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1、基于PLC的梗预处理的电控系统设计 作者： 日期：基于PLC 的梗预处理的电控系统设计摘 要 本文主要介绍卷烟厂制丝车间梗预处理的电控系统设计,近几年来，随着电子与计算机技术的飞速开展，电子电路分析和设计方法有了很大的改良，电子设计自动化也已经成为现代电子系统中不可缺少的工具和手段，而现今PLC技术飞快开展，应用越来越广，在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的开展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。同时电控系统更是趋向智能化方向开展。本系统采用PLC 作为控制核心, STEP7-200 软件进展下位机的软件程序设计,基
2、于WINNCC 对系统进展模拟仿真,完成S7-200 与WINNCC 间的通讯。WinCC集生产自动化和过程自动化于一体，实现了相互之间的整合，这在大量应用和各种工业领域的应用实例中业已证明，包括：汽车工业、化工和制药行业、印刷行业、能源供给和分配、贸易和效劳行业、塑料和橡胶行业、机械和设备成套工程、金属加工业、食品、饮料和烟草行业、造纸和纸品加工、钢铁行业、运输行业、水处理和污水净化。整个系统控制精度高,可靠性好。关键词：关键词: STEP7-200; 控制核心; 通讯 西门子 目录1 引言22 全控制系统总体控制方案确定32.1 总体控制方案确定32.1.1 控制系统的比拟32.2.2 洗
3、衣机的PLC控制系统概述33 全自动洗衣机的根本构造53.1 全自动洗衣机的原理和构造53.2 洗涤脱水系统73.3 排水和进水系统73.4 电动机及传动系统84 电气控制系统94.1 控制系统构造94.2 控制系统原理94.3 检测电路系统105 主要器件的选择115.1 电动机的选择115.2 传感器的选择115.3 可编程控制器外部设计126 软件设计146.1 系统的顺序功能图设计146.2 全自动洗衣机的控制要求146.3 控制系统顺序功能图156.4 控制系统的梯形图设计166.5 程序语句表18设计体会 187 完毕语18致谢19参考文献20 引言烟梗预处理指从打叶风分出来的梗到
4、切梗丝之间各道工艺过程, 烟梗预胀包括润梗、蒸梗、贮梗过程。在预处理中关键工序是预胀, 洗梗工艺是利用恒温循环水对打后烟梗进展在线处理。设备的波纹状槽底便于水在一定流速下形成波纹以冲击烟梗,使烟梗在水槽中连续翻滚而得以充分清洗;同时,一些金属石块等杂物沉入槽底。此外,由于烟梗温度和水份的增加,还可以使其柔软性、可塑性和耐加工性得到提高, 从而满足形变(压梗和切梗丝)的工艺要求,减少烟梗在形变过程中的碎损。由此可见,水洗梗对提高烟丝的质量有着重要的意义。第1章：plc的根底知识 PLC是Programmable Logic Controller的缩写，即可编程逻辑控制器。它经历了可编程序矩阵控制
5、器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机PC相区别，所以现在仍然将可编程逻辑控制器简称plc。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 plc的由来与开展1.21 由来1968年美国汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的
6、手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14;1971年，日本研制出第一台DCS-8;1973年，德国研制出第一台PLC;1974年，中国研制出第一台PLC; 开展(一) 早期的PLC(60年代末70年代中期)早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。(二) 中期的PLC(70年代中期80年代中，后期)在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开场采用微处
7、理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据存放器，使PLC得应用范围得以扩大。(三) 近期的PLC(80年代中、后期至今)进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速开展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处
8、理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、交通，轻工业等领域的应用都得到了长足的开展。 1.3 plc的功能1.31 PLC的功能主要包含以下几个方面： 1：控制功能逻辑控制，包括定时，计数，顺序，逻辑控制。 2：数据采集、存储与处理功能数学运算功能 3：输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。位数和精度可以根据用户要求选择。 具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。 4：通信、联网功能现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS23
9、2或RS485接口，可进展远程I/O控制，多台 PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。如西门 子S7-200的Profibus现场总线口，其通信速率可以到达12Mbps。 在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。 5：人机界面功能提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和PC系统
10、与其应用程序相互作用，以便作决策和调整。 6：编程、调试等使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏，进展编程、调试、监视 、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。 plc的工作原理和构造 PLC的工作原理： 采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。注意：由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象存放器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。 构造：plc实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件构造根本上与微型计算机再构造上分为固定式和组合式模块式两种，固定
11、式plc包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。这些模块可以按照一定的规那么组合配置。接口部件输出PLC的根本构造框图如下：输入接口部件件中央处理单元 CPU板 电源部件1.5 PLC的硬件介绍及选型1.51 硬件介绍一PLC的类型 PLC按构造分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 二输入输出模块的选择 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信
12、号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 三CPU的构成 CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的存放器中，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
13、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。 CPU主要由运算器、控制器、存放器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各局部的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进展数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。存放器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它
14、们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 四I/O的分配 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出局部I/O完成的。I/O模块集成了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。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入DI，开关量输出DO，模拟量输入AI，模拟量输出AO等模块。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型4-20mA,0-20mA、电压型0-10V,0-5V,-10-10V等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 五电源的选择 根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用
