1、1.引言可编程序控制器,是集计算机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置,简称PLC。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储器,用以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指令,并通过数字式或模拟式的输入、输出接口,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的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,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。以PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。故本设计中采用PLC集中控制的办法,利用PLC简单可视化的
2、程序,对3台电动机实现顺序起停控制,可以通过手动实现,也可以通过延时实现自动起停控制,延时时间可以在线设置,并通过指示灯显示各电动机的运行状态。本设计广泛应用在港口、电厂、煤矿、钢铁企业、水泥、粮食以及轻工业的生产线。既可以运送散状物料,也可以运送成件物品。还可应用于装船机、卸船机、堆取料机等连续运输移动机械。通过本设计对所学的PLC知识综合巩固应用,巩固练习运用组态软件及组态设计,提高对PLC控制系统的设计、安装和调试能力。2. PLC选型世界上PLC产品可按地域分成三大流派:美国、欧洲和日本。日本的PLC技术是由美国引进的,但日本的主推定位在小型PLC上,在小型机领域中颇具盛名。某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制,日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机,所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商,如三菱、欧姆龙、松下、东芝等,在世界小型PLC市场占有很大的份额。2.1可编程逻辑器件的主要产品(1)、欧洲产品德国西门子公司:它有SS系列的产品。有SS95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机,控制点数可达6000多
3、点,模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机,有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400机(大型)。性能比S5大有提高。(2)、美国产品美国GE公司、日本FANAC合资的GEFANAC的9070机也是很吸引人的。它具有很多个特点。诸如,用软设定代硬设定,结构化编程,多种编程语言,等等。它有914、781782、771772、731732等多种型号。另外,还有中型机9030系列,其型号有344、331、323、321多种;还有9020系列小型机,型号为211。美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984785可安31个远程站点,总控制规模可达63535点。小的为紧凑型的,如984-120,控制点数为256点,在最大与最小之间,共20多个型号。 美国AB(AlienBradley)公司创建于1903年,在世界各地有20多个附属机构,10多个生产基地。可编程控制器也是它的重要产品。它的PLC5系列是很有名的,其下有PLC5/10,PLC5/11,PLC5/250多种型号。另外,它也有微型PLC,SLC500即为其中一种。有三种配置,20、30及40I/O配置
4、选择,I/O点数分别为12/8、18/12及24/16三种。美国IPM公司的IP1612系列机,由于自带模拟量控制功能,自带通讯口,集成度又非常之高,虽点数不多,仅16入,12出,但性价比还是高的,很适合于系统不大,但又有模拟量需控制的场合。新出的lP3416机,I/O点数扩大到34入、12出,而且还自带一个简易小编程器,性能又有改进。(3)日本产品 日本三菱公司的PLC也是较早推到我国来的。其小型机FI前期在国内用得很多,后又推出FXZ机,性能有很大提高。它的中、大型机为A系列。AIS、AZC、A3A等。 日本日立公司也生产PLC,其E系列为箱体式的。基本箱体有E-20、E-28、E40、E64。其I/O点数分别为12/8、16/12、24/16及40/24。另外,还有扩展箱体,规格与主箱体相同其EM系列为模块式的,可在16160之间组合。 日本东芝公司也生产PLC,其EX小型机及EXPLUS小型机在国内也用得很多。它的编程语言是梯形图,其专用的编程器用梯形图语言编程。另外,还有EX100系列模块式PLC,点数较多,也是用梯形图语言编程。 日本松下公司也生产PLC。FPI系列为小型机
5、,结构也是箱体式的,尺寸紧凑。FP3为模块式的,控制规模也较大,工作速度也很快,执行基本指令仅0.l微秒。 日本富士公司也有PLC。其NB系列为箱体式的,小型机。NS系列为模块式。欧姆龙公司系列产品,安装简便,应用灵活,编程简化。它有CPM1A型机,P型机,H型机,CQM1、CVM、CV型机,Ha型、F型机等,大、中、小、微均有,特别在中、小、微方面更具特长,在中国及世界市场,都占有相当的份额。 (4)、国内 国内PLC 生产厂约30 家,厂家规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。它生产多种型号与规格的PLC,如SU、SG等,发展也很快,在价格上很有优势。Keyence的PLC进入市场较晚,但在日本已占有相当的市场份额,产品包括CPU,各种附加模块,以及实现人机操作的触摸屏操作产品。型号包括KV5000/3000,KV1000,以及专门应对中国市场的KV-M,等等。此外比较出名的还有深圳德维森,深圳艾默生、无锡光洋、北京和利时等。2.2 PLC的选型 2.2.1、PLC的分类1.从组成结构上分:(1)固定式:PLC各部件组合成一个不可拆卸的整体。(2)组合式(模块式):PLC的各部件按
6、照一定规则组合配置。2.按I/O点数及内存容量分:可分为超小型PLC 、小型PLC、中型PLC 、大型PLC 、超大型PLC。3.按输出形式分:(1)继电器输出:为有触点输出方式,适用于通断频率较低的直流或交流负载。(2)晶体管输出:为无触点输出方式,适用于通断频率较高的直流负载。(3)晶闸管输出:为无触点输出方式,适用于通断频率较高得的交流负载。2.2.2 PLC的主要技术指标1.I/O点数:点数越多,控制规模越大。2.扫描速度:反应PLC运行速度的快慢。3.指令条数:指令越丰富说明其软件功能越强。4.内存容量:用户程序储存器容量。5.内部器件;种类越多,数量越大存储各种信息的能力和控制能力就越强。6.高功能模块:衡量PLC水平重要标志。7.支持软件:便于对PLC编程和监控。8.扩展能力:利用I/O扩展单元和功能模块进行扩展。2.2.3 PLC选型基于三台电机的顺序启停控制要求,由于设计要求不高,控制系统比较简单,对输入与输出的端口要求不是很多。结合本公司生产现场实际,采用欧姆龙系列。欧姆龙PLC有超小型、小型、中型、大型四大产品类型;PLC型号第一个字都为C表示SYSMAC即C系列
7、;C后字母为设计序列 如:CQ、CJ、CS、CV等。本设计选用欧姆龙CJ1M-CPU11。2.2.4 CJ1系列特点CJ1系列PLC采用模块化、总线式结构,整个系统由CPU机架和扩展机架组成。CPU机架由CPU单元、电源单元、基本I/O单元、特殊I/O单元、CPU总线单元和端盖组成,存储器卡可选。扩展机架由I/O接口单元、电源单元、基本I/O单元、特殊I/O单元和CPU总线单元以及端盖组成。扩展机架可连接到CPU机架或其它 CJ1系列扩展机架。3. I/O点设计及外部接线图3.1 CJ1系列I/0存储区及数据区(1)I/O区I/O区的地址范围从CIO 0000 CIO 0079(CIO 位从000000 007915)(2)数据链接区数据链接区的通道范围从CIO 1000 CIO 1199 (CIO 位从100000 119915)。(3)CPU总线单元区 CPU总线单元区从CIO 1500 CIO 1899共包含400个字。(4)特殊I/O单元区 特殊I/O单元区共有960个字,地址范围为 CIO 2000 CIO 2959。5)串行PLC链接区 串行PLC链接区包含90个地址范围从
8、CIO 3100 CIO 3199的字。(6)DeviceNet 区 DeviceNet 区 由600个字组成,地址范围为CIO 3200 CIO 3799。(7)内部I/O区 内部I/O(工作)区有512个字,地址范围为W000 W511,这些字只能用在程序中作为工作字用。(8)保持区 保持区有 512 个字,地址范围 H000 H511(位地址从H00000 H51115)这些字只能用于程序中。(9)辅助区 辅助区有960个字,地址范围从A000 A959。(10) TR(暂存继电器)区 TR区包含16个位,地址范围从TR0 TR15。 (11)定时器区 由TIM、TIMH(015)、TMHH(540)、TTIM(087)、TIMW(813)、和TMHW(815)指令共同使用4096个定时器编号(从T0000 T4095)。可以用定时器编号访问定时器完成标志和当前值(PV)。(12)计数器区 CNT、CNTR (012)、CNTW (814)指令可共同使用4096个计数器编号(从C0000 C4095),可用计数器编号访问计数器的完成标志和PV值。(13)数据存储器(DM)区 数据
9、存储器(DM)区共有32768个字,地址范围从D00000 D32767,。(14)扩展数据存储器(EM)区 扩展数据存储器(EM)区被分成3个Bank(0 2),每个Bank有32768个字,EM区地址范围从E0_00000 E2_32767。(15)变址寄存器 16个变址寄存器(IR0 IR15)用于间接寻址。16)数据寄存器 当间接寻址字地址时,这十六个数据寄存器(DR0 DR15)用作变址寄存器中PLC 存储地址的偏移量。(17)任务标志 任务标志范围从TK00 TK31,且对应于周期任务0 31。(18)条件标志 这些标志包括算术标志,如表示指令执行结果的出错标志和等于标志。 (19)时钟脉冲 时钟脉冲是由系统产生的,按一定时间间隔转ON 和OFF 的标志3.2 I/O点选择控制点的分配输入输出设备地址设备地址FR0.00带式电机M1100.00总开关 SQ0.01带式电机M2100.01自动/手动 SK10.02带式电机M3100.02启动 SB10.03停止 SB20.04M3启动 SB31.06M2启动 SB41.08M1启动 SB51.10M1停止 SB61.07M2停止 SB71.09M3停止 SB81.11急停 SB91.00 表(1)I/O控
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