基于plc搅拌机控制系统的设计(编辑修改稿)

基于plc搅拌机控制系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

数控制功能是 PLC 的最基本功能之一。 PLC 为用户提供了许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号（计数值到），利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。 数据处理功能 本科生毕业设计 第 8 页 PLC 大部分都具有数据处理功能，可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数制转换、译码编码等操作。 回路控制功能 有些 PLC 具有 A/D、 D/A 转换功能，可以方便地完成对模拟量的控制和调节。 监控功能 PLC 设置了较强的监控功能。 利用编程器或监视器，操作人员可对 PLC 有关部分的运行状态进行监视。 利用编程器，可以调整定时器、计数器的设定值和当前值，并可以根据需要改变 PLC 内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容，为调试和维护提供了极大的方便。 停电记忆功能 PLC 内部的部分存储器所使用的 RAM 设置了停电保持器件（如备用电池等），以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。 利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持 PLC 断电后的数据内容不变。 PLC 电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。 故障诊断功能 PLC 可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动中止运行。 PLC 的故障自诊断功能，大大提高了 PLC 控制系统的安全性和可维护性。 PLC 软件系统 PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合。 它包括系统程序和用户程序。 系统程序 系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。 监控程序又称为管理程序，主要用于管理全机。 编译程序用来把程序语言翻译成机器语言。 诊断程序用来诊断机器故障。 系统程序由 PLC 生产 厂家提供，并固化在 EPROM 中，用户不能直接存取，故也不需要用户干预。 用户程序 用户程序是用户根据现场控制的需要，用 PLC 的程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。 用户程序由用户用编程器键入到 PLC 内存。 小型 PLC 的用户程序比较简单，不需要分段，而是顺序编制的。 大中型 PLC 的用户程序很长，也比较复杂，本科生毕业设计 第 9 页 为使用户程序编制简单清晰， 可按功能结构或使用目的将用户程序划分成各个程序模块。 按模块结构组成的用户程序，每个模块用来解决一个确定的技术功能，能使很长的程序编制得易于理解，还使得程序的调试和修改变 得很容易。 PLC 的发展趋势 由于工业生产对自动控制系统需求的多样性， PLC 的发展方向如下： 产品规模向大、小两个方向发展 大： I/O 点数达 14336 点、 32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 PLC 在闭环过程控制中应用日益广泛。 不断加强通讯功能。 新器件和模块不断推出高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块。 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 ， 有各种简单或复杂的编程器及软件， 用 梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC 指令系统。 发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 追求软硬件的标准化。 变频器简介 变频器（ Variablefrequency Drive， VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、 逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。 随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。 西门子 S7300 软件概述 西门子 S7300 系列 PLC 的一般特性 S7300 由多种模块部件组成，各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。 S7300 有各种不同性能档次的 CPU可供使用。 S7300 的指令集包含 350 多条指令，包括了位指令，比较指令，定时指令，计数指令，本科生毕业设计 第 10 页 整点和浮点数运算指令等。 S7300 是模块化小型 PLC 系统，能满足中等性能要求的应用。 可靠性高，抗干扰能力强 继电 .接触器控制系统使用大量的机械触点，连接线路比较繁杂，且触点通断时有可能产生电弧和机械磨损，影响其寿命，可靠性差。 PLC 中采用现代大规模集成电路，比机械触点继电器的可靠性要高。 在硬件和软件设计中都采用了先进技术以提高可靠性和抗干扰能力。 比如，用软件代替传统继电 .接触器控制系统中的中间继电器和时间继电器，只剩下少量的 I／ O 硬件，将触点因接触不良造成的故障大大减小，提高了可靠性；所有矾）接口电路都采用光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路进行电气隔离；增加自诊断、纠错等功能，使其在恶劣工业生产现场的可靠性、抗干扰能力提高了。 灵活性好，扩展性强 继电 接触器控制系统由继电器等低压电器采用硬件接线实现，连接线路比较繁杂，而且每个继电器的触点数目有限，当控制系统功能改变时，需改变线路的连接，所以继电 .接触器控制系统的灵活性、扩展性差；而由 PLC 构成的控 制系统，只需在 PLC 的端子上接入相应的控制线即可，减少了接线，当控制系统功能改变时，有时只需编程器在线或离线修改程序，就能实现其控制要求。 PLC 内部有现成大量的编程元件，能进行逻辑判断、数据处理、 PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能，若元件不够时，只需加上相应的扩展单元即可，因此 PLC 控制系统的灵活性好，扩展性强。 控制速度快，稳定性强 继电 接触器控制系统是依靠触点的机械动作来实现控制的，其触点的动断速度一般在几十毫秒，影响控制速度，有时还会出现抖动现象。 PLC 控制系统由程序 指令控制半导体电路来实现，响应速度快，一般执行一条用户指令只需几微秒， PLC 内部有严格的同步，不会出现抖动现象。 延时调整方便，精度较高 继电 接触器控制系统的延时控制是通过时间继电器来完成的，而时间继电器的延时调整不方便，且易受环境温度和湿度的影响，延时精度不高。 PLC 控制系统的延时是通过内部时间元件来完成的，不受环境温度和湿度的影响，定时元件的延时时间只需改变定时参数即可调整，因此其定时精度较高。 本科生毕业设计 第 11 页 系统设计安装快，维修方便 继电 接触器实现一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进 行，周期长，维修比较麻烦。 PLC 使用软件编程取代继电 .接触器中的硬件接线而实现相应功能，使安装接线工作量减小，现场施工与控制程序的设计还可同时进行，周期短、调试快。 PLC具有完善的自诊断、数据存储及监视功能，对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和 I/O 点的状态均有显示，若控制系统有故障时，工作人员通过它即可迅速查出故障原因，及时排除故障 [7]。 西门子 S7300 系列 PLC 的基本硬件组成 S7300 系统硬件主要包括以下几个部分： （ 1） 、 信号处理模块； （ 2）、 接口模块； （ 3）、 功能模块； （ 4）、 CPU 中央处理器； （ 5）、 通讯处理器 ； （ 6）、 通讯网卡 ； （ 7）、 工程师、操作员站和操作屏。 硬件详细介绍 （ 1） 信号处理模块 信号处理模块主要分为四类：开关量输入 DI、开关量输出 DO、模拟量输入 AI、模拟量输出 AO （ 2） 接口模块 接口模块主要用于连接多机架的 PLC 系统，即一个 S7300 PLC 系统的信号模块如果超过 8 块，就必须配置接口模块进行扩展。 经常使用的接口模块名称和性能 IM360/IM361 接口模块是最为理想的扩展方案； IM360 插入到 CR（ 中央机架， CPU 所在的机架） ； IM361 插入到 ER（扩展机架，扩展信号模块所在的机架） ； 使用 IM360/IM361 接口模块最多可以扩展 3 个机架，既一个传统的 PLC 系统最 多处理 32 个信号模块； 本科生毕业设计 第 12 页 （ 3） 功能模块 计数器模块 ： 可直接连接增量编码器，实现连续、单向和循环记数； 步进电机控制模块 ： 和步进电机配套使用，实现设备的定位任务； PID 控制模块 :实现温度、压力和流量等的死循环控制。 （ 4） CPU 中央处 理器 S7300 总共有多种不同的 CPU； CPU312 IFM ，带集成的数字输入 /输出的紧凑型 ； CPU，用于带或不带模拟量的小系统，最多 8 个模块； CPU313 用于有更多程序设计要求的小型设备； CPU314IFM， 带有集成的数字和模拟输入 /输出的紧凑型 CPU； CPU 314 用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序； CPU 315/3152DP 用于要求中到大规模的程序和通过 PROFIBUSDP 进行分布式配置的设备； CPU316 用于有大量程序设计要求的 设备； CPU3182 用于有要求极大规模的程序和通过 PROFIBUSDP 进行分布式配置的设备最新推出的 313C 等。 （ 5） 通讯处理器 常用的通讯处理器包括： PROFIBUSDP 处理器、 PROFIBUSFMS 处理器和工业以太网处理器 ； PROFIBUSDP 处理器名称： CP3425； 用于连接 SIEMENS S7300 和 PROFIBUSDP 的主 /从的接口模块 ； 通过 PROFIBUS 简单的进行配置和编程 ； 支持的通讯协议： PROFIBUSDP、 S7 通讯功能、 PG\OP 通讯 ； 传输率： 9 .6~12 Mbit/s 自由选择 ； 主要用于和 ET200 子站配合 ,组成分布式 I/O 系统 ； PROFIBUSFMS 处理器名称： CP3435； 用于连接 SIEMENS S7300 和 PROFIBUSFMS 的接口模块 ； 通过 PROFIBUS 简单的进行配置和编程 ； 支持的通讯协议： PROFIBUSFMS、 S7 通讯功能 、 PG\OP 通讯 ； 本科生毕业设计 第 13 页 传输率： 9 .6~； 主要用于和操作员站的连接 ； 工业以太网处理器名称： CP3431； 用于连接 SIEMENS S7300 和工业以太网接口模块 ； 10/100M bit/s 全双工 ,自动切换。 接口连接 :RJ4 AUI。 支持的通讯协议： ISO、 TCP/IP 通讯协议。 和 S7 通讯、 PG\OP 通讯 ， 主要用于和操作员站的连接。 （ 6） 通讯网卡 PCADAPTER 用于 PC 的串口和 PLC 的 MPI 口直接连接 ； CP5611 通讯卡 ,支持 MPI 协议 、 PROFIBUSDP 协议、 S7 connections； 用于工程师站 \； 操作员站和 PLC 的多点连接 ； CP5613 通讯 卡 ,支持 MPI 协议、 PROFIBUSDP 协议、 S7 connections； 用于工程师站 \； 操作员站和 PLC 的多点连接 ； CP1613 通讯卡，支持 ISO 协议、 TCP/IP 协议、 S7 connections； 用于工程师站 \操作 ； 员站和 PLC 的多点连接 ； CP5412 A2 通讯卡，支持 PROFIBUS FMS 协议；用于工程师站 \操作员站和 PLC 的多点连接 ； （ 7） 工程师站、操作员站和操作屏 一台装有 STEP 7 软件的 PC 我们就称之为工程师站，其主要完成系统硬件和组态、 符 ； 号编辑以及程序编程等任务； 硬件配置：用于对自动化系统和模块进行参数设置； 网络通讯：用于配置 MPI、 PROFIBUS 或工业以太网进行的数据传输； 符号编辑：用于定义符号名称、数据类型和注释，将物理地址名称化； 程序编程：三种编程语言可供选用；语句表（ STL） 、 梯形图（ LAD）、功能块图 （ FBD）； 本科生毕业设计。