導語：如何才能寫好一篇plc技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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plc技術(shù)最主要的作用是將計算機引入生產(chǎn)中，用它替代傳統(tǒng)的繼電器，從而有效地提高對工程的控制效率。它是一種高科技和高性能的控制技術(shù)。此外，該技術(shù)具有極高的穩(wěn)定性，也就是說，當運行環(huán)境十分惡劣時，它也不會受到影響。同時，它還具有操作簡單、易于掌握的優(yōu)點，從而擴大了其應(yīng)用范圍。在PLC控制系統(tǒng)中，通常采用易于操作的操作程序，操作人員只需稍加培訓就能掌握。由于PLC自動控制系統(tǒng)體積小，不僅為運輸提供了便利，還簡化了維修和護養(yǎng)步驟，這也是它被大范圍推廣的主要原因之一。將該技術(shù)應(yīng)用到煤礦開采中，有效地減小了控制系統(tǒng)的體積和減少了控制系統(tǒng)數(shù)量，還提高了采煤設(shè)備的控制效率，促使煤礦開采進入了新的發(fā)展階段。

2PLC控制系統(tǒng)的運行原理

輸入采樣是PLC控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，決定了控制效率。在輸入采樣時，用到的設(shè)備是掃描儀。該設(shè)備全方位地掃描作業(yè)面，然后將掃描信息儲存起來，之后進行分析、處理。這份數(shù)據(jù)是單獨存在的，不會受到后期掃描數(shù)據(jù)的干擾，所以，應(yīng)妥善保存，以免其丟失。當輸入采樣完成之后，PLC控制系統(tǒng)將會利用梯形模式圖分析掃描到的信息，以確定掃描用戶程序，最后將處理結(jié)果顯示在計算機界面上。此階段需要注意的是，計算要有先后順序，不能隨意安排順序。另外，還應(yīng)保證輸送到控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的真實性，以避免數(shù)據(jù)不準確對控制命令產(chǎn)生負面影響。同時，前面2個階段的運行工作完成之后，就要轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)刷新階段?？刂葡到y(tǒng)會總結(jié)前2個階段掃描到的信息，并以結(jié)論的形式輸出。

3PLC技術(shù)的應(yīng)用

在安裝主站時，要事先制訂好設(shè)計方案，要保證煤礦機電設(shè)備安裝路線新穎，不能沿襲之前的老套路。只有這樣，才能充分發(fā)揮控制系統(tǒng)的作用。當線路安裝好之后，直接將主站控制屏與機電設(shè)備相連接，以便于對其全面控制。合理布置信息數(shù)據(jù)收集設(shè)備，保證設(shè)備運行信息能及時被收集起來，這對于及時了解設(shè)備運行狀況具有重要的意義。在帶式輸送機運行中，如果信息收集設(shè)備布局合理，就可以及時收集、分析和處理其運行情況，為之后的維修工作提供重要的數(shù)據(jù)支持。此外，還要合理設(shè)置PLC控制系統(tǒng)的報警信號。在煤礦開采過程中，經(jīng)常遇到設(shè)備出現(xiàn)故障的情況，這時，就需要報警信號來提示，保證維修人員在第一時間內(nèi)趕到，以保證設(shè)備的正常運行。傳統(tǒng)的警報信號通常是由電鈴或者蜂鳴報警器發(fā)出的，由于采煤現(xiàn)場的噪聲大，信號不易被工作人員所察覺，所以，很容易延誤了設(shè)備的維修。PLC控制系統(tǒng)采用新型的報警信號，并將其安裝在集控啟停設(shè)備中，由專業(yè)人員專門管理，當出現(xiàn)報警信號時，由他們處理，進而保證了避險的及時性，有效地減少了人員傷亡。PLC控制系統(tǒng)通常采用梯形圖形完成程序的控制。該控制形式應(yīng)用了簡單的操作程序，所以，其使用簡單，便于掌握，并且能隨時切換，也就是說，它具有靈活性較高、對環(huán)境適應(yīng)性較強的優(yōu)點。此外，它還具監(jiān)控功能。在煤礦機電設(shè)備運行過程中，能夠全面監(jiān)控，并全面掌控運行過程中出現(xiàn)的問題，比如發(fā)熱情況、運行速度等。如果運行設(shè)備出現(xiàn)故障，那么，監(jiān)控設(shè)施便會自動發(fā)出警報信息，盡快通知操作人員，有效地降低了設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。另外，監(jiān)控系統(tǒng)還具有自動記錄的功能，可以全面記錄機電運行中的情況，以便順利完成日后的維修工作。在使用PLC控制系統(tǒng)之前，應(yīng)了解與該系統(tǒng)有關(guān)的幾組關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，主要包括以下2點：①在實際運行過程中，將刷新頻率設(shè)置為0.5s，以確保對該系統(tǒng)的有效控制。在絞車運轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)便會以0.5s為刷新時間，自動獲取開關(guān)的觸碰頻率，并予以保存，之后再轉(zhuǎn)換，以便準確計算絞車的運轉(zhuǎn)速度。當絞車運轉(zhuǎn)速度計算好之后，就要確定它的運轉(zhuǎn)方向。絞車運轉(zhuǎn)之后，同時使用2個計數(shù)器記錄觸碰次數(shù)，以便確定有效碰撞。通常情況下，在5s之內(nèi)，2個計數(shù)器相互控制，以記錄按鈕2次變化的時間。由于絞車在接觸之后會產(chǎn)生吸引力，使自身穩(wěn)定上升，所以，要在5s內(nèi)確定按鈕啟動次數(shù)，以此完成對絞車上升和下降的控制。②對運行環(huán)境的要求。PLC控制系統(tǒng)也有合適的運行環(huán)境，當環(huán)境溫度在0～55℃時，能保證其高效運行；當溫度高于55℃或者低于0℃時，系統(tǒng)就很容易出現(xiàn)故障，從而影響對煤礦機電設(shè)備的有效控制。比如，在低于0℃的環(huán)境下，PLC控制系統(tǒng)的運行速度將會降低或者出現(xiàn)崩潰的情況。所以，在控制煤礦機電時，應(yīng)對適當控制采區(qū)的溫度，盡量接近系統(tǒng)高效運行的溫度。也就是說，運行溫度在0～55℃之間，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行。

4結(jié)束語

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一、PLC具有以下顯著特點

1.極高的可靠性

由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件遠比通用計算機所處的環(huán)境差,因此要求PLC具有很強的抗干擾能力,并且應(yīng)能在比較惡劣的運行環(huán)境中(如高溫、過電壓、強電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運行。

2.使用方便

(1)操作方便:對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號繼電器編號或接點號進行搜索或順序?qū)ふ?然后進行更改。

(2)編程方便:PLC有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設(shè)計語言可供使用。

(3)維修方便:當系統(tǒng)發(fā)生故障時,通過硬件和軟件的自診斷,維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號燈的指示和故障代碼的顯示,或通過編程器和CRT屏幕的顯示,很快地找到故障所在的部位,為迅速排除故障和修復節(jié)省了時間。

3.靈活性高

PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面。

(1)編程的靈活性:PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖等,只要掌握其中一種語言就可進行編程。

(2)擴展的靈活性:PLC根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴展,它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點數(shù),通過擴展單元來擴大容量和功能,也可通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。

(3)操作的靈活性:操作的靈活性指設(shè)計的工作量大大減少,編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少,操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變得容易。

4.機電一體化

PLC是專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計的控制設(shè)備,它的體積大大減小,功能不斷完善,抗干擾性能增強,機械和電氣部件被有機地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi),把儀表電子和計算機的功能綜合在一起。

二、PLC應(yīng)用中需要注意的問題

PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而,盡管有如上所述的可靠性較高,抗干擾能力較強,但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣,電磁干擾特別強烈,或安裝使用不當,就可能造成程序錯誤或運算錯誤,從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出,這將會造成設(shè)備的失控和誤動作,從而不能保證PLC的正常運行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面,要求設(shè)計、安裝和使用維護中引起高度重視,多方配合才能完善解決問題,有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題:

1.工作環(huán)境

(1)溫度

PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC,安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風散熱的空間應(yīng)足夠大。

(2)濕度

為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應(yīng)小于85%(無凝露)。

(3)震動

應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源,防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時,必須采取減震措施,如采用減震膠等。

(4)空氣

避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。

(5)電源

PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環(huán)境中,可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端,當輸入端使用外接直流電源時,應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。

2.控制系統(tǒng)中干擾及其來源

(1)干擾源及一般分類

影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,其原因是電流改變產(chǎn)生磁場,對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射;磁場改變產(chǎn)生電流,電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞,這種共模干擾可為直流,亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,這種干擾疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。

(2)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑

強電干擾

PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓。

柜內(nèi)干擾

控制柜內(nèi)的高壓電器,大的電感性負載,混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

來自信號線引入的干擾

與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息之外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,這往往被忽視;二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低,嚴重時將引起元器件損傷。

來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾

接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。

來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

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關(guān)鍵詞：電氣控制；PLC技術(shù)；自動化；無人值守

1 引言

隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產(chǎn)要求實現(xiàn)自動化控制的功能，都采用PLC來構(gòu)建自動化控制系統(tǒng)，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設(shè)備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優(yōu)勢，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化和遠程化控制，以及實現(xiàn)無人值守等眾多優(yōu)點?；诖?，PLC技術(shù)逐漸成為工業(yè)電氣自動化控制的主要應(yīng)用技術(shù)。

本論文主要結(jié)合數(shù)控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數(shù)控機床電氣化改造過程中基于PLC技術(shù)的應(yīng)用，以及PLC技術(shù)在實現(xiàn)數(shù)控機床自動化控制功能上的應(yīng)用，以此和廣大同行分享。

2 數(shù)控機床的電氣化改造概述

2.1 數(shù)控機床的主要功能

數(shù)控機床是實現(xiàn)機械加工、制造和生產(chǎn)中應(yīng)用的最為廣泛的一類機電設(shè)備。數(shù)控機床依托數(shù)控化程序，實現(xiàn)對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數(shù)控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現(xiàn)基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)控機床的電氣化改造，主要實現(xiàn)以下功能：

（1） 數(shù)控機床的所有電機、接觸器等實現(xiàn)基于PLC的自動化控制；

（2）數(shù)控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；

（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關(guān)參數(shù)，如加工參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等等；

（4） 結(jié)合上位機能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結(jié)合上文對于數(shù)控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結(jié)合的自動化改造方案。該方案總體結(jié)構(gòu)分析如下：

（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數(shù)控車床的生產(chǎn)組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)控制指令的下達，確保數(shù)控車床能夠自動完成所有切削加工生產(chǎn)任務(wù)。

（ 2）下位機采用基于PLC技術(shù)的電氣控制模式，由傳感器、數(shù)據(jù)采集板卡負責采集數(shù)控車床的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等所有參數(shù)，由PLC實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算，并傳輸給上位機進行相關(guān)數(shù)據(jù)的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來自于上位機的控制指令，實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程控制。

（3） 對于數(shù)控車床最為關(guān)鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現(xiàn)電氣化和自動化的控制。具體實現(xiàn)方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現(xiàn)伺服運動控制，從而實現(xiàn)對數(shù)控車床進給運動的自動化控制。

3 數(shù)控車床電氣化自動控制改造的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)控車床的電氣化自動控制改造，其整體結(jié)構(gòu)如下圖1所示，其整體結(jié)構(gòu)主要由以下幾個部分構(gòu)成：

3.1.1 底層設(shè)備

底層設(shè)備主要包括兩個方面，首先是實現(xiàn)數(shù)控車床自動切削加工運轉(zhuǎn)等基本功能的必要電氣、機電設(shè)備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設(shè)備能夠保證數(shù)控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)；其次，底層設(shè)備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測電機轉(zhuǎn)速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數(shù)據(jù)采集類設(shè)備為實現(xiàn)數(shù)控車床自動化控制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負責接收底層傳感設(shè)備傳送過來的傳感參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及其他檢測參數(shù)，通過內(nèi)部程序的運算，判斷整個數(shù)控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點參數(shù)上傳到遠程控制終端進行數(shù)據(jù)的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應(yīng)執(zhí)行器（比如電機）的控制，從而實現(xiàn)自動化控制的功能。

3.1.3 遠程控制終端

遠程控制終端主要是依賴于工控機實現(xiàn)的上位機數(shù)據(jù)管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數(shù)控車床加工、生產(chǎn)和自動控制的軟件程序，以實現(xiàn)對數(shù)控車床的遠程化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化控制，真正實現(xiàn)無人值守的功能。

基于PLC的數(shù)控車床電氣自動化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數(shù)量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結(jié)構(gòu)功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現(xiàn)14個系統(tǒng)輸入，9個系統(tǒng)輸出。結(jié)合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據(jù)對數(shù)控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關(guān)、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現(xiàn)對電氣設(shè)備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數(shù)控車床電氣化改造。

4 結(jié)語

隨著電氣設(shè)備的越來越復雜，工業(yè)生產(chǎn)對于電氣控制的要求也越來越高，基于PLC的自動化控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸成為了當前工業(yè)自動化生產(chǎn)控制中的主流技術(shù)之一。采用PLC技術(shù)最大的優(yōu)勢在于實現(xiàn)自動化控制同時具有較高的可靠性和抗干擾能力，極大的避免了由于采用單片機技術(shù)而造成的系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。本論文結(jié)合電氣控制詳細探討了PLC自動化技術(shù)的應(yīng)用，給出了具體的系統(tǒng)設(shè)計實例，對于進一步提高PLC自動化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用具有很好的指導和借鑒意義。

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    本文根據(jù)中小型油庫發(fā)油系統(tǒng)控制管理發(fā)展現(xiàn)狀,針對中小型油庫發(fā)油系統(tǒng) 中所存在的問題,設(shè)計了中小型油庫自動化發(fā)油系統(tǒng),編寫了上位機監(jiān)控軟 件和下位機 PLC 控制程序及管理軟件。 在中小型油庫發(fā)油系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)中我主要完成了下面的工作:

    (1)根據(jù)該項目設(shè)計的要求:對系統(tǒng)進行了總體設(shè)計。構(gòu)建了以通用 PC 機 為上位機,可編程序控制器(S7-200PLC)為下位機的控制系統(tǒng)。

    (2)控制軟件編程:控制軟件采用自適應(yīng)設(shè)計,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮到最佳 狀態(tài)。采用提前量自整定的控制算法并編寫了 PLC 程序,實現(xiàn)了提高了發(fā)油精 度的設(shè)計目標。

    (3)組態(tài)軟件設(shè)計:利用組態(tài)軟件實現(xiàn)上位機對系統(tǒng)的組態(tài)控制。 

    由于時間有限,本課題難免存在一些不足,需在以后的研究中進一步完善。 后續(xù)工作應(yīng)集中在以下幾方面:

    (1)本系統(tǒng)設(shè)計主要是針對中小型油庫而設(shè)計的,總的發(fā)油鶴位小于十個, 如果油庫的規(guī)模再大些,可以采用 S7-300PLC 作控制主站,S7-200PLC 通過 PROFIBUS 現(xiàn)場總線掛接在 S7-300 上作為控制從站,形成 PROFIBUS 現(xiàn)場總線 結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的適應(yīng)能力會更強大。

    (2)為了加強系統(tǒng)的可靠性,如果條件允許,還可以增加雙設(shè)備冗余或雙 機熱備功能。

    (3)在原有控制程序的算法上加入人工智能方法(專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),實現(xiàn)智能控制,從而提高控制系統(tǒng)的性能。

    6 技術(shù)經(jīng)濟分析

    本文是針對中小型油庫設(shè)計的。設(shè)計的對象是自動發(fā)油系統(tǒng);設(shè)計的目的是在日益激烈的國際市場競爭面前,提高油庫效率,加快周轉(zhuǎn),加強安全管理,減少人為差錯,增強竟爭力和提升企業(yè)形象。信息化、自動化、規(guī)范化是油庫發(fā)展的必然趨勢。

    以PLC為控制器投資比較大。一臺西門子S7-200的PLC加上擴展模塊售價為5000元;油泵每臺2500元以內(nèi);電動機每臺2000元,總投資為23000元。它比DCS系統(tǒng)和以太網(wǎng)系統(tǒng)要貴一些,但是,它以良好的人機界面、發(fā)油的穩(wěn)定性和兼容性為以后的維修和長時間的使用打下了基礎(chǔ),后期的維修費用大大降低了。

    致謝

    本論文是老師的悉心指導下完成的,在課題進展的全過程中,宋老師精心指導,嚴格要求,可以說自己每一步的前進都是與老師的指導分不開的。 宋老師學識淵博、治學嚴謹,具有豐富的實際科研項目經(jīng)驗。宋老師待人熱情,從不以長者自居,他是學生的良師益友?？偠灾?無論是在做學問還是在做人方面,宋老師為我樹立了榜樣,指明了方向。

    本論文之所以能順利完成,還要感謝同學們的熱心幫助,我還要向自己的父母、親戚和朋友表示感激,感謝他們的全力支持和鼓勵。最后,我再一次向曾經(jīng)支持和幫助過我的老師、同學表示衷心 的感謝!

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篇5

關(guān)鍵詞：閘門；PLC；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TV663文獻標識碼： A 文章編號：

在水工建筑物的固定式和移動式機械中占有重要地位的閘門啟閉機械，早期以繩毅式、鏈條式、多節(jié)拉桿式為主，但由于其操作的不是自由懸掛的重物，而是沿導向門槽作上下移動或者是繞著支絞作旋轉(zhuǎn)運動的閘門?？煽啃裕踩禂?shù)低，很難精確的控制。

隨著經(jīng)濟和液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，傳動穩(wěn)定的液壓啟閉機逐步取代了那些比較落后的繩毅式、鏈條式、多節(jié)拉桿式的啟閉機。作為一種比較完善而又經(jīng)濟的先進的傳動裝置，其動力機構(gòu)為油缸，由于油缸能夠產(chǎn)生很大的下壓力，所以，當采用液壓啟閉機操作閘門下降時，閘門就無需加重，因此也就可以減少驅(qū)動裝置的額定啟升容量。

一種典型的水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其現(xiàn)地控制單元LCU(Local Control Unit)有的采用8位或16位單片機，致命的缺點是不便于擴充；而可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC因其具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC更符合工業(yè)現(xiàn)場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。

由于傳統(tǒng)的液壓啟閉機控制系統(tǒng)存在控制線路復雜，維護工作繁重，可靠性低，不能對整個水電站進行自動控制，遠程通訊能力欠缺等缺點和局限性，所以越來越不能滿足水電站的生產(chǎn)發(fā)展。

1分布式監(jiān)控系統(tǒng)的介紹

在我國的自動化控制領(lǐng)域中自動化控制系統(tǒng)主要分為分布式監(jiān)控系統(tǒng)和集中式監(jiān)控系統(tǒng)。分布式監(jiān)控系統(tǒng)以控制對象分散為主要特征。以控制對象為單元設(shè)置多套相應(yīng)的裝置，構(gòu)成現(xiàn)地控制單元，完成控制對象的數(shù)據(jù)采集和處理、電機機組等主要設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)以及裝置的數(shù)據(jù)通信等。每孔閘門或一定數(shù)量的閘門配置一個現(xiàn)地控制單元(Local ControlUnit，簡稱LCU)，每個LCU可構(gòu)成一個獨立的控制回路。其中某一個現(xiàn)場控制單元發(fā)生故障不會影響其他現(xiàn)場控制單元的正常工作。

2分布式系統(tǒng)在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中的運用

控制系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，一個較標準的PLC閘群控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，其可分為三層式結(jié)構(gòu)：現(xiàn)地控制層、集中控制層和遠程監(jiān)控層。

現(xiàn)地控制層的每孔閘門配置一個現(xiàn)地PLC，收集閘位、水位和各種現(xiàn)場開關(guān)量、模擬量信息并上傳至集控層PLC，同時接受集控PLC的命令并通過接口執(zhí)行。集控層PLC主要目的是作為上位機和現(xiàn)地PLC交互信息的硬件中轉(zhuǎn)站，有著速度快、功能強大和穩(wěn)定性高等特點。集控層上位機的人機交互系統(tǒng)一般由相應(yīng)的組態(tài)軟件構(gòu)成，在監(jiān)控閘群系統(tǒng)的同時，肩負著與遠程監(jiān)控層交互信息的功能，因此遠地監(jiān)控層也可通過公眾網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測閘群控制的狀況。

具體來說，該控制方案有著以下顯著優(yōu)點：

(1)現(xiàn)地PLC功能強大：由于是工業(yè)級產(chǎn)品，現(xiàn)地層PLC均為模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計、安裝、維護非常方便；且功能強大、穩(wěn)定性高、可擴展性強；設(shè)備接口種類的選擇面也很廣。

(2)集控層功能增強：集控層在上位機和現(xiàn)地PLC之間加設(shè)了高性能的主控PLC，作為硬件的信息中轉(zhuǎn)站，使得集控層工作更穩(wěn)定；同時，由于分擔了上位機的大部分工作，因此上位機可增加上傳通訊的功能，使得建立更高級的遠地監(jiān)控層成為現(xiàn)實。

(3)增加了遠地監(jiān)控層：在閘群控制的發(fā)展方向上，江河流域控制以及跨流域控制是其中重要的一項內(nèi)容。因此，遠地監(jiān)控層的建立成為必然趨勢，而PLC系統(tǒng)的強大功能為其建立打下了堅實的基礎(chǔ)。

3閘門監(jiān)控系統(tǒng)的主從站PLC選擇

3.1閘門監(jiān)控系統(tǒng)從站PLC的選擇

閘控系統(tǒng)從站PLC主要用于接受主站命令和上傳現(xiàn)場信息，因此較強的實時通訊能力是必備的。由于現(xiàn)場的閘位信息、荷重信息和水位信息需要在本地計算和顯示，所以從站PLC不能只具備輸入/輸出功能，還必須具有一定的計算能力，即現(xiàn)場智能設(shè)備必須具備CPU單元。另外，由于閘控現(xiàn)場需要一些必要的開關(guān)量輸入/輸出的信號交互，因此如果從站PLC能集成一定數(shù)量的Dl/DO點。

3.2閘控系統(tǒng)的主站PLC選擇

閘控系統(tǒng)的主站在整個控制系統(tǒng)中起到了承上啟下的關(guān)鍵中樞作用。對于下級的現(xiàn)地層設(shè)備來說，它負責實時收集全部閘門現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息，并下達相應(yīng)的操作命令；對于上級的上位機操作系統(tǒng)來說，它負責處理各種現(xiàn)場上傳的狀態(tài)信息并將相應(yīng)的信息上傳給上位機用于顯示和判斷，同時也接受上位機下達的命令。因此，在主站PLC選擇上，選擇S7-400 系列PLC。

4閘門控系統(tǒng)的通訊方式

閘控系統(tǒng)在現(xiàn)場控制層面，采用了PorfiBus一DP工業(yè)現(xiàn)場總線作為集控層與現(xiàn)地層之間的通訊方式。從站PLC通過ProfiBus一DP總線與集中控制層的主站PLC采用主――從方式連網(wǎng)通訊，現(xiàn)場各種設(shè)備的狀態(tài)信息均通過從站上傳到主站中，同時主站也通過分布在相應(yīng)閘門旁的從站向現(xiàn)場控制和保護設(shè)備發(fā)送命令。在集中控制層面，采用的工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式。主站PLC通過以太網(wǎng)口直接與上位機連接，采用以太網(wǎng)通訊的方式與上位機交互信息。上位機采用WinCC軟件對現(xiàn)地控制層和集中控制層進行組態(tài)和建立人機交互界面。

ProfiBus-DP經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備己分散的I/0之間通信設(shè)計，使用ProfiBus-DP模塊可取代價格昂貴的24V或0～20mA并行信號線。ProfiBus-DP用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳.輸。

PROFIBUS-DP的基本功能有：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送；各DP從站的動態(tài)激活和解除激活；檢查DP從站的組態(tài)；強大的診斷功能，三級診斷信息(本站診斷、模塊診斷、通道診斷)；輸入或輸出的同步；通過總線給DP從站分配地址：保證每個DP從站最大為246字節(jié)的輸入和輸出數(shù)據(jù)：通過總線給DP主站進行配置。

與傳統(tǒng)的控制方法相比，Profibus 閘門監(jiān)控系統(tǒng)有以下突出優(yōu)點：①用一條電纜實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場控制了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)連以及現(xiàn)場控制了系統(tǒng)和集中控制級系統(tǒng)及中央控制級系統(tǒng)的轉(zhuǎn)連，使用數(shù)字化通信代替了4～20 mA或24V DC信號，增強了現(xiàn)場級信息集成量；②系統(tǒng)的開放性、可操作性、轉(zhuǎn)換性大大增強，不同廠家的產(chǎn)品和專長技術(shù)只要使用同一總線標準，即可進行系統(tǒng)集成；③系統(tǒng)的可靠性、可維護性好，采用Profibus連接方式替代一對一的I/ O連接，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，增強了系統(tǒng)的可維修性；④降低了系統(tǒng)及工程造價

對于大范圍、大規(guī)模I/ O的分布式系統(tǒng)，Profibus節(jié)省了大量的線纜，I/O模塊及電纜敷設(shè)工程費用，從而減少了工程成本.綜上所述，Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)對于閘門監(jiān)控系統(tǒng)提供了可行的解決方案，代表著控制技術(shù)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

5總結(jié)

本論文主要淺要討論基于PLC的閘門控制系統(tǒng)，水電站閘門的傳統(tǒng)繼電器控制和卷揚啟閉機正反轉(zhuǎn)控制閘門升降的模式，采用PLC和液壓控制的模式對閘門進行控制。

參考文獻：

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論文關(guān)鍵詞：模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng),可編程序控制器,設(shè)計

1引言

近年來，各國為達到提高系統(tǒng)的定位精度以適應(yīng)工業(yè)需要，嘗試了各種控制方式和控制策略，并對氣動伺服系統(tǒng)做了大量工作。當臨時需要對各個單元進行新的分配任務(wù)或產(chǎn)品變化時，可以很方便的改動或重新設(shè)計其新部件，當位置改變時，只要重新編程，就能很快地投產(chǎn)，從而降低了安裝和轉(zhuǎn)換工作的費用。模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)（MPS，ModularProductiontrainingSystem）是一種模擬自動化生產(chǎn)加工單元，它由德國FESTO公司結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的特點開發(fā)研制而成。它可以大量代替單調(diào)往復或高精度的工作，用以滿足前沿產(chǎn)品和自動化設(shè)備更新的需要。本文所研究的內(nèi)容，國際上以德國、日本、韓國等最具代表性，技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，但其產(chǎn)品價格昂貴，且在技術(shù)上對用戶封鎖，致使用戶無法結(jié)合自己的需要進行二次開發(fā)。

目前，國內(nèi)已有幾家教學設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)開始仿造國外的MPS部分產(chǎn)品，主要有上海英集斯自動化技術(shù)有限公司生產(chǎn)的“MPS/FMS模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)”；浙江亞龍教儀有限公司生產(chǎn)的“亞龍YL－MPS模塊化生產(chǎn)培訓系統(tǒng)”。本文將采用上海英集斯自動化技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MPS教學設(shè)備，結(jié)合本實驗室（國家示范性中央財政支持重點建設(shè)實驗室）的實際需求，給出了基于PLC的MPS上料檢測單元PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的完整解決方案。

2上料檢測單元的結(jié)構(gòu)、功能與氣動控制回路

上料檢測單元可作為MPS系統(tǒng)中的起始單元，向系統(tǒng)中的其它單元提供原料。

2.1上料檢測單元的結(jié)構(gòu)、功能

上料檢測單元主要由I/O接線端口、料盤模塊、氣源處理組件、工件檢測組件、提升模塊等部件組成。它的具體功能是：將放置在料盤中的待加工工件按照需要自動地取出，并檢測出工件的黑白顏色，最后將其提升到輸出工位，等待下一個工作單元來取。

2.2上料檢測單元的氣動控制回路

上料檢測單元的執(zhí)行機構(gòu)是氣動控制系統(tǒng)，其方向控制閥的控制方式為手動控制或電磁控制。在上料檢測單元的氣動控制原理圖中，1A為雙作用提升氣缸；1Y1為雙作用氣缸電磁閥的控制信號；1B1和1B2為磁感應(yīng)式接近開關(guān)。氣動控制回路如圖1所示。

圖1上料檢測單元氣動控制回路

3基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的控制任務(wù)設(shè)計：接通設(shè)備電源與氣源、運行PLC后，首先執(zhí)行復位動作，即提升氣缸驅(qū)動的工件平臺下降到位。料盤旋轉(zhuǎn)輸出工件，當料盤檢測到工件平臺中有工件后停止旋轉(zhuǎn)，提升氣缸動作，將工件平臺提升至輸出工位，檢測工件的顏色并保存下來。按下“特殊”按鈕，表示工件被取走。隨后工件平臺下降到位，料盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)輸出工件，重復以上流程。

下面介紹該方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3.1分配上料檢測單元PLC輸入輸出地址

PLC的輸入輸出與執(zhí)行機構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1上料檢測單元PLC輸入輸出與執(zhí)行機構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系

3.2編寫程序并調(diào)試

上料檢測單元的手動控制程序框圖如圖2所示。

圖2上料檢測單元的手動控制程序框圖

上料檢測單元的PLC梯形圖程序如圖3所示。

圖3上料檢測單元的PLC梯形圖程序

經(jīng)調(diào)試，該程序能順利完成本單元的控制任務(wù)。

4結(jié)束語

本文對上料檢測單元的結(jié)構(gòu)與功能、氣動控制回路分別進行了詳細分析，然后對上料檢測單元的PLC控制系統(tǒng)進行二次設(shè)計與實現(xiàn)，首先編寫了PLC輸入、輸出分配表，進而編寫出其程序流程圖及梯形圖，最后上機調(diào)試，驗證了基于PLC的MPS上料檢測單元控制系統(tǒng)的二次設(shè)計與實現(xiàn)的可行性。并總結(jié)出兩點結(jié)論：（1）在設(shè)計各單元的控制任務(wù)時，要根據(jù)各單元的基本功能，編寫符合實際的控制任務(wù)，最大限度的合理開發(fā)其使用功能，但一定要符合其機械設(shè)計，否則會讓設(shè)備之間發(fā)生沖突，造成元器件的損壞；（2）在設(shè)計梯形圖程序時，移位指令和數(shù)據(jù)傳送指令的合理配合使用，以及RS觸發(fā)器指令的巧妙使用，會大大縮短梯形圖程序設(shè)計時間，又會達到良好的控制效果。從而快速對上料檢測單元的PLC控制系統(tǒng)進行二次設(shè)計與實現(xiàn)。

參考文獻

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二十世紀九十年代以來，計算機的不斷發(fā)展引發(fā)了各個領(lǐng)域的革命性變革。航運界也受其影響，使得現(xiàn)代航運對船舶自動化程度和信息集成程度的要求也越來越高。為了適應(yīng)現(xiàn)代自動化機艙的要求，PLC控制逐漸取代繼電接觸器控制成為船舶機艙控制的主要環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)更加安全、迅速、可靠。 船舶在正常航行過程中，機艙出現(xiàn)故障經(jīng)常需要輪機員下去對主機，輔機等設(shè)備進行維修和保養(yǎng)，由于現(xiàn)在大多數(shù)船舶采用的是無人機艙的模式，所以在機艙工作的數(shù)量就很少。故而當輪機員進入機艙工作就需要有可靠的監(jiān)測報警系統(tǒng)，傳統(tǒng)的繼電器控制的輪機員安全報警器，雖說能夠提供報警但是其容易發(fā)生故障且不易被察覺。然而采用PLC控制這能使輪機員報警系統(tǒng)的安全系數(shù)大大的提高，從而使輪機員的工作更加安全可靠。上述設(shè)計滿足了《2006鋼質(zhì)海船建造入級規(guī)范》的迅速、實時、可靠、直觀等要求。所以用PLC控制輪機員報警器就能夠使輪機員在機艙工作地安全系數(shù)得到大大的提高

關(guān)鍵詞 ：船舶輪機員安全 監(jiān)視報警系統(tǒng) PLC 繼電器控制

Abstract

Keywords Engineers to monitor the ship security alarm system control PLC relay

目 錄

1 引言 1

2 工作原理 2

2.1系統(tǒng)的基本組成 2

2.2工作原理及過程 2

3 PLC簡介及程序設(shè)計 3

3.1 PLC簡介： 3

3.2 PLC控制的船舶輪機員安全報警系統(tǒng)設(shè)計 3

3.3 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)程序 5

3.4 PLC接線圖 6

3.5 I/O接線列表 7

4、 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)與繼電器控制的輪機員報警系統(tǒng)的比較 7

4.1 繼電器接觸器控制的缺點 7

4.2 PLC控制的的優(yōu)點 8

結(jié) 論 9

致 謝 10

1 引言

隨著船舶建造水平的發(fā)展，大量高科技設(shè)備得到應(yīng)用，使得很多設(shè)備的運行已不再需要人工看護和操作，出現(xiàn)了無人機艙或一人機艙，人們只需要在必要的時候?qū)C艙設(shè)備進行巡檢就可以了。

因此，為了保證輪機員的安全，產(chǎn)生了輪機員安全報警系統(tǒng)。當輪機員下機艙工作前，開通此系統(tǒng)就可以保證輪機員安全地工作。如果在工作期間出現(xiàn)了人身傷害，不能在固定時間內(nèi)將本系統(tǒng)復位時，本系統(tǒng)會發(fā)出警報，報警信號送至機艙延伸報警燈柱和機艙報警檢測系統(tǒng)。

機艙報警檢測系統(tǒng)又會將此報警送至延伸報警系統(tǒng)，再送至駕駛室及相關(guān)船員房間以及公共場所，提醒大家進入機艙救人。

值班輪機員能夠在固定的時間內(nèi)復位本系統(tǒng)，則本系統(tǒng)將重新報警計時，直至輪機員安全離開機艙關(guān)閉本系統(tǒng)時，本系統(tǒng)才不再進行報警計時。該系統(tǒng)的采用大大的提高了輪機員的人身安全系數(shù)，有的船廠將其稱為死人報警。

圖1傳統(tǒng)輪機員安全報警系統(tǒng)（繼電器接觸器控制）

2 工作原理

由于每個廠家的原理圖有所不同，但都是大同小異，在這里我只以上面的一種電路圖為例進行討論。

2.1系統(tǒng)的基本組成

該系統(tǒng)主要由控制回路（都安置在集控臺內(nèi)），啟動／停止按鈕箱（每個機艙的入口位置）和復位按鈕箱（在機艙的報警燈柱還機艙報警檢測的樓梯口）等。

2.2工作原理及過程 3 PLC簡介及程序設(shè)計

3.1 PLC簡介：

PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。”

3.2 PLC控制的船舶輪機員安全報警系統(tǒng)設(shè)計

本輪機員安全報警系統(tǒng)由輪機員安全主控模塊、輪機員安全復位模塊、輪機員安全起/停模塊三部分構(gòu)成。

其中，一個輪機員安全主控模塊可配置4個區(qū)域的輪機員安全子系統(tǒng)，每個輪機員安全子系統(tǒng)可配置多個輪機員安全復位模塊和一個輪機員安全子系統(tǒng)起/停模塊。

本系統(tǒng)可實現(xiàn)啟動、停止、復位和求救信號的采集、報警定時、預報警和報警輸出等，輪機員安全主控模塊安裝在各機艙艙室內(nèi)，輪機員安全復位模塊上含有報警燈、復位按鈕、求救按鈕、喇叭等，它被安裝在一個區(qū)域的多個部位，實現(xiàn)輪機員安全監(jiān)控和求救的功能。輪機員安全子系統(tǒng)起/停模塊上含有電源指示燈、起/停按鈕、聲光報警等，它被安裝在一個區(qū)域的入口處，實現(xiàn)輪機員安全監(jiān)控子系統(tǒng)的運行和停止運行等功能。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。當船員進入機艙內(nèi)開啟起停模塊上的起停開關(guān)后，系統(tǒng)初始化后進入正常工作狀態(tài)，計時器開始計時，到達預報警指定時間時開啟預報警，復位模塊聲光報警啟動，此時計時器繼續(xù)計時。若船員按下復位鍵，報警取消，計時器重新計時；如果復位沒有按下且已經(jīng)到達事故報警指定時間則開啟事故報警，起停模塊聲光報警啟動。

圖1

3.3 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)程序

圖2系統(tǒng)程序圖

3.4 PLC接線圖

圖3 PLC接線圖

3.5 I/O接線列表

I0.0 SB1復位按鈕 I0.3 啟動按鈕

I0.1

I0.2 轉(zhuǎn)換開關(guān)K2 I0.4 停止按鈕

Q0.0 KM1 Q0.7 機艙報警燈柱 Q0.2 H1 Q1.1 KM3 Q0.6 KM8

4、 PLC控制的輪機員安全報警系統(tǒng)與繼電器控制的輪機員報警系統(tǒng)的比較

4.1 繼電器接觸器控制的缺點

對于傳統(tǒng)繼電控制的機艙輪機員安全報警系統(tǒng)，由于采用的是機械式的控制元件，所以存在許多的缺點。

而對于現(xiàn)在的船舶其自動化程度越來越高對控制系統(tǒng)的精確度和安全系數(shù)的要求就要更高。

（1）傳統(tǒng)的繼電控制的輪機員安全報警系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)控制邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，其連線多且復雜、體積大、功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能較為困難。

（2）繼電器的觸點數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。

（3）繼電器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作以實現(xiàn)控制，工作頻率低，機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠性和可維護性較差。

4.2 PLC控制的的優(yōu)點

（1）采用PLC控制則PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少、體積小、功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴展性好LC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，這種工作方式稱為串行工作。

（2）PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序。PLC通過程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度快，程序指令執(zhí)行時間在微秒級，且不會出現(xiàn)觸點抖動問題。

（3）PLC采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計數(shù)功能，而電器控制系統(tǒng)一般不具備計數(shù)功能。PLC大量的開關(guān)動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。

結(jié) 論

本系統(tǒng)主控制器采用了西門子S7-200 PLC，其緊湊的結(jié)構(gòu)，良好的擴展性能，強大的指令功能，利用485標準的通信口進行信息傳送, 并自行設(shè)計相應(yīng)接口而組成的船舶機艙巡回監(jiān)測報警系統(tǒng)充分應(yīng)用了該微型PLC的硬件資源，發(fā)揮了其軟件優(yōu)勢。輸入輸出采用差動方式，提高了抗干擾能力，同時，主機和多臺終端可以全部并聯(lián)在一對雙絞線上進行多機通訊，節(jié)省了傳輸線，所以本系統(tǒng)小但功能齊全，穩(wěn)定性好。為用戶帶來極大的方便;在近兩年的實際運行中未出現(xiàn)故障，為船舶的安全、可靠的航運起到了非常重要的作用，同時也為航運公司帶來了巨大經(jīng)濟效益。通過PLC程序的控制使得輪機員安全報警器的工作過程更加的安全可靠，使得無人機艙技術(shù)應(yīng)用得到更好推廣和發(fā)展。同時利用PLC程序的控制能夠大大的節(jié)約機械繼電裝置的應(yīng)用，從而使的輪機員報警器的形狀更加小繼而節(jié)約船舶的空間。

致 謝

這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成，并非我一人之功勞，是所有指導過我的老師，幫助過我的同學和一直關(guān)心支持著我的家人對我的教誨、幫助和鼓勵的結(jié)果。我要在這里對他們表示深深的謝意！ 感謝我的指導老師——老師，沒有您的悉心指導就沒有這篇論文的順利完成。 感謝班主任周靜，王麗，趙玥老師三年的生活相處不久，卻從您身上學到了太多，必將終身受益。感謝所有教授過我課程的暨海事學院的老師們，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。感謝我的父母，沒有你們，就沒有我的今天，你們的支持與鼓勵，永遠是支撐我前進的最大動力。 感謝身邊所有的朋友與同學，謝謝你們?nèi)陙淼年P(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時代，將會是我一生最珍貴的回憶。

[2]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社.1994年

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[4]閆世杰.船舶信號.北京：人民交通出版社 2006年

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篇8

【Abstract】This paper proposes an overall design scheme of automatic wire feeding device for the earphone wire processing .Adopting the control model of “PLC+ AC motor + man-machine interface + frequency converter”， it can realize the function of efficient automatic transmission and adjustable speed.

【P鍵詞】線材；送線；自動控制 ；PLC

【Keywords】wire；wire feeding；automatic control；PLC

【中圖分類號】TP23 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0192-03

1 引言

目前，由于耳機線的特殊結(jié)構(gòu)與品質(zhì)要求，對其后期加工一般采用小型刀片式裁切機，人工送線、手動裁切，存在送線效率低下、速度難以調(diào)整等問題[1]。論文針對上述問題，以及PLC在當今電氣自動化領(lǐng)域中越來越突出的地位和廣泛的應(yīng)用[2]，提出了一種基于PLC控制技術(shù)的針對耳機線送線的裝置，并重點介紹了其組成、結(jié)構(gòu)原理以及PLC控制系統(tǒng)設(shè)計過程。

2 設(shè)備組成及原理

2.1 設(shè)計要求

根據(jù)實際需求，該專用送線裝置需要實現(xiàn)以下功能與特點：

①送線效率高，能夠一次性實現(xiàn)多個線圈自動送線；

②速度可自動調(diào)節(jié)，該裝置能夠滿足對送線速度的自動調(diào)整；

③換線方便，該裝置能控制每個送線工位的啟停。

2.2 設(shè)備工藝流程和工作原理

2.2.1 送線裝置工藝動作流程

根據(jù)設(shè)計方案，該裝置能實現(xiàn)自動調(diào)速、自動啟停等功能。結(jié)合耳機線加工要求和工藝要求以及整體設(shè)計方案，確定本裝置的工藝動作流程如下：

2.2.2 裝置的工作原理

①送線速度檢測機構(gòu)的設(shè)計

當主機開始拉線時，帶動鐵圓柱向上移動，傳感器檢測到信號，線卷開始放線；當鐵圓柱下降時，傳感器檢測到信號，控制線卷放線速度，防止送線過多。

②啟?？刂茩C構(gòu)的設(shè)計

該部分工作原理如下：當開始放線時，PLC控制氣缸伸出，此時皮帶與線圈相連的摩擦輪接觸，帶動線卷開始放線；當PLC收到停止放線的信號時，PLC控制氣缸收回，與線卷相連的滾輪與黃橡膠塊接觸，使線卷立即停止送線[3]。

③外框架的設(shè)計

十個線卷同時送線，分為上下兩排，并分別用兩根傳動軸傳遞動力，結(jié)合線卷的尺寸和一般公司電梯門的尺寸設(shè)計，其最終的總體尺寸為2560mm*1700mm*990mm。該機架是整個裝置的支撐部分，主要使用型材進行焊接制造而成，以滿足使用要求。

④傳動機構(gòu)的設(shè)計

結(jié)合本裝置實際應(yīng)用以及設(shè)計方案等綜合情況，發(fā)現(xiàn)兩傳動軸的距離較遠，傳動速度不高，傳動比沒有嚴格的要求，且使用環(huán)境惡劣，因此最終選用鏈條傳動形式。十個線卷送線需要動力傳動，兩排線卷使用兩個傳動軸，由電機通過鏈條將動力傳給另一傳動軸，上下傳動軸再分別通過皮帶將動力傳遞到每一個工位。

綜合線的拉力、線卷的質(zhì)量、轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量以及皮帶的摩擦力，經(jīng)SolidWorks三維軟件仿真和實驗測得，每個線卷達到最大轉(zhuǎn)速30r/min時所需的扭矩為21.14N.M，此時驅(qū)動每個線卷所需功率P1由公式得：

若每個傳動軸帶動五個線卷，則每根傳動軸傳動的功率為P：

當軸承載的功率不大，考慮到成本可采用Q235A，表面鍍鉻，查表可得常數(shù)C為158。由根據(jù)軸徑的估算公式可得：

軸上的傳動輪靠鍵傳遞動力，軸上有鍵時，削弱軸的強度，有一個鍵槽時，d值應(yīng)增大5%，軸上有五個鍵槽，則d=44mm，查軸徑標準表，將所得的d值圓整，取d為45.0mm。

所有的動力由電機提供，因此選擇電機時要遵循兩個重要原則，首先是必須考慮互換性，選擇標準電動機，以備出現(xiàn)故障時可以及時更換；其次是為使整個系統(tǒng)高效率運行，要綜合考慮電機的級數(shù)及電壓等級[4]。另外還要綜合本裝置實際情況，兩根傳動軸所需功率為： 5P2 =0.664kw：電機的傳動效率η取0.9，則電機所需功率為：P電機=0.737kw 。根據(jù)以上計算，選用三相異步圓柱齒輪減速電機，電機功率0.75kw。

⑤線架的整體設(shè)計圖

最終設(shè)計的線架整體設(shè)計圖如圖2所示。其主要由機架、啟停控制、傳動機構(gòu)以及檢測機構(gòu)等部分組成。

3 線架控制系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 控制任務(wù)分析與設(shè)計

根據(jù)裝置的動作流程，當工人上好線，主機開始拉線時，鐵圓柱上升，傳感器檢測到信號后，PLC發(fā)出信號，電磁閥動作，氣缸伸出，連接線卷的滾輪與皮帶接觸，開始放線；當主機速度降低時，鐵圓柱下降，傳感器檢測到信號后，PLC發(fā)出信號，電磁閥動作，氣缸縮回，橡膠板與滾輪接觸，立即停止放線。此時電機一直處于運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，電機的速度可由PLC通過變頻器進行控制，工人可在觸摸屏界面進行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整。從上述流程可知，本裝置的輸入信號主要為傳感器信號，輸出信號主要為電磁閥控制信號以及變頻器速度控制信號。

另外，人機界面選用能夠理想生動的顯示PLC、單片機、PC機上數(shù)據(jù)信息的威綸通TK6070ip系列觸摸屏，并支持與大多數(shù)的PLC直接通信[5]。PLC與上位機之間采用的是無通信協(xié)議的RS-232串行通信，變頻器采用三菱A500型號，采取RS485BD通訊與PLC通訊。

3.2 PLC的I/O分配與參數(shù)配置

3.2.1 PLC的I/O地址分配

根據(jù)送線的動作工藝流程和PLC控制系統(tǒng)的控制要求，進行PLC的I/O地址分配。其中輸入信號主要包括啟動、停止、急停、復位、傳感器信號，輸出主要包括各工位氣缸電磁閥信號以及變頻器啟動與調(diào)速端子信號地址。

3.3.2 PLC參數(shù)配置

從I/O分配結(jié)果可以得出，共需要25個輸入點，23個輸出點，選用小型PLC可以滿足使用，綜上考慮本項目的PLC，采用三菱系列的FX3U型號。根據(jù)需要的I/O配置，預留20%的I/O余量[6]，故選擇了FX3U-64MT型的PLC，它能提供的輸入輸出點數(shù)為32/32，和一個485串行數(shù)據(jù)口。另外，設(shè)置一個三菱FR-A740變頻器，用來控制送線的主電機，并控制送線速度。

3.3.3 PLC程序設(shè)計

本項目選用的是三菱系列PLC，采用的編程軟件為GX Developer中文界面編程軟件，它可以適用于三菱全系列的PLC編程和調(diào)試。在本系統(tǒng)中，PLC控制程序由系統(tǒng)啟動、系統(tǒng)運行、系統(tǒng)故障報警、自動復位或緊急停止等控制模塊組成。

4 結(jié)語

該線材加工專用送線裝置實現(xiàn)了線材的自動化高效送線，具有自動調(diào)整送線速度、換線簡便等特點，有效彌補了長期以來耳機生產(chǎn)制造領(lǐng)域中手工送線、效率低、勞動強度大等缺點與不足。通過現(xiàn)場應(yīng)用證明該裝置配合主機使用能夠有效解決上述問題，提高了耳機線材的現(xiàn)場加工質(zhì)量與效率，降低了勞動強度與生成成本，為相關(guān)線材制造、加工企業(yè)提供了一定的借鑒與實用價值。

【參考文獻】

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篇9

[關(guān)鍵詞]液壓實驗臺、比例換向閥、PLC、CAT

中圖分類號：TH702 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）16-0397-01

1 實驗臺使用的重要性

液壓傳動教學實驗臺的使用緊密圍繞培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的核心目標，從生產(chǎn)實踐出發(fā)，可實現(xiàn)機械、電氣、液壓等多學科的交叉融合，學生通過完成液壓實驗，可以培養(yǎng)學生動手能力、理論與實踐相結(jié)合能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，在實驗過程中充分發(fā)揮學生的主導作用，使學生掌握機電液一體化的實踐與應(yīng)用技巧，提高學生對液壓系統(tǒng)的設(shè)計和分析能力，該液壓傳動實驗設(shè)備將為液壓相關(guān)課程的教學及應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)發(fā)揮極其重要的作用[1]。

2 液壓實驗臺系統(tǒng)的設(shè)計

實驗臺融合了機械、電氣、液壓等技術(shù)，使用通用的定量和變量結(jié)合液壓泵站，保證良好的動力性能，并引入了電液比例閥，使系統(tǒng)的功能得到極大的擴展，更符合企業(yè)實際；實驗臺集成壓力、流量、轉(zhuǎn)速等多種傳感器，可對液壓系統(tǒng)各參數(shù)進行測量，對閥類元件各項性能參數(shù)進行跟蹤檢測；為了提高系統(tǒng)的開放性和可擴展性，實驗回路中液壓元件之間連接方式采用快換接頭，連接方便可靠，必要部位使用密封材料確保不漏油，保證實驗過程的清潔干凈；引入液壓CAT數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可以實時地完成對被測對象的數(shù)據(jù)采集、運算和存儲工作；采用可編程控制器對實驗過程進行控制，并使其能與PC通訊，具有自動控制、在線編程監(jiān)控功能；引入液壓仿真軟件AMESim，能夠?qū)σ簤夯芈愤M行仿真演示，幫助學生更好地理解系統(tǒng)的原理[2]。

實驗臺控制系統(tǒng)采用AC220V供電，電磁閥采用DC24V供電；能夠?qū)崿F(xiàn)由電磁換向閥對各個回路的動作進行控制；能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓系統(tǒng)中定量泵電動機、變量泵電動機的起動、停止控制；能夠?qū)σ簤夯芈穳毫α髁?、液壓缸伸縮運動位置等模擬信號進行采集、監(jiān)測；使用西門子S7-200 PLC，并結(jié)合計算機進行控制，使實驗的過程貼近生產(chǎn)實際；電氣系統(tǒng)工作要安全、可靠；配合一些基礎(chǔ)的閥類元件，該實驗臺要能夠承擔液壓傳動類、液壓比例控制等相關(guān)實驗任務(wù)[3]。

3 電液比例控制技術(shù)

該實驗臺中應(yīng)用了電液比例控制技術(shù)。比例控制是一種能夠使輸出被控量與輸入指令信號之間建立線性關(guān)系，當改變指令信號時，輸出被控量會成比例的發(fā)生變化的新技術(shù)。電液比例控制就是通過對輸入電流的比例調(diào)節(jié)達到對液壓量的比例控制。電液比例閥是電液比例控制技術(shù)的產(chǎn)物，它以傳統(tǒng)液壓控制閥為基礎(chǔ)，采用模擬式電-機械轉(zhuǎn)換機構(gòu)，可把指令電信號變?yōu)槲灰菩盘栞敵?，改變閥芯位移，連續(xù)成比例的地控制液壓系統(tǒng)的壓力、方向與流量。

從控制特性看，比例閥接近伺服閥，控制精度高；從抗污染、可靠性和經(jīng)濟性看，比例閥接近開關(guān)控制閥，因此，電液比例閥兼有兩者的很多優(yōu)點：

（1）利用電信號便于遠程的傳輸特點，可以實現(xiàn)自控、程控或遙控，使閥的位置上的設(shè)計靈活性以及實驗臺的設(shè)計柔性得到提高。

（2）結(jié)合液壓技術(shù)與微電子技術(shù)，有利于實現(xiàn)機電液一體化。

（3）抗污能力強，維護和保養(yǎng)方便，具有良好的節(jié)能效果。

（4）系統(tǒng)輸入一定大小與正負的指令電信號，可對流體壓力、流量等參數(shù)成比例的調(diào)節(jié)，使執(zhí)行元件的力、方向與速度得到連續(xù)性地控制，最終實現(xiàn)無級調(diào)速。

（5）采用反饋與校正提高閥的穩(wěn)態(tài)精度與動態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，實現(xiàn)特定控制目的。

（6）可在電液比例控制器中預設(shè)定斜坡信號，實現(xiàn)執(zhí)行元件準確無沖擊地加速、減速過程，改善動作質(zhì)量縮短工作循環(huán)時間[4]。

4 AMESim液壓系統(tǒng)仿真

由于液壓系統(tǒng)仿真建模過程的復雜性，以及為了便于液壓系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，近些年來國外尤其是歐洲陸續(xù)研制出一些更為實用的液壓機械電氣仿真軟件，并獲得了成功的應(yīng)用。AMESim軟件就是其中的杰出代表。AMESim是西門子公司旗下的一款功能十分強大的仿真軟件，該軟件包含了多學科領(lǐng)域的20多種模型庫，1500多個子模型，可以用來仿真分析航空航天、車輛和工程機械等多種工業(yè)設(shè)備，AMESim采用的是基于物理模型的圖形化建模方式，可以將工程師從單調(diào)的數(shù)學模型建模中解放出來，從而更專注系統(tǒng)特性的研究，AMESim的兼容性也非常好，可以實現(xiàn)與現(xiàn)在機、電、液、熱、控等各個領(lǐng)域主流仿真軟件的聯(lián)合仿真。我們利用該軟件對實驗系統(tǒng)進行仿真，可以幫助學生更好地理解相關(guān)現(xiàn)象。

5 結(jié)論

分析國內(nèi)外現(xiàn)有的液壓實驗臺的特點，根據(jù)現(xiàn)行的國家和機械行業(yè)標準中有關(guān)試驗方法的要求，設(shè)計了液壓實驗臺系統(tǒng)；綜合運用電液比例控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、計算機輔助控制及測試技術(shù)等，使液壓實驗臺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其期望的功能；通過應(yīng)用液壓仿真軟件AMESim的仿真分析，對實驗系統(tǒng)進行建模、仿真[4]。利用該實驗臺能夠幫助學生對理論課程內(nèi)學到的相關(guān)知識進行更好的理解，對教學有一定的幫助。

參考文獻：

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[3] 熊子奇.液壓伺服試驗臺動態(tài)特性分析及控制方法研究[D].大連理工大學碩士學位論文，2013

篇10

一、答辯考核方法：

由專業(yè)組對申報者面對面的答辯考核

二、答辯考核內(nèi)容

（一） 申報者簡要介紹基本情況

1、什么時間畢業(yè)什么學校、什么專業(yè)及學制（如：2009年8月畢業(yè)于福大機械專業(yè)四年制本科）

2、工作經(jīng)歷，什么時間任工程師和在本專業(yè)工作年限

（如96年畢業(yè)就到省機電控股公司工作（講重要的幾個工作地點），2002年8月任工程師，在本專業(yè)已工作了13年）。

3、任現(xiàn)職以來主要專業(yè)工作業(yè)績（按簡明表講重點部分，含獲獎情況、發(fā)表的論文、專著等）{如獨立完成、主持、參與、負責（負責研制“豪邁”摩托車柱孔加工專用機床液壓系統(tǒng)、電氣控制部分的設(shè)計制作，采用PLC控制，由原來五道工序改為一道加工工序，提高了精度和生產(chǎn)效率，獲公司科技獎；在機械雜志上發(fā)表三篇專業(yè)技術(shù)論文）*設(shè)備的設(shè)計研發(fā)，解決了什么，實現(xiàn)了什么，該產(chǎn)品銷售收入利潤各獲獎情況；在***刊物發(fā)表了****文章及獲獎}。

4、本人代表作的主要內(nèi)容與價值（講重點、如對摩托車腳蹬支架和上聯(lián)板行高強度零件，研究應(yīng)用有色金屬液態(tài)技術(shù)，提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量和精度，實現(xiàn)產(chǎn)品零件輕量化取得成效）

5、指導下級專業(yè)人員工作和學習（講重點，舉例說明）

6、 簡要介紹本專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、本人今后開展本專業(yè)的工作思路、設(shè)想和計劃（簡要說明如：工程爆破已發(fā)展到調(diào)室爆破、中深孔爆破、隧道掘進爆破、城鎮(zhèn)拆除爆破、水下工程爆破等已積累了豐富的經(jīng)驗。如城鎮(zhèn)拆除爆破，用控制爆破拆除比人工或機械方法可靠、快速、省工省力。結(jié)合本專業(yè)，我認為發(fā)展炸藥能量轉(zhuǎn)化過程精密控制技術(shù)，提高炸藥能量利用率。降低有害效應(yīng)是本發(fā)展方向；今后應(yīng)以發(fā)展新型爆破提高控制爆破水平，是爆破安全技術(shù)的發(fā)展方向。）。

時間不超過五分鐘

（二）申報者回答必答題（論文代表作中的問題）

具備條件的每人回答兩道問題；不具備條件回答三道問題

（三）專業(yè)組提問

針對一下問題提問

1、對學歷等基本情況和業(yè)績、論文有疑問的地方進行核實、質(zhì)疑。

2、對論文的論點、論據(jù)及正確性、科學性進行質(zhì)疑

3、對獲省部級以上科技進步獎，提問在該獲獎項目中的作用，該成果的技術(shù)水平。

（時間不超過15分鐘，破格不超過20分鐘）

三、答辯考核成績與評價

1、專業(yè)組無記名投票，按優(yōu)、良、合格、不合格四個檔次定性。

2、寫出綜合評價意見

①根據(jù)申報者介紹的基本情況、論文、業(yè)績成果等填報是否真實。

②根據(jù)理論知識是否達到相應(yīng)高級工職務(wù)水平