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1、南通纺织职业技术学院 毕业论文开题报告书2005-2006学年机电系新型纺织机电技术专业学号 03233136 姓名 专业 新型纺织机电技术 企业导师 学校导师 开题日期 2006年3月22日 填表日期 2006年3月22日毕业论文题目PLC技术在太阳能硅片清洗机控制上的应用毕业论文的内容和要求一 选题依据：我于2005年12月进入江苏林洋新能源有限公司实习，在公司主要负责太阳能硅片清洗设备的保养与维护工作。公司太阳能硅片清洗设备采用的是深圳捷佳创精密设备有限公司制造的硅片清洗设备，本设备是一个全自动的处理设备，清洗过程由三菱FX2N系列PLC控制，操作员通过10.4英寸彩色触摸屏控制生产。基
2、于在学校学到的PLC知识，以及自己在工作岗位中对太阳能硅片清洗设备硬件、软件方面的浓厚兴趣，便写此篇论文。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，它是综合了继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的。PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：1 可靠性高，抗干扰能力强。（1）硬件措施：a、屏蔽：对PLC的电源变压器、内部CPU、编程器等主要部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界的电磁
3、干扰。b、滤波：对PLC的输入输出线路采用了多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰。c、隔离：在PLC内部的微处理器和输入输出电路之间，采用了光电隔离措施，有效地隔离了输入输出间点的联系，减少了故障和误动作。d、采用模块式结构：这种结构有助于在故障情况下短时维修。（2）软件措施：a、故障检测：设计了故障检测软件定期地检测外界环境。如掉电、欠电压、强干扰信号等，以便及时进行处理。b、信息保护和恢复：信息保护和恢复软件使PLC偶发性故障条件出现时，将PLC内部信息进行保护，不遭破坏。一旦故障条件消失，恢复原来的信息，使之正常工作。c、设置了警戒时钟WDT：如果PLC程序每次循环执行时间超过了WDT规
4、定的时间，预示程序进入死循环，立即报警。d、对程序进行检查和检验，一旦程序出错，立即报警，并停止执行。2 通用性强，使用方便。PLC产品已系列化和模块化，PLC的开发商为用户提供了品种齐全的I/O模块和配套部件。用户在进行控制系统的设计时，不需要自己设计和制作硬件装置，只需根据控制要求进行模块的配置。用户所做的工作只是设计满足控制对象的控制要求的应用程序。3 采用模块化结构，使系统组合灵活方便。PLC的各个部件，均采用模块化设计，各模块之间可由机架和电缆连接。系统的功能和规模可根据用户的实际需求进行组合，使系统的性能价格更容易趋于合理。4 编程语言简单、易学，便于掌握。PLC是继电器接触器控制
5、系统发展而来的一种新型工业自动化控制装置。PLC的开发制造商为了便于工程技术人员方便学习和掌握PLC编程，采取了与继电器接触器控制原理相似的梯形图语言，易学、易懂。5 系统设计周期短。由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配置适当的模块，而不要去设计具体的接口电路，这样大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进度。6 对生产工艺改变适应性强。PLC的核心部件是微处理器，它实际上是一种工业控制计算机，其控制功能是通过软件编程来实现的。当生产工艺发生变化时，不必改变PLC硬件设备，只需改变PLC中的程序。7 安装简单、调试方便、维护工作量小。PLC软件设计和调试大多可在实验室里进行
6、，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可以观察PLC上的相应发光二极管，也可以另接输出模拟实验板。模拟调试好后，再将PLC控制系统安装到现场，进行联机调试，这样既省时间又很方便。二 本课题国内外研究现状及发展趋势长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。在全球工业计算机控
7、制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面做出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结
8、果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。1 开放和基于工业PC控制 PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新旧知识，甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异，因为这两者
9、均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。形象地打个比喻，如果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视，就能够获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运动控制
10、等也能够共享到相同的控制结构体系中。可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。2 PLC硬件和软件的进展 PLC硬件和软件的进展，从系统上讲是实现小型化、高速化，以及将信息技术渗入PLC；从硬件上讲是，采用32位RISC的MPU、专用的LSI和多CPU；从软件上讲则是，采用与国际标准IEC 61131-3相对应的日本工业标准JIS B 3503。 3 小型化由于日本电子工业尤以器件、电
11、路板等硬件见长，所以在PLC系统上实现小型化，可以说最早就是起源于日本，又由他们来推动，并一直乐此不疲、贯彻至今的。小型化的好处是：节省空间、安装灵活、降低成本。 现今日本主要PLC厂商生产的模块式中、大型PLC，其典型的外形尺寸要比他们在前一代的同类产品的安装空间要小50-60%。例如三菱电机的小Q系列就比AnS系列的安装空间减少60%。要做到这一点，首先需要开发大规模的专用集成电路芯片（ASIC）来减少芯片的个数，并采用球栅阵列（BGA）以保证在同样封装尺寸下能提供足够多的针脚数。例如，某CPU模块原来用了约700个元器件，通过开发了12种大规模的ASIC（采用BG352的针脚封装）和调整
12、功能，减少了显示用的LED和开关等措施，使元器件减少了一半左右。其次，为减少接插件在印刷电路板上所占的空间，要求接插件的针脚间隔足够小。再次，随着微细加工技术的发展，印刷电路板上的接线布局可实现高密度化、多层化和薄型化，大大提高了元器件的安装率。例如某CPU模块采用了1毫米厚的基板制成8层电路板。由于采取了以上这些措施，使CPU模块由3块印刷电路板变为2块，体积减少了70%，小型化得以较完美地实现。随着小型化又产生了如何解决小空间的散热设计问题：（1）是要根据热分析仿真来确定元器件的布置安排；（2）是主要元器件的电源电压采用3.3V，达到低功耗的目的；（3）是考虑了通过安装模块的基板，使模块所产生的热量能得到良好散热的机械结构。三 课题研究的主要内容1 PLC的结构和工作原理；2 太阳能硅片清洗机的结构和工艺过程；3 PLC在太阳能硅片清洗机控制上的应用可行性；4 太阳能硅片清洗机PLC控制梯形图及程序。
