【文章內(nèi)容簡介】 3 所示： 圖 23中央處理器 (1) 中央處理單元 （ CPU） 中央處理單元 （ CPU） 是 PLC 控制中樞。 PLC 程序系統(tǒng)賦予功能接受并存儲從編程器鍵入用戶程序和數(shù)據(jù)：檢查電源 .存儲器 .I/O 以及警戒定時器狀態(tài)，并能診斷用戶程序中語 法錯誤，當(dāng) PLC 投入運行時，元首先它以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲中逐條讀取用戶程序，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運算結(jié)果送入 I/O 影響區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有用戶程序執(zhí)行完畢后，最后將 I/O 影響區(qū)各輸出寄存內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)，直到停止運行。 進(jìn)一步提高 PLC 可靠性。今年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成沉余系統(tǒng)，或采用三 CPU 表決系統(tǒng)。這樣，某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常工作。 (2) 存儲器 存放系統(tǒng)軟件存儲器稱為系統(tǒng)存儲器。 存放應(yīng)用軟件稱為用戶程序存儲器。 PLC 常用存儲器類 ① RAM（ Random Assess Memory）這是一種讀 /寫存儲器（隨機存儲器），其存取速度快，由鋰電池支持。 ② EPROM（ Erasable Read Only Memory）這是一種可插式只讀存儲器。斷電情況下，存儲器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可插除存儲器內(nèi)容。 ③ EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一編程器 中央處理單元（ CPU） 輸出電路 輸入電路 系統(tǒng)程序存儲器 系統(tǒng)程序存儲器 電源 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 9 種電可插除只讀存儲器。使用編程器就能很容易對其所存 儲內(nèi)容進(jìn)行修改。 (3) PLC 存儲空間分配 各種 PLC、 CPU 最大尋址空間各不相同， PLC 工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域： ① 系統(tǒng)程序存儲區(qū) ② 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)（包括 I/O 影像區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等） ③ 用戶程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序 .管理程序 .命令解釋程序 .功能子程序 .系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化 EPROM 中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該 PLC 的性能。 系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)：系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)包括 I/O 影響區(qū)以及各類軟設(shè)備， 如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。 （ 4） I/O 映像區(qū)： PLC 投入運行后，輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相關(guān)外設(shè)。它需要一定量存儲單元（ RAM）以存放 I/O 狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/P 映像區(qū)。一個開關(guān)量 I/O 占用存儲單元一個為（ bit），一個模擬量 I/O 占用存儲單元中一個字（ 16 個 bit）。整個 I/O 映象可看做兩個部分組成：開關(guān)量 I/O 映像區(qū)；模擬量 I/O 影響區(qū)。 （ 5） 系統(tǒng)軟件設(shè)備存儲區(qū)： I/O 映像區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng) RAM 存儲區(qū) 還包括 PLC內(nèi)部各種軟設(shè)備（邏輯線圈，計時器，計數(shù)器，數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持存儲區(qū)和無電保持存儲區(qū)域，前者 PLC 斷電時，由內(nèi)部鋰電池，供電，數(shù)據(jù)不會遺失；后者當(dāng) PLC 斷電時，數(shù)據(jù)被清零。 用戶存儲區(qū)：主要用來存放用戶的應(yīng)用程序。所謂用戶程序是指使用 用戶工程現(xiàn)場的產(chǎn)生過程和工藝要求編寫的控制程序。此程序由使用者通過編程器輸入到 PLC 機子的 RAM 存貯器中，以便于用戶隨時修改。也可將用戶程序放在EEPROM 中。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用“順序 掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 (1) 每次掃描過程。集中對輸入信號進(jìn)行采樣。集中對輸出信號進(jìn)行刷新。 (2) 輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 (3) 一個掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 (4) 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 (5) 掃描周期的長短由三條決定： ① CPU 執(zhí)行指令的速度 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 10 ② 指令本身占有的時間 ③ 指令條數(shù) (6) 由于采用集中采樣。集中輸出的方式 。存在輸入 /輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入 /輸出響應(yīng)延遲。 PLC 有兩種工作狀態(tài)，即運行（ RUN） 狀態(tài)和停止（ STOP） 狀態(tài) ,在運行狀態(tài)， PLC 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。 PLC 在輸入采樣階段，無論信號如何變化，其內(nèi)容保持不變直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容根據(jù) PLC 的程序掃描原則， PLC 先左后右，先上后下的步序語句逐句掃描 ,內(nèi)容保持不變直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容 ,在采樣周期中，將所有輸入信號（不管該信號當(dāng)時是否采用），一起讀入，此后在 整個程序處理過程中 PLC 系統(tǒng)與外界隔絕，直到輸出控制信號到下一個工作周期再與外界交涉，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾擾提高了工作的可靠性?？梢园?PLC 的工作過程為三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 PLC 機型的選取 可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)化趨勢如果把 PLC與計算機或 PLC與其他智能裝置通過傳輸介質(zhì)連接起來 ,就可以實現(xiàn)通信或組建網(wǎng)絡(luò) ,從而構(gòu)成功能更強、性能更好的控制系統(tǒng) ,這樣可以提高 PLC 的控制能力及控制范圍以實現(xiàn)綜合及協(xié)調(diào)控制 。同時也便于計算機管理及對控制數(shù)據(jù)的處理 ,提供人機界面友好 的操控平臺 ?？墒棺詣涌刂茝脑O(shè)備級發(fā)展到生產(chǎn)線級、甚至工廠級 ,從而實現(xiàn)智能化工廠 (Smart Factory)的目標(biāo)。隨著計算機技術(shù)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展 ,PLC 在通信及網(wǎng)絡(luò)方面的發(fā)展也極為迅猛 ,幾乎所有提供可編程控制器的廠家都開發(fā)了通信模塊或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)化控制及集散式控制不斷普及 ,工業(yè)控制要求的不斷提高 ,傳統(tǒng)的 PLC 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展已成為趨勢。三菱可編程控制器的通信類型三菱可編程控制器的通信類型主要有 :用 FX2N、 FX2NC、 FX1N、 FXON 可編程控制器進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸 ,這次設(shè)計所選的機型 為 三菱 FX2N48MR 系列的 PLC。 溫度傳感器 感應(yīng)溫度的變化，使敏感元件 (如：熱敏電阻、熱電偶等 )的阻值發(fā)生變化，從而在電路中，使輸出的電壓發(fā)生變化。 溫度范圍：最大 200 ～ 500℃ 電阻隨溫度變化率： /Ω /℃ 絕緣電阻： 200MΩ 供電電流： 2mA 外殼材料：不銹鋼 測量介質(zhì)：與不銹鋼兼容的氣體和液體 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 11 溫度極限： 120％ 額定溫度范圍 (持續(xù) 30 秒不損壞 ) 溫度傳感器是工業(yè)生產(chǎn)中最常見的一種傳感器。它將物體的溫度轉(zhuǎn)化為電信號輸出，它具有結(jié)構(gòu)簡單，測量范圍寬， 穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點。不同的溫度傳感器制作方法不同，常見的有熱敏電阻、熱電偶和集成型產(chǎn)品。其發(fā)展大體經(jīng)歷了從分體式、模擬集成到智能型階段?，F(xiàn)在的溫度傳感器不僅溫度信號輸出，還可以集成濕度測量，信號輸出也由原來的單一信號變成多樣化的輸出形式，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)行記錄、上限報警和自控控制等多種功能 , 熱電偶有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩種，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶嚴(yán)格遵循熱電勢與溫度之前的關(guān)系，并有統(tǒng)一的分度號，其誤差也在允許范圍之內(nèi)。非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶通常是根據(jù)特殊測量需要制作而成的，它沒有測量范圍上沒有統(tǒng)一 的標(biāo)準(zhǔn)，也沒有分度號。 熱電阻用得最多的當(dāng)屬鉑電阻和銅熱電阻，鉑電阻測量溫度范圍更大，精度更高。鉑電阻和銅熱電阻其電阻和溫度變化值都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。它只跟初始溫度和材料溫度系數(shù)有關(guān)。 現(xiàn)在用的智能集成型溫度傳感器采用單片機技術(shù)，里面裝有多位模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器，其測量精度更高，分辨力更是高達(dá) 度，里面還可以集成日歷時鐘，實現(xiàn)多種測量模式之間切換，輸出更具規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，可以有效抑制周圍環(huán)境對溫度信號輸出的干擾，使得測量值更加精確。 溫度傳感器輸出的溫度不是待測物現(xiàn)在的溫度，通常會有一定的誤差。對于需要精確測量 的場合，需選用響應(yīng)速度更快的傳感器。在測量過程要保護(hù)要探頭，探頭的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整個測量系統(tǒng)的壽命，當(dāng)輸出不正確的時候要及時更換。在響應(yīng)時間要求不高的場合，可以用專用套管將探頭包裹起來，主要可以延長探頭的使用時間，不過這樣會影響測量精度，兩者之間需權(quán)衡好。很多熱敏電阻表面都有涂敷層，要保護(hù)涂敷層不被損壞，涂敷層具有傳溫和保護(hù)里面元件的作用，可以防潮防腐蝕。 壓力傳感器 壓力傳感器的測量范圍比電感式傳感器大一倍，它不僅能檢測金屬目標(biāo)，而且還能檢測電介質(zhì)，如紙、玻璃、木材和塑料等，甚至可以通過墻壁或紙 殼進(jìn)行檢測。由于人體在低頻下相當(dāng)于電導(dǎo)體，因此也出現(xiàn)了用于人的顫抖測量和防盜報警。 在測量構(gòu)件應(yīng)變時，直接將應(yīng)變片黏貼在構(gòu)件上即可，但若要測量力、壓力、加速度等信號，應(yīng)先將這些物理量轉(zhuǎn)變成應(yīng)變，然后用應(yīng)變片測量，比直接測量時多了一個轉(zhuǎn)換過程，完成這種轉(zhuǎn)換過程的原件通常稱為彈性原件，因此，應(yīng)變式傳感器通常由彈性敏感原件和應(yīng)變計兩部分構(gòu)成。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 12 壓力傳感器的種類繁多，其性能也有較大的差異，如何選擇較為適用的傳感器，做到經(jīng)濟(jì)、合理。 (1) 額定壓力范圍 額定壓力范圍是滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的壓力范圍。也就是在最高和 最低溫度之間，傳感器輸出符合規(guī)定工作特性的壓力范圍。在實際應(yīng)用時傳感器所測壓力在該范圍之內(nèi)。 (2) 最大壓力范圍 最大壓力范圍是指傳感器能長時間承受的最大壓力，且不引起輸出特性永久性改變。特別是半導(dǎo)體壓力傳感器，為提高線性和溫度特性，一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此，即使在額定壓力以上連續(xù)使用也不會被損壞。一般最大壓力是額定壓力最高值的 2－ 3 倍。 (3) 損壞壓力 損壞壓力是指能夠加工在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的最大壓力。 (4) 線性度 線性度是指在工作壓力范圍內(nèi)，傳感器輸出與壓力之間直線關(guān)系的最大偏離。 (5)溫度范圍 壓力傳感器的溫度范圍分為補償溫度范圍和工作溫度范圍。補償溫度范圍是由于施加了溫度補償，精度進(jìn)入額定范圍內(nèi)的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。 電動機 定義：應(yīng)用電磁感應(yīng)原理運行的旋轉(zhuǎn)電磁機械。用于實現(xiàn)電能向機械能的轉(zhuǎn)換。運行時從電系統(tǒng)吸收電功率，向機械系統(tǒng)輸出機械功率。 選擇電動機的原則： （ 1） 根據(jù)要拖動的機械功率決定電動機的功率。 （ 2） 根據(jù)電動機的功率選擇電源電壓（大于 220KW 要考慮用高壓電動機）。 （ 3） 根據(jù)機械設(shè)備和傳動裝置決定電動機的轉(zhuǎn)速。 （ 4） 根據(jù)工作環(huán)境和負(fù)載性質(zhì)選擇電動機的絕緣等級。 三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原理是： （ 1） 三相對稱繞組中通人三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 （ 2） 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流； （ 3） 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 13 電動機接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為 1（ U1）、 2（ V1）、 3（ W1），下排三個接線樁 自左至右排列的編號為 6（ W2）、 4（ U2）、 5（ V2）， .將三