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正文內(nèi)容

基于plc的交通燈控制系統(tǒng)的畢業(yè)設計論文(編輯修改稿)

2025-04-03 10:12 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 磁盤或只讀存儲器,用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失,如 EPROM、 EEPROM 寫入器等。 4. 入輸出設備:用于接收信號或輸出信號,一般有條碼讀人器,輸入模擬量的電位器,打印機等。 了解了 PLC 的基本結(jié)構(gòu),我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念,做到既經(jīng)濟又合理,盡可能發(fā)揮 PLC所提供的最佳 28 PLC 的基 本性能指標 1. PLC 的主要特點 ( 1)高可靠性 1)所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 2)各輸入端均采用 RC濾波器,其濾波時間常數(shù)一般為 10~20ms。 3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。 4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 5)對采用的器件進行嚴格的篩選。 6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況, CPU立即采用有效措施,以防止故障擴大。 7)大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三 CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng) ,使可靠 性更進一步提高。 ( 2)豐富的 I/O 接口模塊 PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號,如: 交流或直流; 開關(guān)量或模擬量; 電壓或電流; 脈沖或電位; 強電或弱電等。 有相應的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備,如: 按鈕 行程開關(guān) 接近開關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥 直接連接另外為了提高操作性能,它還有多種人 機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡,它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。 29 ( 3)采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型 PLC 以外絕 大多數(shù) PLC 均 采用模塊化結(jié)構(gòu) PLC 的各個部件包括 CPU 電源 I/O 等均采用模塊化設計由 機架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合 ( 4)編程簡單易學 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說 不需要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握 ( 5)安裝簡單維修方便 PLC 不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行使用時只需將現(xiàn) 場的各種設備與 PLC 相應的 I/O 端相連接即可投入運行各種模塊上均有運行和 故障指示裝置便于用戶了解運 行情況和查找故障 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的 方法使系統(tǒng)迅速恢復運行 2. PLC 的功能 ( 1) 邏輯控制 ( 2) 定時控制 ( 3) 計數(shù)控制 ( 4) 步進(順序)控制 ( 5) PID 控制 ( 6) 數(shù)據(jù)控制 PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 (七) 通信和聯(lián)網(wǎng) (八) 其它 PLC 還有許多特殊功能模塊,適用于各種特殊控制的要求,如:定位控制模塊, CRT 模塊。 可編程控制器的基本性能可用如下八條予以概括: 一 、 工作速度 工作速度是指 PLC的 CPU 執(zhí)行指令的速度及對急需處理的 輸入信號的響應速度。工作速度是 PLC 工作的基礎(chǔ)。速度高了,才可能通過運行程序?qū)崿F(xiàn)控制,才可能不斷擴大控制規(guī)模,才可能發(fā)揮 PLC的多種多樣的作用。 30 PLC 的指令是很多的。不同的 PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條,多的幾百條。指令不同,執(zhí)行的時間也不同。但各種 PLC 總有一些基本指令,而且各種的 PLC都有這些基本指令,故常以執(zhí)行一條基本指令的時間來衡量這個速度。這個時間當然越短越好,已從微秒級縮短到零點微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進步,這個時間還在縮短。 執(zhí)行時間短可加快 PLC對一般輸入信號的響應速度。從討 論 PLC的工作原理知,從對 PLC 加入輸入信號,到 PLC 產(chǎn)生輸出,最理想的情況也要延遲一個 PLC 運行程序的周期。因為 PLC監(jiān)測到輸入信號,經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出,才是對輸入信號的響應。不理想時,還要多延長一個周期。當輸入信號送入 PLC 時, PLC 的輸入刷新正好結(jié)束,就是這種情況。這時,要多等待一個周期, PLC 的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號,這個延遲雖可以接受,但對急需響應的輸入信號,就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長時間 PLC 能予以響應,要另作要求。 為了處理急需響應的輸入信號 , PLC 有種種措施。不同的 PLC措施也不完全相同,提高響應速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷,然后再輸出即時刷新,即中斷程序運行后,有關(guān)的輸出點立即刷新,而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。 這個效果可從兩個方面來衡量:一是能否對幾個輸入信號作快速響應;二是快速響應的速度有多快。多數(shù) PLC 都可對一個或多個輸入點作快速響應,快速響應時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的 PLC 響應點數(shù)更多。 工作速度關(guān)系到 PLC對輸入信號的響應速度,是 PLC對系統(tǒng)控制是否及時的前提??刂撇患皶r,就不可能準確與可靠,特別是對 一些需作快速響應的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為 PLC 第一指標的原因。 二 、 控制規(guī)模 控制規(guī)模代表 PLC控制能力,看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控制。 控制規(guī)模與速度有關(guān)。因為規(guī)模大了,用戶程序也長,執(zhí)行指令的速度不快,勢必延長 PLC 循環(huán)的時間,也必然會延長 PLC 對輸入信號的響應。為了避免這個情況,PLC的工作速度就要快。所以,大型 PLC 的工作速度總是比小的要快。 控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大,用戶程序長,要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時點數(shù)多,系統(tǒng)的存儲器輸入、輸出的信號區(qū)(輸入輸出 繼電器區(qū)或稱輸入、31 輸出映射區(qū))也大。這個區(qū)大,相應地內(nèi)部器件(解釋見后)也要增多,這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。 控制規(guī)模還與輸入、輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為 1024 點,那就得有 1024條 I/O 電路。這些電路集成于 I/O 模塊中,而每個模塊有多少路的 I/O點總是有數(shù)的。所以,規(guī)模大,所使用的模塊也多。 控制規(guī)模還與 PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的 PLC 指令條數(shù)多,指令的功能也強,才能應付對點數(shù)多的系統(tǒng)進行控制的需要。 控制規(guī)模是對 PLC其它性能指標起著制約作用的指標;也是 PLC劃分為微、小、中、大和特大型 三 、 組成模塊 PLC 的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分,但從質(zhì)上看,箱體也是模塊,只是它集成了更多的功能。在此,不妨把 PLC的模塊組成當作所有 PLC 的結(jié)構(gòu)性能。 這個性能含義是指某型號 PLC 具有多少種模塊,各種模塊都有什么規(guī)格,并各具什么特點。 一般講,規(guī)模大的 PLC,檔次高的 PLC 模塊的種類也多,規(guī)格也多,反映它的特點的性能指標也高。但模塊的功能則單一些。相反,小型 PLC、檔次低的 PLC 模塊種類也少,規(guī)格也少,指標也低。但功能則多樣些,以至于集成為箱體。 組成 PLC的模塊是 PLC的硬件基礎(chǔ),只有弄清所 選用的 PLC 都具有那些模塊及其特點,才能正確選用模塊,去組成一臺完整的 PLC,以滿足控制系統(tǒng)對 PLC 的要求。 常見的 PLC 模塊有: CPU 模塊,它是 PLC 的硬件核心。 PLC 的主要性能,如速度、規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。 電源模塊,它為 PLC 運行提供內(nèi)部工作電源,而且,有的還可為輸入信號提供電源。 I/O 模塊,它集成了 I/O 電路,并依點數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。 內(nèi)存模塊,它主要存儲用戶程序,有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于 CPU模塊之中。 32 底板、機架模塊,它為 PLC 各模塊的安裝提供基板,并為模塊間的聯(lián)系提供總線。若干底板間的聯(lián)系有的用接口模塊,有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的 PLC 都不大相同。 箱體式的 PLC還有 I/O擴展箱體,它不含 CPU,僅有電源及 I/O 單元的功能。擴展箱體也依 I/O 點數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。 除上述模塊, PLC 還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如 A/D(模入)模塊、 D/A(模出)模塊、高速計數(shù)模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的 CPU,可對信號作預處理或后處理,以簡化 PLC 的 CPU 對復雜的程控制量的控制。智能模塊的種類 、特性也大不相同,性能好的 PLC,這些模塊種類多,性能也好。 通訊模塊,它接人 PLC后,可使 PLC 與計算機,或 PLC 與 PLC 進行通訊,有的還可實現(xiàn)與其它控制部件,如變頻器、溫控器通訊,或組成局部網(wǎng)絡。通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力,代表著當今 PLC 性能的重要方面。 掌握 PLC性能,一定要了解它的模塊,并通過了解模塊的性能,去弄清楚 PLC的性能。 除了模塊, PLC 還有外部設備。 盡管用 PLC 實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制可不用外部設備,配置好合適的模塊就行了。然而,要對 PLC 編程,要監(jiān)控 PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀 況,以及存儲用戶程序、打印數(shù)據(jù)等,就得使用 PLC的外部設備。故一種 PLC 的性能如何,與這種 PLC 所具外部設備豐富與否,外部設備好用與否直接相關(guān)。 PLC的外部設備有四大類: 編程設備:簡單的為簡易編程器,多只接受助記將編程,個別的也可用圖形編程(如日本東芝公司的 EX 型可編程控制器)。復雜一點的有圖形編程器,可用梯形圖語編程。有的還有專用的計算機,可用其它高級語編程。編程器除了用于編程,還可對系統(tǒng)作一些設定,以確定 PLC控制方式,或工作方式。編程器還可監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以進行 PLC 用戶程序的調(diào)試。 監(jiān)控設備:小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器,可監(jiān)視數(shù)據(jù);大的還可能有圖形監(jiān)視器,可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。除了不能改變 PLC 的用戶程序,編程器能做的它都能做,是使用 PLC 很好的界面。性能好的 PLC,這種外部設備已越來越豐富。 33 存儲設備:它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失。這些設備,如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。而為實現(xiàn)這些存儲,相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅(qū)或 ROM 寫入器,以及相應的接口部件。各種 PLC 大體都有這方面的配套設施。 輸入輸出設備:它用以接收信號或輸出信號,便于與 PLC 進行 人機對話。輸入的有條碼讀入器,輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對 PLC輸入信息,從 PLC輸出信息,但輸入輸出設備實現(xiàn)人機對話更方便,可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn),并便于使用。隨著技術(shù)進步,這種設備將更加豐富。 外部設備已發(fā)展成為 PLC 系統(tǒng)的不可分割的一個部分。它的情況,當然是選用PLC必須了解的重要方面,所以也應把它列為 PLC 性能的重要內(nèi)容。 四 、 內(nèi)存容量 PLC 內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序,個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與 CPU 配置在一起的。 CPU 既要具備訪問這些內(nèi)存的能力,還應提供相應的存儲介質(zhì)。 用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大,可存儲的程序量大,也就可進行更為復雜的控制。從發(fā)展趨勢看,內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型 PLC 的內(nèi)存容量可達幾十 k,以至于一百多 k。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶,主要體現(xiàn)在 PLC 能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件,僅僅為 RAM。但通過運行程序進行使用時,給使用者提供的卻實實在在有這些器件。 內(nèi)存器件種類越多,數(shù)量越多,越便于 PLC 進行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表 PLC 性能的重要指標。 PLC 內(nèi)部器件有: I/O 繼電器,或稱映射區(qū)。它與 PLC 所能控制的 I/O 點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。 內(nèi)部繼電器數(shù),有的稱為標志位數(shù),代表著 PLC 的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與 I/O 繼電器區(qū)相聯(lián)系著,有時與后者相聯(lián)系進行處理。內(nèi)部繼電器多,便于 PLC 建立復雜的時序關(guān)系,以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講,內(nèi)部繼電器數(shù)比 I/O 繼電器要多得多。 有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持,即它的狀態(tài)( ON 或 OFF)、 PLC 丟電后,靠內(nèi)部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強 PLC控制能力 ,特別對記錄故障,故障排除后恢復運行,更顯得有用。 34 定時器,可進行定時控制。定時值可任意設定。定時器有多少,設定范圍有多大,設定值的分辨率又是多少,這些都代表定時器件的性能。 計數(shù)器,可進行計數(shù),到達某設定計數(shù)值可發(fā)送相應信號??蛇M行什么樣的計數(shù),計數(shù)范圍多大,怎么設定,有多少計數(shù)器,則是 PLC 計數(shù)器性能的代表指標。 數(shù)據(jù)存儲區(qū),用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字、兩字或多字為單位予以使用,是 PLC 進行模擬量控制,或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個存儲區(qū)的大小代表 PLC 的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如 此。如日本 OMRON 公司的 CQM1 機,其 DM 區(qū)就有 6k 字。而過去同是小型機的 C60P 的 DM 區(qū)才 64個字。大型機的 DM 可達 10K 以至幾十 K。 此外還有其它一些內(nèi)部器件,了解某 PLC性能時,也都必須掌握它。 內(nèi)部器件也是 PLC指令的操作數(shù),不弄清楚是無法編程的。 五 、 指令系統(tǒng) PLC 有多少條指令,各條指令又具有什么
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