plc在水位控制系统中的应用毕业设计(编辑修改稿)

plc在水位控制系统中的应用毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

杨杰： PLC 在水位控制系统中的应用 8 21 PLC 硬件结构 2． 3． 1 中央处理单元 (CPU) PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和资料，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的 状态或资料，并存入规划的暂存器中，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，从用户程序存贮器中逐条读取指令，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，与个人电脑一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的资料、控制及状态总线构成，还有周边芯片、总线界面及有关电路。 它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。 [3] 2． 3． 2 存储器 PLC 内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。 系统程序存储器： [4] PLC 系统程序决定了 PLC 的基本功能，该部分程序由 PLC 制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。 系统管理程序主要控制 PLC 的运行，使 PLC 按正确的次序工作；用户指令解释程序将 PLC 的用户指令转换为机器语言指令，传输到 CPU 内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。 系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用 ROM 或 EPROM。 ROM 是只读 华东交通大学理工学院毕业设计 9 存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容， ROM 具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存 储的内容。 EPEROM 为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有 E2PROM、 FLASH 等。 用户程序存储器 :[5] 用户程序存储器用于存放用户载入的 PLC 应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器 RAM 内以方便用户修改与调试。 通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到 EPROM 内长期使用。 数据存储器 : PLC 运行过程中需生成或调用 中间结果数据 (如输入 /输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等 )和组态数据 (如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等 )，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器 RAM。 RAM 是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持 RAM 中的内容。 2． 3． 3 输入 /输出 PLC 的对外功能，主要是通过各种输 入 /输出模组与外界联系的，按 I/O 点数确定模组规格及数量， I/O 模组可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 I/O 模组集成了 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。 输入单元是用来连结撷取输入元件的信号动作并透过内部总线将资料送进内存由CPU 处理驱动程序指令部分。 PLC 输入模组 PLC 系统的架构和输入模组产品的选择端视需要被监测的输入信号位准而定。 来自不同类型被监测的传感器与流程控制之变量信号，可以涵盖从177。 10mV 至177。 10V的输 入信号范围。 输出单元是用来驱动外部负载的接口，主要原理是由 CPU 处理以书写在 PLC 里的程序指令，判断驱动输出单元在进而控制外部负载，如指示灯、电磁接触器、继电器、气（油）压阀等。 PLC 输出模组在工业环境中用来控制制动器、气阀及马达等的 PLC 系统模拟输出范围包括177。 5V、177。 10V、 0V 到 5V、 0V 到 10V、 4 到 20mA、或 0 到 20mA 等。 [6] 杨杰： PLC 在水位控制系统中的应用 10 2． 3． 4 编程器 编程器作用是将用户编写的程序下载至 PLC 的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行过程，显示 PLC 状态、内部器 件及系统的参数等。 编程器有简易编程器和图形编程器两种。 简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型 PLC 的编程及现场调试。 图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。 目前 PLC 制造厂家大都开发了计算机辅助 PLC 编程支持软件，当个人计算机安装了PLC 编程支持软件后，可用作图形编程器，进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和 PLC 之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控 PLC 运行状态等。 [7] 2． 3． 5 电源 PLC 的电源将外部供给的交流电转换成供 CPU、存储器等所需的直流电，是整个 PLC的能源供给中心。 PLC 大都采用高质量的工作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多 PLC电源还可向外部提供直流 24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。 [8] PLC 的运作方式 PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的，大致 如下图 22 所示。 即在PLC 运行时， CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。 然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。 随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入 输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 [9] 华东交通大学理工学院毕业设计 11 图 22 可编程控制器的选型 PLC 作为时代发展必须的产物，在世界上拥有众多的生产商 ,比较著名的有德国产的西门子、日本产的三菱与松下， 还有 美国 的 GE 公司。 完成系统的设 计主要是选型和程序设计。 在 不同的系统 里，有着不同的工作环境，工艺流程，对控制功能的要求，由于各程序难易程度不一样，因此有一定的选择标准： （ 1） PLC 机型选择主要考虑 I/O 点数。 根据控制系统所需要的输入设备（如按钮、限位开关、转换开关等）、输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯等）以及 A/D、 D/A转换的个数。 确定 I/O 的点数。 一般要留有一定裕量（约占 10%），满足生产发展和工艺的改进。 杨杰： PLC 在水位控制系统中的应用 12 （ 2）随着 PLC 功能日益完善 ，很多小型机也具有中、大型机的功能。 对于 PLC 的功能选择，一般只要满足 I/O 点数，大 多数机 型也能满足。 目前大多数 PLC 机型都具有I/O 扩展模块、 A/D、 D/A 转换模块，以及高级指令、中断能力与外设通信能力。 （ 3） PLC 一般根据 I/O 点数的不同，内存容量会有相应的差别。 在选择内存容量时同样应留有一定余量，一般时实际程序的 25%。 不应单纯追求大容量，以够用为原则。 （ 4）在 PLC 机型选取上要考虑控制系统与 PLC 结构功能的合理性。 如果是单机系统控制， I/O 点数不多，不涉及 PLC 之间的通信，但又要求功能更强，要求有处理模拟信号的能力，可选择整体式机，如松下 FP0、 FP FPM 系列，以及 OMRON C200H 系列等。 如果。