基于plc的水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-12-23 21:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 6 使 PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。 進(jìn)入八十年代中、后期，由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)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(jìn)一步提高 PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開發(fā)研制了專用邏輯處理芯片。這樣使得 PLC軟、硬功能發(fā)生了巨大變化。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相 同，中央處理單元 (CPU)，如下圖所示。 圖 11 一 、 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀 態(tài) 和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用 戶程序，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 進(jìn)一步提高 PLC 可靠性，近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU 表決式系統(tǒng)。這樣，某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 二 、存儲(chǔ)器 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 PLC常用 的存儲(chǔ)器類型 （ 1） RAM （ Random Assess Memory） 這是一種讀 /寫存儲(chǔ)器 (隨機(jī)存儲(chǔ)器 )，其存取速度最快，由鋰電池支持。 （ 2） EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。 (在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容 )。 （ 3） EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器 就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。 三 、輸入 /輸出模塊 輸入 /輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的接口?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，如按鈕開關(guān)，行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量 (壓力、流量、溫度、電壓、電流 )等，都要通過輸入模塊送到 PLC。 四 、擴(kuò)展模塊 當(dāng)一個(gè) PLC中心單元的 1/0點(diǎn)數(shù)不夠用時(shí)，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展接口就是用于連接中心基本單元與擴(kuò)展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控 制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經(jīng)開發(fā)出一系列的智能接口模塊，使可編程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善。智能 1/0接口模塊種類很多，例如高速技術(shù)模塊、 PLCA控制模塊、數(shù)字位基于 PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)置譯碼模塊、閥門控制模塊、中斷控制模塊、智能存貯模塊以及智能 1/0模塊等。 五 、編程器 它的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機(jī)或磁帶機(jī)相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入PLC。目前編程器主要有以下三種類型 :便攜式編程器 (也叫簡(jiǎn)易編程器 )。圖形編程器 。用于IBM一 PC及其兼容機(jī)的編程器。 六 、 電源 PLC中的電源一般有三類： +5V、 177。15V 直流電源：供 PLC中 TTL芯片和集成運(yùn)放使用； 供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源； 鋰電池及其充電電源。 考慮到系統(tǒng)的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同 。 PLC 的特點(diǎn) (一 ) 高可靠性 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 1. 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路 與 PLC 內(nèi)部電路之間 在電氣上隔離 2. 各輸入端均采用 RC 濾波器其濾波時(shí)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(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)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(kuò)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(jìn)一步提高 (二 ) 豐富的 I/O 接口模塊 1. PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)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(qiáng)電或弱電等。 2. 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)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。 3. 直接連接 ， 另外為了提高操作性能它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊 。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò) ， 它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。 (三 ) 采用模塊化結(jié)構(gòu) 為了適應(yīng)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(gè)部件包括 CPU 電源 I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)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。 (四 ) 編程簡(jiǎn)單易學(xué) 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(duì)使用者來說不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 (五 ) 安裝簡(jiǎn)單維修方便 PLC 不需要專門的機(jī)房 ， 可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行，使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運(yùn)行，各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)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(fù)運(yùn)行。 PLC 的工 作原理 最初研制生產(chǎn)的 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(yùn)行方式是不相同的： （ 1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
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