【正文】 PLC 的通信接口 RS485 到 PC 機(jī)的通信接口 RS232 的轉(zhuǎn)換，通信傳輸速率為 或 。 在上述工作過(guò)程中 4 臺(tái)潛水泵每一輪次工作均為兩用兩備，即第一輪次為 2潛水泵投入工作， 4備用，第二輪次為 3投入工作， 1備用，依次循環(huán)（見(jiàn)圖 ）。 程序設(shè)計(jì)框圖 程序框圖（見(jiàn)圖 ） 程序設(shè)計(jì)梯形圖 程序梯形圖（見(jiàn)附錄 C 圖 C1） 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁(yè) 圖 程序框圖 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁(yè) 結(jié) 論 PLC 是西門子全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中的控制核心，是其集成與開(kāi)放特性的重要體現(xiàn)。在我的論文撰寫的過(guò)程中，徐老師也給予了細(xì)心的指導(dǎo)和修正。在即將離校之際，我要感謝自動(dòng)化 班全體 同學(xué)四年來(lái)的幫助和勉勵(lì)。 本系統(tǒng)將先進(jìn)的 PLC 控制技術(shù)應(yīng)用于污水坑水位控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程 度大大提高，安全性得到加強(qiáng)，控制精度明顯增強(qiáng)，取得了良好的效果。 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁(yè) 圖 高水位自動(dòng)控制原理圖 圖 高水位潛水泵循環(huán)工作圖 在上述工作過(guò)程中 4 臺(tái)潛水泵每一輪次工作均為一用三備，即第一輪次為 1潛水泵投入工作， 4備用，第二輪次為 2潛水泵投入工作， 1備用，第三輪次為 3潛水泵投入工作， 2備用依次循環(huán)（見(jiàn)圖 ）。 輸入、輸出點(diǎn)的確定 PLC 的輸入 、輸出點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量加以確定。 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁(yè) 4 控制 系統(tǒng)硬件選擇和程序設(shè)計(jì) PLC 的選型 根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，為以后新設(shè)備的介入或設(shè)備調(diào)整留有余地，因此選用了 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，開(kāi)關(guān)量輸入為 24 點(diǎn)，輸入形式為＋ 24V 直流輸入，開(kāi)關(guān)量輸出為 16 點(diǎn)，輸出形式為DC24V 繼電器輸出。 (1) 手動(dòng)方式；將控制柜柜門上的‘遠(yuǎn)程 自動(dòng) /本地 手動(dòng)’轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到‘本地 手動(dòng)’位置， S7200 PLC 將潛水泵的操作切換到控制柜柜門上的按鈕和電位計(jì)，這時(shí)，就可以使用控制柜上的啟動(dòng)、停止按鈕和電位計(jì)對(duì)沒(méi)有故障的潛水泵進(jìn)行任意啟動(dòng)、停止，在控制柜柜門上安裝的儀表和指示燈、上位機(jī)系統(tǒng)操作畫面中指示系統(tǒng)工作的各種狀態(tài)。 冷軋硅鋼廠積水坑 110KW 泵站有 4 臺(tái) 110KW 潛水泵，控制系統(tǒng)構(gòu)成及操作方式與30KW 泵站相似，不同的只是由于電動(dòng)機(jī)容量較大，采用自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)。梯形圖的基本繪制規(guī)則： 編程順序 梯形圖按照從上到下，從左到右的順序控制。由于程序中所用語(yǔ)句的復(fù)雜程度不同，執(zhí)行 1K 字程序所需的時(shí)間差異很大，廠家應(yīng)給出每條語(yǔ)句所用的 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁(yè) 時(shí)間，或簡(jiǎn)單給出執(zhí)行 1K 字邏輯運(yùn)算程序所需時(shí)間和 1K 字?jǐn)?shù)字運(yùn)算程序所需的時(shí)間。 第一部分的掃描時(shí)間基本上是固定的，隨機(jī)器類型而有不同。該過(guò)程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的。當(dāng)編程器完成處理工作或達(dá)到信息交換所規(guī)定時(shí)間，CPU 重新得到總線權(quán)，并恢復(fù)到主動(dòng)狀態(tài)，在此過(guò)程中，用戶可以利用編程器修改內(nèi)存 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁(yè) 程序、讀 CPU 狀態(tài)、封鎖或開(kāi)放輸入輸出、對(duì)邏輯變量和數(shù)字量進(jìn)行讀寫。如果復(fù)位前，掃描時(shí)間超過(guò) WDT 的設(shè)定時(shí)間， CPU 將停止運(yùn)行，復(fù)位輸入輸出，并給出報(bào)警信號(hào)，這種故障稱為 WDT 故障。所以 PLC 的循環(huán)掃描工作方式對(duì)外設(shè)希望及時(shí)響應(yīng)要求的實(shí)現(xiàn)有一定困難。 PLC 對(duì)輸入輸出的處理原則 (1) 輸入映象寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入開(kāi)關(guān)在上一個(gè)刷新期間的接通 /斷開(kāi)狀態(tài)。上述輸入映象區(qū)、輸出映象區(qū)可稱為 v(輸入 /輸出 )映象區(qū)。 PLC 的掃描既可按固定的順序運(yùn)行，也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進(jìn)行。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí)，可以獲得其它調(diào)速方式無(wú)法比擬的節(jié)能效果。 PLC 編程比工業(yè)微機(jī)簡(jiǎn)單。 與工業(yè)微機(jī)控制系統(tǒng)的比較 工業(yè)微機(jī)是在以往計(jì)算機(jī)與大規(guī)模集成電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種 兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜的工業(yè)控制中占有優(yōu)勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展， PLC在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算和閉環(huán)調(diào)節(jié) 的功能，運(yùn)算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴(kuò)大，并開(kāi)始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成以 PLC 為重要部件的初級(jí)分布式控制系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了五種不同的控制編程語(yǔ)言 ： 梯形圖、 SFC(順序功能圖 )、功能塊圖、結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言和指令表。 開(kāi)放圖形軟件 過(guò)去的 PLC 提供的顯示功能極其簡(jiǎn)單，多數(shù)采用數(shù)值列表方式或簡(jiǎn)單的線圖顯示。但隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和 IPC 技術(shù) 與開(kāi)放軟件技術(shù)的發(fā)展， PLC也在不斷提高自己的性能并不斷擴(kuò)展自己的應(yīng)用領(lǐng)域。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì) [1]。由于可編程序控制器安全性高、功能完善、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，因此，污水坑水位控制系統(tǒng)中的控制部分采用可編程序控制器來(lái)控制。本課題主要任務(wù)是自動(dòng)控制方式部分，用 4 個(gè)水位開(kāi)關(guān)檢測(cè)污水坑的水位， PLC 根據(jù)水位情況控制潛水泵的起停。 PLC 還具有通訊聯(lián)網(wǎng)的功能，可與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)今的 PLC 己經(jīng)走出了原來(lái)的設(shè)備邏輯控制應(yīng)用領(lǐng)域，而向 DCS 的應(yīng)用領(lǐng) 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁(yè) 域 (連續(xù)過(guò)程控制和批量控制 )滲透。它們形狀相似，卻不兼容。一些微型 PLC 具有超微型 PLC 的體積，卻具有更強(qiáng)的功能，如 Omron SRMI 的體積只有一疊撲克牌大小，但卻可支持到 256 點(diǎn)的 I/O 能力 (分散 I/O 方式 )； Schneider 公司的 Modicon TSX Micro PLC 支持多組超微型 PLC 的分散 I/O， 鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁(yè) 還提供 PID 調(diào)節(jié)功能。集散控制系統(tǒng)自 70 年代初期問(wèn)世之后，它的迅速發(fā)展隨著微處理器，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)，再加上通信技術(shù)的成熟，將順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過(guò)程控制的模擬儀表、過(guò)程監(jiān)控裝置等有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生了滿足各種不同要求的集散型控制系統(tǒng) [4]。 PLC 針對(duì)工業(yè)順序控制、在結(jié)構(gòu)上采用了整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有很高的可靠性。 PLC 易于操作，人員培訓(xùn)時(shí)間短，而工業(yè)微機(jī)培訓(xùn)時(shí)間較長(zhǎng)。該設(shè)計(jì)中采用 4 臺(tái)潛水泵循環(huán)工作方式取代了通常的3 用 1 備工作方式，避免了電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同一因素信息，由于采集的時(shí)間不同，其狀態(tài)可能會(huì)有所不同。此時(shí)，輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 (4) 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映象寄存器中的數(shù)據(jù)決定。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，可編程控制器也在掃描，只不過(guò)在一個(gè)周期中刪除了用戶程序和輸入輸出服務(wù)這兩部分任務(wù) 。一般機(jī)器給 WDT 的設(shè)定值在 100～ 200ms。 與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的掃描過(guò)程，一般小型系統(tǒng)沒(méi)有這一掃描過(guò)程，配有網(wǎng)絡(luò)的 PLC系統(tǒng)才有通信掃描過(guò)程，這一過(guò)程用于 PLC 之間以及 PLC 與上位計(jì)算機(jī)或一些終端設(shè)備。在輸入服務(wù)掃描過(guò)程中， CPU把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)讀入到輸入狀態(tài)暫存區(qū) 。因此這部分占用的掃描時(shí)間不僅對(duì)不同系統(tǒng)其長(zhǎng)短不同，而且對(duì)同一系統(tǒng)的不同時(shí)間也占用著不同的掃描時(shí)間。 編程軟件的簡(jiǎn)介和梯形圖的設(shè)計(jì)方法 PLC 控制程序采用 SIEMENS 公司提供的 STEP7 編程軟件開(kāi)發(fā)，基于 WINDOWS的應(yīng)用軟件 ， 該軟件的 SIMATIC 指令集包含三種語(yǔ)言，即語(yǔ)句表 (STL)語(yǔ)言、梯形圖 (LAD)語(yǔ)言、功能塊圖 (FWD)語(yǔ)言。 觸點(diǎn)的使用次數(shù)和線圈的使用次數(shù) 在 PLC 的梯形圖中，觸點(diǎn)的使用次 數(shù)可能用無(wú)數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則，容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。 保護(hù)及操作： (1) 保護(hù)：電源側(cè)采用 2 級(jí)自動(dòng)開(kāi)關(guān)保護(hù)；變頻器本身包含有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)負(fù)載、電源缺相、電動(dòng)機(jī)缺相等保護(hù)；保留了原系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)溫度、潛水泵泄漏、滲漏的保護(hù)功能。當(dāng)三臺(tái)潛水泵同時(shí)以 50Hz的頻率工作時(shí)，完全可以控制水位，使水位下降，讓系統(tǒng)停止報(bào)警。 S7200 型 PLC 的特點(diǎn) 由于污水坑水位控制系統(tǒng)的控制設(shè)備相對(duì) 較少，因此 PLC 選用德國(guó) SIEMENS 公司的 S7200 型。由于三臺(tái)潛水泵同時(shí)以 50Hz 的頻率運(yùn)行時(shí)一定可以使水位下降到報(bào)警水位以下，所以到 t4時(shí)刻水位一定能下降到超高位以下，即系統(tǒng)停止報(bào)警，為了使水位不會(huì)立刻超過(guò)報(bào)警水位，故三臺(tái)潛水泵在 t4 到 t5 時(shí)間段內(nèi)仍以 50Hz的頻率運(yùn)行；到 t5時(shí)刻水位下降到高位以下，第一臺(tái)潛水泵和第二臺(tái)潛水泵仍均以 50Hz的頻率運(yùn)行，第三臺(tái)潛水泵的頻率降為 25Hz,在 t5到 t6時(shí)間段內(nèi)第一臺(tái)潛水泵和第二臺(tái)潛水泵都以 50Hz 的頻率運(yùn)行，第三臺(tái)潛水泵以 25Hz 的頻率運(yùn)行；到 t6時(shí)刻水位下降到中位以下，第一臺(tái)潛水泵以 50Hz 的頻率運(yùn)行，第三臺(tái)潛水泵以 25Hz 的頻率運(yùn)行，第二臺(tái)潛水泵的頻率降為 25Hz，在 t6到 t7時(shí)間段內(nèi)第一臺(tái)潛水泵以 50Hz 的頻率運(yùn)行，第二臺(tái)潛水泵和第三臺(tái)潛水泵均以 25Hz 的頻率運(yùn)行；到 t7時(shí)刻水位下降到低位以下，為正常水位 ，三臺(tái)潛水泵都停止運(yùn)行（見(jiàn)圖 ）。到t13時(shí)刻水位下降到高位以下，第三臺(tái)潛水泵的頻率也降為 25Hz，在 t13到 t14時(shí)間段內(nèi)第一臺(tái)潛水泵和第二臺(tái)潛水泵以 50Hz 的頻率運(yùn)行，第三臺(tái)潛水泵以 25Hz 的頻率運(yùn)行；到 t14時(shí)刻 水位下降到中位以下，第二臺(tái)潛水泵的頻率降為 25Hz，在 t14到 t15時(shí)間段內(nèi)第一臺(tái)潛水泵以 50Hz 的頻率運(yùn)行，第二臺(tái)潛水泵和第三臺(tái)潛水泵均以 25Hz 的頻率運(yùn)行；到 t15時(shí)刻水位下降到低位以下，為正常水位，三臺(tái)潛水泵都停止運(yùn)行（見(jiàn)圖 ）。 由于時(shí)間倉(cāng)促和本人水平有限，在本次設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤和疏漏的地方，敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 the signal it sends is called an input signal. A signal enters the PLC through terminals or through pins is called an input point. This input point is allocated a location in memory that reflects its status, . ether ON or OFF. This memory location is call an input bit. The CPU, in its normal processing cycle, monitors the status of all inputs and turns ON or OFF corresponding input bits accordingly. There are also output bits in memory that are allocated to output points on Modules through which output signals are sent to output devices, . an output bit is turned ON to send a signal to an output device through an output point. The CPU periodically turns output points ON or OFF according to the status of output bits. These terms are used when describing different aspects of PLC operation. When programming, one is concerned with what information is held in memory, and so I/O bits are 鞍山科技大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁(yè) referred to. When talking about the Modules that connect the PLC to the controlled system and the place on these Modules where signals enter and leave the PLC. I/O points are referred to. When wiring these