【文章內容簡介】 操作?？删幊绦蚩刂破魈幱谶\行（RUN）狀態(tài)時，還要執(zhí)行另外三個階段的操作。在可編程序控制器的存儲器中，設置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器?？删幊绦蚩刂破魈菪螆D中別的編程元件對應的映像存儲器統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。外接的輸入觸點電路接通時，對應的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外接的輸入觸點電路斷開時，對應的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點接通。在程序執(zhí)行階段，外部輸入信號的變化不影響輸入映像寄存器的狀態(tài)，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蛴腥舾蓷l指令組成，指令在存儲器中按序號順序排列。在沒有跳轉指令時，CPU 從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束。在執(zhí)行指令時，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關編程元件的“0”/“1”狀態(tài)讀出來，并根據指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算結果寫入到對應的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，CPU 將輸出映像寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送輸出鎖存器。梯形圖中輸出繼電器的線圈“通電”時，對應的輸出映像寄存器為“1”狀態(tài)。信號經輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。若梯形圖中輸出繼電器的線圈“斷電” ，對應的輸出映像寄存器為“0”態(tài)，在輸出處理階段后，繼電器輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。 直流電機的工作原理今天的挖掘機占絕大部分的是全液壓全回轉挖掘機。液壓挖掘機主要由發(fā)動機、液壓系統(tǒng)、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成。液壓系統(tǒng)由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油箱等組成。電氣控制系統(tǒng)包括監(jiān)控盤、發(fā)動機控制系統(tǒng)、泵控制系統(tǒng)、各類傳感器、電磁閥等。挖掘機主要由發(fā)動機和液壓泵等組成的，發(fā)動機提供動力，通過分配器將液壓油分配到各條臂和行走中。本系統(tǒng)主要內容是通過 PLC 控制挖掘機模型，該模型的動力系統(tǒng)是小型直流電機。直流電機是電機的主要類型之一。一臺直流電機即可作為發(fā)電機使用，也可作為電動機使用，由于其具有良好的調速性能，在許多調速性能要求較高的場合，仍得到廣泛使用。直流電機的工作原理如圖 所示。圖 直流電機的工作原理圖直流電機由定子和轉子兩部分組成，其間有一定的氣隙。其構造的主要特點是具有一個帶換向器的電樞。直流電機的定子由機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵心構成。直流電機的轉子則由電樞、換向器（又稱整流子）和轉軸等部件構成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置于這些槽中。換向器是一種機械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一個整體。各換向片間互相絕緣。換向器質量對運行可靠性有很大影響?！　‘斣瓌訖C驅動電樞繞組在主磁極 N、S 之間旋轉時，電樞繞組上感生出電動勢，經電刷、換向器裝置整流為直流后，引向外部負載（或電網） ，對外供電，此時電機作直流發(fā)電機運行。如用外部直流電源，經電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主磁極 N、S 產生的磁場互相作用，產生轉矩，驅動轉子與連接于其上的機械負載工作，此時電機作直流電動機運行。 PLC 的選型S7200 系列是一類可編程邏輯控制器(Micro PLC)。這一系列產品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，S7200 Micro PLC 具有緊湊的設計、良好的擴展能力、低廉的價格以及強大的指令，使得 S7200 近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。 緊湊的結構、低廉的成本以及功能強大的指令集使得 S7200 PLC 成為各種小型控制任務理想的解決方案。S7200 產品的多樣化以及基于 Windows 的編程工具，能夠更加靈活地完成自動化任務。S7200 的用戶程序包括了位邏輯、計數器、定時器、復雜數學運算以及其它模塊通訊等指令內容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制目的。緊湊的結構、靈活的配置和強大的指令集使 S7200 成為本系統(tǒng)的理想解決方案。S7200 出色表現在極高的可靠性，極豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內置集成功能，實時特性，強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊和 自 由 端 口 模 式通 信 功 能 ， 最 大 可 以 擴 展 到 248 點 數 字 量 I/O 或 35 路 模 擬 量 I/O， 最 多 有 30 多 KB 程 序 和 數 據 存儲 空 間 。S7200 有 5 種 CPU 模塊分別是：222222224XP、226，根據系統(tǒng)的需要所以選用 CPU224 的主機模塊。CPU224 是具有較強控制功能的控制器，14 入/10出數字量，6 個高速計數器，6 路 30kHz 單相高速計數器，4 路 20kHz 雙相高速計數器。 系統(tǒng)的資源分配根 據 系 統(tǒng) 的 需 要 ， 輸 入 點 10 個 分 別 是、 、 、 、 、 、 、 、 、 ， 輸 出 點 8 個 分 別 是、 、 、 、 、 、 、 。 I/O 分 配 如 表 和 所 示 。 表 輸入地址分配表輸入地址 定義 輸入地址 定義 下挖按鈕 后退按鈕 上揚按鈕 右轉按鈕 左拐按鈕 左轉按鈕 右拐按鈕 手動控制開關 前進按鈕 自動控制開關 表 輸出地址分配表輸出地址 定義 輸入地址 定義 后退 左拐 前進 右拐 下挖 右轉 上揚 左轉 系統(tǒng)的外部接線圖通過控制盒連接 S7200，然后操作控制盒來控制挖掘機，如圖 所示。圖 外部接線圖 硬件的抗干擾措施隨著工業(yè)設備自動化控制技術的發(fā)展，可編程序控制器(PLC)在工業(yè)設備控制中的應用越來越廣泛。PLC 控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產和經濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。自動化系統(tǒng)所使用的各種類型 PLC 中，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產現場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求 PLC 生產廠家提高設備的抗干擾能力，另一方面要求應用部門在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。⑴ 屏蔽 :對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響。⑵ 濾波 :對供電系統(tǒng)計輸入線路采用多種形式的濾波處理，以消除和抑制高頻干擾信號，也削弱了模塊間的相互影響。⑶ 電源調整與保護:電源波動造成電壓畸變或毛刺，將對 PLC 及 I/O 模塊產生不良影響。對微處理器核心部件所需要的＋5V 電源采用多級濾波處理，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。盡量使電源線平行走線，電源線對地呈低阻抗，以減少電源噪聲干擾。其屏蔽層接地方式不同，對干擾抑制效果不一樣，一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應用雙絞線且屏蔽層應可靠接地，以抑制共摸干擾。⑷ 隔離:在微處理器與 I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效地把他們隔離開來，以防外部的干擾信號及地線環(huán)路中產生的噪聲電信號通過公共地線進入 PLC本機，從而影響其正常工作。3 挖掘機控制系統(tǒng)的軟件設計 PLC 編程語言的概述⑴ PLC 編程語言的種類PLC 編程語言的種類主要包括三種：梯形圖、語句表和功能塊圖。梯形圖：梯形圖是通過連線把 PLC 指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達所使用的 PLC 指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內部橫豎線。內部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組，這個指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時再繼以若干個輸入指令（含 LD 指令） ，以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實現輸出控制，或為數據控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進行相應的工作。母線是用來連接指令組的。梯形圖編程，因為它直觀易懂。語句表：S7 系列 PLC 將指令表稱為語句表。PLC 的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語句表程序。語句表比較適合熟悉 PLC 和邏輯程序設計的經驗豐富的程序員使用。功能塊圖：這是一種類似于數字邏輯門電路的編程語言，有數字電路基礎的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系，方框的左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非” 運算，方框被“導線 ”連接在一起，信號自左向右流動。⑵ PLC 編程語言的特點① 簡化的程序結構PLC 的程序結構通常很簡單，典型的為塊式結構，不同塊完成不同的功能，使程序的調試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。② 簡化應用軟件生成過程使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機對話下進行的，不要求用戶有高深的軟件設計能力。③ 圖形式指令結構程序由圖形方式表達，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形，用戶根據自己的需要把這些圖形進行組合，并填入適當的參數。在邏輯運算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進制邏輯元件圖形符號來表達控制關系，很直觀易懂。較復雜的算術運算、定時計數等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運算部分，但也很受用戶歡迎。④ 明確的變量常數圖形符相當于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數由用戶填人，如：K400 ，T120等。PLC 中的變量和常數以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產品型號決定，可查閱產品目錄手冊。⑤ 強化的調試手段無論是匯編程序，還是高級語言程序調試，都是令編輯人員頭疼的事，而 PLC的程序調試提供了完備的條件，使用編程器，利用 PLC 和編程器上的按鍵、顯示和內部編輯、調試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，使診斷和調試操作都很簡單。 挖掘機控制系統(tǒng)程序的設計本系統(tǒng)自動控制部分設計了一套完整的機械動作，這一套完整的動作由八個基本的機械動作組成：前進、后退、左拐、右拐、左轉、右轉、下挖、上揚。本系統(tǒng)分為兩個部分：第一部分為自動控制；第二部分為手動控制。 自動控制的設計本系統(tǒng)自動動作依次為：挖掘機前進，右拐前進，左轉，下挖，右轉，后退，左拐前進，右轉，上揚，左轉，后退，右拐，后退，最終回到起始位置，如圖 所示。開始前進右