畢業(yè)論文 --汽車清洗機

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著我國汽車數(shù)量的迅速的升高，汽車清洗行業(yè)迎來了一個重要的發(fā)展的機遇，自動洗車機作為洗車工作必不可少的設(shè)備，其清洗的效果，清洗的速度清洗成本以及對節(jié)水和環(huán)境保護的要求，成為其開發(fā)和生產(chǎn)必須要考慮的內(nèi)容。</p><p>　　本文主要通過對自動洗車功能要求和運行過程的分析，確定了自動洗車機的總體設(shè)方案。

2、主要進行了自動洗車機的控制系數(shù)的設(shè)計，針對自動洗車機的特點，采用噴水、洗刷、噴灑清洗劑和風(fēng)干等過程，在控制部分，應(yīng)用傳感器和可編程序控制器技術(shù)，對汽車清洗機PLC控制系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計和控制軟件編程。PLC選用了西門子公司S7系列的可編程序控制器，采用梯形圖編程語言，實現(xiàn)了汽車清洗機的傳遞和控制要求，滿足了環(huán)保、高效、可靠和低成本的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動清洗機；PLC；控制系統(tǒng)；硬件及軟件；梯形

3、圖</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the amount of car increases very quickly, the service trades of car are facing a very important chance. Because Car Washing is the most importa

4、nt equipment in the process of washing car, these questions must be reflected on in the process of the design and the manufacture of the automatic car washer, such as the washing effect of washing car, the efficiency of

5、washing car, the cost of washing car, the protect of environment, and so on.</p><p>　　In this side, according to the analysis of the function and the operating process of car washer, the overall plan of desi

6、gn is determined. The detail design of the driving and controlling system of car washer are designed, according to the characteristics of the automatic car, it adopts some processes, such as the vaginal spray, spray clea

7、ning agent, brushing, air drying and so on.</p><p>　　In the control system, it adopts the technology of sensor and PLC to design the composition of PLC hardware and program the controlling software. The cont

8、roller is Siemens S7 series PLC and the program is ladder program, it meets the requirements of the operating and controlling and also the demands of the efficiency, the cost and the environment.</p><p>　　Ke

9、ywords: automatic car; PLC; controlling system; ladder program; hardware and software program</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2<

10、/p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究背景簡介1</p><p>　　1.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.2.1 汽車清洗裝置的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 PLC控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展趨勢2</p>

11、<p>　　1.3課題研究內(nèi)容2</p><p>　　1.4汽車自動清洗裝置中應(yīng)用PLC的優(yōu)勢2</p><p>　　2 系統(tǒng)電氣控制要求及方案的確定4</p><p>　　2.1 自動洗車機模擬裝置簡介4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)對電氣控制的要求5</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的控

12、制方案5</p><p>　　2.4 車自動清洗裝置PLC控制的總體設(shè)計6</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的設(shè)計6</p><p>　　2.6 自動洗車機的驅(qū)動控制系統(tǒng)7</p><p>　　2.7 PLC的工作原理9</p><p>　　2.8 PLC系統(tǒng)設(shè)計流程圖9</p><

13、p>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計12</p><p>　　3.1 PLC的選型12</p><p>　　3.1.1 歐姆龍PLC簡介12</p><p>　　3.1.2西門子PLC簡介12</p><p>　　3.2 可編程控制器的基本組成14</p><p>　　3.2.1 中央處理單元（CPU）14&l

14、t;/p><p>　　3.2.2 存儲器14</p><p>　　3.2.3 輸入輸出接口14</p><p>　　3.2.4 編程器15</p><p>　　3.2.5 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較16</p><p>　　3.3 機型選擇的基本原則16</p><p>　　3.4 PL

15、C容量選擇17</p><p>　　3.5 I/O模塊的選擇18</p><p>　　3.6 電源模塊的選擇18</p><p>　　3.7 電機的選擇19</p><p>　　3.7.1 直流電動機19</p><p>　　3.7.2 異步電動機19</p><p>　　3.7.3

16、 同步電動機19</p><p>　　3.7.4 電動機的選擇19</p><p>　　3.8 位置傳感器的選型20</p><p>　　3.8.1 傳感器的工作原理及分類20</p><p>　　3.8.2 傳感器的應(yīng)用21</p><p>　　4系統(tǒng)的軟件設(shè)計22</p><p>

17、;　　4.1分析任務(wù)要求及解決方案22</p><p>　　4.2 輸入輸出部分24</p><p>　　4.3 I/O分配表25</p><p>　　4.4 PLC輸入輸出接線圖26</p><p>　　4.5 程序原理分析27</p><p>　　4.6 PLC控制梯型圖28</p>&l

18、t;p><b>　　總 結(jié)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 研究背景簡介</p>

19、;<p>　　隨著近幾年私家車的大量涌入,汽車清洗行業(yè)發(fā)展很快。最新統(tǒng)計表明,我國私人汽車的保有量已經(jīng)突破了1000萬輛,汽車正日益發(fā)展成為一種大眾消費品。汽車產(chǎn)業(yè)突飛猛進的發(fā)展起來了，隨之而來的是帶動洗車業(yè)一起火爆。中國汽車市場呈現(xiàn)高速增長勢頭，被許多業(yè)內(nèi)專家公認為中國開始進入汽車社會。</p><p>　　在車消費結(jié)構(gòu)方面，家庭購買比例越來越大，已經(jīng)成為市場需求的主體，隨著中國汽車市場的蓬勃發(fā)展

20、，中國人的消費熱情將全面升級，與之相伴的必然是汽車清洗行業(yè)的快速發(fā)展。但傳統(tǒng)的人工洗車效果不理想，極大的浪費人力物力和自然資源。據(jù)現(xiàn)在行業(yè)調(diào)查顯示，車主對汽車的清洗為每周1-2次，全國每年的洗車費用超過350億元，汽車保有量在10萬以上的城市，一年的洗車費用將在1億元以上，利潤相當(dāng)可觀啊。</p><p>　　現(xiàn)在人們將不再只是依靠經(jīng)驗來清洗，各種實用化的計算機軟件將問世，而汽車自動清洗裝置PLC控制能有效完成清

21、洗任務(wù)，整個過程可在兩分鐘內(nèi)完成，且啟動之后無需由人控制，實現(xiàn)真正的全自動，且簡而易懂，即使非專業(yè)出身者也能迅速掌握，其前景無限美好汽車清洗裝置及PLC控制系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。</p><p>　　1.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　1.2.1 汽車清洗裝置的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著汽車清洗技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外市場上存在各種各樣的清洗

22、方式，循環(huán)水洗車、電腦洗車、手工洗車和高壓水槍清洗等。在微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展中，計算機控制已擴展到所有控制領(lǐng)域。其中PLC的營養(yǎng)廣、功能大、使用方便，現(xiàn)在已成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要控制設(shè)備智一，傳統(tǒng)的人洗車方式過于繁雜，浪費人力和水利，利用PLC控制的汽車自動清洗裝置，就避免了傳統(tǒng)洗車的缺陷。洗車的過程由PLC控制住，整個過程可分在兩分鐘內(nèi)完成，且啟動之后無需有人控制，實現(xiàn)了真正的全自動。目前，隧道式洗車在世界各地流

23、行，各大城市早已取代了傳統(tǒng)的人工洗車方式，這離不開PLC技術(shù)的支撐。節(jié)水環(huán)保、增加技術(shù)含量和提高服務(wù)檔次，將成為洗車液發(fā)展的必由之路。</p><p>　　1.2.2 PLC控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展趨勢</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實

24、現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。</p><p>　　21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容

25、量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的

26、計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。</p><p><b>　　1.3課題研究內(nèi)容</b></p><p>　　本文所研究的汽車自動清洗PLC控制是以PLC為控制

27、核心的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)包括：系統(tǒng)的開發(fā)過程、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計，因此本論文的研究內(nèi)容可以分為三個部分：</p><p>　　(1)系統(tǒng)的開發(fā)過程；</p><p>　　(2)硬件系統(tǒng)設(shè)計：包括硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖；</p><p>　　(3)軟件系統(tǒng)設(shè)計：運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序，且系統(tǒng)有啟動、停止功能。&l

28、t;/p><p>　　1.4汽車自動清洗裝置中應(yīng)用PLC的優(yōu)勢</p><p>　　隨著時代的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也越來越多，洗車產(chǎn)業(yè)也越來越壯大，如何在眾多的從業(yè)者中脫穎而出，搶占先機？應(yīng)用了PLC的汽車自動清洗裝置就成了提升服務(wù)質(zhì)量的一個法寶。它可以最大限度的節(jié)省洗車的人力物力，提供客戶更加快捷的服務(wù)，在這個分秒必爭的時代無疑具有極其巨大的市場價值和競爭優(yōu)勢。同時它也可以節(jié)

29、約更多的水資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會的時代需要。</p><p>　　2 系統(tǒng)電氣控制要求及方案的確定</p><p>　　2.1 自動洗車機模擬裝置簡介</p><p>　　用洗車機實物操作不方便，代價大，所以用模擬裝置代替實物。用8個LED燈分別代替電動機前進接觸器，電動機后退接觸器，噴水電磁閥，噴清潔劑電磁閥，刷子電動機接觸器，風(fēng)扇吹干器接觸器，啟動指示燈，原點

30、復(fù)位指示燈，停止指示燈。用兩個開關(guān)分別代替后限位開關(guān)和前限位開關(guān)。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)對電氣控制的要求</p><p>　?。?）汽車金融自動洗車機后，按下啟動開關(guān)SA1，啟動燈D1亮，洗車機開始從車尾限位開關(guān)SQ1出向前移動，噴水設(shè)備開始噴水，刷子開始洗刷；洗車機向前移到車前限位開關(guān)SQ2時，再向車尾限位開關(guān)移動，并繼續(xù)噴水和刷子刷洗，來回移動噴水洗刷3次，進入清洗劑噴灑工

31、序。</p><p>　?。?）洗車機來回移動噴水洗刷3次后，停在車前限位開關(guān)SQ2處，開始向車尾移動，并向車身噴灑清洗劑，洗車機移動到車尾限位開關(guān)SQ1處時，噴清洗劑結(jié)束。</p><p>　?。?）洗車機移動到車尾限位開關(guān)SQ1處時，開始向車前移動，每移動3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下，洗車機在向車前移動3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下……直到車前限位開關(guān)SQ2，洗車機向車尾每移動3

32、秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下，洗車機再向車前移動3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下……直到碰到車尾限位開關(guān)SQ1，完成洗刷一個來回結(jié)束。</p><p>　?。?）洗車機移動到車位限位開關(guān)SQ1處時，開始向車前移動，噴水設(shè)備噴水刷子洗刷，碰到車前限位開關(guān)SQ2時，再繼續(xù)返回向車尾移動，然后噴水和洗刷，來回4次，停在車位限位開關(guān)SQ1處，噴水和洗刷結(jié)束。</p><p>　?。?）洗車機停在

33、車位限位開關(guān)SQ1是風(fēng)扇設(shè)備動作將車吹干，來回2次，洗車機碰到車尾限位開關(guān)SQ1停止移動，洗車整個流程結(jié)束，啟動燈D1熄滅。</p><p>　?。?）若洗車機運行中發(fā)生停車或故障，則故障排除后通電，必須先按下遠點復(fù)位按鈕SA2，洗車機的噴水、洗刷、噴灑清洗劑、吹風(fēng)等均需停止，并移動到原點限位開關(guān)SQ1處，原點復(fù)位燈D2才亮，表示洗車機復(fù)位工作完成。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)的控制

34、方案</p><p>　　洗車機的主運動是前后循環(huán)運動，有前后限位開關(guān)控制，同時不同的循環(huán)次序伴隨不同的動作，如噴水、刷子洗刷、噴清洗劑及風(fēng)扇吹干動作以及過程中遇到故障的處理等。</p><p>　　該系統(tǒng)的第一個控制要求是要求洗車機來回移動噴水洗刷3次，從車位限位開關(guān)向前移動，碰到撤退限位開關(guān)后后退，再向前移動，最后停在撤退限位開關(guān)；</p><p>　　第二個控

35、制要求是洗車機從車頭限位開關(guān)向車尾移動，此過程噴清洗劑，最后停在車尾限位開關(guān)處；</p><p>　　第三個控制要求是洗車機從車尾向前每移動3秒，刷子洗刷5秒，如此循環(huán)，直到碰到車頭限位開關(guān)，再向車尾每移動3秒停下，刷子洗刷5秒，如此循環(huán)，直到碰到車尾限位開關(guān)；</p><p>　　第四個控制要求是洗車機從車尾限位開關(guān)開觀察向前移動，噴水并洗刷，來回4次，停在車位限位開關(guān)處；</p&

36、gt;<p>　　第五個控制要求是洗車機從車尾限位開關(guān)出向前移動，同時風(fēng)扇動作，來回2次，停在車位限位開關(guān)處；</p><p>　　第六個控制要求是在洗車機噴水、洗刷、噴清洗劑、風(fēng)扇吹干等一系列過程中都有可能遭遇故障，則需采取排除故障措施。</p><p>　　2.4 車自動清洗裝置PLC控制的總體設(shè)計</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)是指PL

37、C控制系統(tǒng)從任務(wù)提出到設(shè)計定型、制造調(diào)試、直到使用的整個過程。在PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計中，首先要明確設(shè)計要求，即確定系統(tǒng)的功能指標(biāo)，然后制定系統(tǒng)方案，最后是方案的實施。</p><p>　　PLC控制的主要內(nèi)容包含總體設(shè)計、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)等。硬件開發(fā)時要先設(shè)計、繪制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)的各項技術(shù)指標(biāo)獨立進行軟件設(shè)計；還要根據(jù)所設(shè)計的原理電路，綜合考慮系統(tǒng)的性能和計算要求，合理布置元器件圖2-1是系統(tǒng)的研制開發(fā)

38、流程，本次設(shè)計就按照此流程來進行設(shè)計開發(fā)。</p><p>　　2.5 控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　控制系統(tǒng)的設(shè)計：可編程序控制器PLC是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存命令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機械或工作程序。經(jīng)過30多年的發(fā)展，PLC已經(jīng)十分成熟與完善，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。具體如下的良好特

39、點：</p><p><b>　　(1)功能完善</b></p><p>　　PLC的輸入、輸出系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號的輸入和輸出。在PLC內(nèi)部具備許多控制功能，注入時序、計數(shù)器、主控繼電器、位移寄存器、中間繼電器等。由于采用了微處理機，它能夠很方便的實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強制I/O等諸多功能。它不僅具有邏輯運算、算

40、術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、順序控制功能，而且還有模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印以及報表生成等功能。此為，它還可以和其他微型計算機系統(tǒng)控制設(shè)備共同組成分布式或分散系統(tǒng)，還能夠是縣城組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運算和快速中斷等功能。因此PLC具有很強的適應(yīng)性，能夠滿足過程控制要求的需要。</p><p>　　(2)模塊化結(jié)構(gòu)，硬軟件開發(fā)方便</p><p>　　PLC的硬件結(jié)構(gòu)全部采用

41、模塊化結(jié)構(gòu)，可以使用大小規(guī)模不同，功能復(fù)雜程度以及現(xiàn)場環(huán)境各異的各種控制要求。硬件系統(tǒng)安裝方便，接線簡單，連接方便可靠，為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計提高了方便快捷的途徑，可以大大縮短硬件系統(tǒng)的開發(fā)周期。</p><p>　　軟件編程支持梯形圖邏輯語言，直觀方便，只要有了通常的繼電器梯形圖、邏輯圖或邏輯方程，就等于有了PLC系統(tǒng)取代原繼電器控制系統(tǒng)，進行老設(shè)備改造時十分有利的。</p><p>　　

42、總之，使用PLC系統(tǒng)可以大大縮短整個系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試周期，節(jié)約系統(tǒng)投資。</p><p>　　(3)操作方便，維護改造容易</p><p>　　PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映出現(xiàn)信號的變化狀態(tài)，PLC還能夠通過各種方式直觀地反應(yīng)控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O點狀態(tài)、異常狀態(tài)、電源狀態(tài)等均有醒目的提示，非常有利于運行、維護人員監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)。</p&g

43、t;<p>　　PLC采用梯形圖邏輯編程，有利于電器操作人員對PLC的編程，使得操作人員可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的編程和組態(tài)。</p><p>　　另外，PLC的模塊化結(jié)構(gòu)，可以允許維護人員方便的更換故障元件或再生產(chǎn)工藝流程改變時更改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和品質(zhì)。</p><p>　　(4)性能穩(wěn)定，可靠性高</p><p>　　PLC產(chǎn)品都有嚴格的計數(shù)標(biāo)準，這些標(biāo)準保

44、證了PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下的正常運行，它的電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊采用大規(guī)模的集成電路，I/O系列設(shè)計有完善的通道保護和信號調(diào)理電路，在機械結(jié)構(gòu)對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精心的考慮，所以這些使得PLC具有較好的性能和較高的可靠性。一般平均無故障時間可達幾萬小時以上。</p><p>　　另外，PLC還具有較完善的自診斷、自測試的功能。</p>

45、<p>　　(5)具有較高的性價比</p><p>　　綜上所述，不難看出，由于汽車清洗機的運行過程非常復(fù)雜，采用一般的控制器操作起來很困難，而可編程序控制器PLC的可靠性好，通用性強，編程方便，省去大量</p><p>　　的中間繼電器，時間繼電器，安裝總線方便，并且當(dāng)洗車機工藝過程要求變化時，一般不用改變硬件控制電路，只需改變軟件控制程序即可實現(xiàn)，而且可在監(jiān)控狀態(tài)下現(xiàn)場檢查

46、和修改。因此，PLC是一種較理想的控制工具。</p><p>　　2.6 自動洗車機的驅(qū)動控制系統(tǒng)</p><p>　　自動洗車機的工作原理如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1洗車機工作原理圖</p><p>　　PLC的5個輸入端分別為啟動按鈕、復(fù)位按鈕、停止按鈕、后限位開關(guān)、前限位開關(guān)；用PLC的9個輸出端分別為控制洗車機電動機正

47、/反轉(zhuǎn)接觸器KM1/KM2、噴水電磁閥DF1、噴清潔器電磁閥DF2、刷子電動機接觸器KM3、風(fēng)扇吹干器接觸器KM4及啟動指示燈D1、原點復(fù)位指示燈D2、停止指示燈D3。</p><p>　　2.7 PLC的工作原理</p><p>　　與普通微機類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PLC的基本工作如下：<

48、/p><p>　　(1)輸入現(xiàn)場信息：在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)；</p><p>　　(2)執(zhí)行程序：順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進行邏輯運算；</p><p>　　(3)輸出控制信號：根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一

49、遍所需的時間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。在實 際應(yīng)用中，大多數(shù)機械設(shè)備的工作過程可以分為一系列不斷重復(fù)的If序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機器的動作一一對應(yīng)，程序編制簡單、直觀，不容易出錯，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開發(fā)費用，縮短了軟件的開發(fā)周期。為了提高工作的可靠性，及時接收外來的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進行故障自診斷，完成與編程器等的通信。&l

50、t;/p><p>　　每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和CPU等進行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準狀態(tài)進行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認為有故障.此時，PLC立即啟動關(guān)機程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點，然后停機。</p><p>　　診斷結(jié)束后，如沒發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請求

51、。如果有則進行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。</p><p>　　處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進行第二輪掃描。</p><p>　　用這種不斷地重復(fù)運行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機進行實時控制的一種方式。此外，計算機用于控制還有中斷方式。在

52、中斷方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應(yīng)后正運行的程序停止運行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作（運行有關(guān)中斷服務(wù)程序）。待處理完中斷，又返回運行原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。哪個不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。 </p><p>　　在中斷方式下，計算機能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時處理。但是，如果同時來了幾個都要處理的任務(wù)該怎么辦呢？優(yōu)先級高的還好辦，低的呢？可能

53、會出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。 </p><p>　　但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描運行的程序，轉(zhuǎn)而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個別應(yīng)急的也能進行處理。</p><p>　　PLC的實際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論

54、問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現(xiàn)--信息處理、I/O電路--空間、時間關(guān)系--掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實現(xiàn)控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點了。</p><p>　　2.8 PLC系統(tǒng)設(shè)計流程圖</p><p>　　(1)根據(jù)被控制對象的控制要求，確定整個系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定PLC的I/O點數(shù)，

55、包括開關(guān)量I/O，模擬量I/O以及特殊功能模塊等。</p><p>　　(2)充分估計被控制對象今后發(fā)展的需要，所選的PLC的I/O的點數(shù)應(yīng)留有一點的余量。另外，在性價比變化不大的情況下，盡可能的選用同類型中功能強的新一代PLC。</p><p>　　(3)確定選用的PLC機型。</p><p>　　(4)建立I/O分配表，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出接線圖。<

56、;/p><p>　　(5)根據(jù)控制要求繪制用戶程序的流程圖。</p><p>　　(6)編制用戶程序，并借助編程器將用戶程序裝入PLC的用戶程序存儲器。</p><p>　　(7)在實驗室模擬調(diào)試用戶程序。</p><p>　　(8)進入現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試用戶程序。</p><p>　　(9)整個系統(tǒng)的調(diào)試工作結(jié)束后，編程技術(shù)文

57、件。</p><p><b>　　(10)交付使用。</b></p><p>　　因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖</p><p><b>　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 PLC的選

58、型</p><p>　　3.1.1 歐姆龍PLC簡介 </p><p>　　日本OMRON（立石公司）電機株式會社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一。SYSMAC C系列PLC產(chǎn)品以其良好的性能價格比被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過程等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在日本其銷量僅次于三菱，居第二位，在我國也是應(yīng)用非常廣泛的PLC之一。 </p>

59、<p>　　OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機是以C20P為代表的機型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機以CJ型機最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型，這兩種都屬堅固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過I/O擴展可實現(xiàn)10~140點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可

60、連接可編程終端直接從屏幕上進行編程，CPM型機是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機系列產(chǎn)品。OMRON 中型機以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產(chǎn)品。中型機在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機，除具備小型機的基本功能外，它同時可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位

61、計算機、下位PLC機及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機要比大、中型機的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC都能夠滿足需求。</p><p>　　3.1.2西門子PLC簡介</p><p>　　德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我

62、國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機界面，工業(yè)軟件等。 </p><p>　　西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的P

63、LC（如S7-400）等。</p><p>　　(1)SIMATIC S7-200 PLC </p><p>　　S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。 </p><

64、;p>　　(2)SIMATIC S7-300 PLC </p><p>　　S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方

65、便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。</p><p>　　S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的

66、復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。</p><p>　　S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通

67、信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。 </p><p>　　(3) SIMATIC S7-400 PLC </p><p>　　S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（

68、功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。</p><p>　　(4)人機界面（HMI）硬件 </p><p>　　HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面

69、板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如Protocol）組態(tài)才能配合PLC使用。</p><p>　　3.2 可編程控制器的基本組成</p><p>　　3.2.1 中央處理單元（CPU）</p><p>　　中央處理單

70、元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分等任務(wù)?？删幊炭刂破鞑捎玫腃PU一般有三大類，一類通用微處理器，如80286、80386等；一類為單片機芯片，如8031、8096等；另外還有位處理器，如AMD2900、AMD2903等。一般說來，可編程控制器的檔次越高，CPU的位數(shù)越多運算速度也越快，指令功能也越強。現(xiàn)在常見的可編程機型一般多為8位或者16位。為了提高PLC的性能，一臺PLC可采用

71、多個CPU。</p><p><b>　　3.2.2 存儲器</b></p><p>　　存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、擁護程序及運算數(shù)據(jù)的單元。和一般計算機一樣，可編程控制器的存儲器有只讀存儲器（ROM）和隨機讀寫存儲器（RAM）兩大類，只讀存儲器是用來保存那些需要永久保存，即使機器掉電后也需保存程序的存儲器，一般為掩膜只讀存儲器和可編程電擦寫只讀存儲器。只讀存

72、儲器用來存放系統(tǒng)程序。隨機讀寫存儲器的特點是寫入與擦除都很容易但在掉電情況下存儲的數(shù)據(jù)就會丟失，一般用來存放用戶程序即系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)，為了能使用戶程序及某些運算數(shù)據(jù)在可編程控制器脫離外界電源后也能保持，在實際使用中都為一些重要的隨機讀寫存儲器配備電池或電容等掉電保護裝置。</p><p>　　可編程控制器的存儲器區(qū)域按用途不同，又可分為程序區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)。程序區(qū)用來存放用戶程序，一般有數(shù)千個字節(jié)。存放用戶數(shù)

73、據(jù)的區(qū)域一般要小一些。在數(shù)據(jù)區(qū)中，各類數(shù)據(jù)存放的位置都有嚴格的劃分。由于可編程控制器是為熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用的，可編程控制器的數(shù)據(jù)單元都叫做繼電器，如輸入繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等。不同用途的繼電器在存儲區(qū)占有不同的區(qū)域。每個存儲單元有不同的地址編號。</p><p>　　3.2.3 輸入輸出接口</p><p>　　輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連

74、接的部分。輸入口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。輸出口用來送出可編程控制器運算后得到的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。由于可編程控制器字工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工作，對輸入輸出接口有兩個主要的要求，一是接口有良好的抗干擾能力，二是接口能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求。可編程控制器為不同的接口需求設(shè)計了不同的接口單元，主要有以下幾種。</p><p>　　(1)開關(guān)量輸入接口</p><p

75、>　　開關(guān)量輸入借口的作用是把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準信號。開關(guān)量輸入接口可接納的外信號電源的類型的不同分為直流輸入單元和交流輸入單元。輸入接口中都有濾波電路及藕合隔離電路。濾波有抗干擾的作用，藕合有 抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準信號的作用。</p><p>　　(2)開關(guān)量輸出接口</p><p>　　開關(guān)量輸出接口的作用是把可編程內(nèi)部的標(biāo)準信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機

76、構(gòu)所需的開關(guān)量信號。開關(guān)量輸出接口編程機內(nèi)使用的器件可分為繼電器型、晶體管型及可控硅型。 </p><p>　　各類輸出接口也都具有隔離藕合電路。這里特別要指出的是，輸出接口本身都不帶電源，而且在考慮外驅(qū)動電源時，還需要考慮輸出器件的類型。繼電器式的輸出接口可用于交流及直流兩種電源，但接通斷開的頻率低，晶體管式的輸出接口有較高的接通斷開頻率，但只適用于直流驅(qū)動的場合，可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場

77、合。</p><p>　　(3)模擬量輸入接口</p><p>　　模擬量輸入接口的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準信號轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的由若干位二進制數(shù)字的信號。模擬量輸入接口接受標(biāo)準模擬信號，無論是電壓信號或是電流信號均可。這里標(biāo)準信號是指國際標(biāo)準的通用交互電壓電流信號值，如4-20mA的直流電流信號，1-10V的電流電壓信號等。工業(yè)現(xiàn)場中模擬量信號的變化范圍一般是不標(biāo)準

78、的，在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)交換處理才能使用。模擬量信號輸入后一般經(jīng)運算放大器放大后進行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電藕合后為可編程控制器提供一定的數(shù)字量信號。</p><p>　　(4)模擬量輸出接口</p><p>　　模擬量輸出接口的作用是將可編程控制器運算處理后的若干數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換和信號

79、驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。</p><p>　　為了適應(yīng)較復(fù)雜的控制工作的需求，可編程控制器還有一些智能控制單元。如PID其中工作單元、高速計數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。這類單元大多是獨立的工作單元，它們和普通輸入輸出接口的區(qū)別在于一般帶有單獨的CPU，有專門的處理能力。在具體的工作中，每個掃描周期智能單元和主機的CPU交換一次信息，共同完成控制任務(wù)。從近期的發(fā)展來看，不少新型的可編程控制器本身也帶有PID功能及高速計數(shù)

80、器接口，但它們的功能一般專用單元的功能弱。</p><p><b>　　3.2.4 編程器</b></p><p>　　可編程控制器的特點是其中的程序是可變更的，能方便地加載程序，也可方便地修改程序。編程設(shè)備就成了工作中不可缺少的設(shè)備。可編程控制器的編程設(shè)備一般有兩類，一類是專用的編程器，有手持的、臺式的，也有的可編程控制器機身上自帶編程器。其中手持式的編程器攜帶方便

81、，適合工業(yè)控制現(xiàn)場應(yīng)用。另一類是個人計算機。在個人計算機上運行可編程控制器相關(guān)的編程任務(wù)。借助軟件編程比較容易，一般編好了以后再下載的可編程控制器中去。</p><p>　　編程器除了編程以外，一般都還具有一定的調(diào)試及監(jiān)視功能，可以通過鍵盤調(diào)取及顯示PLC的狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)參數(shù)，它經(jīng)過接口與處理器聯(lián)系，完成人機對話操作。</p><p>　　按照功能強弱，手持編程器又可分為簡易及智能型

82、兩類。前者只能聯(lián)機編程，后者既可聯(lián)機編程又可脫機編程。所謂脫機編程是指在編程時，把程序存儲在編程器本身存儲器中的一種編程方式，它的優(yōu)點是在編程及修改程序時，可以不影響PLC機內(nèi)原有程序的執(zhí)行。它可以在遠離主機的異地編程后再到主機所在地下載程序。 </p><p>　　3.2.5 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較 </p><p>　　幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展

83、起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量地應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別。</p><p>　　比較項目繼電器控制PLC</p><p>　　控制功能的實現(xiàn)，通過對繼電器進行硬接線完成相應(yīng)的控制功能對PLC進行編程實現(xiàn)所需控制要求：</p><p>　　適應(yīng)性差 只需對程序進行修改<

84、/p><p>　　適應(yīng)性強 可靠性元器件多、觸點多，容易出現(xiàn)故障。 </p><p>　　采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性與靈活性差具有種類齊全的擴展單元，擴展靈活控制的實時性機械動作時間常數(shù)大，實時性差。微處理器控制，實時性非常好。 </p><p>　　繼電器占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安裝施工工作量大，但復(fù)雜控制能

85、力極差；</p><p>　　PLC體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，復(fù)雜控制能力強，但價格較高，維護復(fù)雜。</p><p>　　3.3 機型選擇的基本原則</p><p>　　機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮因素如下：</p><p><b>　　

86、(1)結(jié)構(gòu)合理</b></p><p>　　對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場合，選用單元式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p><p><b>　　(2)功能強弱適當(dāng)</b></p><p>　　對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC。如西門子公司的S7系列機。</p

87、><p>　　對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬控制的工程項目，可選用含有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔PLC。</p><p>　　對于控制比較復(fù)雜、控制功能要求較高的工程項目，如要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中擋或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)

88、和整個工廠的自動化等。</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(3)機型統(tǒng)一</b></p><p>　　選用PLC時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利

89、于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。</p><p>　　3.4 PLC容量選擇</p><p>　　PLC容量包括兩個方面：一是I/O點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。</p><p>　　(1)I/O點數(shù)是基礎(chǔ)</p><p>

90、　　I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計被控制對象的輸入信號和輸出信號的總數(shù)并考慮今后調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用量。</p><p>　　多數(shù)小型PLC為單元式，具有體積小，價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比單元式方便靈活，維修更快模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于

91、工藝變化較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。</p><p>　　(2)用戶存儲器容量的估算</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%-25%考慮裕量。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下：</p><p>

92、;　　開關(guān)量輸入所需存儲器字數(shù) = 輸入點數(shù)×10</p><p>　　開關(guān)量輸出所需存儲器字數(shù) = 輸出點數(shù)×8</p><p>　　定時器/計數(shù)器所需存儲器字數(shù) = 定時器/計數(shù)器×2</p><p>　　模擬所需存儲器字數(shù) = 模擬量通道數(shù)×100</p><p>　　通信接口所需存儲器字數(shù) =

93、接口個數(shù)×300</p><p>　　根據(jù)存儲器的總字數(shù)再加上一個裕量。</p><p>　　3.5 I/O模塊的選擇</p><p>　　PLC是一種控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工業(yè)環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。</p><p>　　通過I/O接口模塊可以檢

94、測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。同時控制器有通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。</p><p>　　外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(gòu)所需的信息電平也不相同，而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準電平，所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需要經(jīng)

95、過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。</p><p>　　3.6 電源模塊的選擇 </p><p>　　電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O

96、模塊、專用模塊等消耗電流總和。選擇電源模塊一般規(guī)則如下。</p><p>　　(1)確定電源的輸入電壓；</p><p>　　(2)將框架中每塊I/O模塊所需的總電流相加，計算出I/O模塊所需的總</p><p><b>　　電流值；</b></p><p>　　(3)I/O模塊所需的總電流值再加上以下各電流：</

97、p><p>　?、倏蚣苤袔в刑幚砥鲿r，則加上處理器的最大電流值；</p><p>　?、诋?dāng)框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應(yīng)加上其最大電流值；</p><p>　　(4)如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理：</p><p>　?、倭谐鰧硪獢U展的I/O模塊所需的電流；</p><p>　　

98、②將所有擴展的I/O模塊的總電流值與步驟。</p><p>　　(5)在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面；</p><p>　　(6)根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。</p><p><b>　　3.7 電機的選擇</b></p><p>　　3.7.1 直流

99、電動機</p><p>　　直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應(yīng)用于收音機、錄音機、錄像機、影碟機、電動剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動機具有調(diào)速性能好，啟動容易，能夠載重起動等優(yōu)點，所以目前直流電動機的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。</p><p>　　3.7.2 異步電動機</p><p>　　異步電動機是一種交流電機，其負載

100、時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系，還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機包括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應(yīng)電機應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機為異步電機。異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電機主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動機床、水泵、鼓風(fēng)機、壓縮機、起重卷揚設(shè)備、礦山機械、輕工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機械以及家

101、用電器盒醫(yī)療器械等。</p><p>　　3.7.3 同步電動機</p><p>　　同步電動機主要用于大型機械，如鼓風(fēng)機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件。其中三相同步電動機是主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率動機Y132M-4。</p><p>　　3.7.4 電動機的選擇</p>

102、<p>　　經(jīng)過對集中電動機的應(yīng)用、價格、可靠性、轉(zhuǎn)速和實驗室的實際情況考慮等各方面因素的考慮，本系統(tǒng)設(shè)計選異步電。其參數(shù)如下表3-1所示：</p><p><b>　　表3-1 電機參數(shù)</b></p><p>　　3.8 位置傳感器的選型</p><p>　　3.8.1 傳感器的工作原理及分類</p><p&g

103、t;　　光電傳感器具體是由發(fā)送器、接收器和檢測電路組成，是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。</p><p>　　發(fā)送器對準目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一

104、般來源于半導(dǎo)體光源，激光二極管、LED及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電池、光電二極管、光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如光圈和透鏡等。檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。</p><p>　　光電傳感器一般分為：反光板型光電開關(guān)、擴散反射型光電開關(guān)、槽型光電傳感器、對射型光電傳感器這四種類型的光電傳感器，</p><p>　　(1)槽型光電

105、傳感器</p><p>　　把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當(dāng)被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。</p><p>　　(2)對射型光電傳感器</p>&

106、lt;p>　　若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。</p><p>　　(3)反光板型光電開關(guān)</p><p>　　把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在

107、它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。</p><p>　　(4)擴散反射型光電開關(guān)</p><p>　　它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找

108、不到的。當(dāng)檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。</p><p>　　電傳感器的工作原理是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，從而實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)是一種小型電子設(shè)備，可以檢測出其接收到光強的變化。光電傳感器通常由三部分構(gòu)成，它們分別為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 </p><p>　　綜上所示，根據(jù)不同類型光電傳感器的對比，最終我們

109、選用槽型光電傳感器來完成這次設(shè)計。</p><p>　　3.8.2 傳感器的應(yīng)用</p><p>　　由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測控系統(tǒng)是多種多樣的,按光電元件(光學(xué)測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類,即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換</p><p>　　成連續(xù)變化的光電流,它與被測量間呈單值關(guān)系.模擬式光電傳