PLC結(jié)課論文docx

1、 華北水利水電大學(xué)NorthChina University of Water Resources and Electric PowerPLC原理課程論文皮帶傳輸機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì) 學(xué)院：信息工程學(xué)院 專業(yè)：電子信息工程 姓名： 學(xué)號(hào)： PLC是可編程邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC組成 （1）中央處理器PLC的CPU與通用微機(jī)的CPU一樣 ，它是PLC的核心部分，相當(dāng)于PLC的“大腦”。它通過(guò)系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）、

2、通信端口等單元相連。通過(guò)制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項(xiàng)任務(wù)。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器、檢驗(yàn)用戶程序、從存儲(chǔ)器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進(jìn)行PLC內(nèi)部故障的診斷等。（2）存儲(chǔ)器 根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，我們把存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存入軟件的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。 用戶程序存儲(chǔ)器：用來(lái)存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用以存放PLC運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因

3、為運(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。（3）輸入/輸出單元 輸入/輸出單元是PLC與外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備的。（4）電源部分不同型號(hào)的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。（5）編程器 幾乎每個(gè)PLC廠家都有自己的編程器，用戶通過(guò)編程器來(lái)編寫控制程序，并通過(guò)編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測(cè)程序的運(yùn)行情況。在出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)編程器可能很方便的找出錯(cuò)誤。（6）特殊功能單元 主要包

4、括模擬量輸入/輸出單元、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、中斷輸入模塊和PID調(diào)解模塊等。隨著PLC的進(jìn)一步發(fā)展，特殊功能單元的應(yīng)用也越來(lái)越多。PLC特點(diǎn) 高可靠性，應(yīng)用靈活、使用方便，控制過(guò)程的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩

5、個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在用戶程

6、序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷

7、新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。 PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用，本篇論文以皮帶傳輸機(jī)為例，來(lái)闡述PLC控制的基本過(guò)程。皮帶運(yùn)輸機(jī)由皮帶、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置、清掃器等零部件組成。組成結(jié)構(gòu)的示意圖如圖所示： 3 2 11- 皮帶；2-托棍；3-傳動(dòng)輪皮帶運(yùn)輸機(jī)的組成圖原材料運(yùn)輸機(jī)輸送示意圖如圖所示：原材料皮帶運(yùn)輸機(jī)的輸送示意圖皮帶運(yùn)輸機(jī)的過(guò)程描述（1）啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)最后一臺(tái)皮帶機(jī)，然后每隔15S，依次從后向前啟動(dòng)各臺(tái)皮帶機(jī)。（2

8、）停車時(shí)首先停止最前面一臺(tái)皮帶機(jī)，待料運(yùn)送完畢后，每隔30S依次從前向后停止各臺(tái)皮帶機(jī)。（3）當(dāng)某臺(tái)皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，該皮帶機(jī)和前面的皮帶機(jī)立即停止，而該皮帶機(jī)以后的皮帶機(jī)待料運(yùn)送完后停止。例如，電機(jī)M2發(fā)生故障，M1、M2立即停止，經(jīng)過(guò)30S延時(shí)后M3停止，再過(guò)30S，M4停止。皮帶運(yùn)輸機(jī)控制可采用PLC控制與傳統(tǒng)采用繼電器控制兩種控制方法。 繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制且工作頻率低，僅為毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。除此，繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精

9、度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC采用存儲(chǔ)邏輯，由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，速度快，無(wú)抖動(dòng)，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。為此采用PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)是一個(gè)很好的選擇。而PLC控制方式又分集中控制和分散控制兩塊。集中控制就是一臺(tái)多個(gè)I/O點(diǎn)PLC控制多臺(tái)設(shè)備，實(shí)行的是一對(duì)多的控制方式；分散控制是多臺(tái)PLC，而每臺(tái)的PLC的I/O點(diǎn)相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較少，實(shí)現(xiàn)的是多對(duì)多的控制方式。本篇論文對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)就采用PLC集中控制方案。I/O點(diǎn)分配一般情況下輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)，輸出點(diǎn)與輸出控制一一對(duì)應(yīng)。分配好

10、后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。在本系統(tǒng)中報(bào)警器是幾個(gè)信號(hào)共用一個(gè)輸出點(diǎn)，各報(bào)警因素按邏輯關(guān)系并聯(lián)后接到報(bào)警輸出點(diǎn)。I/O分配表如表所示。表I/0分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)信號(hào)類型輸入點(diǎn)信號(hào)類型輸出點(diǎn)啟動(dòng)按扭SB100000電機(jī)M401000停車按扭SB200001電機(jī)M301001故障按扭SB300002電機(jī)M201002故障按扭SB400003電機(jī)M101003故障按扭SB500004報(bào)警燈01004故障按扭SB600005停車01005故障101006故障201007故障301008故障401009軟件設(shè)計(jì)：根據(jù)加工工藝要求和用戶使用需要，同時(shí)考慮到各設(shè)備的安全性

11、、故障保護(hù)與報(bào)警運(yùn)行狀態(tài)顯示的要求，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各設(shè)備協(xié)調(diào)工作功能，用梯形圖語(yǔ)言編制整個(gè)控制程序。在考慮皮帶機(jī)發(fā)生故障時(shí)，每臺(tái)皮帶機(jī)運(yùn)行相隔的時(shí)間用定時(shí)器控制。在集控方式下，系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過(guò)定時(shí)器控制，依次啟動(dòng)各臺(tái)電機(jī)。程序流程圖及說(shuō)明流程圖首先PLC上電初始化，然后按下啟動(dòng)按扭(00000)，M4電機(jī)先啟動(dòng)，然后每隔15S啟動(dòng)M3、M2、M1電機(jī)。當(dāng)需要電機(jī)停止工作時(shí)，只需要按下按扭（00001），第一臺(tái)電機(jī)立即停止工作，以免繼續(xù)送料，接著通過(guò)每隔30S停止M2、M3、M4電機(jī)。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，按下故障按扭（每臺(tái)電機(jī)都有個(gè)故障按扭），這臺(tái)電機(jī)以及此電機(jī)之前的電機(jī)馬上停止工作，在通過(guò)30S定

12、時(shí)器停止后面的電機(jī)。系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程的流程圖如圖5所示。根據(jù)控制要求及流程圖，做出梯形圖,如下圖所示梯形圖程序硬件設(shè)計(jì)：結(jié)果分析 ：在程序中， 01000、01001、01002、01003控制電機(jī)M4、M3、M2、M1；01004作為故障報(bào)警燈,01006、01007、01008、01009故障輸出，01005為停車輸出。每個(gè)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間用定時(shí)器控制。當(dāng)按下啟動(dòng)按扭00000時(shí)，使線圈KM4的通電，使KM4主電路通電，接觸器閉合，電機(jī)M4啟動(dòng)，然后每隔15S（由定時(shí)器TIM000、TIM001、TIM002控制）KM3、KM2、KM1線圈通電，主電路閉合，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作。接下來(lái)是停車過(guò)程，按下停車按扭（00001），使M1電機(jī)停止，然后每隔30S按M2、M3、M4順序停止。通過(guò)低壓電器的保護(hù)（短路、過(guò)載，過(guò)電流等）切斷電路，保證安全。在出現(xiàn)故障時(shí)是用手