基于plc的分段液位控制系统的设计

基于plc的分段液位控制系统的设计内容摘要：

出废 水 图 锅炉示意图 第 3 章 系统硬件设计 可编程控制器 (PLC)的选型 PLC 概述 可编程控制器，英文称 Programmable Controller，简称 PLC，本课题中用 PLC作为它的简称。 PLC 是用于工业现场的电控制器。 它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。 它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。 PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。 普通计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息入出 的物理过程一般不考虑的。 而 PLC 则要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。 特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题 ,入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点。 PLC 可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。 其功能要比继电控制装置多的多、强的多。 PLC 有丰富的指令系统，有各种各样的 I/O 接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能： 9 ○ 1 逻辑处理功能； ○ 2 数 据运算功能； ○ 3 准确定时功能； ○ 4 高速计数功能； ○ 5 中断处理（可以实现各种内外中断）功能； ○ 6 程序与数据存储功能； ○ 7 联网通信功能； ○ 8 自检测、自诊断功能。 可以说，凡普通小型计算机能实现的功能， PLC 几乎也都可以做到。 像 PLC 这样。 集丰富功能于一身，是别的电控器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的。 丰富的功能为 PLC 的 广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。 PLC 的选型 在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。 1． 输入输出（ I/O）点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～ 20%的可扩展。 余量后，作为输入输出点数估算数据。 实际订货时，还需根据制造厂商 PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 根据估算的方法故本课题的 I/O 点数为输入 31 点，输出 33 点。 2． 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。 为 了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10～ 15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（ 16 位为一个字），另外再按此数的 25%考虑余量。 因此本课题的PLC 内存容量选择应能存储 2020 条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。 10 3． 控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 根据本课题所设计的自动门控制的 需要，主要介绍以下几种功能的选择。 （ 1） 控制功能 PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。 （ 2） 编程功能 离线编程方式： PLC 和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。 完成编程后，编程器切换到运行模式， CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。 离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。 在线编程方式： CPU 和编程器有 各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。 这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五种标准化编程语言：顺序功能图（ SFC）、梯形图（ LD）、功能模块图（ FBD）三种图形化语言和语句表（ IL）、结构文本（ ST）两种文本语言。 选用的编程语言应遵守其标准（ IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如 C， Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 （ 3）诊断 功能 PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。 硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。 通过软件对 PLC 内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 4． 机型的选择 目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。 通过对输入 /输出点的选择、对存储容量的选择、对 I/O 响应时间的选择以及输出负载的特 点选型的分许。 我们决定使用我们学校已经有的三菱公司生产的 FX2N 系列的 FX2N32MR 型号的可编程 PLC,如图 所示。 该型号 PLC 是 FX 系列 PLC 家族中最先进的系列。 它具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的11 灵活性和控制能力。 图 三菱 FX2N— 32MR PLC 液位传感器的选型 传感器 的 英文名称 SENSOR， 国家标准 GB766587 对传感器下的定义是： “能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成 ”。 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信。