基于plc的天塔之光設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 16:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PC/PPI電纜或使用MPI卡通過RS485接口與計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。2．I/O擴(kuò)展機(jī)每種PLC都有與主機(jī)相配的擴(kuò)展模塊，用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，以便根據(jù)控制要求靈活組合系統(tǒng)。PLC擴(kuò)展模塊內(nèi)不設(shè)CPU，僅對(duì)I/O通道進(jìn)行擴(kuò)展，不能脫離主機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。3．外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、盒式磁帶機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫入器、圖形監(jiān)控系統(tǒng)等。其中編程器是PLC必不可少的重要外圍設(shè)備，由鍵盤、顯示器、工作方式選擇開關(guān)和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成，主要用于對(duì)用戶程序進(jìn)行輸入、檢查、調(diào)試和修改，并用來監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且需將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符后才能送入。智能型編程器又稱圖形編程器，它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程，具有圖形顯示功能，可直接輸入梯形圖和通過屏幕對(duì)話，但價(jià)格較貴。現(xiàn)在也可在計(jì)算機(jī)上填加適當(dāng)?shù)挠布涌?，利用生產(chǎn)廠家提供的編程軟件包就可將計(jì)算機(jī)作為編程器使用，而且還可以在計(jì)算機(jī)上模擬調(diào)試。PLC與打印機(jī)相連可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí)可將控制過程圖象顯示出來。當(dāng)PLC與PLC相連時(shí)，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。當(dāng)PLC與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。 PLC的工作原理1．PLC的等效電路PLC的工作酷似一個(gè)繼電器系統(tǒng)，其等效電路可分為三部分：輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分，如圖24所示。圖24 PLC的等效電路①輸入部分這部分的作用是收集被控設(shè)備的信息或操作命令。輸入端子外接行程開關(guān)、按鈕等的觸頭，內(nèi)連輸入繼電器線圈。輸入繼電器由外部信號(hào)通過輸入端子驅(qū)動(dòng)，可提供無限多對(duì)常開、常閉的軟觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。②內(nèi)部控制電路由用戶根據(jù)控制要求編制的程序所組成，其作用是按用戶程序的控制要求對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷哪些信號(hào)需要輸出，并將得到的結(jié)果輸出給負(fù)載。③輸出部分這部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，所以輸出端子是PLC向外部負(fù)載輸出信號(hào)的端子，其內(nèi)連輸出繼電器（Q）的一對(duì)常開觸點(diǎn)。輸出繼電器除提供一對(duì)常開觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)負(fù)載以外，還可以提供無數(shù)對(duì)常開、常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部使用。2．PLC的周期工作方式PLC是通過一種周期工作方式來完成控制的，每個(gè)周期包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。①輸入采樣階段PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说臓顟B(tài)讀入到輸入狀態(tài)寄存器中存儲(chǔ)，這一過程稱為采樣。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，而且將在PLC執(zhí)行程序時(shí)被使用。②程序執(zhí)行階段PLC按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條指令，并分別從輸入狀態(tài)寄存器和輸出狀態(tài)寄存器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出狀態(tài)寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端口上。③輸出刷新階段在所有用戶程序執(zhí)行完畢后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送入輸出鎖存器中，通過一定的方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。PLC重復(fù)執(zhí)行輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。PLC的一個(gè)掃描周期一般為40～100ms之間。 PLC的分類1．按結(jié)構(gòu)形式分：整體式：將電源、CPU、I/O部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。模塊式：將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊。2．按I/O點(diǎn)數(shù)分：小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，其中小于64為超小型或微型PLC。中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間。大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，其中超過8192點(diǎn)為超大型PLC。3．按功能分：低檔機(jī)：具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能。中檔機(jī)：比低檔機(jī)多了模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送比較等功能。高檔機(jī)：比中檔機(jī)多了矩陣運(yùn)算等特殊功能函數(shù)運(yùn)算、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)1．I/O點(diǎn)數(shù)可編程控制器的I/O點(diǎn)數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的PLC大小的重要參數(shù)。2．存儲(chǔ)容量在PLC中，用戶程序的存儲(chǔ)容量有的是用編程的步數(shù)來表示，每編一條語句為一步；有的是以字為單位來計(jì)算，8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)，每1024個(gè)字節(jié)為1KB。目前大型PLC的存儲(chǔ)容量是幾百KB，最高可達(dá)幾MB。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤。 3．掃描速度PLC采用循環(huán)掃描方式工作，完成1次掃描所需的時(shí)間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長(zhǎng)度和PLC產(chǎn)品的類型。目前大中型PLC的掃描速度可達(dá)0．2ms／KB左右。 4. 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和。一般來講，指令的種類和數(shù)量越多，功能就越強(qiáng)，因而指令多少是衡量PLC能力強(qiáng)弱的指標(biāo)，決定了PLC的處理能力和控制能力。5. 通信功能通信有PLC之間的通信和PLC與其他設(shè)備之間的通信。通信主要涉及通信模塊，通信接口，通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。PLC的組網(wǎng)和通信能力也已成為PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標(biāo)之一。 第三章 硬件設(shè)計(jì) S7200系列PLC基本知識(shí) S7200系列PLC概述西門子S7200系列可編程控制器有CPU21X系列和CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個(gè)不同的基本型號(hào)，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號(hào)，其主要技術(shù)規(guī)范如表21所示。 擴(kuò)展模塊擴(kuò)展單元沒有CPU，作為基本單元輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充，只能與基本單元連接使用，不能單獨(dú)使用。連接時(shí)CPU模塊放在最左側(cè)，擴(kuò)展模塊用扁平電纜與左側(cè)的模塊相連S7200的擴(kuò)展模塊包括數(shù)字量擴(kuò)展模塊，模擬量擴(kuò)展模塊，熱電偶、熱電阻擴(kuò)展模塊，通信模塊，稱重模塊，位置控制模塊等。數(shù)字量、模擬量擴(kuò)展模塊分別如表2表23所示。 表31 S7200 CPU主要技術(shù)規(guī)范 類型型號(hào)各組輸入點(diǎn)數(shù)各組輸出點(diǎn)數(shù)輸入擴(kuò)展模塊EM221EM221 24V DC輸入4，4——EM221 230V AC輸入8點(diǎn)相互獨(dú)立——輸出擴(kuò)展模塊EM222EM222 24V DC輸出——4，4EM222 繼電器輸出——4，4EM222 230V AC雙向晶閘管輸出——8點(diǎn)相互獨(dú)
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