装配流水线PLC模拟控制实验课题论文.docVIP

1 PLC的基础知识 1.1可编程序控制器概述 1.1.1 PLC的产生和定义 1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 可编程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。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 1.1.2 PLC的发展和应用领域 1988年全世界总销售量达370亿美元。年产量150万台，目前世界上先进工业国家。PLC已成为工业控制的标准设备。它的应用几乎覆盖了所有的工业、企业。 近10年，我国的PLC研制，生产、发展很快、上海宝钢第一期工程，采用了250台。第二期采用了108台，获得了令人瞩目的经济效益和社会效益。 PLC应用越来越广泛，工业自动化程序提高一个新水平。目前，PLC在国内外已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从PLC应用类型看，大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制 运动控制 过程控制（PID闭环控制 ）数据处理 通信联网（构成DCS、FCS系统） 1.1.3 plc的特点 1可靠性高、抗干扰的主要措施之一。输入输出接口电路采用光电耦合器来传递信号。使外部电路和内部电路之间避免电的联系。 2编程简单、使用方便、控制程序可变。 3采用自然语言：梯形图 4功能完善、扩充方便、组合灵活、实用性强。 5体积小、重量轻、功耗低。 1.2 plc的组成及工作原理 1.2.1 PLC的组成 PLC的基本组成包括硬件与软件两部分: PLC的硬件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、 输出接口、通信接口、电源等 PLC的软件：系统程序和用户程序 1.2.2 PLC的工作原理 当PLC运行时，需要进行众多的操作而 PLC的CPU不可能同时去执行多个操作， 每一刻只能执行一个操作 。解决的办法：采用分时操作原理 由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。这种分时操作的方法称为扫描工作方式 扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行执行程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，并周而复始地重复进行。 集中采样：在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。集中输出：在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。 2 S7200—PLC控制系统 2.1 S7200系列PLC的硬件系统 2.1.1 S7200系列PLC系统基本构成SIMATIC S7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的本机I／O，同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的PLC系统如图所示。 图2.1一个完整的PLC系统 CPU模块又称为主机是系统的核心，它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。 ????主机I/O数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I／O点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时，可扩展特殊功能模块，以完成某种特殊的控利用网络接口，可以充分和方便地利用为SIMATICS7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。 ????所有以上这些硬件设备，都在一个统一的工业软件平台上编程和运行，为了更好地管理和使用这些设备，S7—200PLC配备了许多功能强大的专用功能指令，方便地实现各种控制目的S7—200CPU模块包括一个中央处理单元、存储器、电源以及数字I／O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输人部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，控制工业过程中的设备。??从CPU模块的功能来看，SIMATICS7—200系列小型