基于PLC的传送带的控制系统设计 下载本文

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通用性、灵活性、使用方便等问题。主要特点如下:

(1)可靠性高。

可靠性高是PLC最突出的优点之一。PLC具有较高的可靠性是因为它采用微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路完成。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

(2)在设计制造过程中,抗干扰能力强,采用一系列硬件和软件抗干扰措施。

如:硬件方面采用隔离、滤波、精选元器件等。在微处理器与1/0 电路之间采用光电隔离措施,有效地抑制了外部干扰对PLC的影响,同时可以防止外部高压进入CPU单元。

(3)应用灵活。

由于PLC己实现了产品的系统化、标准的积木式硬件结构和单元化的软件设计,使得它不仅可以适应大小不同、功能复杂的控制要求,而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合。PLC用软件功能取代了继电器控制系统中的大量中间继电器、时间继电器、计数器及其它专用功能的器件,使控制系统的设计、安装、接线工作量大大减少。

(4) 功能强,通用性好。有丰富的I/O接口模块。

PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数,顺序控制等功能,而且还具有A/D, D/A转换、数值运算、数据处理和通讯联网等功能;既可以对开关量进行控制,也可以对模拟量进行控制;既可以对单台设备进行控制,也可以对一条生产线或全部生产工艺过程进行控制。PLC具有通信联网功能,可以实现不同PLC之间联网,并可以与计算机构成分布式控制系统。

(5)编程简单。

大多数PLC采用梯形图编程方式。梯形图与传统的继电接触控制线路图有许多相似之处,与常用的计算机语一言相比更容易被操作者接受并掌握。操作者通过阅读PLC操作手册,可以很快熟悉梯形图语言,并用来编制一般的用户程序,这也是PLC获得迅速普及和推广的重要原因之一。

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(6)配套齐全,功能完善,适用性强。

PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

(7)易学易用,深受工程技术人员欢迎。

PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

(8)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造。

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

(9)体积小,重量轻,能耗低。

以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

1.4 可编程控制器的分类

PLC按照输入和输出即I/O的点数多少可分为表1所表示的5种类型。

表1 可编程控制器规模分类表

类型 超小型 小型 中型

I/O点数 24以下 24-256 256-1024 存储器容量/KB 1~2 2~8 8~16 7 毕业论文

大型 超大型 1024-8192 大于8192 16~64 64~256 PLC按结构形式分类可分为厢体式和模块式两种。厢体式又称为单元式或整体式。厢体式PLC将电源,CPU,I/0等都集中装在一个机箱内,结构紧凑,体积小,价格低。一般超小型PLC都采用这种结构,小型PLC多数也属厢体式,它由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU,I/O和电源,扩展单元内没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。

模块式结构的PLC将各部分分成若干个单独的模块,如电源模块,CPU模块,I/O模块和各种功能模块。一般大中型PLC都采用模块式结构。有的小型PLC也采用模块式结构。有的小型PLC也采用这种结构,因为模块式结构的PLC配置灵活,安装方便,便于扩展和维修。

1.5可编程序控制器的发展 1.5.1 国外的PLC发展

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

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20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。 1.5.2 国内的PLC发展

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。

1.5.3 PLC未来展望

21世纪,PLC会有更大的发展。从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

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