基于PLC升降横移式立体车库控制系统设计(4)

2019-04-09 17:31

西安工程大学本科毕业设计(论文)

就是执行用户程序,产生相应的控制信号;进行数据处理,分时、分渠到执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作,完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务;根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出寄存器的内容,再由输入映像寄存器的内容,实现输出控制、制表、打印、数据通信等。

EPROM 盒式存储器

ROM

RAM

内部存储器

外存接口 其他接口 A/D、D/A 计算机 其他设备

键盘与显示 中央处理器(CPU) 输入接口光耦合 输出接口继电器或晶体管 输入接线端子 输出接线端子 图2-2 PLC逻辑结构图

2.存储器

PLC中的存储器与普通微机系统的存储器的结构类似,它由系统程序存储器和用户程序存储器等部分构成。

(1)系统程序存储器

系统程序存储器是用EPROM或EEPROM来存储厂家编写的系统程序。系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序,相当于单片机的监控程序或微机的操作系统,在很大程度上它决定该系列PLC的性能与质量,用户无法更改或条用。系统程序有系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序这3种类型。

①系统管理程序:由它决定系统的工作节拍,包括PLC运行管理(各种操作的时间分配安排)、存储空间管理(生成用户数据区)和系统自诊断管理(如电源、系统出错,程序语法、句法检验等)。

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②用户程序编辑和指令解释程序:编辑程序能将用户程序变为内码形式以便于程序的修改调试,驾驶程序能将编程语言变为机器语言便于CPU的操作和运行。

③标准子程序和调用管理程序:为了提高运行速度,在程序执行中某些信息处理(I/O处理)货特殊运算等都是通过标准子程序来完成的。

(2)用户程序存储器

用户程序存储器用来存放用户的应用程序和数据,它包括用户程序存储器(程序区)和用户数据存储器(数据区)两种。

程序存储器以存储用户程序,数据存储器用来存储输入、输出以及内部接点和线圈的状态以及特殊功能要求的数据。

用户存储器的内容有用户根据控制需要可读、可写、可任意修改和增删。通常的用户存储器形式有高密度、低功耗的CMOSRAM、EPROM和EEOROM3种。

3. I/O单元

I/O单元又称为I/O模块,它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。现场的输入信号,如按钮开关、行程开关、限位开关以及各种传感器输出的开关量或模拟量等,都要通过输入模块传送到PLC中。由于这些信号电平各式各样,而PLC的CPU处理的信号只能是标准电平,所以输入模块还需要将这些信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号。输出模块的作用是接收CPU处理过的数字信号,并把它转换成现场的执行部件所能接受的控制信号,以驱动负载,如电磁阀、电动机、灯光显示等。

PLC提供了各种操作电平和驱动能力的I/O模块供用户选择,如数字量I/O模块、模拟量I/O模块。这些模块又分为直流与交流、电压与电流等类型。

(1)数字量输入模块

数字量输入模块又称为开关量输入模块,它将工业现场的开关量信号转换为标准量信号传送给CPU,并保证信息的正确和控制器不受其干扰。它一般是采用光电耦合电路与现场输入信号相连,这样可以防止使用环境中的强电干扰进入PLC。光电耦合电路的核心是光电耦合器,其结构由发光二级管和光敏晶体管构成。现场输入信号的电源可由用户提供,直流输入信号的电源也可由PLC自身

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提供。数字量输入模块根据使用电源的不同分为直流输入(直流12V或24V)模块和交流输入(交流100~120V或200~240V)模块两种。

①直流输入模块

当外部检测开关接点接入的是直流电压时,需使用直流输入模块对信号进行检测。下面以某一输入点的直流输入模块进行讲解。

直流输入模块的原理图如图2-3所示。外部检测开关S的一端接外部直流电源(直流12V或24V),S的另一端与PLC的输入模块的一个信号输入端子相连,外部直流电源的另一端接PLC输入模块的公共端COM。虚线框内是PLC内部输入电路,R1为限流电阻;R2和C构成滤波电路,抑制输入信号中的高频干扰;LED为发光二级管。当S闭合后,直流电源经R1、R2、C的分压和滤波后形成3V左右的稳定电压给光敏电耦合器VLC,LED显示某一输入点是否有信号输入。光电耦合器VLC另一侧的光敏晶体管接通,此时A点位高电平,内部+5V电压经R3和滤波器形成适合CPU所需的标准信号送入内部电路中。

LED 图2-3 直流输入模块原理电路 交 S R1 C R2 VLC +5V COM A R3 滤波器 内部电路 内部电路中的锁存器将送入额信号暂存,CPU执行相应的指令后,通过地址信号和控制信号将锁存器中的信号进行读取。

当输入电源有PLC内部提供是,外部电源断开,将现场检测开关的公共接点直接与PLC输入模块的公共输入点COM相连接即可。

②交流输入模块

外部检测开关接点加入的是交流电时,需使用交流输入模块进行信号的检测。 交流输入模块的原理电路图如图2-4所示。外部检测开关S的一端接外部交流电(交流100~120V或200~240V),S的另一端与PLC的输入模块的一个信

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号输入端子相连,外部交流电源的另一端PLC输入模块的公共端COM。虚线框内是PLC内部输入电路,R1和R2构成分压电路;C为隔直电容,用来过滤掉输入电路中的直流成分,对交流相当于短路;LED为发光二级管。当S闭合时,PLC可输入交流电源,其工作原理与直流输入电路类似。

LED 图2-4 交流输入模块原 交 S R1 C R2 VLC +5V COM A R3 滤波器 内部电路 ③交直流输入模块

当外部检测开关接点加入的是交流或直流电压时,需使用交直流输入模块进行信号的检测,如图2-5所示。从图中看出,其内部电路与直流输入模块原理电路类似,只不过交直流输入模块原理电路的外接电源除直流电源外,还可以使用12~24V的交流电源。

(2)数字量输出模块

数字量输出模块又称为开关量输出模块,它可将PLC内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。数字量输出模块按照使用电源(即用户电源)的不同,分为直流输出模块、交流输出模块和交直流输出模块3种。按照输出电路所使用的开关器件不同,又分为晶体管输出、晶闸管(即可控硅)输出和继电器输出。其中晶体管输出方式的模块只能带直流负载,晶闸管输出方式的模块只能带交流负载,继电器输出方式的米快即可带直流负载也可带交流负载。

①直流输出模块(晶体管输出方式)

PLC某I/O点直流输出模块的电路图如图2-6所示,虚线框内表示PLC的内部结构。它由光电耦合器VLC、二极管现实LED、输出电路VT、稳压管VD、熔断器FU等组成。当某端需输出时,CPU控制锁存器的对应位为1,通过内部电路控制VLC输出,晶体管VT导通输出,相应的负载接通,同时输出指示灯

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LED亮,表示该输出端有输出。当某端不输出时,锁存器相应位为0,VLC没有输出,VT晶体管截止,使负载失电,此时LED指示灯不亮,负载所需直流电源由用户提供。

LED 图2-5 交直流输入模块原理电路

交 S R1 C R2 VLC +5V com A R3 滤波器 内部电路 内部电路 VLC +5V VT LED R1 R3 R2 VD 负载 FU 图2-6晶体管输出电路

COM ②交流输出模块(晶闸管输出方式)

PLC某I/O点交流输出模块电路图如图2-7所示,虚线框内表示PLC的内部结构。图中双向晶闸管为输出开关器件,由它组成的固态继电器T具有隔离作用;电阻R2和C构成了高频滤波电路,减少高频信号的干扰;浪涌吸收器起限幅作用,将晶闸管上的电压限制在600V以下;负载所需交流电源由用户提供。当某端输出时,CPU控制锁存器的对应位为1,通过内部电路控制T导通,相应的负载接通,同时输出指示灯LED两,表示该输出端有输出。

③交直流输出模块(继电器输出方式)

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