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基于PLC控制电机正反转.doc

基于PLC控制电机正反转

只求yi份安稳的温存
2017-10-14 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于PLC控制电机正反转doc》,可适用于高等教育领域

基于PLC控制电机正反转考生姓名:准考证号:专业层次:指导教师:院(系):摘要可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。PLC由于采用现代大规模集成电路技术采用严格的生产工艺制造内部电路采取了先进的抗干扰技术具有很高的可靠性PLC发展到今天已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。PLC用存储逻辑代替接线逻辑大大减少了控制设备外部的接线使控制系统设计及建造的周期大为缩短同时维护也变得容易起来目前PLC已基本替代了传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域PLC已跃居工业自动化三大支柱的首位。生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。由电机原理可知改变电动机三相电源的相序就能改变电动机的转向。按下正转启动按钮SB电动机正转运行且KM,KMY接通。s后KMY断开KM接通即完成正转启动。按下停止按钮SB电动机停止运行。按下反转启动按钮SB电动机反转运行且KM,KMY接通。s后KMY断开KM接通即完成反转启动。关键词:可编程控制器(PLC)微处理器自动控制装置目录中文摘要ABSTRACT可编程控制器概述可编程控制器的产生可编程控制器的定义PLC的特点PLC应用PLC的主要技术指标可编程控制器的一般结构PLC的基本工作原理控制器的基本结构IO模块模块输出模块三相异步电动机控制设计三相异步电动机分配表三相异步电动机正反转PLC控制的工作原理指令的介绍控制系统的设备输入继电器输出继电器热继电器交流接触器熔断器结论致谢参考文献论文原创性声明可编程控制器概述可编程控制器的产生随着计算机控制技术的不断发展可编程控制器的应用已广泛普及成为自动化技术的重要组成。可编程控制器最先出现在美国年美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求并从用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件:()编程简单可在现场修改程序)维护方便最好是插件式(()可靠性高于继电器控制柜()体积小于继电器控制柜)可将数据直接送入管理计算机(()在成本上可与继电器控制柜竞争()输入可以是交流V(即用美国的电网电压)()输出为交流V、A以上能直接驱动电磁阀()在扩展时原有系统只需要很小的变更()用户程序存储器容量至少能扩展到KB。条件提出后立即引起了开发热潮。年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台可编程序控制器并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)目的是用来取代继电器以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着美国MODICON公司也开发出同名的控制器年日本从美国引进了这项新技术很快研制成了日本第一台可编程控制器。年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的发展到年代中期以后特别是进入年代以来PLC已广泛地使用位甚至位微处理器作为中央处理器输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能称之为可编程序控制器(ProgrammableController)更为合适简称为PC但为了与个人计算机(PersonaComputer)的简称PC相区别一般仍将它简称为PLC(ProgrammableLogicController)。PLC是微机技术与传统的继电器接触器控制技术相结合的产物其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上百年历史它是用弱电信号控制强电系统的控制方法在复杂的继电器控制系统中故障的查找和排除困难花费时间长严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下控制柜内的元件和接线需要作相应的变动改造工期长、费用高以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点充分利用微处理器的优点并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成所以应属于工业控制计算机中的一类。对用户来说可编程控制器是一种无触点设备改变程序即可改变生产工艺因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器适合批量生产。由于这些特点可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎并得到迅速的发展。目前可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具得到了广泛的应用。我国从年也开始研制可编程序控制器年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。可编程控制器的定义国际电工委员会(IEC)曾于年月颁发了可编程控制器标准草案第一稿年月又发表了第二稿年月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而“设计。它采用了可编程序的存储器用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令并通过数字式和模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机除了能完成各种各样的控制功能外还有与其他计算机通信联网的功能。这种工业计算机采用“面向用户的指令”因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力并且非常容易与“工业控制系统联成一体”易于“扩充”。定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。应该强调的是可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件并用规定的指令进行编程能灵活地修改即用软件方式来实现“可编程”的目的。可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置自研制成功开始使用以来它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。PLC的特点()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。()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。()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。()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。()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S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(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。()体积小、重量轻、能耗低是“机电一体化”特有的产品。PLC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:()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。()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。()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模块实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的AD转换和DA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。()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。()构建网络控制可编程序控制器的通信包括主机与远程I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。PLC的主要技术指标可编程控制器的种类很多用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面:()输入输出点数可编程控制器的IO点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。()存储容量PLC的存储器由系统程序存储器用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和表征系统提供给用户的可用资源是系统性能的一项重要技术指标。()扫描速度可编程控制器采用循环扫描方式工作完成次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。()指令系统指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多软件功能就越强但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。()通信功能通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块通信接口通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。厂家的产品手册上还提供PLC的负载能力、外形尺寸、重量、保护等级、适用的安装和使用环境如温度、湿度等性能指标参数供用户参考。可编程控制器的一般结构可编程控制器主要由CPU、存储器、基本IO接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。可编程控制器的结构多种多样但其组成的一般原理基本相同都是以微处理器为核心的结构如图所示。编程装置将用户程序送入可编程控制器在可编程控制器运行状态下输入单元接收到外部元件发出的输入信号可编程控制器执行程序并根据程序运行后的结果由输出单元驱动外部设备。()CPU单元CPU是可编程控制器的控制中枢相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有:它在系统监控程序的控制下工作通过扫描方式将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域PLC进入运行状态后从存储器逐条读取用户指令按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等然后将结果送到输出映像寄存区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。通用型微处理器常见的如Intel公司的、、到Pentium系列芯片单片机型的微处理器如Intel公司的MCS系列单片机位片式微处理器如AMD系列的微处理器。小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU中型PLC的CPU大多采用位微处理器或单片机大型PLC的CPU多用高速位片式处理器具有高速处理能力。()存储器可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。只读存储器ROM用以存放系统程序可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中用户是不可改变的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器可用锂电池做备用电源。它存储的内容是易失的掉电后内容丢失当系统掉电时用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点用来存放需要长期保存的重要数据。()IO单元及IO扩展接口)IO单元PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路(如行程开关、按钮、传感器等)提供的符合PLC输入电路要求的电压信号通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力输入响应时间一般在~ms之间。根据输入信号形式的不同可分为模拟量IO单元、数字量IO单元两大类。根据输入单元形式的不同可分为基本IO单元、扩展IO单元两大类。)IO扩展接口可编程控制器利用IO扩展接口使IO扩展单元与PLC的基本单元实现连接当基本IO单元的输入或输出点数不够使用时可以用IO扩展单元来扩充开关量IO点数和增加模拟量的IO端子。()外设接口外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PCPPI电缆或使用MPI卡通过RS接口与计算机连接可以实现编程、监控、连网等功能。()电源电源单元的作用是把外部电源(V的交流电源)转换成内部工作电压。外部连接的电源通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源将交流直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源(直流伏、正负伏、伏)并为外部输入元件(如接近开关)提供V直流电源(仅供输入端点使用)而驱动PLC负载的电源由用户提供。PLC的基本工作原理结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理更容易理解。PLC是采用周期循环扫描的工作方式CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为:()读输入阶段。每次扫描周期的开始先读取输入点的当前值然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中CPU访问输入映像寄存器区域而并非读取输入端口的状态输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态通常要求输入信号有足够的脉冲宽度才能被响应。()执行程序阶段。用户程序执行阶段PLC按照梯形图的顺序自左而右自上而下的逐行扫描在这一阶段CPU从用户程序的第一条指令开始执行直到最后一条指令结束程序运行结果放入输出映像寄存器区域。在此阶段允许对数字量IO指令和不设置数字滤波的模拟量IO指令进行处理在扫描周期的各个部分均可对中断事件进行响应。()处理通信请求阶段。是扫描周期的信息处理阶段CPU处理从通信端口接收到的信息。()执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段CPU检查其硬件用户程序存储器和所有IO模块的状态。()写输出阶段。每个扫描周期的结尾CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点(写入输出锁存器中)更新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期重新执行输入采样阶段周而复始。如果程序中使用了中断中断事件出现立即执行中断程序中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。如果程序中使用了立即IO指令可以直接存取IO点。用立即IO指令读输入点值时相应的输入映像寄存器的值未被修改用立即IO指令写输出点值时相应的输出映像寄存器的值被修改。控制器的基本结构可编程序控制器简称为PLC(ProgrammableLogicController)主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。(如图)图PLC控制系统示意图可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机它的硬件结构与一般微机控制系统相似甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)、存储器(RAM和EPROM)、输入输出模块(简称IO模块)、编程器和电源五大部分组成。()CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器它主要由微机处理器(CPU)和存储器组成。CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作每一次扫描要完成以下工作:)输入处理:将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。)程序执行:逐条读入和解释用户程序产生相应的控制信号去控制有关的电路完成数据的存取、传送和处理工作并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。)输出处理:将输出映像寄存器的内容送给输出模块去控制外部负载。()IO模块IO模块是系统的眼、耳、手、脚是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。CPU模块的工作电压一般是V而可编程序控制器的输入输出信号电压一般较高如直流V和交流V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件或使可编程序控制器不能正常工作所以CPU模块不能直接与外部输入输出装置相连。IO模块除了传递信号外还有电平转换与噪声隔离的作用。()编程器编程器除了用来输入和编辑程序外还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连续在可编程序控制器上将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用一台编程器可供多台可编程序控制器公用。IO模块开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流VVVV和交流VV等。输入输出电压的允许范围很宽如某交流V输入模块的允许低电压为~V高电压为~V频率为~HZ。各IO点的通断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上外部IO接线一般接在模块的接线端子上某些模块使用可拆除的插座型端子板不拆去端子情况下可以迅速地更换模。开关量IO模块可能点。模块图a模块电路图提供V电源输入电路中设有RC滤波电路以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为~ms(信号上升沿)和~ms(信号下降沿)输入电流约为mA上图a是某直流输入模块的内部电路和外部接线图。本节的输入电路和输出电路都只画出了一路COM是各路的公共点。图中的输入触点直接接在公共点和输入端(是梯形图中输入继电器的编号)之间不需要外接电源。有的可编程序控制器还可以b输入电路图为接近开关、光电开关之类的传感器提供V电源。(如图b)当图b中的外接触点接通时光电耦合器中的发光二极管发光光敏三极管导通信号经内部电路传送给CPU模块。图c是交流输入电路。光电耦合器中有两个反并联的发光二极管显示用的两个发光二极管也是反并联的因此这个电路可以接收外部的交流输入电压。图c交流输入电路图输出模块输出模块的功率放大元件有大功率晶体管和磁效应管(驱动直流负载)、双向可控硅(驱动内交流负载)和小型继电器后者可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为~A负载电源由外部现场提供。输出电流的额定值与负载的性质有关但是只能驱动VAV的电感性负载和W的白炽灯。额定负载电流还与温度有关温度升高时额定负载电流减小有的可编程序控制器提供了有关曲线。输出模块内可能设置有熔断器并在模块面板上用发光二极管显示熔断器的状态。某些新式的模块用非破坏性的电子保护电路代替熔断器。()编程序控制器的工作原理可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的它的梯形图程序与继电器系统电路图相似梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。可编程序控制器的工作原理。可编程序控制器有两种基本的工作状态即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。在运行状态可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器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地重复执行直至可编程序控制器停机或切换到STOP工作状态。除了执行用户程序之外在每次循环过程中可编程序控制器还要图aRUN状态图图bTTOP状态图完成内部处理、通信处理等工作一次循环可分为个阶段(见图a)。可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高从外部输入输出关系来看处理过程似乎是同时完成的。在内部处理联合阶段。可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常将监控定时器复位以及完成一些别的内部工作。在通信服务阶段可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信响应编程器键入的命令更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止(STOP)状态时只执行以上的操作。可编程序控制器处于(RUN)状态时还要完成另外个阶段的操作(见图b)图中仅画出了与用户程序执行过程有关的个阶段。()扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期其典型值为~ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。如图c所示第(N)个扫第(N)个扫第N个扫描周期描周期描周期输出刷新输入采样输出刷新输入采样用户程序执行图c扫描周期图)输入采样阶段在输入采样阶段PLC以扫描方式依次读入所有的数据和状态它们存入IO映象区的相应单元内。输入采样结束后转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中即使输入数据和状态发生变化IO映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号它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。)用户程序执行阶段在用户程序执行阶段PLC的CPU总是由上而下从左到右的顺序依次的扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如:算术运算、数据处理、数据传达等。)输出刷新阶段在输出刷新阶段CPU按照IO映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路再经输出电路驱动响应的外设。这时才是PLC真正的输出。()PLC的选型为了能够更好的选型工程设计选型和估算时应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需的操作和动作然后根据控制要求估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。()入输出(IO)点数的估算IO点数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,的可扩展余量后作为输入输出点数估算数据。实际订货时还需根据制造厂商PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整。()存储器容量的估算存储器容量是可编程序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使用的存储单元的大小因此程序容量小于存储器容量。。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的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式许多文献资料中给出了不同公式大体上都是按数字量IO点数的,倍加上模拟IO点数的倍以此数为内存的总字数(位为一个字)另外再按此数的考虑余量。()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特性的选择。)运算功能简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能较复杂运算功能有代数运算、数据传送等大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现目前在PLC中都已具有通信功能有些产品具有与下位机的通信有些产品具有与同位机或上位机的通信有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发合理选用所需的运算功能。大多数应用场合只需要逻辑运算和计时计数功能有些应用需要数据传送和比较当用于模拟量检测和控制时才使用代数运算数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。)控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制因此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的控制功能提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。)通信功能大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCPIP)需要时应能与工厂管理网(TCPIP)相连接。通信协议应符合ISOIEEE通信标准应是开放的通信网络。PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RSCA)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应:冗余配置通信总线应符合国际标准通信距离应满足装置实际要求。PLC系统的通信网络中上级的网络通信速率应大于Mbps通信负荷不大于。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式:)PC为主站多台同型号PLC为从站组成简易PLC网络)台PLC为主站其他同型号PLC为从站构成主从式PLC网络)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网)专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。为减轻CPU通信任务根据网络组成的实际需要应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网)通信处理器。)编程功能PLC的编程有离线编程和在线编程两种设计时应根据应用要求合理选用。编程器在编程模式时CPU只离线编程方式:PLC和编程器公用一个CPU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对现场设备进行控制不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本但使用和调试不方便。在线编程方式:CPU和编程器有各自的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下一扫描周期主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高但系统调试和操作方便在大中型PLC中常采用。)诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断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通过软件对PLC的CPU与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。)处理速度PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看处理速度应越快越好如果信号持续时间小于扫描时间则PLC将扫描不到该信号造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前PLC接点的响应快、速度高每条二进制指令执行时间约,Ls因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型PLC的扫描时间不大于msK大中型PLC的扫描时间不大于msK。()机型的选择()PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类按应用环境分为现场安装和控制室安装两类按CPU字长分为位、位、位、位、位、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PLC的IO点数固定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IO卡件或插卡因此用户可较合理地选择和配置控制系统的IO点数功能扩展方便灵活一般用于大中型控制系统。()输入、输出模块的选择输入、输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块应考虑选用的输出模块类型通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点可控硅输出模块适用于开关频繁电感性低功率因数负荷场合但价格较贵过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等与应用要求应一致。可根据应用要求合理选用智能型输入输出模块以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程IO机架等。()电源的选择PLC的供电电源除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外一般PLC的供电电源应设计选用VAC电源与国内电网电压一致。重要的应用场合应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时应核对提供的电流是否满足应用要求否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC对输入和输出信号的隔离是必要的有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。()存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展存储器的价格已下降因此为保证应用项目的正常投运一般要求PLC的存储器容量按个IO点至少选K存储器选择。需要复杂控制功能时应选择容量更大档次更高的存储器。()冗余功能的选择(控制单元的冗余)重要的过程单元:CPU(包括存储器)及电源均应:冗余。)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、两重化或三重化冗余容错系统等。(IO接口单元的冗余)控制回路的多点IO卡应冗余配置。)重要检测点的多点IO卡可冗余配置。)根据需要对重要的IO信号可选用两重化或三重化的IO接口单元。()经济性的考虑选择PLC时应考虑性能价格比。考虑经济性时应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较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加因此点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响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。FX可编程序控制器简介NFX是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程序控制器。N它的基本指令执行时间高达μs每条指令远远超过了很多大型可编程序控制器。用户存储器容量可扩展到K步最大可扩展到每个IO点有种模拟量输入输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、种位置控制模块、多种RSCRSRS串行通信模块或功能扩展板以及模拟定时器功能扩展板使用特殊功能模块和功能扩展板可以实现模拟量控制、位置控制和联网通信等功能。()PLC控制系统的设计基本原则)最大限度的满足被控对象的控制要求。)在满足控制要求的前提下力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。)保证控制系统安全可靠。)考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。()PLC编程步骤具体编制一个PLC控制程序的基本步骤如下(其流程图见)。()PLC提供的编程语言)标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言它有以下特点A它是一种图形语言沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成左右的竖线称为左右母线。B梯形图中接点(触点)只有常开和常闭接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。C梯形图中的接点可以任意串、并联但线圈只能并联不能串联。内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载只能做中间结果供CPU内部使用。DPLC是按循环扫描事件沿梯形图先后顺序执行在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当条件使用。)语句表语言类似于汇编语言。)逻辑功能图语言沿用半导体逻辑框图来表达一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。确定系统必须完成的各项任务及其顺序将PLC的IO位分配给输入输出设备编制PLC程序(梯形图或指令代码)通过PC机、GPC或FIT输入程序至PLCYES检查程序修改程序有无错误NOYES运行程序有无错误调整程序NO程序投入使用图dPLC编程步骤三相异步电动机控制设计三相异步电动机分配表三相异步电动机正反转PLC控制IO端口分配表如表所示。表PLC控制IO端口分配表输入输入电器输出电器输出点点停止按钮SBXV正转接触器KAY正转按钮SBXV反转接触器KAY反转按钮SBXV正转接触器KM热继电器触点FRXV反转接触器KM热继电器触点FRX三相异步电动机正反转控制线路图。图三相异步电动机正反转控制线路三相异步电动机正反转PLC控制的工作原理IO接线图中SB为停机按钮SB为正转启动按钮SB为反转启动按钮KM为正转控制接触器KM为反转控制接触器。继电控制电路的工作分析不再赘述PLC控制的工作过程参照其IO接线图和梯形图分析如下:()正转启动过程点动SBX吸合A区X闭合Y吸合,Y输出触点闭合KM吸合电动机正转B区Y闭合自锁YC区Y分断互锁Y()停机过程点动SBX吸合A区X分断Y释放各器件复位电动机停止反转启动与停机过程请读者自行分析。指令语句表是用英文助记符描述梯形图中各部件的连接关系和编程指令。指令的介绍表PLC编程常用指令分助梯形英文指令用途类记符图L在左母线或副母线上加载常开LoadD触点常开AAnd在电路右方串联常开触点触点连接ND指令OOr向上方电路并联常开触点RxInverse连接常闭触点xI派生x连接上升沿瞬间通断的边沿触Pulse连接xxP点指令x连接下降沿瞬间通断的边沿触FallxxF点触点AAnd在电路右方串联触点块块NBblock连接OOr指向上方电路并联触点块RBblock令驱动O由触点的逻辑运算结果驱动线Output指令UT圈交替AALTerat边沿触点控制该指令使继电器驱动LTion交替吸放S置位Setup使继电器置位吸合并保持ET与复位RReset使置位吸合的继电器释放复位指令ST区间Z使指定区间内的多个继电释放复位RST复位SSetup加载置位的步进接点形成副TLline母线步进控制指令RReset撤销副母线恢复到左母线RETET将元件中的BIN码(二进制数MMovabil据)传送到若干组其他元件(每组传送OVity个)和转换Binary将元件中的BIN码转换成BCDB指令Code码传送到若干组其他元件(每组CDDecimal个)注:)派生连接指令的xx系指连接指令的两位助记符简写xxx系指连接指令的两位或者三位助记符全写。基本指令语句格式:<助记符><元件><参数>。如OUTTK意为驱动s计时器T。功能指令语句格式:<助记符><源元件><目标元件>。如BCDCKY意为将C中的数据转换成BCD码传送到以Y为首的组个元件中。传送和转换指令的功能很多在此没有一一列举。表的内容格式不好。第三章控制系统的设备输入继电器()PLC的输入接口由内部DCV电源供电外部连接各种信号开关内部连接输入继电器X的线圈将外部控制信号引入。()输入继电器X的线圈仅受外部所连信号开关的控制不受内部程序控制所以梯形图中不显示其线圈仅显示其触点。()PLC内部所有软元件中只有输入继电器X的线圈受外部触点驱动其他任何软元件都不受外部触点驱动。()设计IO接线图时外部信号开关尽量采用其常开触点这样PLC初始状态下内部输入继电器为释放状态其触点为“常态”与梯形图显示的触点状态一致便于程序分析。如采用信号开关的常闭触点则初始状态下内部输入继电器的触点为“动作状态”与梯形图显示的触点状态相反分析梯形图时需特别留意输出继电器()PLC的输出接口由外部电源供电外部连接接触器、电磁阀的线圈、信号灯等输出执行部件内部连接输出继电器的常开输出触点将内部控制信号送出。()PLC输出端外部所连接的输出执行部件仅仅受内部输出继电器Y的常开输出触点控制。()PLC内部所有软元件中只有输出继电器Y的输出触点能够向外输出控制信号其他任何软元件都不能向外输出控制信号。()输出继电器Y的常开输出触点与外部输出执行部件一一对应梯形图中仅显示其线圈而不显示该触点。()输出执行部件是否受电与对应的输出继电器Y的线圈是否受电一致。热继电器是由流入热元件的电流产生热量使有不同膨胀系数的双金属片发生形变当形变达到一定距离时就推动连杆动作使控制电路断开从而使接触器失电主电路断开实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件以其体积小结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。交流接触器交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点由银钨合金制成具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器主要有四部分组成:()电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯()触头系统,包括三副主触头和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的()灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头()绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。工作原理:当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。熔断器熔断器是根据电流超过规定值一定时间后以其自身产生的热量使熔体熔化从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中作为短路和过电流保护是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时将熔断器串联于被保护电路中当被保护电路的电流超过规定值并经过一定时间后由熔体自身产生的热量熔断熔体使电路断开起到保护的作用。以金属导体作为熔体而分断电路的电器。串联于电路中当过载或短路电流通过熔体时熔体自身将发热而熔断从而对电力系统、各种电工设备及家用电器起到保护作用。具有反时延特性当过载电流小时熔断时间长过载电流大时熔断时间短。因此在一定过载电流范围内至电流恢复正常熔断器不会熔断可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座部分组成其中熔体是控制熔断特性的关键元件。结论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会通过这次比较完整的设计出电梯PLC控制我摆脱了单纯的理论知识学习状态。通过实际设计相结合锻炼了我综合运用所学的专业基础知识解决实际工程问题的能力同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过PLC控制电梯实现电梯的运行速度、反映时间和停层的准确度达到一定的标准而对电梯的速度、运行状态、安全、可靠、消防等进行合理的设计。综合考虑电梯PLC控制系统能够达到“稳、准、快”的要求这就要求我们的设计必须严密、可靠。通过这次毕业设计提高了我的意志力和品质力提升了自己的忍耐力懂得了怎样缓解压力学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多过程繁琐但我的收获却更加丰富。通过与罗老师的沟通和交流我了解到此系统的适用条件此设备的选用标准以及各种器件适用性。我的能力也得到了提高提高是有限的但提高也是全面的正是这一次设计让我积累了无数实际经验使我的头脑更好的被知识武装了起来也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力更强的沟通力和理解力。最终按质按量完成本次设计。我的收获是很难用语言来描述的。非常感谢各位老师的指导与帮助。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论PLC控制电机正反转系统怎么复杂我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性但也存在一定的不足这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。比如我的设计在怎么能够更大限度的满足乘客乘坐时的舒适感方面处理得不是很理想这让我感到很遗憾。发现问题面对问题才有可能解决问题。不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现并争取尽快的掌握这些先进的知识更好的为社会做出应有的贡献为祖国的四化服务。我们衷心希望我国科技界产业界和教育界通力合作把握好知识经济给我们带来的难得机遇迎接竞争全球化带来的严峻挑战为在世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗~致谢毕业设计能顺利完成是因为在设计当中我得到了许多人的帮助。我的毕业设计终于完成了虽然中间有着不完美但却是我自己不断地查阅资料、思考和动手的结果。经过半年的忙碌和工作本次毕业设计已经接近尾声作为一个专科生的毕业设计由于经验的匮乏难免有许多考虑不周全的地方如果没有导师的督促指导以及一起工作的同学们的支持想要完成这个设计是难以想象的。首先非常感谢我的指导老师徐福英导师。从课题的选取、研究、到总体设计的结束。她都帮助我解决了不少困难。为了我们的毕业设计她到处给我们找资料鼓气。其次要感谢其他的每一位任课老师的指导和建议在我们本次设计中你们勤奋工作为我们克服了许多我们曾经碰到的困难来帮助我们完成此次毕业设计给了我很大的帮助。如果没有你们的帮助这次设计的完成将变得更加困难。最后要感谢我的父亲母亲他们一直是我的坚强后盾无论何时何地都有亲切的鼓励与温暖的关心让我在任何时候都不放弃希望坚强前行~大学生活即将结束似水流年的日子里我开始期待明天~参考文献廖长初著《大中型PLC应用教材》北京:国防工业出版社年程军著《电工技术》湖北:华中科技大学出版社年吴启红著《变程序控制器》北京:清华大学出版社年常晓玲著《电器控制系统与可编程控制器》北京:机械工业出版社年戴文进《电力拖动》北京:电子工业出版社年李晓明著《电路与电子技术》北京:高等教育出版社年陈贵银著《自动控制原理与系统》北京:高等教育出版社年江晓安著《数字电子技术》北京:机械工业出版社年论文原创性声明本人以信誉声明:所呈交的毕业论文是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果论文中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出论文中的结论和结果为本人独立完成不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业论文作者(签字):陈光燕签字日期:年月日

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