编号：1009-914X（2012）16- 0246-01
前言
PLC 具有安全性高、稳定性强、扩展性好、维护方便等优点，随着科技的发展，选矿工艺对PLC 的依赖性也逐渐提高。作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。）
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。
1.PLC控制系统的特点
PLC（可编程逻辑控制器）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种电子装置，专门为工业环境而设计。它采用可编程存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序预算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程[1]。PLC及其有关的外围设备都易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能。
2.PLC 的性能特点
PLC具有抗干扰能力强、可靠性高、功能完善、适用性强、体积小、重量轻、能耗低、维护方便、易改造等特点，深受PLC开发人员和操作使用人员的欢迎。由于具有诸多的优点，广泛应用在工业控制的如下领域：⑴开关量逻辑控制。⑵过程控制，主要是对温度、压力等连续变化的模拟量实现的闭环控制。⑶运动控制，用于圆周或直线运动的位置、速度等的控制。⑷机械加工机床的数字控制。⑸数据处理。
3.PLC在选矿工艺中的设计原则
选矿业的快速发展，对自动控制的要求越来越高，易操作性和安全性已经成为现代选矿行业建设的核心。因此，设计时要满足以下的设计原则：大限度地满足生产控制要求。
（1）满足控制要求的情况下，尽可能地节约成本，做到经济、实用。
（2）计时，要将控制设备的使用安全环保性和稳定性放在首位。
（3）系统具有冗余设计，适应工业现场。
4PLC 设计的可靠性研究
4.1 硬件措施
⑴要根据选矿厂给出的现场抗干扰指标，对PLC 科学合理的选型。选择具有完善的输入、输出功能的模块，保证系统能很好地处理模拟量、数字量和开关量。
⑵选择高性能的电源。电源是干扰进入PLC 的主要途径之一，在进PLC 之前要加带有屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，屏蔽层应可靠接地。
⑶由于选矿的地理位置相对恶劣，并常与强电设备一起工作，所以PLC 安装要更加规范。
⑷良好的接地也是提高抗干扰能力的重要手段之一，可靠的接地可以抑制干扰冲击、保护电气设备。
⑸一般选矿厂设备都是24 h 不间断运行，如果设备出现故障，将会对设备和生产造成影响。
4.2 软件措施
工控机和PLC 本身都有很高的可靠性，但是如果软件对错误信号的抵御能力不强或者是对设备故障的判断力不够准确，那么也将降低系统的可靠性。针对选矿厂的特点，要提高可靠性，从软件措施上要做到以下几点：
⑴具有记忆和恢复功能。当选矿厂停电或者出现故障停车时，要求将停车之前的动作储存起来，以保证恢复运行的时候能继续停车时的动作，所以必须要求有记忆和恢复功能。
⑵设计定时器监控报警。在设备运行时，该定时器对设备的运行状态进行监控，当出现死循环时立即报警，通知操作人员。报警方式有声光报警和画面报警。
⑶软件互锁功能。在设计时必须充分考虑软件的互锁功能和硬件的互锁功能一起工作，比如当皮带传送矿物的时候，正转运行和反转运行必须互锁，才能保证设备的正常运行。
⑷软件容错技术。该技术是为了更好地提高系统的可靠性，使PLC 在出错的情况下能及时发现错误并排除错误。在现场设备信号不是全部可靠的情况下，对于非严重影响设备运行的故障信号，在程序中采取不同时间的判断，以防止输出点抖动而“伪报警”。若延迟一定时间后，报警信号仍未消失，则执行相应操作。信号间的组合逻辑可以构成条件判断，充分利用组合逻辑的关系，既使个别信号出现逻辑错误，也不会对整个系统的逻辑判断造成影响，进而影响设备的正常运行。
结语
PLC 在选矿行业的应用普及和其可靠性是息息相关的，PLC 的可靠性又是由硬件系统和软件系统的可靠性决定。本文通过在硬件配置上增强其抗干扰的能力，提高系统的可靠性，并能在软件设计上满足控制要求的情况下，及时准确地对选矿设备进行控制，充分发挥了PLC 的优势。
参考文献：
[1]边春元，任双艳，满永奎. S7-300 /400 PLC 实用开发指南[M].北京： 机械工业出版社，2008.
[2]刘其奎，黄靖博.矿区电气设备PLC 控制系统的抗干扰措施[J].江西能