基于plc自動門控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-15 12:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第二章 PLC 的概述 PLC 的組成 PLC 的 基本結(jié)構(gòu) CPU 模塊 I/O 模塊 編程器 電源 接口 CPU 模塊 CPU 即中央處理器 (Central Processing Unit)，是 PLC 的核心部件，由運(yùn)算器 4 和控制器組成。主要用于：接收并存儲從編程器輸入的用戶程序；檢查編程過程是否出錯；進(jìn)行系統(tǒng)診斷；解釋并執(zhí)行用戶程序；完成通信及外設(shè)的某些功能。 I/O 模 塊 I/O 模塊，即輸入 /輸出模塊， 是 PLC 與外界連接的借口。 輸入模塊：輸入模塊是用來接收和采集兩種類型輸入信號的模塊，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等一系列開關(guān)的開關(guān)量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等模擬量輸入信號。 輸出模塊：輸出接口是用來連接被控制對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。 編程器 編程器 是 PLC 最重要的外圍設(shè)備，是 PLC 不可缺少的部分。編程器的作用是輸入和編輯用戶程序、調(diào)試程序和監(jiān)控程序的執(zhí)行過程。 編程器一般有有兩種類型：簡易編程器和圖形編程器。簡易編程器體積小，便宜，合適小型 PLC，但是需要聯(lián)機(jī)編程；圖形編程器是指帶有顯示屏的編程器，有液晶顯示（ LCD）和陰極射線式（ CRT）兩種，可用指令語句編程，也可用梯形圖編程，可聯(lián)機(jī)編程也可脫機(jī)編程。不但操作方便、功能強(qiáng)大，還可與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備相連。但是價格較高，不適用于小型 PLC。 隨著 PLC 聯(lián) 網(wǎng)功能的增強(qiáng)，出現(xiàn)了第三種編程方式，即計(jì)算機(jī)輔助編程。由于計(jì)算機(jī)操作簡易，編程量和工作效率遠(yuǎn)比前兩種編程器要高。因此，越來越多的用戶更愿意采取這種編程方式。 電源模塊 PLC 內(nèi)部配有開關(guān)式穩(wěn)定電源的電源模塊，用來將外部宮殿電源轉(zhuǎn)變成供 PLC內(nèi)部的 CPU、存儲器和 I/O 接口等電路工作所需要的直流斷電源。 5 工作原理 PLC 有兩種工作狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)（ RUN）和停止?fàn)顟B(tài)（ STOP）。在運(yùn)行狀態(tài)中， PLC 通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序 來實(shí)現(xiàn)控制。為了使 PLC 的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷的重復(fù)執(zhí)行，直到 PLC 停機(jī)或者切換停止工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序外，每次循環(huán)過程中， PLC 要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為 5 個階段： 開始→診斷→與編程器通信→讀入程序→執(zhí)行程序→輸出結(jié)果→開始 PLC 的選擇 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先要確定控制方案，下一步的工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此工程設(shè)計(jì)選型和估算時，應(yīng)該詳細(xì)分析工藝 過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍，確定所要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計(jì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器的容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10％到20％的可擴(kuò)展。留有余量后，就作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。在實(shí)際訂貨時，還需要根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法本設(shè)計(jì)的 I/O 點(diǎn)數(shù)為輸入 12 點(diǎn)，輸出 12 點(diǎn) 。 存儲器容量的選擇 存儲器容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。在設(shè)計(jì)階段，由于用戶的程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，須在程序調(diào)試之后在知道。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量估算來代替，存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的形式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O點(diǎn)數(shù)的 10 到 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此為內(nèi)存的字?jǐn)?shù)（ 16 位為一字），另 6 外再 按次數(shù)的 25％考慮余量。因此，本設(shè)計(jì)的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲索要儲存的程序，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等性能的選擇。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，主要由以下幾種功能的選擇。 （ 1）控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，在大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲器容量。 （ 2）編程功能 離線編程方式 ： PLC 和編程器共用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU 對現(xiàn)場進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。在線編程方式： CPU 和編程器都有各自的 CPU，主機(jī)CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，在下一個掃描周期里，主機(jī)就根據(jù)新收到程序運(yùn)行。這種方式成本高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大型 PLC 中常采用。編程軟件應(yīng)該帶有五種標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖 （ FBD）、語言表（ IL）、和結(jié)構(gòu)文本（ ST）。選用的編程語言應(yīng)遵守標(biāo)準(zhǔn)（ IEC6113123），同時，也應(yīng)支持多種語言編程方式，如 C 語言， Basic 語言等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 （ 3）診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷是通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置。軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷，通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 機(jī)型的選擇 （ 1） PLC 的類型 PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型的 PLC 的 I
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