基于plc的混凝土搅拌站控制及监控程序设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的混凝土搅拌站控制及监控程序设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 PLC 的工作原理 PLC 采用循环扫描的工作方式，其扫描过程如图 32 所示。 N N Y Y 确定控制对象和控制任务 PLC 及组态软件的选择 I/O 及监控地址分配 软件设计及模拟调试 电气系统设计 硬件组装 通电实验 正确。 符合控 制要求。 联机调试 编制技术文章 现场安 装调试 交付使用 修改软件或硬件 洛阳理工学院毕业设计（论 文） 11 图 22 PLC 循环扫描工作方式 这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。 全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。 内部处理阶段， PLC 检查 CPU 模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。 在通信操作服务阶段， PLC 与一些智能模块通信、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 (STOP)状态时，只进行内部处理和通信服务操作等内容。 在 PLC 处于运行 (RUN)状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 ①输入处理 输入处理也叫输入采样。 在此阶段，顺序读入 所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄存器。 在此输入映像寄存器被刷新接着进入程序执行阶段。 在程序执行时，输入映像寄存器与外界STOP RUN 内部处理 通信操作 输入处理 程序执行 输出处理 CPU 运行方式 更新时钟和特殊寄存器 电源 ON CPU 正常否 ? 执行自诊断 1 1 2 存放自诊 断错误结果 致命错误 ? CPU 强制为 STOP 2 洛阳理工学院毕业设计（论 文） 12 隔离，即使输入信号发生变化，其映像寄存器的内容也不发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。 ②程序执行 根据 PLC 梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。 但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。 从用户程序涉及到输入输出状态时， PLC 从输入映像寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映 像寄存器读出对应映像寄存器的当前状态，根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中，对每个器件而言，器件映像寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。 ③程序处理 程序执行完以后，将输出映像寄存器，即器件映像寄存器中的 Y 寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。 PLC 的扫描既可按固定的顺序进行，也可按用户程序所指定的可变顺序进行。 这不仅因为有的程序不需要每扫描一次就执行一次，而目也因为在一些大系统中需要处理的 I/O 点数多，通过安排不同的组织模块，采用分时分批扫描的执行方法，可缩短循环扫描的周期和提高控制的实时响应性。 循环扫描的工作方式是 PLC 的一大特点，也可以说 PLC 是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别。 PLC 的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。 由于 PLC 是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映像寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。 暂存在输出映像寄存器中的输出信号，等到一个循环周期结束，CPU 集中将这些输出信 号全部输送给输出锁存器。 由此可以看出，全部输入输出状态的改变需要一个扫描周期。 换言之，输入输出的状态保持一个扫描周期。 扫描周期是 PLC 一个很重要的指标，小型 PLC 的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。 PLC 的扫描时间取决于扫描速度和用户程序长短。 毫洛阳理工学院毕业设计（论 文） 13 秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的， PLC 的响应滞后是允许的。 但是对某些 I/O 快速响应的设备，则应采取相应的措施。 如选用高速 CPU，提高扫描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。 影响 I/O 滞后的主要原因有 :输入滤波器 的惯性。 输出继电器接点的惯性。 程序执行的时间。 程序设计不当的附加影响等。 可编程控制器的选用及编程调试软件选择 2. 可编程控制器的选用 进行 PLC 选型时，应该从以下几个方面进行考虑 : 1)I/O 点数问题 当控制对象 I/O 点在 60 点之内， I/O 点数比为 3:2 时选用整体式 (小型 )PLC 较为经济。 当控制对象 I/O 点在 100300 点左右，选用中小型模块式的较为合理。 当控制对象 I/O 点在 500 点以上时就必须选用大型 PLC。 2)I/O 类型问题 I/O 类型也是决定 PLC 选型的重要因素之一，一般而言，多数小型 PLC只具有开关量 I/O。 PID, A/D, D/A、位控功能一般只有大、中型 PLC 才有。 3)联网通信问题 联网通讯是影响 PLC 选型的重要因素之一，多数小型机提供较简单的 RS232 通讯口，少数小型 PLC 没有通讯功能。 而大型 PLC 一般都有各种标准的通信模块可供选择。 4)系统响应时间问题 系统响应时间也是影响 PLC 选型的重要因素之一。 一般而言，小型PLC 扫描时间为 1020ms/kb。 中型 PLC 扫描时间在 10ms/kb 以下。 大型 PLC扫描时间在 1 ms/kb 以下，而系统响应时间约为 2 倍的扫描周期。 5)可靠性问题 应从系统的可靠性角度，决定 PLC 的类型和组网形式，比如对可靠性要求极高的系统，可考虑选用双 CPU 型 PLC 或冗余控制系统 /热备用系洛阳理工学院毕业设计（论 文） 14 统。 6)程序存贮器问题 在 PLC 选型过程中， PLC 内存容量、型式也是必须考虑的重要因素。 通常的计算方法是 :I/O 点数 8( 开关量 )+100模拟量通道数 ( 模拟量 )+120(1+采样点数 )(多路采样控制 )。 进行 PLC 选型时，不要盲目地追求过高的性能指标。 另 外， I/O 点数，存贮容量应留有一定的余量以便实际工作中的调整。 确定 PLC 的型号以后，就必须对各种模块进行选型，开关量模块的选型主要涉及到如下几个问题 : ①外部接线方式问题。 I/O 模块一般分为独立式、分组式和汇点式。 通常，独立式的点均价格较高，如果实际系统中开关量输入信号之间不需隔离可考虑选择后两种。 ②点数问题。 前面所说，点数是影响 PLC 选型的重要因素，同样在进行 I/O 模块的选型时也必须根据具体点数的多少选择恰当的 I/O 模块。 一般而言，点数多的点均价就低。 ③开关量输入模块。 通常的开关量输入模块类型有有源 输入、无源输入、光电接近传感器等输入。 进行开关量输入模块的选型时必须根据实际系统运行中的要求综合考虑。 ④开关量输出模块。 通常的开关量输出模块类型有继电器输出、可控硅输出和晶体管输出。 在开关量输出模块的选型过程中，必须根据实际系统运行要求及要求输出的电压等级进行相应的选型。 本系统中的称重系统主要为电子秤，它们所提供的模拟量和其它一些安全监测传感器所提供的开关量，作为 PLC 准确控制的依据。 模拟输入量包括砂料、石料等重量。 开关输入量有 :系统开关按钮；搅拌机（翻斗门）的上限位、下限位；沙料箱、石料箱闸门开关。 各种机器故障；报警销铃；手动回零等。 PLC 的开关量输出有 : 搅拌机、石料输送机、沙料输送机、水泥螺旋输送机、水泵、添加剂螺旋输送机、翻斗机、传送带等。 这些信号经功率放大后驱动相应的执行机构。 本系统需要配置的 I/O 点如下 : 洛阳理工学院毕业设计（论 文） 15 19 个开关量输入。 22 个开关量输出。 根据对上述控制任务的分析，本项目选择了微软公司研发的的模块化中小型 PLC 系统 FX2n，它能满足中等性能要求的应用，应用领域相当广泛。 其模块化、无排风扇结构、和易于实现分布，易于用户掌握等特点使得它成为各种从小规 模到中等性能要求控制任务的方便又经济的方案。 FX2n 系列所具有的多种性能递增的 CPU 和丰富的且带有许多方便功能的I/O 扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。 当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加的模块对 PLC 进行扩展。 FX2n所具备的高电磁兼容性和强抗振动，抗冲击性，更使其具有最高的工业环境适应性。 此外， FX2n 系列 PLC 还具有模块点数密度高，结构紧凑，性价比高，性能优越，装卸方便等优点。 2. 编程调试软件选择 GX Developer 是三菱 PLC 的编程 软件。 适用于 Q、 QnU、 QS、 QnA、AnS、 AnA、 FX 等全系列可 可编程控制器。 支持梯形图、指令表、 SFC、 ST及 FB、 Label 语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写 PLC 程序功能。 GX Developer 的特点： 1. 软件的共 通化 GX Developer 能够制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括运动控制（ SCPU）） ,FX 系列的数据 ,能够转换成 GPPQ,GPPA 格式的文档。 此外，选择 FX系列的情况下，还能变换成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2. 利用 Windows 的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word 等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。 3. 程序的标准化 (1) 标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。 用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。 (2) 功能块（以下，略称作FB） FB 是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。 把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得洛阳理工学院毕业设计（论 文） 16 容易。 此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时 的顺序输入错误。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。 4. 能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。 5. 能够用各种方法和可编程控制器 CPU 连接 (1) 经由串行通讯口 (2) 经由USB (3) 经由 MELSECNET/10(H)计算机插板 (4) 经由 MELSECNET(Ⅱ )计算机插板 (5) 经由 CCLink 计算机插板 (6) 经由 Ether 计算机插板 (7) 经由 CPU 计算机插板 (8) 经由 AF 计算机插板 6. 丰富的调试功能 (1) 由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。 (a) 没有必要再和可编程控制器连接。 (b) 没有必要制作条使用的顺序程序。 (2) 在帮助中有 CPU 错误，特殊继电器 /特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器 /特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。 (3) 数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够 大幅度缩短。 GX Developer 的 安装 ：。