免费毕业论文--自控成型机控制(一)-自动化毕业论(3)
2013-07-17 01:02
导读:LC的强抗干扰能力,易于装入设备内部,是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例:其外型尺寸仅为305×110×110mm,重量2.3kg,功耗小
LC的强抗干扰能力,易于装入设备内部,是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例:其外型尺寸仅为305×110×110mm,重量2.3kg,功耗小于25VA;而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC,与其超小型品种F1系列相比:面积为47%,体积为36%,在系统的配置上既固定又灵活,输入输出可达24~128点。
第一章 PLC简介
1.1 PLC的由来 在PLC问世之前,工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点:体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差,尤其当生产工艺发生变化时,就必须重新设计、重新安装,造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状,1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM),为了适应汽车型号不断更新的要求,以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势,提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置,为此,特拟定了十项公开招标的技术要求,即:1) 编程简单方便,可在现场修改程序;2) 硬件维护方便,最好是插件式结构;3) 可靠性要高于继电器控制装置;4) 体积小于继电器控制装置;5) 可将数据直接送入管理计算机;6) 成本上可与继电器柜竞争;7) 输入可以是交流115V;8) 输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀;9) 扩展时,原有系统只需做很小的改动;10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。根据招标要求,1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC(PDP—14型 ),并在通用汽车公司自动装配线上试用,获得了成功,从而开创了工业控制新时期。从此,可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来,而且,在工业发达
发展很快。
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1.2 PLC的定义 在PLC的发展过程中,美国电气制造商协会(NEMA)经过4年的调查,于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器(Programmable Controller),英文缩写为PC,并作如下定义:“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令,并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。” 国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿,1985年1月又发表了草案第二稿,1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是:“可编程序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,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。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。PLC及其有关外部设备,都应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PLC应直接应用于工业环境,它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。
1.3 PLC的构成
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。
1.4 PLC的各组成元素的构成及功能
1.41 CPU
CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存储器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。
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对使用者来说,不必详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令,但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。
1.42 I/O模块
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。
I/O种类有开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等。
开关量是指只有开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下:
开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
1.43 内存
内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同,除主机单元的已有的内存区外,大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。
1.44 电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VAC)。
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1.45 底板或机架
大多数模块