電鍍槽控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：電鍍槽控制</p><p><b>　　專業(yè)：電氣自動(dòng)化</b></p><p>　　?？粕?（簽名）</p><p>　　指導(dǎo)教師： （簽名）</p><p><b>　　摘

2、要</b></p><p>　　本文介紹了利用可編程序控制器對(duì)某電鍍行車的工作過程進(jìn)行控制的方法，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的接線，克服了電磁繼電器動(dòng)作時(shí)間長、觸點(diǎn)抖動(dòng)的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。重點(diǎn)分析了其工作特性，并給出了系統(tǒng)控制的接線圖。利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)控制，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，可方便完成自動(dòng)，手動(dòng)拉制和相互之間的切換；整個(gè)程序采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，具有調(diào)試方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，移植

3、性好的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)電鍍生產(chǎn)線 PLC控制 可編程控制器</p><p>　　Graduation design topic: Electroplating bath tank control </p><p>　　Specialized: Electrical automation

4、 </p><p>　　Junior college student： (signature) </p><p>　　Supervising teacher： (signature) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

5、;　　This article describes the use of programmable logic controller to control the traffic of an electroplating process approach simplifies the connection of the control system, overcome the action of electromagnetic rela

6、y for a long, contact disadvantages of jitter, improved system reliability and flexibility. Focus on analysis of the characteristics of its work, and provides system control wiring diagram. Electroplating production line

7、 by using PLC control system, the system has a strong ability t</p><p>　　Keywords: Galvanizes the production line automatically PLC control Programmable controller</p><p><b>　　目錄</b

8、></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2章 PLC的發(fā)展及分類2</p><p>　　2.1 PLC的

9、發(fā)展和歷史趨勢(shì)2</p><p>　　2.2 PLC的分類3</p><p>　　2.2.1 按I/O點(diǎn)數(shù)分類3</p><p>　　2.2.2 按功能分類3</p><p>　　2.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能3</p><p>　　第3章 PLC的原理5</p><p&

10、gt;　　3.1 可編程控制器的等效電路5</p><p>　　3.1.1 存儲(chǔ)程序控制與可編程序控制器5</p><p>　　3.1.2 可編程序控制器的等效電路6</p><p>　　3.2 PLC的掃描技術(shù)8</p><p>　　3.2.1 掃描工作方式8</p><p>　　3.2.2 掃

11、描工作過程9</p><p>　　3.2.3 掃描周期的計(jì)算10</p><p>　　3.3 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間10</p><p>　　3.3.1 改變信息刷新方式11</p><p>　　3.3.2 采用中斷技術(shù)11</p><p>　　3.3.3 調(diào)整輸入濾波器12</p>

12、<p>　　3.4 PLC的硬件系統(tǒng)12</p><p>　　第4章 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介16</p><p>　　4.1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類16</p><p>　　4.1.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)16</p><p>　　4.1.2 可編程序控制器控制系統(tǒng)16</p><p>　　4.2 電

13、鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀17</p><p>　　4.3 課題的內(nèi)容和工藝要求17</p><p>　　4.4 工作過程分析18</p><p>　　第5章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案20</p><p>　　5.1 電鍍行車概述20</p><p>　　5.1.1 電鍍行車的用途20</

14、p><p>　　5.1.2 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)20</p><p>　　5.1.3 電鍍行車的工作原理20</p><p>　　5.2 對(duì)電鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求20</p><p>　　5.2.1 對(duì)工作方式的設(shè)計(jì)要求20</p><p>　　5.2.2 對(duì)全機(jī)控制的設(shè)計(jì)要求21</p&g

15、t;<p>　　5.2.3 對(duì)控制系統(tǒng)保護(hù)的要求21</p><p>　　5.2.4 對(duì)信號(hào)顯示和故障報(bào)警的設(shè)計(jì)要求21</p><p>　　5.3 方案比較22</p><p>　　5.3.1 繼電器、PLC電路圖電路分析22</p><p>　　5.3.2 PLC與繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)22</p>

16、<p>　　5.3.3 PLC的選用25</p><p>　　第6章 PLC在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用設(shè)計(jì)26</p><p>　　6.1 工藝要求26</p><p>　　6.2 控制流程26</p><p>　　6.2.1 行車自動(dòng)工作控制過程如下27</p><p>　　6.3 

17、0;拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)28</p><p>　　6.4 PLC的選型29</p><p>　　6.5 PLC輸入/輸出地址對(duì)照表30</p><p>　　6.6 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖30</p><p>　　6.6.1 電鍍生產(chǎn)線PLC控制梯形圖程序35</p><p>　　6.6.2 梯形圖程序

18、38</p><p><b>　　結(jié)論40</b></p><p><b>　　致謝41</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　一件電

19、鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。</p><p>　　電鍍生

20、產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。</p><p>　　可編程控制器是70年代以來，計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)樞蚩刂朴兄卮笠饬x的一種新興技術(shù)，由于它編程直接，方便，抗

21、干擾能力強(qiáng)，工業(yè)控制中幾乎所有的順序控制都可簡(jiǎn)單地由它完成，因而其應(yīng)用愈來愈廣泛。電動(dòng)行車是現(xiàn)代化生產(chǎn)中用于物料輸送的重要設(shè)備，傳統(tǒng)的控制方式下，大都采用人工操縱的半自動(dòng)控制方式，在許多場(chǎng)合，為了提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，往往需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)行車的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，可以使行車能夠按照預(yù)定順序和控制要求，自動(dòng)完成一系列的工作。本文介紹了電鍍車間的電鍍專用行車，利用PLC構(gòu)成一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍專用行車的自動(dòng)

22、控制過程。</p><p>　　第2章 PLC的發(fā)展及分類</p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展和歷史趨勢(shì)</p><p>　　二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、

23、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 </p><p>　　作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長率保持為20%～30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年

24、來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 </p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類

25、機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微

26、秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。</p><p>　　相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比

27、DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 </p><p>　　近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提

28、高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢(shì)頭。</p><p>　　2.2 PLC的分類</p><p>　　PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。</p><p>　　2.2.1 按I/O點(diǎn)數(shù)分類</p><p>　　PLC按其I/O點(diǎn)數(shù)多少一般可分為以下4類：</

29、p><p>　?。?）微型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的PLC為超小型或微型PLC。</p><p>　?。?）小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)容量小于8KB的為小型PLC。</p><p>　?。?）中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在512～2048點(diǎn)之間的為中型PLC。</p><p>　?。?）大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上

30、的為大型PLC。</p><p>　　2.2.2 按功能分類</p><p>　　根據(jù)PLC所具有的功能不同可將PLC分為低檔、中檔、高檔3類。</p><p>　?。?）高檔PLC：除具有中檔PLC的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)、表格、CRT可編程控制器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)

31、工廠自動(dòng)化。</p><p>　?。?）中檔PLC：除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID(比例、積分、微分控制)控制等功能，以適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）低檔PLC：具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量的模擬量I/O、算術(shù)

32、運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。</p><p>　　2.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能</p><p>　　1 CPU運(yùn)算和控制中心</p><p>　　它在整個(gè)系統(tǒng)中起“心臟”作用。 </p><p><b>　　2 存儲(chǔ)器</b></p><p>　　具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，分為系統(tǒng)

33、程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。</p><p>　　系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。</p><p>　　用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。</p><p><b>　　3 輸入/輸出接口&l

34、t;/b></p><p><b>　　(1) 輸入接口：</b></p><p>　　輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。</p><p><

35、;b>　　(2) 輸出接口</b></p><p>　　輸出接口工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。</p><p>　　第3章

36、 PLC的原理</p><p>　　可編程控制器都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持。實(shí)際上可編程控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。</p><p>　　3.1 可編程控制器的等效電路</p><p>　　3.1.1 存儲(chǔ)程序控制與可編程序控制器</p><p>　　隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅

37、猛發(fā)展，存儲(chǔ)控制程序逐步替代接線程序控制，成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。所謂程序控制，就是將控制邏輯程序語言的形式存放在存儲(chǔ)器中，通過執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。這樣的系統(tǒng)稱為存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)。在存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內(nèi)部的接線，而只需通過編程器中的某些程序語言內(nèi)容。</p><p>　　可編程控制器就是一種存儲(chǔ)程序控制器。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們直

38、接連接到可編程控制器的輸入端子和輸出端子。如圖3-1所示。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制任務(wù)，同樣需要針對(duì)具體的控制對(duì)象，分析控制系統(tǒng)要求，確定所需用戶的輸出輸入設(shè)備，然后運(yùn)行相應(yīng)的程序語言便指出相應(yīng)的程序，利用編程器和其他設(shè)備寫入可編程控制器的存儲(chǔ)器中。每條程序語言確定一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí)CPU一次讀取查出其中的程序語句，對(duì)它們的內(nèi)容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果用以輸出設(shè)備，兩支被控制對(duì)象工作?？删幊炭刂破鲿r(shí)通過軟件實(shí)現(xiàn)控制邏輯

39、的，能夠使用不同控制人物的需要，通用性強(qiáng)，使用靈活，可靠性強(qiáng)。</p><p>　　圖3-1 PLC構(gòu)成的存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1.2 可編程序控制器的等效電路</p><p>　　由圖3-1可知，可編程控制器構(gòu)成的存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)。由如下三個(gè)部分組成。</p><p>　　輸入設(shè)備：連接到可編程控制器的輸入端，它們直

40、接接收來自操作臺(tái)命令或來自被控制對(duì)象的各種狀態(tài)信息，產(chǎn)生輸入控制信號(hào)送入可編程控制器。常用的輸入設(shè)備包括控制開關(guān)和傳感器。控制開關(guān)可以是按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)。光電開關(guān)、繼電器和接觸器的接點(diǎn)等。傳感器包括各種數(shù)字式模擬式傳感器，如光柵位移式傳感器、磁尺、熱電阻。熱電偶等。</p><p>　　可編程控制器內(nèi)部控制電路：采用大規(guī)模集成電路制作的微處理和存儲(chǔ)器，執(zhí)行按照被控制對(duì)象的實(shí)際要求編制并存入程序存儲(chǔ)器中

41、的程序，完成控制任務(wù)。</p><p>　　輸出設(shè)備：與可編程控制器的輸出端相連。它們用來將可編程控制器的輸出控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)被控制對(duì)象的工作信號(hào)。常用的輸出設(shè)備包括電磁開關(guān)、電磁閥、電磁繼電器、電磁離合器、狀態(tài)指示部件等。</p><p>　　輸入部分采集輸入信號(hào)，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部分，這兩部分與繼電器控制系統(tǒng)相同。PLC內(nèi)部控制電路是由編程實(shí)現(xiàn)的邏輯電路，用軟件編程代替繼電器等

42、功能。對(duì)于使用者來說，在編制應(yīng)用程序時(shí)，可以不考慮微處理器和存儲(chǔ)器復(fù)雜構(gòu)成及使用的計(jì)算機(jī)語言，而把PLC看成內(nèi)部由許多“軟繼電器”組成的控制器，用近似繼電器控制電路圖的編程語言進(jìn)行編程。這樣從功能上講就可以把PLC的控制部分看做是由許多“軟繼電器”組成的等效電路，這些“軟繼電器”的線圈、常開接點(diǎn)、常閉接點(diǎn)一般用圖3-2符號(hào)表示，PLC的等效電路如圖3-3所示。</p><p>　　線圈

43、 常開接點(diǎn) 常閉接點(diǎn)</p><p>　　圖3-2軟繼電器的線圈和接點(diǎn)</p><p>　　下面對(duì)PLC等效電路的各組部分作簡(jiǎn)要分析。</p><p>　　圖3-3 PLC等效電路</p><p><b>　　1 輸入回路</b></p><p>　　這

44、一部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號(hào)經(jīng)PLC輸入接線端子驅(qū)動(dòng)輸入繼電器。一個(gè)輸入對(duì)應(yīng)一個(gè)等效電路中的輸入繼電器，它可提供任意個(gè)常開和而常閉接點(diǎn)，供PLC內(nèi)部控制接通即表示傳送給PLC一個(gè)接通的輸入信號(hào)，因此習(xí)慣上經(jīng)常將兩者等價(jià)使用。輸入回路的電源可用PLC電源部件提供的直流電壓，也可由獨(dú)立的交流電源供電。</p><p><b>　　2 內(nèi)部控制電路</b>

45、</p><p>　　這部分電路是由用戶程序形成的。它的作用是按照規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，然后得到相應(yīng)的輸出。用戶程序通常采用梯形圖編寫，梯形圖在形式上類似與繼電器控制原理圖，兩者在電路結(jié)構(gòu)及線圈與節(jié)點(diǎn)的控制關(guān)系上大致相同。</p><p><b>　　3 輸出回路</b></p><p>　　輸出部分由

46、于內(nèi)部控制電路隔離的輸出繼電器的外部常開觸點(diǎn)、輸出接線端子和外部電路組成，用來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。</p><p>　　PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器。每個(gè)輸出繼電器除了有內(nèi)部控制電路提供編程用的常開、常閉節(jié)點(diǎn)外，還為輸出電路提供一個(gè)常開節(jié)點(diǎn)與輸出接線端相連。驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的電源由用戶提供。在PLC的輸出端子排上，由接輸出電源用的公共端。</p><p>　　需要注意的是，PLC等效電路中的

47、繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)際上是存儲(chǔ)器針對(duì)每一位觸發(fā)器。該觸發(fā)器為“1”態(tài)，則相當(dāng)與繼電器接通；該觸發(fā)器為“0”態(tài)，則相當(dāng)于繼電器斷開。在PLC提供的所有繼電器中，輸入繼電器用來反應(yīng)輸入設(shè)備的狀態(tài)，也可以將其他看成是輸入信號(hào)本身；輸出繼電器用來直接驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備，而其他幾電氣與用戶設(shè)備沒有聯(lián)系，在控制程序中僅起傳導(dǎo)中將信號(hào)的作用，因此統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器，如輔助繼電器、頁數(shù)繼電器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。PLC的所有繼電器統(tǒng)稱PLC的元

48、素。</p><p>　　3.2 PLC的掃描技術(shù)</p><p>　　3.2.1 掃描工作方式</p><p>　　PLC靠執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。為了便于程序執(zhí)行，在存儲(chǔ)器中設(shè)置輸入映象寄存器區(qū)和輸出映像寄存器區(qū)（或統(tǒng)稱I/O映像區(qū)），分別存放執(zhí)行程序之前的個(gè)輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程這個(gè)結(jié)果的狀態(tài)。PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行是以喜歡掃描方式進(jìn)行的。所謂掃描，只不過

49、是一種現(xiàn)象的說法，用戶描述CPU對(duì)程序順序、分時(shí)操作的過程。掃描從第0號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束，即完成一個(gè)掃描周期，然后再從頭開始執(zhí)行用戶程序，并周而復(fù)始的重復(fù)。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序幾乎是同時(shí)執(zhí)行的。</p><p>　　PLC的掃描工作方式同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)

50、明顯不同。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行的方式；在執(zhí)行過程中，如果一個(gè)繼電器的線圈通電，哪么該機(jī)電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)，無論處在控制線路的什么位置，都會(huì)立即動(dòng)作：其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。而PLC采用循環(huán)掃描控制程序的工作方式；在PLC的工作過程中，如果某個(gè)軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉接點(diǎn)，并不一定都會(huì)立即動(dòng)作，只有CPU掃描到該節(jié)點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作：其常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開。</p><p>　

51、　3.2.2 掃描工作過程</p><p>　　PLC開始運(yùn)作時(shí)，首先清除I/O映像的內(nèi)容，然后進(jìn)行自診斷，自檢CPU及I/O組件，確定正常后開始循環(huán)掃描。每個(gè)掃描過程分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣、重新執(zhí)行、輸出刷新。PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)工作周期（或掃描周期），如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 PLC工作周期的三個(gè)階段</p>

52、<p><b>　　1 輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)（“0”或“1”，表現(xiàn)在接線端上是否承受外加電壓）讀入輸入映像寄存器區(qū)。這個(gè)過程成為對(duì)輸入信號(hào)的采樣，或稱輸入刷新，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。在輸入采樣階段結(jié)束后，即時(shí)輸入信號(hào)狀態(tài)發(fā)生改變，輸入映像寄存器區(qū)中的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生改變。</p>

53、<p><b>　　2 程序執(zhí)行階段</b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，在PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描，又稱程序處理階段。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下，先左后右的順序?qū)τ晒?jié)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)算結(jié)果，刷新輸出映像寄存器區(qū)或系統(tǒng)RAM區(qū)對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。在程序執(zhí)行階段，只有輸入映像寄存器區(qū)存放的輸入采樣值不會(huì)發(fā)生改變，其他各種元素在輸出映像寄存器

54、區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)器內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能隨著程序的執(zhí)行隨時(shí)發(fā)生改變。值得注意的是，在程序的執(zhí)行過程中，排在上面的邏輯行被刷新后的邏輯線圈狀態(tài)或數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些邏輯線圈的接點(diǎn)或數(shù)據(jù)的邏輯行起作用，而排在下面的邏輯行，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，只有等到下一個(gè)掃描周期才可以會(huì)對(duì)排在上面的邏輯行起作用。起原因就是因?yàn)閽呙枋菑纳系较马樞蜻M(jìn)行的，前面執(zhí)行的結(jié)果可能改變前面的掃描結(jié)果，只有到了下一個(gè)掃描周期再次掃描前面程序的時(shí)

55、候才有可能起作用。如果程序中兩個(gè)操作相互用不到對(duì)方的操作結(jié)果，哪么這兩個(gè)操作的程序在整個(gè)用戶程序中的相對(duì)位置是無關(guān)緊要的。</p><p><b>　　3 輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)程序執(zhí)行后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)，將輸出映像寄存器區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再通過輸出端驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備（負(fù)載），這就是PLC的實(shí)際輸出。</p

56、><p>　　3.2.3 掃描周期的計(jì)算</p><p>　　嚴(yán)格的來說，在PLC的實(shí)際工作過程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)（如編程器、上位計(jì)算機(jī)）通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及外設(shè)通信等時(shí)間。一般來說，同型號(hào)的PLC，其自診斷所需的時(shí)間相同，如三菱FX2系列機(jī)自診斷時(shí)間為0.96MS。通信時(shí)間的長度與鏈接等外設(shè)多少

57、有關(guān)系，如果沒有連接外設(shè)，則通信時(shí)間為0.輸入采樣與輸出刷新時(shí)間取決于其I/O點(diǎn)數(shù)，而掃描用戶程序所程序所用的時(shí)間則與掃描速度及用戶程序長短有關(guān)。對(duì)于基本邏輯指令組成用戶程序，二者的乘積即為掃描時(shí)間。如果程序中包含用戶特殊指令，則還必須根據(jù)用戶手冊(cè)查表計(jì)算執(zhí)行這些特殊功能指令的時(shí)間。</p><p>　　3.3 PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間</p><p>　　掃描操作是最基本的PLC操作，也

58、是PLC區(qū)別與其他控制系統(tǒng)的典型的特征之一。它提供固定的邏輯判定順序，按指令的次序求解邏輯運(yùn)算，而且每個(gè)運(yùn)算的結(jié)果，顆粒機(jī)用于后面的邏輯運(yùn)算，消除了復(fù)雜電路的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)，使用戶在編輯的時(shí)候，看不考慮繼電器動(dòng)作延時(shí)，也用不著考慮這些繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量。但PLC采用集中I/O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，不會(huì)映像本次掃描的結(jié)果；導(dǎo)致輸出信號(hào)變化滯后與輸入信號(hào)變化，這就產(chǎn)生了PLC的

59、輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象；最大滯后時(shí)間為2-3個(gè)掃描周期。</p><p>　　產(chǎn)生輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象的原因除了PLC的掃描工作方式外，還與輸入濾波器的滯后作用有關(guān)。為了提高PLC的抗干擾能力，在每個(gè)開關(guān)量的輸入端都采用光電隔離和R-C濾波電路等技術(shù)，其中，R-C濾波電路的濾波常數(shù)一般為10-20ms。若PLC采用繼電器輸出方式，輸出電路中的繼電器觸點(diǎn)的機(jī)械滯后作用，也是引起輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象的一個(gè)原因。<

60、/p><p>　　PLC的這種滯后響應(yīng)，在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)是完全允許的，但不能適應(yīng)要求I/O響應(yīng)速度快的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合。為此，近期的大、中、小型PLC除了加快掃描速度，還在軟硬件上采取一些措施，以提高I/O的響應(yīng)速度。在硬件方面，可選用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊等。</p><p>　　3.3.1 改變信息刷新方式</p><p><b>　　1 I/O立即

61、刷新</b></p><p>　　一般來說，在輸入采樣階段進(jìn)行輸入刷新，在輸除刷新階段刷新輸出鎖存電路；在程序執(zhí)行節(jié)端，既不刷新輸入，又不刷新輸出。這種處理方式是導(dǎo)致輸入輸出滯后響應(yīng)的主要原因。20世紀(jì)80年代中期以來，幾乎所有的PLC都增加一種新的刷新方式：I/O立即刷新。這種新的刷新方式是通過在程序中增加I/O立即刷新指令完成的。用戶可在程序的不同位置插入I/O立即刷新指令。這樣，在PLC投入運(yùn)行

62、后，除了在輸入采樣和輸出刷新階段集中進(jìn)行I/O立即刷新外，還在掃描到I/O時(shí)立即刷新新指令位置，對(duì)指令規(guī)定的輸入輸出范圍，立即進(jìn)行一次刷新：將指令規(guī)定的輸入狀態(tài)讀入輸入映像寄存器區(qū)，將指令規(guī)定的輸出按輸出映像寄存器區(qū)中的狀態(tài)刷新輸出鎖存電路。</p><p>　　2 I/O直接刷新方式</p><p>　　為進(jìn)一步提高I/O響應(yīng)速度，有些PLC采用一種特殊的工作方式---I/O直接刷新方式

63、（DIRECT MODE）與一般PLC不同，采用I/O直接刷新方式輸入和刷新輸出。由于不進(jìn)行集中I/O刷新，其I/O響應(yīng)時(shí)間縮短。</p><p>　　3.3.2 采用中斷技術(shù)</p><p>　　通過在用戶程序中多處插入I/O立即刷新指令，使PLC可以讀取脈沖寬度小于一個(gè)掃描周期的輸入信號(hào)；輸入信號(hào)脈沖寬度越窄，要求I/O立即刷新指令的間隔越小，這給用戶編輯帶來了方便。處理窄脈沖輸入信

64、號(hào)更有效、簡(jiǎn)便的方法是采用診中斷技術(shù)。</p><p>　　近期的PLC都有中斷功能。PLC的中斷系統(tǒng)包括多個(gè)中斷請(qǐng)求源（簡(jiǎn)稱中斷源）和相關(guān)的中斷指令。中斷操作流程圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 中斷操作流程圖</p><p>　　3.3.3 調(diào)整輸入濾波器</p><p>　　無論采用I/O立即刷新指令，還是采用中斷技

65、術(shù)，R-C濾波時(shí)間常數(shù)大都是影響I/O響應(yīng)速度提高的主要因素。設(shè)濾波常數(shù)為10ms，為使x10-x17共8個(gè)輸入狀態(tài)的變化及時(shí)用立即刷新指令REF讀入，則在掃描到該程序之前，變化后的輸入狀態(tài)至需要持續(xù)10ms，才能被讀入I/O映像區(qū)。為了進(jìn)一步提高PLC的I/O響應(yīng)速度，某些近期的PLC提供帶有可調(diào)濾波器的高速開關(guān)量輸入端。這些輸入端采用常數(shù)很小的R-C濾波器和可用指令修改的數(shù)字式濾波器。如FX2系列PLC就提供X7共8個(gè)這樣的高速輸入

66、端，其R-C濾波器時(shí)間常數(shù)僅為50us，另外再加上指令修改的數(shù)字式濾波器。</p><p>　　3.4 PLC的硬件系統(tǒng)</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)由基本單元、I/O擴(kuò)展單元及外部設(shè)備完成，如下圖3-6為PLC的硬件系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)框架圖:</p><p><b>　　編程器——</b></p><p><b

67、>　　盒式磁帶機(jī)——</b></p><p><b>　　打印機(jī)——</b></p><p><b>　　EPROM-</b></p><p><b>　　寫入器</b></p><p><b>　　PLC——</b></p>

68、<p>　　圖3-6 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　1 微處理器（CPU）</p><p>　　與通用計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，整個(gè)PLC工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮下進(jìn)行的。它的主要功能有以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）接受從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，送

69、入存儲(chǔ)器存儲(chǔ)；</p><p>　?。?）用掃描方式接受輸入設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)（輸入映像寄存器）；</p><p>　?。?）監(jiān)測(cè)和診斷電源，PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和用戶程序編程過程中的語法錯(cuò)誤；</p><p>　?。?）執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳遞和存儲(chǔ)等功能；</p><p>　　（5）根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新

70、有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器表的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。</p><p><b>　　2 存儲(chǔ)器 </b></p><p>　　PLC配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用來存放用戶編織出來控制程序。</p><p>　　系統(tǒng)程序用來管理PLC系統(tǒng)，不能由用戶直接存取，所以，PL

71、C產(chǎn)品樣本或說明書中所列的存儲(chǔ)器類型及其容量，系指用戶程序存儲(chǔ)器而言。如FX2-24M的存儲(chǔ)器容量為4K步，即指用用戶程序存儲(chǔ)器的容量。</p><p>　　PLC所配的用戶存儲(chǔ)器的容量 大小差別很大，通常中小型PLC的用戶存儲(chǔ)容量在8K步以下，大型PLC的存儲(chǔ)了容量可達(dá)到或超過256K步。</p><p>　　3 輸入/輸出(I/O)部件</p><p>　　實(shí)際

72、生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的輸入信號(hào)多種多樣信號(hào)電平各不相同，而PLC所能處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，因此必須通過輸入模塊將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接受和處理的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。同樣外部執(zhí)行元件如電磁閥、接觸器、繼電器等所需要的控制信號(hào)電平也千差萬別，亦必須通過輸出模塊將CPU輸出的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成這些執(zhí)行元件所能接收的控制的信號(hào)。所以，輸入/輸出模塊實(shí)際上是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與被控制對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的作用。<

73、;/p><p>　　PLC輸入/輸出模塊的電路框圖如圖3-7圖3-8所示。</p><p>　　圖3-7 輸入接口</p><p>　　圖3-8 輸出接口</p><p>　　為提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出模塊都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用由發(fā)光二接管和光電三接管組成的光電耦合器，在模擬量I/O模塊中通常采用隔離放大器。&

74、lt;/p><p>　　來自工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)經(jīng)輸入模塊進(jìn)入PLC。這些信號(hào)有的是數(shù)字量，有的是模擬量；有的是直流信號(hào)，有的是交流信號(hào)。使用時(shí)要根據(jù)輸入信號(hào)的類型選擇何時(shí)得輸入模塊。</p><p>　　由PLC產(chǎn)生的輸出控制信號(hào)經(jīng)過輸出模塊去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，如電鍍上的升降電動(dòng)機(jī)的起停和正反轉(zhuǎn)、閥門的開閉、設(shè)比的移動(dòng)、升降等。和輸入模塊相同，與輸出模塊相接的負(fù)載所需的控制信號(hào)有的是屬質(zhì)量，有的模

75、擬量；有的交流，有的是直流。因此，同樣需要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇合適的輸出模塊。PLC具有多種模塊，常見的有屬質(zhì)量I/O模塊和模擬量I/O模塊，以及快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、通信接口模塊、溫度控制模塊、中斷控制模塊、PID控制模塊和位置控制模塊等多種。I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，PLC系統(tǒng)的靈活性越好；I/O模塊的I/O容量越大，PLC系統(tǒng)的適應(yīng)性越強(qiáng)。</p><p><b>　　4 電源部件<

76、;/b></p><p>　　PLC配有開關(guān)式穩(wěn)定電源的電源模塊，用來將外部供電電源轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的CPU、存儲(chǔ)器和I/O接口等電路工作所需要的直流電源。PLC的電源部件有很好哦的穩(wěn)壓設(shè)施，因此對(duì)外部電源的穩(wěn)定性要求不高，一般允許外部電源電壓的額定值在+10%~-15%范圍內(nèi)波動(dòng)。小型PLC的電源往往和CPU單元合為一體，大中型PLC都有專用電源部件。為了防止在外部電源發(fā)生故障的情況下，PLC內(nèi)部程序和數(shù)

77、據(jù)等重要信息的丟失，PLC還帶有鋰電池作為后備電源。</p><p><b>　　第4章 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　4.1 電鍍行車控制系統(tǒng)的種類</p><p>　　4.1.1 繼電接觸器控制系統(tǒng)</p><p>　　繼電器問世以來，一直是電氣控制的主流，目前國內(nèi)仍有不少廠家應(yīng)用繼電接觸器控制系統(tǒng)。其

78、中輸人單元為按鈕開關(guān)等主令電器、邏輯單元是支配控制系統(tǒng)的“程序”，它是由各種繼電器的觸點(diǎn)通過導(dǎo)線連接，并具有一定的邏輯功能的控制線路。輸出單元包括各種閥門的控制線圈、各類接觸器控制線圈及信號(hào)指示等執(zhí)行元件。這種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：價(jià)格便宜、性能價(jià)格比低。由于存在繼電器抖動(dòng)、打弧、吸合不良等現(xiàn)象，因此控制系統(tǒng)壽命短，可靠性差。因?yàn)樗淖詣?dòng)控制功能是靠繼電器的輔助觸點(diǎn)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，而觸點(diǎn)動(dòng)作一次需要幾十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改變控制邏輯

79、就要改變各觸點(diǎn)間的連線，故技改難度大，同時(shí)體積大，耗能高。因此繼電接觸器控制方案，適用控制邏輯比較簡(jiǎn)單，所需繼電器數(shù)量較少，程序固定的場(chǎng)合。</p><p>　　4.1.2 可編程序控制器控制系統(tǒng)</p><p>　　1 可編程序控制器的特點(diǎn)</p><p>　　（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　?。?）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活；

80、</p><p>　　（3）編程方便，易于使用；</p><p>　　（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)； </p><p>　?。?）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；</p><p>　　（6）維修方便，維修工作量少；</p><p>　?。?）PLC體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。</p><p&

81、gt;　　2 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而功能卻大大加強(qiáng)。目前，在先進(jìn)工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)。</p><p>　　概括起來主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　?。?）順序控制；</b></p>

82、<p><b>　?。?）運(yùn)動(dòng)控制；</b></p><p>　?。?）閉環(huán)過程控制；</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理；</b></p><p><b>　?。?）通信和聯(lián)網(wǎng)。</b></p><p>　　4.2 電鍍行車控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀<

83、/p><p>　　在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域里，小到一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)電一體化設(shè)備、大到整個(gè)生產(chǎn)線，以及大型的工程領(lǐng)域里，都存在PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)存在。PLC已不在是局限在邏輯上，應(yīng)該理解成過程控制器，在整個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域，PLC和傳動(dòng)是組成自動(dòng)控制的兩個(gè)非常重要的部分。</p><p>　　在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，還有很多分支在并列發(fā)展。我們還有很多單體化、一體化的設(shè)備，

84、現(xiàn)在越來越微型化離散的控制也在同步進(jìn)行。為滿足自動(dòng)控制領(lǐng)域各層面的不同要求，微型機(jī)、小型機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭也很猛。</p><p>　　現(xiàn)在，PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制方面都得到廣泛的應(yīng)用。如今大、中型、甚至小型PLC都配有A/D、D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有PID功能。這些功能使PLC應(yīng)用于模擬量的閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制、速度控制等具有了硬件

85、基礎(chǔ)；PLC具有輸出和接收高速脈沖的功能，配合相應(yīng)的傳感器及伺服裝置，PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制；PLC配合可編程終端設(shè)備（如觸摸屏），可以實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，為分析、研究系統(tǒng)提供依據(jù)；利用PLC的自檢信號(hào)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控；PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而能方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。功能完備的PLC不僅能滿足控制的要求，還能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。</p><p&

86、gt;　　總之為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)擴(kuò)印不同需要，PLC產(chǎn)品大致向以下幾方面發(fā)展：</p><p>　?。?）向小型化方向發(fā)展；</p><p>　?。?）向高速度、大容量和智能化方向發(fā)展；</p><p>　?。?）PLC編程工具與編程語言的多樣化、高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化；</p><p>　?。?）向

87、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；</p><p>　　（5）發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)和故障診斷。</p><p>　　4.3 課題的內(nèi)容和工藝要求</p><p><b>　　1 內(nèi)容：</b></p><p>　　電鍍生產(chǎn)線上有三個(gè)槽，工件由裝有可升降吊鉤的行車帶動(dòng)，經(jīng)過電鍍、鍍液回收、清洗等工序，完成電鍍?nèi)^程。在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)，工人將代加工

88、的零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，專用行車便提升并自動(dòng)逐段進(jìn)行。按工藝要求在需要停留的槽位停下，并自動(dòng)下降，停留一定時(shí)間（各槽停留時(shí)間按事先工藝要求調(diào)定）后自動(dòng)提升，如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序，直至生產(chǎn)線的末端自動(dòng)返回原位，卸下處理好的零件，重新裝料發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　工件放入鍍槽中，電鍍

89、280s后提起，停放28s，讓鍍液從工件上流回鍍槽中，然后放人回收液中浸30s，提起后停15s，接著放入清水槽中清洗30s。最后提起停15s后，行車返回原位，一個(gè)工件的電鍍過程結(jié)束。如果在中途斷電，工件將報(bào)廢無需在進(jìn)行下面的工序，所以可以通過點(diǎn)動(dòng)操作返回，取下報(bào)廢品。電鍍工藝流程圖如圖4-1：</p><p>　　4.4 工作過程分析</p><p>　　鍍專用行車采用遠(yuǎn)距離控制，起吊重

90、量500kg以下，起重物品是有待進(jìn)行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。根據(jù)電鍍加工工藝的要求，電鍍專用行車的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作流程如圖4-1所示，其中1 槽為電鍍槽，槽中裝有電鍍液，2槽為回收槽，3槽為清水槽，實(shí)際生產(chǎn)中電鍍槽的數(shù)量由電鍍工藝要求決定，電鍍的種類越多，槽的數(shù)量越多。</p><p>　　電鍍專用行車的工作過程如下：</p><p>　?。?）在電鍍生產(chǎn)一側(cè)，工人將待加工的零件裝入吊籃，

91、發(fā)出控制信號(hào)，行車自動(dòng)上升，并逐段前進(jìn)，根據(jù)工藝要求在需要停留的槽位停止。</p><p>　?。?）行車停留在某個(gè)槽位上面后，自動(dòng)下降，停留一定的時(shí)間（各槽停留的時(shí)間根據(jù)工藝要求預(yù)先設(shè)定），再自動(dòng)上升并繼續(xù)前行。</p><p>　?。?）如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工序，直至生產(chǎn)的末端。然后，自動(dòng)返回原位，由工人卸下處理好的零件。</p><p>　　至此，一次循

92、環(huán)加工完成，可見，電鍍專用行車加工過程的控制是順序控制，由吊籃前進(jìn)、下降、延時(shí)停留、上升、后退等工序組成。</p><p>　　第5章 電鍍行車控制系統(tǒng)的總體方案</p><p>　　5.1 電鍍行車概述</p><p>　　5.1.1 電鍍行車的用途</p><p>　　本電鍍行車是某企業(yè)電鍍車間為了提高工作效率，促進(jìn)生產(chǎn)自動(dòng)化和減輕

93、勞動(dòng)強(qiáng)度而制造的一臺(tái)起吊設(shè)備。該設(shè)備采用遠(yuǎn)距離控制，起吊物品是有待進(jìn)行電鍍或表面處理的各種產(chǎn)品零件。另外，本電鍍行車擁有手動(dòng)、單周和連續(xù)3種工作方式，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇其中工作方式進(jìn)行電鍍產(chǎn)品零件，這樣就大大增加了對(duì)電鍍行車操作的靈活性。</p><p>　　5.1.2 電鍍行車的基本組成結(jié)構(gòu)</p><p>　　電鍍生產(chǎn)線采用專用行車，行車架上裝有可升降的吊鉤，行車和吊鉤各有一臺(tái)電

94、動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。行車的前進(jìn)、后退和吊鉤的上升、下降均由相應(yīng)的行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)。</p><p>　　該電鍍生產(chǎn)線只有三個(gè)基本的槽位，分別是：清水槽、回收槽和電鍍槽。編程時(shí)要求半自動(dòng)和全自動(dòng)控制。電鍍生產(chǎn)線工藝流程如圖3-1所示。</p><p>　　5.1.3 電鍍行車的工作原理</p><p>　　（1）行車、吊鉤的行程控制:采用計(jì)數(shù)固定的脈沖數(shù)來控制各種轉(zhuǎn)速下工作臺(tái)

95、的行程；</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量和顯示:通過編碼器產(chǎn)生的高速脈沖，在利用PLC高速計(jì)數(shù)器在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)，</p><p>　?。?）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn):由PLC輸出端Y0、Y1分別控制繼電器KM1、KM2去改變加給三相異步電動(dòng)機(jī)的直流電源的極性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)向(行車前進(jìn)后退、吊鉤上升下降)的控制。</p><p>　　5.2 對(duì)電

96、鍍行車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　5.2.1 對(duì)工作方式的設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）為了適應(yīng)電鍍行車控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方便的需要，應(yīng)使電鍍行車控制系統(tǒng)具備手動(dòng)、單周和連續(xù)三種工作方式。</p><p>　?。?）應(yīng)具有對(duì)上述三種工作方式的自由選擇功能。</p><p>　　（3）為了避免程序混亂，應(yīng)能避免在同一

97、時(shí)間內(nèi)電鍍行車按兩種或兩種以上的工作方式運(yùn)行。</p><p>　　5.2.2 對(duì)全機(jī)控制的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1 在單周和連續(xù)工作方式下，當(dāng)下述初始條件中的任何一個(gè)不具備時(shí)，應(yīng)避免電鍍行車啟動(dòng)運(yùn)行：</p><p>　　（1） 行車大車在初始位置；</p><p>　　（2） 行車小車在初始位置；</p><

98、p>　　（3） 吊鉤在初始位置。</p><p>　　2 在單周和連續(xù)工作方式下，應(yīng)能使電鍍行車按照預(yù)先規(guī)定的工藝流程運(yùn)行。</p><p>　　3 在電鍍產(chǎn)品零件的過程中，如遇到任何一步不能正常完成，應(yīng)能使電鍍行車立即自動(dòng)停車。</p><p>　　4 在連續(xù)工作方式下，應(yīng)能對(duì)電鍍行車工作循環(huán)次數(shù)和一個(gè)循環(huán)完成時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，具備計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)功能。</p&

99、gt;<p>　　5 應(yīng)能保證操作人員隨時(shí)都能使電鍍行車緊急停車。</p><p>　　5.2.3 對(duì)控制系統(tǒng)保護(hù)的要求</p><p>　　為了能夠保障電鍍行車及其控制系統(tǒng)的安全，應(yīng)使控制系統(tǒng)具備以下保護(hù)功能：</p><p><b>　?。?）短路保護(hù)；</b></p><p><b>　　

100、（2）過載保護(hù)；</b></p><p><b>　?。?）失壓保護(hù)；</b></p><p>　?。?）吊鉤緊急制動(dòng)。</p><p>　　5.2.4 對(duì)信號(hào)顯示和故障報(bào)警的設(shè)計(jì)要求</p><p>　?。?）在任何工作方式下，信號(hào)顯示系統(tǒng)都能顯示電鍍行車及其傳送帶運(yùn)行的全過程。</p>&

101、lt;p>　?。?）信號(hào)顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示控制系統(tǒng)的電源的工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，控制系統(tǒng)的工作方式。</p><p>　?。?）當(dāng)任何一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)，信號(hào)顯示系統(tǒng)應(yīng)能顯示發(fā)生過載故障</p><p>　　電動(dòng)機(jī)，故障報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出音響故障信號(hào)。</p><p><b>　　5.3 方案比較</b></p>

102、<p>　　5.3.1 繼電器、PLC電路圖電路分析</p><p>　?。?） 如圖5-1為繼電器電路圖；圖中SBT為常開按鈕，SBP位常閉按鈕，KM為繼電器線圈。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SBT，繼電器KM的線圈通電，其常開觸點(diǎn)KM閉合，由于常開觸點(diǎn)KM與啟動(dòng)按鈕SBT并聯(lián)，所以即使松開啟動(dòng)按鈕SBT，已經(jīng)閉合的常開觸點(diǎn)KM仍然能使繼電器KM的線圈通電，這個(gè)常開觸點(diǎn)稱作“自鎖”觸點(diǎn)。停止時(shí)按下停止按鈕SBP

103、，繼電器的線圈失電。</p><p>　　（2） 如圖5-2為PLC梯形圖；圖中X0為常開輸入觸點(diǎn)，X1為常閉輸入觸點(diǎn)，Y0表示輸出，其輸出Y0的工作狀態(tài)受X0、X1信號(hào)控制，當(dāng)按下啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0，輸出繼電器Y0的線圈通電，其常開觸點(diǎn)Y0閉合，由于常開觸點(diǎn)Y0與啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0并聯(lián)，所以即使松開啟動(dòng)輸入繼電器按鈕X0，已經(jīng)閉合的常開觸點(diǎn)Y0仍然能使輸出繼電器YO的線圈通電。停止時(shí)按下停止按鈕X1，輸

104、出繼電器的線圈Y0失電，常開觸點(diǎn)Y0斷開。</p><p>　　5.3.2 PLC與繼電器的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　如圖5-1、5-2對(duì)于同一控制電路，繼電控制原理和梯形圖的輸入、輸出信號(hào)基本相同，控制過程等效。</p><p><b>　　繼電器的特點(diǎn)： </b></p><p>　?。?）功能不易擴(kuò)展；<

105、/p><p>　?。?）繼電器價(jià)格相對(duì)PLC便宜；</p><p>　?。?）繼電器接線復(fù)雜，一個(gè)產(chǎn)品的工藝改變，要重新接線，布線不易更新；</p><p>　　（4）繼電控制使用是內(nèi)部繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器靠硬件連接控制電路；</p><p>　?。?）可靠性不高，查找和排除故障十分困難；</p><p>　?。?）當(dāng)產(chǎn)

106、品更新時(shí)繼電器控制系統(tǒng)的元件和接線都要相應(yīng)的變化，而且這種變動(dòng)工作量很大，工期長費(fèi)用高。</p><p>　　在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和電子邏輯控制系統(tǒng)中，控制任務(wù)的完成時(shí)通過電器、電子控制線路來實(shí)現(xiàn)的。這些控制線路間繼電器、接觸器、電子元件等若干分立器件用導(dǎo)線連接在一起、形成滿足控制對(duì)象動(dòng)作要求的控制程序。這樣的控制系統(tǒng)成為接線程序控制系統(tǒng)。因其程序就固定在接線中，所以又成為接線程序。在接線控制系統(tǒng)中，若要修改控

107、制程序就必須改變接線。</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)接線程序控制系統(tǒng)，首先需要針對(duì)具體的控制對(duì)象，分析控制要求，確定所需的用戶輸入輸出設(shè)備，設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制線路，再根據(jù)需要制作針對(duì)該控制裝置（如繼電器控制柜或控制臺(tái)）。對(duì)于較復(fù)雜的控制過程，控制線路的設(shè)計(jì)將非常繁瑣、困難。設(shè)計(jì)的控制線路也很復(fù)雜。由于控制系統(tǒng)器件接線多，使系統(tǒng)的可靠性受到了很大的影響，其平均無故障時(shí)間往往較短。控制系統(tǒng)完成以后，如控制任務(wù)發(fā)生變化（如

108、生產(chǎn)工藝流程的變化），則必須改變相應(yīng)接點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)；因而容易造成界限程序控制系統(tǒng)的靈活性、通用性較低，故障率高，維修也不方便。 </p><p><b>　　PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　　1 可靠性高、抗干擾性強(qiáng)</p&

109、gt;<p>　　PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件或軟件的剛干擾的設(shè)施。</p><p><b>　　硬件方面的設(shè)施有：</b></p><p>　　（1）隔離PLC的輸入、輸出接口電路

110、一般都采用光點(diǎn)耦合器來傳遞信號(hào)，這種光電隔離設(shè)施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了點(diǎn)的聯(lián)系，有效地抑制了外部的干擾源對(duì)PLC的影響，還可以防止外部強(qiáng)電穿入內(nèi)部CPU。</p><p>　?。?）濾波PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置了多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)。</p><p>　　（3）在PLC內(nèi)部CPU供點(diǎn)電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等設(shè)施，防止干擾信號(hào)通過供電源進(jìn)

111、入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入\輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的相互干擾；</p><p>　?。?）內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷等電路，一旦發(fā)生故障就報(bào)警；</p><p>　?。?）外部采用密封、防塵、抗震的外殼封裝機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)工作的惡劣的環(huán)境。</p><p>　　在軟件方面的設(shè)施有：</p><p>　?。?）設(shè)置故