【正文】 由微處理器 (CPU)、存儲器 (EPROM， ROM)、輸入輸出 (I/O)重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 的簡介 3 部件、電源部件、編程器、 I/O擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。其結(jié)構(gòu)簡圖如下： 圖 21 PLC結(jié)構(gòu)圖 a、電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 輸 出部件 外設(shè)I/O接口 存儲器 EPROM 微處理器 運(yùn)算器 控制器 電源 輸入部件 I/O 擴(kuò)展接口 I/O 擴(kuò)展單元 受控元件 輸入信號 外部設(shè)備 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 的簡介 4 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 e、功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功 能模塊 f、通信模塊 PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。 PLC 的特點(diǎn) 可編 程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。 其主要原因是因?yàn)?PLC 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）、靈活、通用 在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而可編程控制器是通過存儲在存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。 2）、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 對于機(jī)械手系統(tǒng)來說，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)，如何能在各種工作環(huán)境和條件 (如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等 )下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控 制系統(tǒng)必須考慮的問題。為了保證 PLC 能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識。 4）、功能強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。 5）、體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 由于 PLC 采用了半導(dǎo)體集成電路。且 PLC 是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并由于 具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。 PLC 的編程語言 在 IEC611313 中，規(guī)定了控制邏輯編程中的語法、語義和顯示，并對以往編程語言進(jìn)行了部分修改后形成目前通用的 5 種語言。圖形化編程語言包括：梯形圖（ LD－ Ladder Diagram）、功能塊圖（ FBD － Function Block Diagram）、順序功能圖（ SFC － 重慶科技學(xué)院高等 教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 PLC 的簡介 6 Sequential Function Chart）。 繼電器梯形圖編程語言是 PLC 首先采用的編程語言，也是 PLC 最普遍采用的編程語言。 PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使 用符號和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。 PLC 系統(tǒng)主要有以下功能： 1) 多種控制功能； 2) 數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能； 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能； 5) 人機(jī)界面功能； 6) 編程、調(diào)試功能。另外，采用 PLC 還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。 PLC 的經(jīng)濟(jì)性分析 綜上所述，在各種環(huán)境中，使用 PLC 控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制將越來越廣泛。價(jià)格僅是選擇 PLC 品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而 PLC 則完全可以實(shí)現(xiàn) 。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。 據(jù)調(diào)查，目前我國 70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠性差外，程序設(shè)計(jì)也很繁雜。而采用 PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM 模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡單、方便又保密。 它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。 PLC 的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。 1）、大型網(wǎng)絡(luò)化 主要是朝 DCS 方向發(fā)展，使其具有 DCS 系統(tǒng)的一些功能。 2）、多功能 隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使 PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。 噴泉概況平面圖如 31： 圖 31噴泉概況平面圖 圖 31中，噴泉由 5種不同的水柱組成。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 噴泉的設(shè)計(jì)要求 10 噴泉水柱的分布 該噴泉的回水池俯視圖為圓形，與噴泉噴射范圍俯視圖為同心圓，且半徑相等。 該回 水池由 1 個(gè)半徑為 100cm 的圓水池和 3個(gè)有效寬度為 50cm 的圓環(huán)水池組成，且各個(gè)水池之間相通，連接池寬度為 50cm， 3個(gè)圓環(huán)水池的半徑分別為2m、 3m、 4m。 大水柱噴頭的內(nèi)徑 d=50mm，中水柱噴頭的內(nèi)徑 d=30mm，小水柱噴頭的內(nèi)徑 d=20mm，花朵噴泉和旋轉(zhuǎn)噴泉的內(nèi)徑 d=30mm。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4 PLC 的系統(tǒng)總設(shè)計(jì) 11 4 PLC 控制系統(tǒng)總 設(shè)計(jì) PLC 控制花樣噴泉運(yùn)行要求的設(shè)計(jì) 1）、要設(shè)計(jì)一個(gè)啟動(dòng)按鈕，按下啟動(dòng)按鈕，噴泉進(jìn)入運(yùn)行等待狀態(tài)。 3）、要設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)方式按鈕，按下噴泉噴水花樣的循環(huán)方式按鈕，噴泉開始運(yùn)行，并設(shè)計(jì)每一個(gè)循環(huán)花樣有八種，每隔 6s 改