【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)地狀態(tài)、上升、下降、停止等狀態(tài) 。 ● 設(shè)備狀態(tài)，如啟閉機狀態(tài)、行程開關(guān)狀態(tài) 。 ● 報警信息，如報警類型、報警時刻 。 ● 閘門慨覽、全景模擬 。 ● 操作過程中文提示。 (2)故障記錄與聲光、語音報警，故障發(fā)生時，聲光、語音等報警，同時詳細(xì)記錄故障信息可供查詢。 (3)遠(yuǎn)方自動與遠(yuǎn)方手動操作功能，對于掌握密碼鎖的操作員，在上位機能對閘門進行遠(yuǎn)方操作，遠(yuǎn)方操作分為遠(yuǎn)方手動操作和遠(yuǎn)方給定值操作 (自動 )。 (4)成組操作，輸入給定泄流 量，自動計算出閘門開度，自動打開閘門到一定的開度以滿足泄流的要求。 (5)歷史數(shù)據(jù)記錄與查詢，能根據(jù)“時間”等關(guān)鍵詞查詢歷史操作記錄，查詢泄流量、累積泄流量，查詢閘門的歷史開度等。 (6)監(jiān)測功能，通過觸摸屏、面板指示燈等方式對閘門進行監(jiān)視。通過觸摸屏可進行閘門開度指示、狀態(tài)指示、故障信息指示，操作信息顯示、設(shè)定參數(shù)顯示等，并可進行相關(guān)操作。 (7)控制功能，通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)現(xiàn)地自動控制、現(xiàn)地手動控制以及遠(yuǎn)程自動控制共三種控制模式。當(dāng)“手動 /自動”切換到自動位 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 置，“遠(yuǎn)程 /現(xiàn)地”切換到“現(xiàn)地”位置時，通過觸摸 屏可以手動操作閘門或輸入給定開度值以定開度方式操作閘門。當(dāng)“手動 /自動”切換到手動位置，通過控制面板上的開、關(guān)、停按鈕手動操作閘門，只要操作電源正常，即使自動控制部分故障，仍然可以操作閘門。當(dāng)“手動 /自動”切換到自動位置，“遠(yuǎn)程 /現(xiàn)地”切換到“遠(yuǎn)程”位置時，通過上位機給定閘門開度、泄流量、開關(guān)停指令等多種方式操作閘門。 (8)通信聯(lián)網(wǎng)功能，通過以太網(wǎng)利用光纖將現(xiàn)地 PLC 系統(tǒng)與上層集控單元進行數(shù)據(jù)交換。 (9)自診斷功能，① PLC 故障診斷，可檢測到模塊，故障信息在屏上顯示出來。②傳感器故障自診斷，如傳感器測量 值與實際可能開度比較、傳感器測量速度與閘門實際可能速度比較、左右傳感器測量值的差值與閘門實際可能偏差值比較、閘門狀態(tài)與傳感器測量值關(guān)系是否合理的判斷等。 (10)自動復(fù)位功能，當(dāng)閘門提起后，若下滑到一定位置后，系統(tǒng)能自動將閘門提至全開或指定開度。 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 第 3 章 可編程控制器簡介 PLC 的基本概念 隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn) 設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具備有極高的可靠性和靈活性，可編程序控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。 可編程序控制器（ Programmable Logic Controller）簡稱為PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用。 國際電工委員會（ IEC） 在 1985 年的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案第 3 稿中，對 PLC 坐了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！? 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 在可編程序控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是 傳統(tǒng)的電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出一臺 PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，到 1971 年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等工業(yè)。我國從 1974 年開始研制， 1977 年開始應(yīng)用于工業(yè)。 早期的 PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。這時的 PLC 多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義。其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采用了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 —— 梯形圖。因此，早期 PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點是簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低，有故障顯示，能重復(fù)使用等。 20 世紀(jì) 70 年代，微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國、日本、德國等 一些廠家先后開始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元 (CPU)，這樣使 PLC 的功能大大增強。在軟件方面，增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信、自診斷等功能。在硬件方面，增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加。除此之外，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。 進入 20 世紀(jì) 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高 PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研 制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 PLC 的特點 PLC 技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。主要有以下特點： (1) 靈活； (2) 便于改進和修改； (3) 節(jié)點利用率高； (4) 成本低； (5) 可模擬調(diào)試； (6) 能對現(xiàn)場進行微觀監(jiān)視； (7) 快速動作； (8) 可靠性高； (9) 圖紙簡化； (10) 易于系統(tǒng)的變化。 PLC 的分類 PLC 產(chǎn) 品的種類繁多，其規(guī)格和性能也個不相同。對 PLC 的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點數(shù)的多少等進行大致分類。 1. 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 2. 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。 3. 根據(jù) PLC 的 I/O 點數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型、和大型三類。 PLC 的組成及工作原理 PLC 是微機技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用于控制的特殊計算機，因此 PLC 的基本組成與一般的微機系統(tǒng)類似。 PLC 的硬件組成 PLC 的硬件主要由中央處理器 (CPU)、存儲器、輸入單元、通信接口、擴展接口、電源等部分組成。其中， CPU 是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入 /輸出設(shè)備于 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。 1. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它控制 PLC 系統(tǒng)程序?qū)儆诘墓δ芙邮詹⒋鎯木幊唐麈I入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器Ｉ /Ｏ以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng) PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn) 場各輸入裝置的狀態(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器中逐條讀取用戶程序 ,經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定將邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入 I/O 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 畢之后 ,最后將 I/O 映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置 ,如此循環(huán)運行 ,直到停止運行。 2. 存儲器 存儲器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機存儲器 RAM，另一種是只讀存儲器 ROM、 PROM、 EPROM 和 EEPROM。在 PLC 中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序是由 PLC 的制造廠家編寫的，和 PLC 的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供 PLC 運行的平臺。系統(tǒng)程序關(guān)系到 PLC 的性能，而且在 PLC 使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器 ROM、 PROM 或EPROM 中，用戶不能訪問和修改。 用戶程序是隨 PLC 的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。 在 PLC 運行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 RAM 中，以適應(yīng)隨機存取的要求。在 PLC 的工作數(shù)據(jù)存儲器中，設(shè)有存放輸入輸出 繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和云新情況而確定的。 3. 輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量 (開關(guān)量 )輸入、數(shù)字量 (開關(guān)量 )輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源 不同由三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口。 常用的開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件不同有三種類型：繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。 PLC 的軟件組成 PLC 的軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。 系統(tǒng)程序由 PLC 制造廠商設(shè)計編寫的，并存入 PLC 的系統(tǒng)存儲器中，用 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 戶不能直接讀寫與更改。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等。 PLC 的用戶程序是用戶利用 PLC 的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。在 PLC 的應(yīng)用中，最重要的是用 PLC 的變成語言來 編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。 PLC 編程語言是多種多樣的，對于不同生產(chǎn)廠家、不同系列的 PLC 產(chǎn)品產(chǎn)用的編程語言的表達方式也不同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達方式的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號表達方式的編程語言，如梯形圖等。 常見的 PLC 編程語言有： 1. 梯形圖語言； 2. 語句表語言； 3. 邏輯圖語言； 4. 功能圖標(biāo)語言； 5. 高級語言。 PLC 的工作原理 1. 掃描技術(shù) 最初研制生產(chǎn) PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式有如下的 區(qū)別。 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點 (包括常開或常閉觸點 )在繼電器控制線路的任何位置上都會立即動作。 PLC 的 CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點 (包括其常開或常閉觸點 )不會立即動作，必須等掃描到該觸點才會動作。 為了消除兩者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100ms 以上，而 PLC 掃描用戶程序的時間一般均小于 100ms，因此， PLC 采用了一種不 同于一般微型計算機的運行方式 掃描技術(shù)。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置在處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 2. PLC 執(zhí)行程序的過程及特點 四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 22 當(dāng) PLC 投入運行后 ,其工作是以循環(huán)的方式來完成的 ,一般分為 3 個階段 ,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新 3 個階段。完成上述 3 個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述 3 個階段：輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。 第 4 章 液壓啟閉機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 主電路和控制電源設(shè)計 電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求， 兩臺 液壓 油 泵電動機均屬于長時間運行，故均設(shè)過載保護，且它們 的啟動方式為星三角啟動。 綜合以上考慮，繪出的主電路圖如圖所示。 QM2QM1U11 V11 W11P=30 K W1油泵KM3KM1KM2XD:8M11093~MFR1XD:5W17V1U16A1V118FU51L311L211L1113KM3KM31514KM1KM2NKT112KA19516KM117KM3KM2KT1KT1KM511FU3W21U21 V212油泵KM6P=30 K WKM4KM4318V215XD:17M2