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PLC模拟三层电梯控制Word文档格式.docx

1、可编程控制器是采用微机技术的通用工业自动化装置,近几年来,在国内已得到迅速推广普及。正改变着工厂自动控制的面貌,对传统的技术改造、发展新型工业具有重大的实际意义。可编程控制器是60年代末在美国首先出现的,当时叫可编程逻辑控制器,目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容写入控制器的用户程序内,控制器和被控对象连接也很方便。随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,已广泛地使

2、用微处理器作为中央处理器,输入输出块和外围电路都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,这时的已不再是仅有逻辑判断功能,还同时具有数据处理、调节和数据通信功能。可编程控制器对用户来说,是一种无触点备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器,适合批量生产。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与

3、传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序的编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工

4、具,得到广泛的普及推广应用。第二章 可编程控制器简介2.1 可编程控制器的特点1、可靠性高,抗干扰能力强现代PLC采用了集成度很高的微电子器件,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的工业环璄下可靠工作,在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。硬件主面采取的主要措施有: 隔离-PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号,这种光电隔措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系,有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响,还可防止外部强电窜入内部CPU。 滤波-在PLC电路电源和输入、输出(I

5、/O)电路中设置多种滤波电路,可有效抑制高频干扰信号。 在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施,防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部,另外各个输入、输出(I/O)接口电路的电源彼此独立,以避免电源之间的互相干扰。 内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路,一旦发生故障,立即报警。 外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构,以适应恶劣的工作环璄。在软件方面采取的主要措施有: 设置故障检测与诊断程序,每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断,发现出错后,立即自动做出相应的处理,以适应恶劣的工作环璄。 对用户程序及动态数据进行电池后备,以保障停电后有相关状态及信息人不会

6、因此而丢失。采用以上抗干扰措施后,一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V,脉宽10US,其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。2、编程简单易学PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言,它既有继电器电路清淅直观的特点,又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯,对于使用者来说,几乎不需要专门的计算机知识,因此,易学易懂,程序改变也容易修改。3、功能完善,适应性强目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化,不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根椐实际需要,方便灵活地组装成大小各异、功能

7、不一的控制系统:既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线;既可以现场控制,以可以远程控制。针对不同的工业现场信号,如交流或直流、开关量或模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等,PLC都有相应的I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接,用户可以根据需要方便地进行配置,组成实用、紧凑的控制系统。4、使用简单,调试维修方便PLC的接线极其方便,只需将产生输入信号的设备(按钮、开关等)与PLC的输入端子连接,将接收输出信号的被控设备(如接触器、电磁阀等)与的输出端子连接,仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室摸拟调试,输入信号用开关来摸拟,输出信号可

8、以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低,并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障,可以通过PLC机上各种发光二极管的亮灭状态迅速查明原因,排除故障。5、体积小、重量轻、功耗低由于PLC的采用半导体大规模集成电路,因此整个产品结构紧凑,体积小、重量轻、功耗低,以三菱FXON24M型PLC为例,其外形尺寸仅为130MM*90MM*87MM,重量只有600G,功耗小于50W所以,PLC很容易装入机械设备内部,是实现电一体化的理想的控制设备。2.2 PLC的控制功能PLC的应用范围极其广阔,经过30多年的发展,目前

9、PLC已经广泛应用于冶金、石油、化工、建材、电力、矿山、机械制造、汽车、交通、环保等各行各业。几乎可以说,凡是有控制系统存在的地主就有PLC。概括起来,PLC的应用主要有以下5个方面。1、开关量控制这是PLC最基本原应用领域,可用PLC取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例,如机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机的控制、电梯的控制、饮料灌装生产线、家用电器(电视机、冰箱、洗衣机等)自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等。2、模拟量控制目前,很多PLC都具有模拟量处理功能在,通过模拟量I/O模

10、块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制,而且编程和使用都很方便。大、中型的PLC还具有PID闭环控制功能。运用PID子程序或使用专用的智能PID模块,在以实现对模拟量的闭环过程控制。随着PLC规模的扩大,控制的回路已广泛应用于工业生产各个行业,例如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置等都是典型的闭环过程控制的应用场合。3、运动控制运动控制是指PLC对直线运动或圆周运动的控制,也称为位置控制,早期PLC通过开关量I/O模块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能,现在一般都使用专用的运动控制模块来完成。目前,PLC的运动控制功能广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各

11、种机械设备上,典型的如PLC和计算机数控装置(CNC)组合成一体,构成先进的数控机床。4、数据处理现代PLC都具有不同程度的数据处理功能,能够完成数学运算(函数运算、矩阵运算、逻辑运算)、数据的移位、比较、传递、数值的转换和查表等操作,对数据进行采集、分析和处理。数据处理通常用在大、中型控制系统中,如柔性制造系统、机器人的控制系统等。5、通信联网通信联网是指PLC 与PLC 之间PLC 与上位计算机或其他智能设备间的通信,利用PLC和计算机的RS232或RS422接口、PLC的专用通信模块,用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络,可实现相互间的信息交换,构成“集中管理,分散控制”的多级分布式控

12、制系统,建立工厂的自动化网络。2.3 PLC系统的组成及功能PLC 是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置,其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此,它的组成与一般的微机计算机基本相同,也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。2.3.1 PLC的硬件系统PLC 的硬件系统由基本单元、I/O扩展单元及外部设备组成。图11所示为PLC 的硬件系统结构框图。图1 PLC的硬件系统结构框图1、微处理器(CPU)与通用计算机一样,CPU是PLC的核心部件,在PLC 控制系统中的作用类似于人体的神经中枢,整个PLC 工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。它的主要功能有以下几点: 接收从编程器

13、输入的用户程序和数据,送入存储器存储, 用扫描方式接收输入设备的状态信号,并存入相应的数据区(输入映像寄存器); 监测和诊断电源、PLC 内部电路工作状态和用户程序编程过程中的语法错误; 执行用户程序,完成各种数据的运算、传递和存储等功能; 根据数据处理的结果,刷新有关标志们的状态和输出状态寄存器表的内容,以实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。2、存储器PLC配有两种存储器:系统存储器和用户存储器。系统存储器存放在程序,用户存储器用来存放用户编制的控制程序。常用的存储器类型有CMOS RAM、EPROM和EEPROM。因为系统程序用来管理PLC系统,不能由用户直接存取,所以,PLC 产品样

14、本或说明书中所列的存储器类型及其容量,系指用户程序存储器而言。如FX224M的存储器容量在4K步,即是指用户程序存储器的容量。PLC 所配的用户存储器的容量大小差别很大,通常中小型PLC 的用户存储器存储器容量在8K步以下,大型PLC 的存储容量可达到或超过256K步。3、输入输出(I/O)部件PLC输入/输出模块的电路框图如图所示。I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备(如按钮、传感器、触点、行程开关等)的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备(如接触器、电磁阀、指示灯等)。I/O接口一般采用光电耦合电路,以减少电磁干扰,从而提高了可靠

15、性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标,通常小型机有几十个点,中型机有几百个点,大型机将超过千点。为了提高抗干扰能力,一般的输入/输出模块都有光电隔离装置。在数字量I/O模块中广泛采用发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器,在模拟量I/O模块中通常采用隔离放大器。来自工业生产现场的输入信号经输入模块进入PLC。这些信号有的是数字量,有的是模拟量,有的是直流信号,有的是交流信号。使用时要根据输入信号的类型选择合适的输入模块。图 2PLC具有多种I/O模块,常见的有数字量I/O模块和模拟量I/O模块,以及快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块、PID控制模块和位置控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。I/O模块的类型、品种与规格越多,PLC系统的灵活性越好,I/O模块的I/O容量越大,PL

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