基于plc自动门的控制与分析

基于plc自动门的控制与分析内容摘要：

LC 内部配有开关式稳定电源的电源模块，用来将外部宫殿电源转变成供 PLC 内部的CPU、存储器和 I/O接口等电路工作所需要的直流断电源。 工作原理 PLC有两种工作状态，运行状态（ RUN）和停止状态（ STOP）。 在运行状态中， PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制。 为了使 PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断的重复执行，直到 PLC停机或者切换停止工作状态。 除了执行用户程序外，每次循环过程中， PLC要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为 5个阶段： 开始→诊断→与编程器通信→读入程序→执行程序→输出结果→开始 PLC 的选择 在 PLC系统设计时，首先要确定控制方案，下一步的工作就是 PLC工程设计选型。 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 因此工程设计选型和估算时，应该详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围，确定所要的操作和动作，然后根据控制要求，估计输入输出点数、所需存储器的容量、确定 PLC的功能、外部设备特性等，最后选江苏城市职业学院毕业设计说明书 5 择有 较高性能价格比的 PLC和设计相应的控制系统。 输入输出（ I/O）点数的估算 I/O 点数的估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10％到20％的可扩展。 留有余量后，就作为输入输出点数估算数据。 在实际订货时，还需要根据制造厂商 PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整。 根据估算的方法本设计的 I/O点数为输入12点，输出 12点。 存储器容量的选择 存储器容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目实用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器 容量。 在设计阶段，由于用户的程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序调试之后在知道。 为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量估算来代替，存储器内存容量的估算没有固定的形式，许多文献资料中给出了不同的公式，大体上都是按数字量 I/O点数的 10到 15倍，加上模拟 I/O点数的 100倍，以此为内存的字数（ 16位为一字），另外再按次数的 25％考虑余量。 因此，本设计的 PLC内存容量选择应能存储索要储存的程序，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。 控制功能的选择 该选择包括运 算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等性能的选择。 根据本设计的要求，主要由以下几种功能的选择。 1. 控制功能 PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，在大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需要的控制功能，提高 PLC的处理速度和节省存储器容量。 2. 编程功能 离线编程方式： PLC 和编程器共用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU对现场进行控制，不能进 行编程。 在线编程方式： CPU和编程器都有各自的 CPU，主机 CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，在下一个扫描周期里，主机就根据新收到程序运行。 这种方式成本高，但系统调试和操作方便，在大型 PLC中常采用。 编程软件应该带有五种标准化的编程语言：顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块图（ FBD）、语言表（ IL）、和结构文本（ ST）。 选用的编程语言应遵守标准（ IEC6113123），同时，也应支持多种语言编程方式，如 C 语言， Basic 语言等，以满 足特殊控制场合的控制要求。 3. 诊断功能 PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断是通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置。 软件诊断分内诊断和外诊断，通过软件对 PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，江苏城市职业学院毕业设计说明书 6 通过软件对 PLC的 CPU外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 机型的选择 1. PLC的类型 PLC 按结构分为整体型和模块型，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按 CPU字长分为 1 位、 4 位、 8位、 16位、 32 位、 64 位等。 从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型的 PLC的 I/O点数是固定的，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型 PLC提供多种 I/O卡件或插卡，因此用户可较合理的选择和配置系统的 I/O点数，功能扩展方面灵活，一般用于大中型控制系统。 2. 经济角度的考虑 在选择 PLC时，应该考虑其性能价格比。 考虑经济时，也应该同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素。 进行比较和兼顾，最终选出比较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接的影响，当点数增加到一定数值后，相应的存储器 容量也应增加。 因此，点数的增加对 PLC选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有一定的影响。 所以，在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。 本设计的自动门属于小型控制系统，结合经济性的考虑，选用整体型 PLC。 对 PLC 响应时间的选择 对于多数场合， PLC的响应时间基本上能满足控制要求。 响应时间包括输入滤波时间、输出滤波时间和扫描周期。 PLC的工作方式决定了它不能接受频率过高或持续时间小于扫描周期的输入信号，当有此类信号输入时需要选用扫描速度高的 PLC或快速响应模块和中断输入模块。 综合以上的因素，本设计采用德国西门子公司生产的 CPU226 小型 PLC来实现整个系统的控制。 西门子 S7200系列 PLC是西门子公司 20世纪 90年代推出的整体式小型可编程控制器，开始被称为 CPU21X，后被称为 CPU22X。 其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。 在此设计中我们选择 S7200 CPU226，它具有 14 输入 /10输出， I/O 共计 24 点。 存储容量大，有 7 个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数处理能力。 西门子 S7200 CPU226如 下图（图 ） 江苏城市职业学院毕业设计说明书 7 图 S7200CPU226 图 对于本次自动门的设计，所选 PLC为西门子 S7200 CPU226就能满足要求，其性能如下表 21： 表 21 S7 200 的参数表 主要性能 集成 14输入 /10输出共 24个数字量 I/O 点， 2输入 /1输出共 3 个模拟量I/O点，可连接 7个扩展模块，最大扩展至 168路数字量 I/O点或 38路模拟量 I/O点 其他性能 20K 字节程序和数据存储空间， 6 个独立的高速计数器（ 100KHZ）， 2 个100KHZ 的高速脉冲输出， 2 个 RS485 通讯 /编程口，具有 PPI 通讯协议，MPI通讯协议和自由方式通讯能力 特点 本机。