畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-全自動(dòng)剪板機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2024-10-27 18:38 本頁(yè)面
【正文】 設(shè)備的工作效率。采用可編程控硬件制器較好地解決了這一問(wèn)題。它是一種將計(jì)算機(jī)技，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備 ,不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的邏輯控制 ,還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此 ,將 PLC應(yīng)用于該控制 ,完全能滿(mǎn)足技術(shù)要求，且具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參 4 數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 在此對(duì) PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹， 在自動(dòng)化控制領(lǐng)域， PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有 200多廠家生產(chǎn) 300多品種 PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車(chē)（ 23%）、糧 食加工（ %）、化學(xué) /制藥（ %）、金屬 /礦山（ %）、紙漿 /造紙（ %）等行業(yè) 。以下 對(duì) PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí) 做 一簡(jiǎn)介 。 PLC的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1968年美國(guó) GM（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首 次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng)Programmable Controller（ PC）。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng) PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn)在，仍常常將 PLC簡(jiǎn)稱(chēng) PC。 PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì) PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控 制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 上世紀(jì) 80年代至 90年代中期，是 PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 30~40%。在這時(shí)期， PLC在處理模擬量 的 能力、數(shù)字運(yùn)算 的 能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、 抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。 PLC 的分類(lèi) PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU 的構(gòu)成 CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。 進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶(hù)程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU主要由運(yùn)算器 、 控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要 用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元。 存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序以及工作數(shù)據(jù)。 PLC常用的存儲(chǔ)類(lèi)型有 RAM 、 ROM、 EPROM、 EEPROM。 5 圖 2 PLC 的工作原理 PLC采用循環(huán)掃描工作方式，在 PLC中，用戶(hù)程序按先后順序存放， CPU從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后，又返回第一條，如此周而復(fù)始的不斷循環(huán)。 PLC的掃描過(guò)程如圖 2。 這個(gè)工作過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。 內(nèi)部處理階段， PLC檢查 CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。 同信操作服務(wù)階段， PLC與一些智能模塊通信，響應(yīng)程序器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。 當(dāng) PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、到程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 輸入處理又叫輸入采樣。在此階段，順序輸入所有端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化 ，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一次掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 程序執(zhí)行階段根據(jù) PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。循環(huán)掃描的工作方式是 PLC的一大特點(diǎn)，也可以說(shuō) PLC是串行工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)并行工作有質(zhì)的區(qū)別。 PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。 由于 PLC采用掃描工作過(guò)程，所以在程序的執(zhí)行階段即使發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一個(gè)周期的輸入采樣階段才能改變。掃描周期是一 個(gè)很重要的指標(biāo)，小型 PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。 PLC的掃描時(shí)間取決于 I/O掃描速度和用戶(hù)程序的長(zhǎng)短，以及程序使用的指令類(lèi)型。毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)設(shè)備通常是可以接受的， PLC的影響滯后是允許的，但是對(duì)某些 I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則采取相應(yīng)的處理措施。如選用高速 CP
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