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畢業(yè)設(shè)計(jì)-a系列龍門刨床電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

2025-06-04 00:54本頁(yè)面
  

【正文】 體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10~ 15 倍,加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍,以此數(shù)為天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)( 16 位為一個(gè)字),另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 3. 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特性的選擇。 (1) 運(yùn)算功能 簡(jiǎn)單可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能;普通可編程邏輯控制器的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能;較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等;大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的 PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn),目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能,有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信,有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信,有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從 實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā),合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合,只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能,有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較,當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí),才使用代數(shù)運(yùn)算,數(shù)值轉(zhuǎn)換和 PID 運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。 (2) 控制功能 控制功能包括 PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等,應(yīng)根據(jù)控制要求確定??删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂?,因此,大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制,有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能,提高可編程邏輯控制器的處理速度和節(jié)省存 儲(chǔ)器容量。例如采用 PID 控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、 ASC 碼轉(zhuǎn)換單元等。 (3) 通信功能 大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(如TCP/IP),需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)( TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合 ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等;大中型可編程邏輯控制器通信總線(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng) 1: 1冗余配置,通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中,上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于 1Mbps,通信負(fù)荷不大于 60%??删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式: A. PC 為主站,多臺(tái)同型號(hào)可編程邏輯控制器為從站,組成簡(jiǎn)易可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò); B. 1 臺(tái)可編程邏輯控制器為主站,其他同型號(hào)可編程邏輯控制器為從站,構(gòu)成主從式可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò); C. 可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網(wǎng); D. 專用可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)(各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網(wǎng)絡(luò))。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 為減輕 CPU 通信任務(wù),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際 需要,應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、)通信處理器。 (4) 編程功能 離線編程方式:可編程邏輯控制器和編程器公用一個(gè) CPU,編程器在編程模式時(shí), CPU 只為編程器提供服務(wù),不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制,不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本,但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式: CPU和編程器有各自的 CPU,主機(jī) CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制,并在一個(gè)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),下一掃描周期,主機(jī)就根據(jù)新收到 的程序運(yùn)行。這種方式成本較高,但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便,在大中型可編程邏輯控制器中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言:順序功能圖( SFC)、梯形圖( LD)、功能模塊圖( FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表( IL)、結(jié)構(gòu)文本( ST)兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)( IEC6113123),同時(shí),還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式,如 C, Basic等,以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 (5) 診斷功能 可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)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(guò) 軟件對(duì) PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷,通過(guò)軟件對(duì)可編程邏輯控制器的 CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 可編程邏輯控制器的診斷功能的強(qiáng)弱,直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求,并影響平均維修時(shí)間。 (6) 處理速度 可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看,處理速度應(yīng)越快越好,如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間,則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號(hào),造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前,可編程邏輯控制器接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度 高,每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約 ~ ,因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應(yīng)滿足:小型可編程邏輯控制器的掃描時(shí)間不大于 ;大中型可編程邏輯控制器的掃描時(shí)間不大于 。 可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類;按 CPU字長(zhǎng)分為 1 位、 4 位、 8 位、 16位、 32位、 64位等。從應(yīng)用角度出發(fā),通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。 整體型可編程邏輯控制器的 I/O點(diǎn)數(shù)固定,因此 用戶選擇的余地較小,用于小型控制系統(tǒng);模塊型可編程邏輯控制器提供多種 I/O卡件或插卡,因此用戶可較合天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O點(diǎn)數(shù),功能擴(kuò)展方便靈活,一般用于大中型控制系統(tǒng)。 西門子 S7200 系列 PLC S7200 系列是一種可編程序邏輯控制器( Micro PLC),它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。 S7200 的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容,從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài),改變輸出狀態(tài)以及達(dá)到控制目的,緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的 指令集使 S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。 圖 S7200示意圖 S7200 schemes 1. S7200 允許您在程序中立即讀寫 I/O。 在 S7200 的指令集中提供了立即讀寫物理 I/O 點(diǎn)的指令。盡管通常情況下我們使用映像寄存器作為源地址和目的地址來(lái)訪問(wèn) I/O,但這些立即 I/O 指令卻允許我們直接訪問(wèn)真正的輸入、輸出點(diǎn)。 2. 當(dāng)使用立即指令訪問(wèn)一個(gè)輸入點(diǎn)時(shí),相應(yīng)的過(guò)程映像輸入寄存器不會(huì)發(fā)生改變 。而當(dāng)您使用立即指令訪問(wèn)一個(gè)輸出點(diǎn)時(shí),相應(yīng)的過(guò)程映像輸出寄存器會(huì) 被同步刷新。 通常認(rèn)為在執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí),用過(guò)程映像寄存器會(huì)比使用直接訪問(wèn)輸入、輸出具有優(yōu)越性。之所以這樣有以下三個(gè)原因: (1) 所有輸入點(diǎn)的采樣是在掃描周期的一開(kāi)始同步進(jìn)行的。在整個(gè)掃描周期的程序執(zhí)行過(guò)程中輸入值被凍結(jié)。而輸出點(diǎn)按照映像寄存器中的值刷新是在程序執(zhí)行完成之后。這樣會(huì)使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 (2) 訪問(wèn)映像寄存器的速度比直接訪問(wèn) I/O點(diǎn)要快,有利于程序快速運(yùn)行。 (3) I/O 點(diǎn)是位實(shí)體,只能按位或者字節(jié)來(lái)訪問(wèn),而您可以按位、字節(jié)、字或者雙字的形式來(lái)訪問(wèn)映像寄存器。通過(guò)這種方式,映像寄存器將為您提供額外的靈活性。 3. S7200 允許在程序掃描周期中使用中斷。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 24 如果您使用了中斷,與中斷事件相關(guān)的中斷程序作為程序的一部分被保存。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來(lái)執(zhí)行,而是當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)才執(zhí)行 (可能在掃描周期的任意點(diǎn) )。 在中斷優(yōu)先級(jí)相同的情況下, S7200 遵循先來(lái)先服務(wù)的原則來(lái)執(zhí)行中斷程序。 4. S7200 允許您為運(yùn)行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)分配處理時(shí)間 。 您可以設(shè)定一個(gè)掃描周期的百分比用來(lái)處理運(yùn)行模式編輯或執(zhí)行狀態(tài)相關(guān)的通訊請(qǐng)求。 (運(yùn)行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)是 STEP 7Micro/WIN 提供的備選功能,能使您更 輕松地調(diào)試程序。 ) 在您增加用于通訊請(qǐng)求處理時(shí)間百分比的同時(shí),掃描時(shí)間也會(huì)隨之增加,從而會(huì)導(dǎo)致控制過(guò)程運(yùn)行速度變慢。 在默認(rèn)設(shè)置下,用于處理運(yùn)行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)通訊請(qǐng)求的時(shí)間百分比為 10%。這個(gè)默認(rèn)設(shè)置為在對(duì)控制過(guò)程影響最小的前提下處理編譯和狀態(tài)操作,提供了一個(gè)合理的時(shí)間。您可以在 5%到 50%之間調(diào)節(jié)這個(gè)值。 5. S7200 允許您設(shè)置停止模式下的數(shù)字量輸出狀態(tài) 。 S7200 的輸出表允許您選擇 STOP 模式下的輸出狀態(tài),是將已知值傳送到數(shù)字量輸出點(diǎn),還是使輸出保持 STOP 模式之前的狀態(tài)。輸出表是系統(tǒng) 塊的一部分,它被下載并儲(chǔ)存在 S7200 中。 6. S7200 允許您設(shè)置模擬量輸出值。 模擬量輸出表可以用來(lái)設(shè)置模擬量輸出點(diǎn),指明在從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式后,是將已知值傳送至模擬量輸出點(diǎn),還是使輸出保持停止模式之前的狀態(tài)。模擬量輸出表是下載并儲(chǔ)存在 S7200 中的系統(tǒng)塊的一部分。 允許您定義掉電保護(hù)存儲(chǔ)區(qū) 。 如果您希望在掉電后仍然保持存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù),您可以定義最多六個(gè)掉電保護(hù)區(qū)的地址范圍??梢詫⑾铝写鎯?chǔ)區(qū)中的地址范圍定義為具有保持性: V、 M、 C和 T。對(duì)于定時(shí)器,只有保持型定時(shí)器 (TONR)可以設(shè)為掉電保護(hù)的。在缺省情況下, M 存儲(chǔ)器的前 14 個(gè)字節(jié)是非保持的。 只能保留定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值:定時(shí)器和計(jì)數(shù)器位不具有保持性。 8. S7200 允許對(duì)數(shù)字量輸入進(jìn)行過(guò)濾 。 S7200 允許您為某些或者全部本機(jī)數(shù)字量輸入點(diǎn)選擇輸入濾波器,并為濾波器定義延遲時(shí)間 (從 到 可選 )。這一延遲時(shí)間有助于濾除輸入雜波,從而減小了輸入狀態(tài)發(fā)生意外改變的可能。 輸入濾波器是系統(tǒng)塊的一部分,它被下載并存儲(chǔ)在 CPU 中。濾波器延遲時(shí)間的缺省值為 ms。如圖 423 所示,一組輸入點(diǎn)共用一 個(gè)延遲時(shí)間。 9. S7200 允許您對(duì)模擬量輸入加濾波器 。 S7200 允許您對(duì)每一路模擬量輸入選擇軟件濾波器。濾波值是多個(gè)模擬量輸入采樣值的平均值。濾波器參數(shù) (采樣次數(shù)和死區(qū) )對(duì)于允許濾波的所有模擬量輸入是相同的。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 濾波器具有快速響應(yīng)的特點(diǎn),可以反映信號(hào)的快速變化。當(dāng)輸入與平均值的差超過(guò)設(shè)定的變化時(shí),濾波器對(duì)最近的模擬量輸入值產(chǎn)生一個(gè)階躍函數(shù)。這個(gè)差稱為死區(qū),并用模擬量輸入的數(shù)字信號(hào)設(shè)定。缺省組態(tài)將對(duì)所有的模擬量輸入進(jìn)行濾波,但 CPU224XP上的 AIW0 和 AIW2 除外。 10. S7200 允 許您捕捉窄脈沖 。 S7200 為每個(gè)本機(jī)數(shù)字量輸入提供脈沖捕獲功能。脈沖捕獲功能允許 PLC 捕捉到持續(xù)時(shí)間很短的高電平脈沖或者低電平脈沖。而在掃描周期的開(kāi)始,這些脈沖不是總能被CPU 讀到。當(dāng)一個(gè)輸入設(shè)置了脈沖捕獲功能時(shí),輸入端的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個(gè)掃描循環(huán)刷新。這就確保了一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的脈沖能被捕捉到,并一直保持到S7200 讀取輸入點(diǎn)。 可以分別啟用每一個(gè)本機(jī)數(shù)字量輸入點(diǎn)的脈沖捕獲功能。 11. S7200 的用戶控制 LED。 S7200 提供了一個(gè)可以發(fā)紅光 (系統(tǒng)故障 LED)或黃光 (診斷 LED)的 LED(SF/DIAG)。診斷 LED 可在用戶程序控制下點(diǎn)亮,或在某些條件下自動(dòng)點(diǎn)亮 。當(dāng)強(qiáng)行施加 I/O 點(diǎn)或數(shù)據(jù)值時(shí)或當(dāng)模塊出現(xiàn) I/O 錯(cuò)誤時(shí)。設(shè)置診斷 LED 自動(dòng)點(diǎn)亮 . 12. S7200 保留一份關(guān)于主要 CPU 事件的歷史歸檔 。 S7200 會(huì)保留一份關(guān)于主要 CPU 事件的歷史歸檔,該歸檔帶有時(shí)間標(biāo)記,所歸檔的內(nèi)容包括:何時(shí)上電、 CPU 何時(shí)進(jìn)入運(yùn)行模式,以及何時(shí)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤。在設(shè)置了實(shí)時(shí)時(shí)鐘之后,歸檔條目就會(huì)帶有正確的時(shí)間和日期。 要查看事件歷史歸檔,可點(diǎn)擊 PLC 信息菜單命令并選擇“事件歷史”。 允許您增大可用用戶程序存儲(chǔ)器 。 在 S7200 的 CPU22 CPU 224XP 和 CPU226 上,您可以禁用運(yùn)行模式編輯功能,從而增大可用用戶程序存儲(chǔ)器的容量。關(guān)于各型 CPU 的程序存儲(chǔ)器容量。 14. S7200 提供口令保護(hù)功能 。 S7200 的所有型號(hào)都提供口令保護(hù)功能,用以限制對(duì)特殊功能的訪問(wèn)。 口令授權(quán)對(duì)功能和存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn):沒(méi)有口令時(shí), S7200 提供不受限的訪問(wèn)。設(shè)置了口令保護(hù),根據(jù)安裝口令時(shí)的設(shè)置, CPU 禁止所有的受限操作。 如表所示, S7200 CPU 提供了限制 CPU 訪問(wèn)功能的四個(gè)等級(jí)。每個(gè)等級(jí)允許特定的無(wú)需口令的訪問(wèn)功能。對(duì)于四個(gè)訪問(wèn)級(jí)別,輸入正確的口令提供對(duì)下述功能的訪問(wèn)。S7200 的缺省設(shè)置為等級(jí) 1 (沒(méi)有限制 )。 在網(wǎng)絡(luò)中輸入口令不會(huì)對(duì) CPU 的口令保護(hù)有所危害。 由于級(jí)別 1 允許所有未受限 CPU 訪問(wèn),因此,可通過(guò)將口令級(jí) 3或 2改為 1級(jí),啟用或禁止口令。 15. S7200 提供模擬電位計(jì) 。 模擬電位計(jì)位于模塊前蓋下面。您可以調(diào)節(jié)這些電位計(jì)來(lái)增加或者減小存于特殊存儲(chǔ)器中的值 (SMB)。這些只讀值在程序中可用作很多功能,如更新定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 值,輸入或修 改預(yù)設(shè)值、限定值等。使用
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