畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc的倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)門(mén)禁與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-06 18:07 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5 可編程序控制器的特點(diǎn)與分類(lèi) 國(guó)際電工委員 會(huì)（ IEC）對(duì)可編程序控制器作了如下的規(guī)定： “ 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備、都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ” 這段話(huà)完全道出了可 編 程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域 [1]。 可編程序控制器的特點(diǎn) 可編程序控制 之 所以被廣泛使用，是由它的突出的特點(diǎn) 和優(yōu)越的性能分不開(kāi)的。歸納起來(lái)，可編程序控制器主要具有以下特點(diǎn)。 ? 可靠性高。 例如三菱Ｆ１和Ｆ２可編程序控制器平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)（約 34 年）。 ? 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。在環(huán)境溫度 20℃ ~65℃、相對(duì)濕度為 35％ ~85％情況下可正常工作。 ? 靈活通用 。 ? 使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。整個(gè)連接過(guò)程僅需要一把螺絲刀即可完成。 可編程序控制器的分類(lèi) 可編程序控制器是由現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類(lèi)也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。一般來(lái)說(shuō)可以從三個(gè)角度對(duì)可編程序控制器進(jìn)行分類(lèi)。 其一是從可編程序控制器的控 制 規(guī)模大小去分類(lèi)，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類(lèi)，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類(lèi) [1]。 (1) 按控制規(guī)模分類(lèi) 可編程序控制器可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。 ? 小型機(jī) : 小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在 256 點(diǎn)之內(nèi) ,適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。 ? 中型機(jī) : 中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于 2048 點(diǎn) ,可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制 。 ? 大型機(jī)： 大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于 2048 點(diǎn) ,不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù) 運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控 [1]。 (2) 按控制性能分類(lèi) 6 可編程序控制器可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。 ? 低檔機(jī)：這類(lèi)可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。比如，日本 OMRON 公司生產(chǎn)的 C60P 就屬于這一類(lèi)。 ? 中檔機(jī)：這類(lèi)可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和 PID 運(yùn)算。工作速度比 較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類(lèi)也比較多。比如，德國(guó) SIEMENS 公司生產(chǎn)的 S7300 就屬于這一類(lèi)。 ? 高檔機(jī)：這類(lèi)可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和 PID 運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類(lèi)也很全面。這類(lèi)可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用 [1]。 (3) 按結(jié)構(gòu)去劃分 ? 整體式：整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、 CPU、 存儲(chǔ)器、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做 基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的 PLC。控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。 ? 組合式：組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把 PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊，如 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各塊功能比較單一，模塊的種類(lèi)卻日趨豐富。 ? 疊裝式：疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的 I/O 點(diǎn)搭配靈活 、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特 點(diǎn)是 CPU 自成獨(dú)立的基本單元（由 CPU 和一定的 I/O 點(diǎn)組成），其它 I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。 可編程序控制器的組成與工作過(guò)程 可編程序控制器的組成 ? 中央處理單元（ CPU） ? 存儲(chǔ) 器單元 ? 電源單元 ? 輸入輸出單元 ? 接口單元 7 ? 外部設(shè)備 PLC 最主要的方式是周期掃描方式。 可以細(xì)分成下面幾個(gè)過(guò)程 ： ? 上電處理過(guò)程， PLC 上電后，要進(jìn)行上電的初始化處理。占用的時(shí)間為 T0 。 ? 共同處理過(guò)程，共同處理的主要任務(wù)是復(fù)位監(jiān)視計(jì)時(shí)器、檢查 I/O 總線(xiàn)、檢查掃描周期、檢查程序存儲(chǔ)器。該過(guò)程占用的時(shí)間為 T1 。 ? 通訊服務(wù)過(guò)程，當(dāng) PLC 和微機(jī)構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)或由 PLC構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要有通訊服務(wù)過(guò)程。該過(guò)程占用的時(shí)間為 T2 。 ? 外設(shè)服務(wù)過(guò)程當(dāng) PLC 接有外部設(shè)備如編程器、打印機(jī)等，則需要進(jìn)行外設(shè)服務(wù)過(guò)程。該過(guò)程占用的時(shí)間為 T3 。 ? 程序執(zhí)行過(guò)程，該過(guò)程用于執(zhí)行用戶(hù)程序。從輸入映像區(qū)讀入輸入信息，根據(jù)用戶(hù)程序進(jìn)行運(yùn)算操作，并向輸出映像區(qū)送出控制信息。該過(guò)程占用的時(shí)間為 T4。顯然 T4 和 PLC 的速度、用戶(hù)程序長(zhǎng)短及指令種類(lèi)有關(guān)。 ? I/O 刷新過(guò)程，這個(gè)過(guò)程可分為輸入信號(hào)刷新和輸出信號(hào)刷新。輸入信號(hào)刷新為輸入處理過(guò)程，輸出信號(hào)刷新為輸出處理過(guò)程。該過(guò)程占用時(shí)間為 T5。顯然 T5 和可編程序控制器所帶的輸入輸出模塊的種類(lèi)和點(diǎn)數(shù)多少有關(guān)?？删幊绦蚩刂破鞯膾呙柚芷?T 和上述各個(gè)過(guò)程的關(guān)系錄為： T=T1+T2+T3+T4+T5[2]。 關(guān)于 PLC 的時(shí)間滯后問(wèn)題 PLC 對(duì)輸入和輸出信號(hào)的響應(yīng)是有延時(shí)的，這就是滯后現(xiàn)象。為了確保 PLC在任何情況下都能正常無(wú)誤地工作，一般情況下，輸入信 號(hào)的脈沖寬度必須大于一個(gè)掃描周期 T。還應(yīng)該注意一個(gè)問(wèn)題是輸出信號(hào)的狀態(tài)是在輸出刷新時(shí)才送出的。因此，在一個(gè)程序中若給一個(gè)輸出端多次賦值時(shí)，中間狀態(tài)只改變輸出映像區(qū)。只有最后一次賦的值才能送到輸出端 [2]。 可編程序控制器的硬件基礎(chǔ) 可編程序控制器是用來(lái)執(zhí)行具體的控制，具體的工藝要求和具體的工作環(huán)境決定了可編程序控制器的選擇具體的 I/O 模塊和系統(tǒng)配置 [2]。 可編程序控制器的接口模塊 接口模塊負(fù)責(zé)把外部設(shè)備的信息轉(zhuǎn)換成 CPU 能夠接收的信號(hào)，同時(shí)把 CPU發(fā)送到外部設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動(dòng)外 部設(shè)備的電平。接口模塊不僅能起到轉(zhuǎn)換電平的作用，還可以起到外部設(shè)備的電信號(hào)與 CPU 的隔離作用，同時(shí)也可以起到抗干擾和濾波等作用 [2]。 可編程序控制器的配置 PLC 的配置可分為三種：基本配置、近程擴(kuò)展配置和遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置 [2]。 8 可編程序控制器的軟件基礎(chǔ) 可編程序控制器的軟件分為兩大部分，系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶(hù)程序。 系統(tǒng)監(jiān)控程序是由可編程序控制器的制造者編制的，用于控制可編程序控制器本身的運(yùn)行。另一部分為用戶(hù)程序。它是由可編程序控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運(yùn)行 [2]。 可編程控制器的選擇 CPU222 本機(jī)集成了 8 點(diǎn)輸入 /6 點(diǎn)輸出共有 14 個(gè)數(shù)字量 I/O?？蛇B接２個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 78 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 10 路模擬量I/O 點(diǎn)。 CPU222 有 6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間， 4個(gè)獨(dú)立的 30KHｚ高速計(jì)數(shù)器，２路獨(dú)立的 20KHｚ高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。它還配置了１個(gè) RS485通訊 /編程口，具有 PPI通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力 [2]。 CPU222具有擴(kuò)展能力、適應(yīng)性更廣泛的小型控制器，加一
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