机械故障自动监测系统的设计

　利用可编程序控制器(PLC)组成远程自动监测系统时,首先遇到的是PLC的选型问题.在选用PLC时,除把可靠性、环境适应性放在首位外,还要根据具体应用场合尽量选用合适的可编程序控制器。
　　关于可编程控制器选型的一般原则可从以下几方面考虑:
　　明确控制对象要求.本系统要求改善信息管理,把PLC与上位微机的通讯能力远程I/O与微机通讯方式和手段作为选择的依据.PLC响应时间的影响因素有:输入信息时,CPU读解用户逻辑网络时间和输出时间.PLC的实时响应性还受到系统中最慢仪器的限制,与上位机的通讯也将增加服务时间。
　　功能选择要根据不同的控制对象确定.具体有:替代继电器、数学运算、数据传递、矩阵功能、高级功能、诊断功能以及串行接口。
　　输入输出模块选择.输入/输出模块是PLC与被控对象之间的接口,模块选择得当否直接影响控制系统的可靠性。
　　存储器类型及其容量选择.小型PLC作为单机小规模控制使用时,由于工艺简单、程序固定,多数使用EPROM或EPROM加RAM.对于中、大规模的PLC,往往用于工艺比较复杂,且多变的场合,程序改变较多,因此一般都使用CMOSRAM存储器,且有后备电池,以便关机时保存存储信息.根据控制规模和应用目的,我们按下列公式进行估算:代替继电器M =Km〔(10×DI) +(5×DO)〕模拟量控制M =Km〔(10×DI) +(5×DO) +(100×AI)〕多路采样控制M =Km{〔(10×DI) +(5×DO) +(100×AI)〕+(1+采样点×0.25)}式中DI为数字(开关)量输入信号;DO为数字(开关)量输出集中;AI为模拟量输入信号;Km为每个节点所占存储器字节数;M为存储器容量。
　　我们还可在编完程序以后精确地计算出存储器实际使用容量。
　　控制系统结构和方式的选择.用PLC构成的控制系统有集中控制、远程I/O控制和分布式控制等三种方式。
　　PLC构成的控制系统PLC构成的控制系统流程图如图1所示:
　　此种设计方法与常用的继电器控制逻辑设计比较,组件的选择代替了原来的部件选择,程序设计代替了原来的硬件设计。
　　我们采用一台PLC控制多台监测仪器的集中控制系统.该系统用于监测对象(仪器)所处的地理位置比较接近,且相互之间有一定联系的场合.如图2所示.
　　该系统采用的PLC(SZ-4)模块是:
　　8点DC12/24输入模块Z-8ND18点集电极开路输出模块Z-8TD14通道12位模拟量输入模块Z-4AD1SZ毓CPU模块(2端口通讯、CCM协议、从机功能)以及S-20I/O点数是指要求PLC能够输入输出开关量、模拟量总的个数,它与继电器触点适当留有余量.同时要注意尽可能简化I/O点数来降低成本。
　　用PLC构成的监测控制系统,有自动、半自动和手动三种运行方式.在进行完总体设计以及具体的硬件系统设计和软件系统设计后,除要分别对其进行调试外,必须对整个系统进行联合调试和试运行,反复进行硬件系统和软件系统的修改调整,使整个系统全部投入正常工作为止。
　　PLC在监测系统中要完成信号实时采样、脉冲量累计、预警报信号监测与报警输出等,并通过各种传感变送器与传感器连接。
　　PLC作为一种控制设备,用它单独构成一个监测系统是有局限性的,主要是无法进行复杂运算,无法显示各种实时图形和保存大量历史数据,也不能显示汉字和打印汉字报表,没有良好的界面.这些不足,我们选用上位微机来弥补。
　　上位微机完成监测数据的存贮、处理与输出,以图形或表格形式对现场进行动态模拟显示、分析限值或警报信息,驱动打印机实时打印各种图表。
　　结论根据远程自动监测系统的要求,完全可以采用PLC来实现对系统的控制.以PLC为核心的自动监测系统下位机的控制设备,具有体积小、接线简单、测试精确,特别是可实现脱机工作.该系统运行高速、简单、可靠,实现了上位机与下位机的互连和实时通讯任务。

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