电气自动化专业精品毕业论文--基于plc的四节传送带设计

电气自动化专业精品毕业论文--基于plc的四节传送带设计内容摘要：

维修。 大、中型 PLC一般采用模块式结构。 还有一些 PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。 叠装式 PLC其 CPU、电源、 I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可 以一层层地叠装。 这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。 2．按功能分类 根据 PLC所具有的功能不同，可将 PLC分为低档、中档、高档三类。 （ 1）低档 PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和 比较 、通信等功能。 主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 （ 2）中档 PLC 除具有低档 PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和 比较 、数制转换、远程 I/O、子程 序、通信联网等功能。 有些还可增设中断控制、 PID控制等功能，适用于复杂控制系统。 （ 3）高档 PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。 高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。 3．按 I/O点数分类 根据 PLC的 I/O点数的多少，可将 PLC分为小型、中型和大型三类。 （ 1）小型 PLC I/O点数为 256点以下的为小型 PLC。 其中， I/O点数小于 64点的为超小型或微型 PLC。 （ 2）中型 PLC I/O点数为 256点以上、 2048点以下的为中型 PLC。 （ 3）大型 PLC I/O 点数为 2048 以上的为大型 PLC。 其中， I/O点数超过 8192点的为超大型 PLC。 在实际中，一般 PLC 功能的强弱与其 I/O 点数的多少是相互关联的，即 PLC的功能越强，其可配置的 I/O点数越多。 因此，通常我们所说的小型、中型、大型 PLC，除指其 I/O点数不同外，同时也表示其对应功能为低档、中档、高档。 二、 可编程控制器的特 点 1. 可编程控制器的特点 （ 1）编程简单，使用方便 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。 有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。 （ 2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性 可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 可编程序控制器用软件功 10 能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等 器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。 （ 3）功能强，扩充方便，性能价格比高 可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、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。 如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。 与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。 （ 4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便 可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大 量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。 可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 一般可用接线端子连接外部接线。 可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。 （ 5）可靠性高，抗干扰能力强 可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司 S7200系列 PLC内部 EEPROM中， 储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（ 190小时），所有中间数据可以 通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存 200天。 软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校验。 从而提高了系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 （ 6）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。 2. 可编程控制器 PLC与个人计算机 PC 的主要差异 （ 1） PLC工作环境要求比 PC低， PLC抗干扰能力强； （ 2） PLC编程比 PC简单易学； （ 3） PLC设计调试周期短； （ 4） PC应用领域与 PLC不同； （ 5） PLC的输入 /输出响应速度慢，（一般 ms级），而 PC 的响应速度快（为微秒级）； （ 6） PLC维护比 PC容易。 3. PLC与继电器控制的区别 PLC与继电器控制的区别主要体现在：组成器件不同， PLC中是软继电器；触点数量不同， PLC编程中无触点数的限制；实施控制的方法不同， PLC是主要软件编程控制，而继电器控制依靠硬件连线完成。 三、 可编程控制器的应用 目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。 随着其性能价格比的不断提高，应用范围还 在不断扩大，主要有以下几个方面： 1. 逻辑控制 可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。 数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。 2. 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。 随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频 11 器结合，运动控制功能 更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。 3. 过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量 I/0模块，实现模拟量 (Analog)和数字量 (Digital)之间的 A/D转换和 D/A转换，并对被控模拟量实行闭环 PID（比例 积分 微分）控制。 现代的大中型可编程序控制器一般都有 PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 4. 数据处理 可编程序控制器具有数学运算 、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。 这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。 数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5. 构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备 (如计算机、变频器 )之间的通信。 可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、 分散控制”的分布式控制系统。 当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金。 四、 可编程控制器的发展 1. 向高集成、高性能、高速度，大容量发展 微处理器技术、存储技术的发展十分迅猛，功能更强大，价格更便宜，研发的微处理器针对性更强。 这为可编程序控制器的发展提供了良好的环境。 大型可编程序控制器大多采用多 CPU结构，不断地向高性能、高速度和大容量方向发展。 在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的 PID指令和智能 PID模块，某 些可编程序控制器还具有模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。 2. 向普及化方向发展 由于微型可编程序控制器的价格便宜，体积小、重量轻、能耗低，很适合于单机自动化，它的外部接线简单，容易实现或组成控制系统等优点，在很多控制领域中得到广泛应用。 3. 向模块化、智能化发展 可编程序控制器采用模块化的结构，方便了使用和维护。 智能 I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输人、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码阅读器、多路 BCD码输人 /输出、模糊控制器、 PID回路控制、通 信等模块。 智能 I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。 它们可以完成可编程序控制器的主 CPU难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。 4. 向软件化发展 编程软件可以对可编程序控制器控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。 在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互 转换。 可编程序控制器编程软件有调试和监控功能，可以在梯形图中显示触点的通断和线圈的通电情况，查找复杂电路的故障非常方便。 历史数据可以存盘或打印，通过网络或Modem卡，还可以实现远程编程和传送。 12 个人计算机（ PC）的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。 目前已有多家厂商推出了在 PC上运行的可实现可编程序控制器功能的软件包，如亚控公司的 KingPLC。 “软 PLC在很多方面比传统的“硬 PLC有优势，有的场合“软 PLC可能是理想的选择。 5. 向通信网络化发展 伴随科技发展，很多工业控 制产品都加设了智能控制和通信功能，如变频器、软启动器等。 可以和现代的可编程序控制器通信联网，实现更强大的控制功能。 通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公里远的地方，通过 Modem和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。 相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程序控制器的方案，通过串行通信接口或网络通信模块，实现上位计算机与可编程序控制器交换数据信息。 组态软件引发的上位计算机编程革命，很容易实现两者的通信，降低了系统集成的难度，节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。 国际上比较著名 的组态软件有 Intouch、 Fix等，国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。 有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件 . PLC 的工作原理 （ 1） 、扫描工作原理 当 PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但 CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。 由于 CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。 这种串行工作过程称为 PLC的扫描工作方式。 用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。 然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。 PLC的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。 电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上，都会立即同时动作；而 PLC采用扫描工作方式（串行工作方式），如果某个软继电器的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作， 必须等扫描到该时才会动作。 但由于 PLC的扫描速度快，通常 PLC与电器控制装置在 I/O的处理结果上并没有什么差别。 （ 2） 、 PLC扫描工作过程 PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务工作。 整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。 整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。 扫描周期与 CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为 1～ 100ms。 在内部处理阶段，进行 PLC自检，检查内部硬件是否正常 ，对监视定时器（ WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。 在通信服务阶段， PLC 与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。 当 PLC处于停止（ STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。 当 PLC处于运行（ RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。 PLC的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了保障。 当PLC 扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用， 而且还 13 可通过 CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于 CPU内部故障使程序执行进入死循环。 （ 3） 、 PLC执行程序的过程及特点 PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段， 1．输入采样阶段 在输入采样阶段。