plc四层电梯控制系统毕业论文-文库吧

【正文】 令执行完毕，输出状态映像区中所有输出继电器的状态就在 CPU的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定的输出方式输出，推动外部的相应执行器件工作，这就是PLC输出刷新阶段。 5） 程序执行 PLC在程序执行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条指令。从输入状态映像区 读出输入信号的状态，经过相应的运算处理等，将结果写入输出状态映像区。通常将自诊断和通讯服务合称为监视服务。输入刷新和输出刷新称为 I/O刷新。可以看出， PLC在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，对输出赋的值也只有在输出刷新阶段才能被送出，而在程序执行阶段输入、输出会被封锁。这种方式称做集中采样、集中输出。 （二） 扫描周期 扫描周期即完成一次扫描（ I/O刷新、程序执行和监视服务）所需要的时间，由 PLC的工作过程可知，一个完整的扫描周期 T应为： T等于 （输入一点时间输入点数） +（运算速 度程序步数） +（输出一点时间输出点数） +监视服务时间 扫描周期的长短主要取决于三个要素：一是 CPU执行指令的速度；而是每条指令占用的时间；三是执行指令条数的多少，即用户程序的长度。扫描周期越长，系统的响应速度越慢。现在厂家生产的基型 PLC 的一个扫描周期大约为 10ms，这对于一般的控制系统来说完全是允许的，不但不会造成影响，反而可以增强系统的抗干扰能力，这是因为输入采样仅在输入刷新阶段进行。 PLC在一个工作周期的大部分时间里实际上是与外设隔离的，而工业现场的西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 干扰常常是脉冲式的、短期的，由于系统响应慢， 往往要几个扫描周期才响应一次，多次扫描因瞬时干扰而引起的误动作将会大大减少，从而提高了系统的抗干扰能力。但是对控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时还需要采取一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应带来的不良影响。 第 2 章 PLC 控制系统抗干扰措施 硬件抗干扰措施 抑制电源系统引入的干扰 PLC 本身的抗干扰能力一般都很强。通常，只能将 PLC 的电源与系统的动力设备电源分开配线，对于电源线来的干扰，一般都有足够强的抑制能力。但是，如果遇上特殊情况，电源干扰特 别严重，可加接一个带屏蔽层的隔离变压器以减少设备与地之间的干扰，提高系统的可靠性。如果一个系统中含有扩展单元，则其电源必须与基本单元共用一个开关控制，也就是说，它们的上电与断电必须同时进行。良好的接地是保证 PLC 安全可靠运行的重要条件。为了抑制附加在电源及输入端、 输出 端的干扰，应给 PLC 接专用地线，并且接地点要与其它设备分开。若达不到这种要求，也可采用公共接地方式。但是禁止采用串联接地方式，因为它会使各设备间产生电位差而引入干扰。此外，接地线要足够粗，接地电阻要小，接地点应尽可能靠近 PLC 。 抑制接地系统引入的干扰 接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是 PLC控制系统抗干扰的重要措施之一。接地在消除干扰上起很大的作用。这里的接地是指决定系统电位的地，而不是信号系统归路的接地。在 PLC 控制系统中有许多悬浮的金属架，它们是惧空中干扰的空中线，需要有决定电位的地线。交流地是 PLC 控制系统供电所必需的，它通过变压器中心点构成供电两条回路之一。这条回路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰源。因此交流地线、直流地线、模拟地和数字地等必须分开。数字地和模拟地的共点地最好置悬 浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。系统地端子 LG 是抗干扰的中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地的端子 GR 连接。 抑制输入输出电路引入的干扰 输入电路是 PLC 接受开关量、模拟量等输入信号的端口，其元器件质量的优劣、接线方式及是否牢靠也是影响控制系统可靠性的重要因素。以开关量输入为例，按钮、行程开西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 关的触点接触要保持在良好状态，接线要牢固可靠。机械限位开关是容易产生故障的元件，设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机 械限位开关。此外，按钮触点的选择也影响到系统的可靠性。在设计电路时，应尽量选用可靠性高的元器件，对于模拟量输入信号来说，常用的有 4～ 20mA、 0～ 20mA直流电流信号； 0～ 5V、 0～ 10V直流电压信号，电源为直流24V。 对于开关量输出来说， PLC 的输出有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出三种形式，具体选择哪种形式的输出应根据负载要求来决定，选择不当会使系统可靠性降低，严重时导致系统不能正常工作。如晶闸管输出只能用于交流负载，晶体管输出只能用于直流负载。此外， PLC 的输出端子带负载能力是有限的，如果超过 了规定的最大限值，必须外接继电器或接触器，才能正常工作。外接继电器、接触器、电磁阀等执行元件的质量，是影响系统可靠性的重要因素。常见的故障有线圈短路、机械故障造成触点不动或接触不良。这一方面可以通过选用高质量的元器件来提高可靠性，另一方面，在对系统可靠性及智能化要求较高的场合，可以根据电路中电流异常的情况对输出单元的一些重点部位进行诊断，当检测到异常信号时，系统按程序自动转入故障处理，从而提高系统工作的可靠性。若 PLC 输出端子接有感性元件，则应采取相应的保护措施，以保护 PLC 的输出触点。 抑制外 部配线干扰的措施 为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出应分别使用各自的电缆；对于集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线、必须使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧悬空，而在控制侧接地。 软件抗干扰措施 硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时，可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。 1） 、利用 看门狗 方法对系统的运动状态进行监控 PLC 内部具有丰富的软元件，如定时器、计数器、辅助继电器等，利用它们来设计一些程序，可以屏蔽输入元件的误 信号 ，防止 输出 元件的误动作。在设计应用程序时，可以利用 看门狗 方法实现对 系统各组成部分运行状态的监控。如用 PLC控制某一运动部件时，编程时可定义一个定时器作 看门狗 用，对运动部件的工作状态进行监视。定时器的设定值，为运动部件所需要的最大可能时间。在发出该部件的动作指令时，同时启动 看门狗 定时器。若运动部件在规定时间内达到指定位置，发出一个动作完成信号，使定时器清零，说明监控对象工作正常；否则，说明 监控对象工作不正常，发出报警或停止工作信号。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 2） 、消抖 在振动环境中，行程开关或按钮常常会因为抖动而发出误信号，一般的抖动时间都比较短，针对抖动时间短的特点，可用 PLC 内部计时器经过一定时间的延时，得到消除抖动后的可靠有效信号，从而达到抗 干扰 的目的。 3） 、用软件数字滤波的方法提高输入信号的信噪比 为了提高输入信号的信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统，采用程序限幅法，即连续采样五次，若某一次采样值远远大于其它几次采样的幅值，那么就舍去之。对于流量、压力、液面、位移等 参数，往往会在一定范围内频繁波动，则采用算术平均法。即用 n 次采样的平均值来代替当前值。一般认为：流量 n= 12，压力 n=4 最合适。对于缓慢变化信号如温度参数，可连续三次采样，选取居中的采样值作为有效信号。对于具有积分器 A/D 转换来说，采样时间应取工频周期 20ms 的整数倍。实践证明其抑制工频干扰能力超过单纯积分器的效果。 第 3 章 硬件设计 可编程序控制器 PLC 的选型 我们通过了对多种 PLC 的 实验 筛选一致认为这次设计时选用 S7 224 的 PLC 最为合适。 CPU 的能力 CPU224集成 14输入 /10 输出共 24 个数字量 I/O 点，可连接 7个模块，最大扩展至 168路数字量 I/O 或 35 路模拟量 I/O 点， 13KB 程序和数据存储空间。 CPU224输入电路采用了双向光电耦合器， 24V直流极性可任意选择，系统设置 1M 为 输入端子的公共端， 2M 为 输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了 MOSFET功率驱动器件，并将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，共有 1L、 2L两个公共端，可接入不同的负载。 I/O 点数的确定 CPU224主机共有 至 、 至 14 个输 入点和 至 、 至 10个输出点。 存储器容量的选择 由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求 PLC的存储器容量， CPU224 的程序和数据存储空间按 256 个 I/O 点至少选13K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 PLC 电源的选择 PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进 PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般 PLC的供电电源应设计选用 220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应 用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果 PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入 PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。 我们做实验用的是 220V的电源。 第 4 章 设计过程 方案研究与选择 我通过对多种 PLC方案的分析认为 PLC 四层楼电梯控制系统设计 是现在的时代潮流，具有学习的必要所以我选择了 PLC 四层楼电梯控制系统设计 。 控制要求分析 把可编程控制器拨向 RUN 后，按其 他按钮无效，只有按 SQ1才有效 E1 亮，表示电梯原始层在一层。 设计步骤 四层楼电梯控制电气图 如图（ 41） 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 图（ 41） 图（ 41） 四层楼电梯控制在各阶段运行状况 电梯停留在一层： （ 1）按 SB6 或 SB7（ SB2）或 SB6， SB7（ SB2），电梯上升，按 SQ1，才有效 E灯亮，表示电梯原始层在一层。 （ 2）按 SB8 或 SB9（ SB3）或 SB8， SB9（ SB3），电梯上升，按 SQ3 无反应，应先按SQ2， E1 灭， E2 亮，电梯仍上升 ，再按 SQ3， E3 亮，电梯停止。 （ 3）按 SB10（ SB4），电梯上升，按 SQ4无反应，应先按 SQ2， E1灭， E2亮，电梯仍上升，再按 SQ4， E3， E4 亮，电梯停止。 （ 4）按 SB6， SB8 或 SB6， SB8， SB3 或 SB6， SB2， SB3，电梯上升，按 SQ2， E1 灭，E2 亮，电梯停止 2s 后上升，按 SQ3， E2 灭， E3 亮，电梯停止 2s 后下降，再按 SQ2， E3灭， E2 亮，电梯停止。 （ 5）按 SB6， SB8， SB2 或 SB6， SB8， SB2， SB3 或 SB6， SB2， SB3，电梯上升，按SQ2， E1 灭， E2 亮，电梯 停止 2s 后上升，按 SQ3， E2灭， E3亮，电梯停止 2s后下降，再按 SQ2， E3 亮，电梯停止。 （ 6）按 SB6， SB9 或 SB6， SB9， SB3，电梯上升，按 SQ2， E1 灭， E2 亮，电梯仍上升，按 SQ3， E2 灭，