拨爪排屑机控制系统设计毕业设计

拨爪排屑机控制系统设计毕业设计内容摘要：

工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计。 ” 可编程逻辑控制器基本结构 PLC 专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由 CPU、存储器、专门设计的输入输出接口电路、电源、底座与机架和编程器等组成： 一、 CPU 模块 CPU 模块是 PLC 的核心，每套 PLC 至少有一个 CPU 模块，它按 PLC 系统程序赋予的功能接受并存储用户程序和数据，用扫描的方式采集现场输入装置的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电 源， PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。 进入运行后，从用户程序中逐条读取指令，经过分析再按指令规定的任务产生相应的控制信号去控制外部电路。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它决定着 PLC 的工作速度， I/O 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 二、 存储器 虽然各种 PLC 的 CPU 的最大寻址空间各不相同，但是根据 PLC 的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： （ 1）系统程序存储区 （ 2）系统 RAM 存储区（包括 I/O 映像区和系统软设备等） （ 3）用户程序存储区 三、 输入输出接口电路 （ 1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 （ 2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 四、电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供电源，同时，有的还为输入电路提供 24V 工作电源。 电源的输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。 五、底板与机架 毕业设计（论文）说明书 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5 大多数模块式 PLC 使用底板和机架，其作用是：电 气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上所有的模块。 机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 六、其他设备 （ 1）编程设备 编程器是 PLC 开发应用、检测运行、检查维护不可缺少的外部设备，用于编程、调试、系统设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 编程器分智能型和非智能型，非智能型是手持编程器，用于状态检测；智能型是一台运行编程软件的计算机，通过通信适配器与 PLC 通信完成编辑器功能。 （ 2）人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的 一体式操作员终端应用越来越广泛，有计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 （ 3）输入输出设备 用于永久性的存储用户数据，如 EPROM、 EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。 可编程逻辑控制器工作原理 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、 输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制 器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 (梯形图 )。 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并 按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷 新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 毕业设计（论文）说明书 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。 即使用 I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。 这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 可 编程逻辑控制器编程语言 在可编程逻辑控制器中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能模块图语言、功能表图语言及结构化语句描述语言等。 梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器、完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其他的基本操作。 功能表图语言和构化语句描述语言是高级的程序语言，它们可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的打印和其他基本程序 设计语言无法完成的功能。 功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在可编程逻辑控制器中得到了广泛的应用，在集散系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。 S7300 的硬件结构 S7300 属于模块式 PLC，主要由机架， CPU 模块，电源模块，接口模块，信号模块，功能模块，通信处理器和编程设备等组成。 S7300 有 350 多条指令，其编程软件 STEP7 功能强大，可以使用多种编程语言，所有模块和网 络参数都可用 STEP7的软件工具设置。 S7300 的 CPU 上带有一个编程接口，使用西门子的 MPI（ Multipoint Interface）通信协议。 有的 CPU还带有集成的现场总线 PROFIBUSDP 接口或 PtoP(Point to Point)串行通信接口。 因此 S7300 不需要添加任何通信处理器就可以建立一个 MPI 网络或一个 PROFIBUSDP 网络。 S7300 的模块都安装在导轨上，各模块用 U 形总线连接器连接，外部信号线接在模块的前连接器上。 除了电源模块、 CPU 模块、本地扩展接口模块，其他任 何模块都可插在任何一个槽上。 系统根据其自动分配地址。 个机架最多能安装 8 个信号模块、功能模块或通信模块。 毕业设计（论文）说明书 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7 图 21 西门子 S7300PLC 一、 CPU 模块 S7300 有二十种不同型号的 CPU，分别适用于不同规模及不同控制要求的项目： （ 1） 紧凑型 CPU： CPU312C， 313C， 313CPtP， 313C2DP， 314CPtP 和 3142DP。 （ 2） 标准型 CPU： CPU312， CPU313,314,315,3152DP 和 3162DP。 （ 3） 户外型 CPU： CPU312IFM， 314IFM， 314 户外 型和 3152DP。 （ 4） 高端 CPU： CPU3172DP 和 3182DP。 （ 5） 故障安全性 CPU： CPU315F。 不同型号的 CPU 其接口类型，输入输出模块点数或通道数，计数器数目等不相同。 CPU 内的元件封装在一个塑料壳内，面板上有模式选择开关、通信接口、状态和故障选择指示 LED，存储器插槽等。 （ 1） 模式选择开关 RUN— P（运行 — 编程）：运行时可以读出和修改用户程序，改变运行方式； RUN（运行）： CPU 执行读出用户程序，但不能修改用户程序； STOP（停止）：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序； MRES（ 清除存储器） :位置不能保持。 在此位置松手时，钥匙开关自动返回 STOP位置。 钥匙开关从 STOP 位置转换到 MRES 位置，可复位存储器，使 CPU 回到初始状态。 （ 2） 状态与故障显示 LED SF（系统出错 /故障显示，红色）：指示 CPU 硬件故障或软件故障； BATF（电池故障，红色）：指示电池电压低或没有电池； 毕业设计（论文）说明书 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 8 BUSF（总线错误）：指示 PROFIBUS— DP 接口硬件或软件故障，集成有 DP 接口的 CPU 才有此 LED； DC5V（ +5V 电源指示，绿色）：指示 CPU 和总线 5V 电源正常； FORCE（强制，黄色）：指示至少有一个 I/O 被强制； RUN（运行方式，绿色）： CPU 处于 RUN 状态时亮；重新启动时以 2Hz 的频率闪烁； HOLD（单步、断点）状态时以 的频率闪烁； STOP（停止方式，黄色）：指示 CPU 处于 STOP、 HOLD 状态或重新启动。 （ 3） 微存储器卡 微存储器卡（ MMC）可以扩展 CPU 的存储容量，可以在断电时保存用户程序和数据。 MMC 读写直接在 CPU 内进行。 由于 CPU31xC 没有集成的装载存储器， CPU上必须插上ＭＭＣ才能工作。 ＭＭＣ是单独定货的，有多种容量规格的ＭＭＣ工选择》只有在断电或 CPU 处于 STOP 状态下，才能 取下 MMC。 （ 4） 通信接口 所有的 CPU 模块都有一个多点接口 MPI，有的 CPU 模块还有一个 PROFIBUS—DP 接口。 MPI 用于 PLC 与 PLC 之间， PLC 与ＰＧ／ＰＣ（编程器或个人计算机）之间， PLC 与 OP（操作员接口）之间的 MPI 网络通信。 PROFIBUS— DP 是自动化系统中单元级控制设备与分布式 I/O 的通信协议，最高传输速率为 12Mbit/s，通过 CPU 上的 PROFIBUS— DP 接口，可实现与其他带 DP 接口的 PLC、 PG/PC、 OP 和其他 DP主站和从站通信。 （ 5） 电源接线端子 电源模块的 L N 端子接 AC220 电源，电源模块的接地端子和 M 端子一般用短接片短接后接地，机架导轨也应接地。 电源模块上的 L+和 M 端子分别是 DC24V 输出电压的正负极，用专用的电源连接器或导线连接电源模块和 CPU 模块上的 L+和 M端子。 （ 6） CPU 模块上的集。