PLC在清洗线上的应用

1、plc在清洗线上的应用目 录摘要 . 1英文摘要 . 21绪论 . 3 1.1引言 . 31.2 本文研究的目的和意义 . 31.3 课题来源及背景 . 31.4 本文主要任务 . 42 plc系统介绍 42.1 plc的定义 . 42.2 plc的特点及应用 . 52.2.1plc的特点 52.2.2 plc的应用 . 52.3 plc的硬件及其结构 . 62.3.1中央处理器 . 72.3.2 存储器 . 72.3.3 输入输出接口 . 82.3.4 电源 . 92.3.5 外部设备 . 92.4 plc的软件 . 92.4.1软件的分类 . 92.4.2 应用软件编程语言的表达方式 .

2、92.5 plc的工作原理及工作过程 . 112.5.1 分时处理及扫描工作方式 . 112.5.2 扫描方式及plc的两种工作状态 . 122.5.3 输入输出滞后方式 . 123 plc编程 . 143.1工艺流程图 . 143.2控制流程 . 143.3 算法确定 . 183.4 stl编程要点及注意事项 . 183.5 plc的选型 . 193.6 画流程图 . 193.6.1 主程序流程图 . 203.6.2 吊篮上升子程序流程图 . 213.6.3 吊篮下降子程序流程图 . 213.6.4 行车子程序流程图 . 223.7 i/o地址编写 . 233.7.1自动程序i/o地址 .

3、. 233.7.2 手动程序i/o地址 . 233.8plc梯形图程序 . 243.8.1 手动操作梯形图 243.8.2 自动操作梯形图 244 变频调速原理简介 . 255 软件调试 . 275.1 仿真和调试方法 . 275.2 本程序调试过程 . 27总结 . 28致谢 . 29参考文献 . 30附录a 开题报告 . 31附录b中期报告 . 32附录c 手动梯形图程序. 33附录d 自动地形图程序 .附录e 英文资料及翻译 .摘要 本文以plc在清洗线上的应用为背景，综合运用了可编程控制器的（plc）、变频器、微型计算机等现代工业常用的工业控制部件及其相关程序设计方法， 分析了原有的继

4、电器-接触器传统控制方式存在的不足，明确指出了可编程控制器在工业控制领域的重要性，特别是在本清洗中使用plc的重要性。通过确定plc控制输入量和输出量，由此建立了plc控制的硬件系统并编制了梯形图软件，并对控制软件进行了全面深入的分析。充分发挥了plc控制方案通用性好、可靠性高、环境适应能力强等优点，是一种较为理想的控制方法。对清洗线进行了plc控制通信仿真，对仿真过程中通信问题进行了全面深入的研究。plc控制的通信仿真系统有微型计算机、plc两部分组成。通信方式采用自由端口协议。由该仿真系统设计的微机界面友好，能实现程序的再现调试，实现plc的输入输出状态功能。关键字： 可编程控制器 变频调

5、速 plc控制 abstractbased on the theory of the use of purging line, this paper comprehensively makes use of the industrial controlled devices of the program logical controller(plc)、 transducer、micro computer that commonly used in modern industry and the design methods of the related programs, gives an a

6、nalysis on the disadvantages of the traditional controlling style of the original relay and contact device, and further makes a clearly presentation on the importance of the use of plc in industry field, and especially in this purging process. by determining the input and output of the plc, the pape

7、r builds the hardware system of plc and compiles the trapezium soft ware, a comprehensive and indepth analysis on the controlling software is given. easy to operate、good in quality、high ability to suit the changing environment , the advantages of the plc are fully functioned. it is no doubt that the

8、 plc is an ideal control way.a plc simulation was given to the purging line and also makes an comprehensive and detail research on the communication problems in this simulation process. the plc communicating simulation system is consisted of microcomputer, plc. free port agreement is used in the com

9、municating way. the microcomputer interface designed by the simulation system is easy to operate, which can lead to the realization of the reappearance and debug of the program, and the input and output state of the plc can also be achieved.key words: programmable logic controller1绪论1.1 引言 plc作为通用工业

10、控制计算机，30年来，从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步，其应用领域从小到大，实现了单机设备简单控制到胜任运动控制、过程控制等各种任务的跨越。从技术上看，计算机技术的新成果会更多的应用于可编程控制器的设计及制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的产品出现。从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展。从产品的配套性能上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全。完美的人机界面、完备的通讯设备会更好的适应各种工业控制场合的要求。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

11、的局面，会出现国际通用的编程语言。这有利于可编程控制技术的发展及可编程产品的普及。从网络的发展来看，可编程控制器和其他工业控制计算机组构成大型的控制系统是可编程技术的发展方向。本系统采用plc实现对清洗线的自动控制，并结合变频器对电机进行调速控制。1.2 本文研究的目的和意义现在生产线控制的主流品种是以继电器、接触器为主的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关。由励磁线圈、铁心磁路、触点等部件组成。通过继电器接触器等其它控制元件的线路连接，可以实现一定的控制逻辑，从而实现设备的各种操作控制。人们将由导线连接决定器件间的逻辑关系的控制方式称为接线逻辑。随着工业自动化的程度的不断提高，使用继电器电

12、路构成工业控制系统的缺陷不断暴露出来。首先是复杂的系统使用成百上千个各种各样的继电器，成千上万根导线连接的密如蛛网。只要有一个电器，一根导线出现故障，系统就不能工作，这就大大降低了这种接线逻辑的可靠性。其次是这样的系统维修机改造很不容易，特别是技术改造，当试图改造工作设备的工作过程以改善设备各功能时，人们宁愿重新生产一套控制设备都不愿将继电器控制柜中的线路重接。而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，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。同时plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大减小了控制设备的外部接线，是控制系统设计及建造的周期大大缩短了。同时维护也变得容易起

13、来。更重要的是同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。本文以plc技术在自动清洗线中的应用为例，来阐明plc在工业控制中发挥的巨大作用。1.3 课题来源及背景plc作为通用工业计算机，可以用于各种规模的工业控制场合，如位置控制、温度控制及各种数字控制领域。加上plc通讯功能的增强及人机界面的发展，使用plc组成各种控制系统变的非常容易。同时它的接口容易，编程语言易于被工程技术人员接受。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的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方便之门。1.4

14、 本文主要任务2 plc的系统介绍2.1 plc的定义可编程控制器（programmable controller）简称pc,个人计算机（personal computer）也简称pc,为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程器叫做plc（programmable logic controller）. 定义如下：“plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用了可以编制的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数、和算数运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制

15、系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”对定义作如下简释：（1） plc是“数字运算操作的电子装置”，它其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算”工作，可以设想可编程控制器具有计算机的基本特征。事实上，可编程控制器无论从内部构造、功能及工作原理上看都是不折不扣的计算机。（2） 可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一般的办公环境有较大的区边，plc具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是前文中提到的个人

16、计算机不可能做到的。可编程控制器是普通的计算机，它是一种工业现场用计算机。（3） 可编程控制器能控制各种类型的工业设备及生产过程。它“易于扩展其它功能”，它的程序并不是不变的，而是根据控制对象的不同要求，让使用者“编制程序”的。也就是说，可编程控制器较其以前的工业控制计算机，如单片机工业控制系统，具有更大的灵活性，它可以方便的应用于各种场合，它是一种通用的工业计算机。2.2 plc的特点及应用2.2.1 plc的特点（1） 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电器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，内部电路采用了先进的生产技术，具有很高的可靠性。例如三

17、菱公司生产的f系列plc平均无故障时间高达30万小时。 一些沉余cpu的plc的平均无故障时间更长。从plc的机外电路来说，是用plc构成控制系统，和同等规模的继电接触器相比，电器接线及开关接点减小到数百份之一甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，plc带有硬件故障的自我监测功能，出现故障是自动发出警报信息。在应用软件中，应用这还可以编入外围器件的故障自诊断程序，是系统中除了plc以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。整个系统具有极高的可靠性。（2） 配套齐全，功能完善，实用性强plc已形成了大、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现场。除了逻辑处理功能外，现代plc大多具

18、有完善的数据处理能力，可用于各种数字控制领域。近年来plc的功能单元大量涌现，是plc渗透到了位控制、温度控制等各种工业控制中。加上plc通讯能力的增强及人机界面技术的发展，是plc组成各种控制系统变得非常容易。（3） 易学易用plc作为通用工业控制计算机，是面向像工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于被工程技术人员接受。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的少量开关量控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路的、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。（4） 系统的设计、建造工作量小，维护方便，改造容易plc用存储逻

19、辑代替接线逻辑，大大减小了控制设备的外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大大缩短了。同时维护也变得容易起来。更重要的是使用同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。（5） 体积小，重量轻，能耗低以超小型plc为例，新近出产的品种底座尺寸小于100mm见方，重量小于150克，功耗仅数瓦。2.2.2 plc的应用（1） 开关量的逻辑控制这是plc的最基本、最广泛的应用领域，它取代了传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群及自动化生产线。入注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。（2） 模拟量控制在工业生产控制中，有许多连续变化的

20、量，如温度、压力、流量、液位、和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的a/d 和d/a转换。plc厂家都生产了配套的a/d 和d/a 转换模块，使可编程控制器于模拟量控制。（3） 运动控制plc可以用于圆周运动控制或直线运动控制。从控制机构配置来说，早期直接用开干量i/o模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。广泛的用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。（4） 过程控制plc过程控制是指对温度、压力、流量、等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，plc能编制各种各样的控制算法程序，

21、完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系统中用的较多的调节方法。大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有pid功能。pid处理一般是运行专用的pid子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有着非常广泛的应用。（5） 数据处理 现代plc具有数学运算、数据传送、数据转换、排列、查表、位操作等功能， 可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值相比较，完成一定的控制操作，也可以利用通讯功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一半用于大型控制系统，如无人控制的柔性控制系统;也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（6

22、） 通信及联网plc通信含plc间的通信及plc与其它只能设备的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展的更快，各plc厂商都十分重视plc的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的plc都具有通讯接口，通讯非常方便。2.3 plc的硬件及其结构 世界各国生产的plc外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件结构大体相同。主要由中央处理器（cpu）、存储器（ramrom）、输入输出器件（i/o）、电源及编程设备几大部分构成。plc的硬件框图如下2-1所示。 图2-1 plc硬件系统框图 2.3.1 中央处理器（cpu） 中央处理器时可编程控制的核心，他在系统程序的控制下，完成逻辑控制下，

23、完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。可编程控制器中采用的cpu一般有三类，一类为通用微处理器，如80286、80386等，一类为单片机芯片，如8031、8096等，另外还有微处理器，如amd2900、amd2903d等。一般说来，可编程控制器的档次约稿，cpu的位数也越多，运算速度也越快，指令功能也越强。现在常用的可编程控制器的机型一般为8位或者16位机。为了提高plc的性能，也有一台 plc用多个cpu的。 2.3.2 存储器存储器是可編程控制器存放系統程序、用户程序及运算数据的单元。和一般计算机一样，可编程控制器的存储器有只读存储器（rom）和随机读写存储器（ram）两大

24、类，只读存储器是用来保存那些需永久保存，即使机器掉电后也需保存的程序的存储器，一般为掩膜只读存储器和可编程电可改写只读存储器。只读存储器用来存放系统程序。随机读写存储器的特点是写入与擦除都很方便，但在掉电的情况下存储的数据就会丢失，一般用来存放用户程序及系统运行时产生的临时数据，为了能使用户程序及某些运算数据在可编程控制器在脱离外界电源后也能保持，在实际使用中都为一些重要的随机读写存储器配备电池或电容等掉电保护装置。 可编程控制器的存储区域按用途不同，程序区及数据区。 程序区为用来存放用户程序区域，一般有数千个字节。用来存放用户数据的区域一般要小些。再数据区中，各类数据存放的位置都有严格的划分

25、。由于可编程控制器是为熟悉继电接触器系统的工程技术人员使用的，可编程控制器的数据单元都叫做继电器，如输入继电器、时间继电器、计数器等。不同用途的继电器在存储区中占有不同的区域。每个单元有不同的地址编号。 2.3.3 输入输出接口 输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口用来接收生产过程的各种参数。输入口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。由于可编程控制器在工业生产现场工作，对输入输出接口有两个主要要求，一是接口有较好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。因而可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口

26、单元。主要有以下几种。（1） 开关量输入接口它的作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。开关量输入接口按可接纳的外信号点的类型不同分为直流输入单元和交流输入单元。输入接口中都有滤波电路及耦合隔离电路。滤波有抗干扰的作用，耦合有抗干扰及产生标准信号的作用。（2） 开关量输出接口它的作用是把可编程内部的标准信号转换现场执行机构所需要的开关量信号。开关量输出接口按可编程机内使用的器件可分为继电器型、晶体管型及可控硅型。各类输出接口中也都具有隔离耦合电路。这里需要特指出的是，输出接口本身都不带电源，而且在考虑外驱动电源时，还需虑及输出器件的类型。继电器式的输出接口可用于交流及直流两

27、种电源，但接通断开的频率低，晶体管式的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合，可控硅的型的输出接口仅使用与交流输出的场合。（3） 摸拟量输入接口它的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合可编程序控制器内部处理的有若干二进制数字表示的信号。模拟量输入接口接受标准模拟信号，无论是电压信号或电流信号均可。这里的标准信号是指符合国际的通用交互用电压电流信号值，如4-20ma的直流电流信号，1-10v的直流电压信号等。工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的，在送入模拟量接口时一般都需经变送处理才能使用。图2-6时模拟量输入接口的内部电路框图。 图2-2 模拟量输入电路框图

28、模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行a/d转换，在经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。（4） 模拟量输出接口它的作用是将可编程控制器运算处理后的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输出接口一般有光电隔离、d/a转换和信号驱动等环节组成。其原理框图见图2-3 图2-3 模拟量输出电路框图（5） 智能输入输出接口为了适应较复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单元。如pid工作单元、高速计数器单元、温度控制单元等。这类单元大多是独立的工作单元。它们和普通输入输出接口的区别在于一般带有单独的cpu，有专门的处理能力

29、。在具体的工作中，每个扫描周期智能单元和主机的cpu交换一次信息，共同完成控制任务。从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器 本身也带有pid功能及高速计数器接口，但他们的功能一般比专用单元的功能弱。 2.3.4电源可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路保护的后备电源。后者一般为电池。 2.3.5 外部设备编程器及其它外部设备。2.4 plc的软件2.4.1 软件的分类plc的软件包括系统软件及应用软件二大部分。（1） 系统软件系统软件含系统的管理程序，用户指令的简释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配

30、、存储空间分配管理、及系统自检等工作。系统软件在用户在使用可编程控制器之前就以装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。（2） 应用软件应用软件也叫用户软件。使用户为达到某种控制目的，采用plc厂家提供的编程语言编制的程序。使用继电接触器构成的异步电机单相及逆向运转控制电路，并使用导线的连接确定控制器件间逻辑关系的方式叫做接线逻辑。使用plc实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。为了使plc实现这些具有接线逻辑电路同样的控制功能，我们编制了应用程序。如梯形图及指令表。这里顺便说明的是应用程序是一定控制功能的表述。同一台plc用于不同的控制

31、目的是就需要编制不同的应用软件。用户软件存入plc后入改变控制目的可多次改写。2.4.2 应用软件编程语言的表达方式应用程序的编制需要使用可编程控制器厂方提供的编程语言。至今为止还没有一种能使用于各种可编程控制器的通用编程语言。但由于各国可编程控制器的发展有类似之处，可编程序控制器的编程语言及编程工具都大体差不多。一般常见的有如下几种语言的表达方式。（1） 梯形图梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的。梯形图中描绘的图形符号和继电器中的图形符号十分形似。这两个相似的原因非常简单，以是因为梯形图是为熟悉继电工程电路图的工程技术人员设

32、计的，所以使用了类似的符号，二是两种图所表示的逻辑含义是一样的。因而设计梯形图的思路可以是这样的，将可编程控制中参与逻辑组合的元件看成和继电器一样的器件，具有常开、常闭触点及线圈；且线圈的得电及失电将导致触点的相应动作。在用母线代替相应的电源线；用能量流概念代替继电器电路中的电流概念，使用绘制继电器电路图类似的思路绘出梯形图。需要说明的事，plc中的继电器等编程元件不是实际的物理元件，而只是计算机存储器中一定的位，它的所谓接通不顾过是相应的存储单元置1而已。 表2-2中给出了继电接触器电路图中部分符号和三菱公司plc梯形图的符号对照关系。除了图形符号外，梯形图也有文字符号。如常开触点边标示x0

33、既是文字符号。和继电接触器电路一样，文字符号相同的图形符号既是属于同一器件的。梯形图是plc编程语言中使用最广泛的一种语言。符号名称继电器电路图符号梯形图符号常开触点常闭触点线圈（2） 指令表指令表也叫做语句表。它和单片机中的汇编语言有点类似，由语句指令按一定的顺序排列而成。一条指令一般可以分成二个部分，一为助记符，二位操作数。也有只有助记符的，称为无操作数指令。指令表语言和梯形图又严格的对应关系。对指令表不熟悉的人可先画出梯形图，在转换成语句表。另一方面，程序编制完毕装入机内运行时，简易编程设备都不具备直接读取图形的功能，梯形图程序只有改写为指令表才有可能送入可编程控制器运行。（3） 顺序功

34、能图顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对这些小状态的功能分别在把这些小状态以一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。 2-3 顺序功能图2.5 plc的工作原理及工作过程 可编程控制器的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单的表述为在系统程序的管理下，通过运行用户程序完成用户任务。但个人计算机与plc工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式。如常见的键盘扫描方式或i/o扫描方式。当键盘有键按下或i/o口由信号输入时则

35、中断转入相应的子程序。而plc在确定工作任务，装入专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是循环扫描方式完成的。现叙述如下。2.5.1 分时处理及扫描工作方式 plc系统正常工作所要完成的任务如下：（1） 计算机内部各工作单元的调度、监控;（2） 计算机与外部设备的通讯;（3） 用户程序所要完成的工作；这些工作都是分时完成的。每项工作都包含着许多具体的工作。以用户程序的完成来说又可分为以下三个阶段。（1） 输入处理阶段也叫输入采样。这个阶段中，可编程控制气读入输入口的状态，并将他们放在输入状态暂存取中。（2） 程序执行阶段在这个阶段中，可编程控制器根据

36、本次读入的输入数据，依用户程序的顺序逐条执行用户程序。执行的结果均存储在输出信号暂存区中。（4） 输出处理阶段也叫输出刷新间断。这是一个程序执行周期的最后阶段。可编程控制器将本次执行用户程序的结果一次性从输出状态暂存区送到输出口，对输出状态进行刷新。这三个阶段也是分时完成的。为了连续的完成plc所承担的工作，系统必须周而复始的依一定的顺序完成一系列的具体工作。这种工作方式叫做循环扫描方式。2.5.2扫描方式及plc的两种工作状态plc有两种基本工作状态，即运行（run）状态与停止(stop)状态。运行状态是执行运行应用程序的状态。停止状态一般用于程序的编制与修改。图2-4给除了运行和停止两种状

37、态plc不同的扫描过程。由图可知，在这两种不同的状态中，扫描过程所要完成的任务是不尽相同的。plc在run工作状态时，执行一次图2-17所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1-100ms。以omron公司c系列的p型机为例，其内部处理时间为1.26ms（未接外部设备时该时间为零）；输入输出处理的执行时间小于1ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短，指令的种类和cpu执行速度有很大关系，plc厂家一般给出每执行1k 条指令所需要的时间（以ms为单位）。某些厂家在说明书中还给出了执行各种指令所需要的时间。一般来说，一个扫描过程中，执行指令的时间占了绝大部分。 图2-4 扫描过程示意图

38、2.5.3输入输出滞后时间输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指plc外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的间隔。他由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。 输入模块的rc滤波电路用来滤出由输入端引入的干扰噪声，消除因外界触点动作产生的不良影响。滤波时间常数决定输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。输出模块的滞后时间与模块开关元件的类型有关：继电器型输出电路的滞后时间一般最大值在10ms左右；双向可控硅型输出电路的滞后时间在负载被接通时的滞后时间为1ms，负载由导通到断开的最大滞后时间为10ms；晶体管型输

39、出电路的滞后时间一般为1ms左右。 3 系统的硬件电路及变频器调速原理 3.1 系统接线图及端口功能 通过对清洗线的工作过程的控制分析及对控制电路的要求，在实际的plc控制中，采用了如图3-2所示的硬件接线图。作为plc的输入量应包括手动及自动选择按钮x7、x10，四个手动开关x向左移开关x12、x向右移开关x11、y向上移动键x13、y向下移动键x14，错误处理接点x0、零位点x2、装载位置接点x3、x向位置接点x4、y向位置上接点x5、y向位置下接点x6、x向减速接点x15。自动选择开关x7和手动选择开关x10进行选择，这两个按钮的选择应该是唯一的，所以在软件中设置两者互锁的语句。错误处理

40、按钮x0断开，表示系统工作正常，一旦系统发生故障，则x0闭合，控制主回路切断电源。当x7闭合，系统即可正常运行。在执行手动操作规范时，分别使开关x11、x12、x13、x14闭合，就可以使电机执行左移、右移、上升、下降等动作。输出量共13个，分别是，x向右驱动y0、x向左驱动y1、x向电机启动y2、y向上驱动y3、y向下驱动y4、y向电机启动y5、错误指示灯y6、x向制动y7、y向制动y10、喷淋驱动y12、高速y13、中速y14、低速y15。 图3-2变频器的接口电路 3.2变频器调速原理所谓变频调速是指利用电动机的同步转速频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法，实际中往往为

41、间接变换方式调速。这种方式是把交流电通过整流器变为直流电，再用逆变器将直流电变为频率可变的交流电供给异步电动机，这种变换方式分为电压型及电流型变频调速两种。而脉冲宽度调制变频（pwm）调速应用广泛，他和电压型变频调速相似，是先将输入的交流电转化为直流电，再通过大功率的快速开关器件产生脉宽调制波（pwm）。pwm型变频器靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变调制周期来控制其输出频率，所以脉冲调制方式对pwm型变频器的性能具有更本性的影响。pwm调速方式与其它方式相比，电源功率因数高、侧谐波成分少，调速范围宽和响应快。从控制角度上来对变频器进行分类，可分为正弦波spmw法和旋转磁通pwm法。当参考

42、信号为正弦波的脉宽调制叫做正弦脉宽调制，其产生的调制波是一系列等幅、等距而不等宽的脉冲序列。正弦波spwm法比较直观，他是从电源的角度出发，将正弦波分为许多时间片（此时间片的倒数也称为“载波”），在每个时间片内发出一个脉冲，各脉冲宽度取决于相应点的正弦信号。spmw调制的基本特点是在半个周期内，中间脉冲宽两边的脉冲窄，各脉冲之间等距而脉宽和正弦曲线下的积分面积成正比，脉宽基本上呈正弦分布。调制波形更接近于正弦波。这样改变正弦参考电压的幅值时，脉宽随制之改变，从而改变输出电压的大小。但当改变参考电压频率时，输出电压的频率也随之改变。而旋转磁通pwm法，则是从电机的角度出发，着眼点是如何使电动机获

43、得圆形旋转磁场，而不再关心电压矢量是否接近正弦波。通用型变频器由交-直变换电路、直-交变换电路和能耗制动电路组成。交-直变换电路就是整流和滤波电路，直-交变换电路由三相逆变桥电路和续流电路组成。从变频调速系统的角度来看，拖动系统在转速下降时减少的动能 ，由电动机“再生”为电能后，在变频器的直流电路中被消耗掉了。归根结底，是通过消耗能量而获得制动转矩的，属于能耗制动状态。用于消耗电动机再生电能的电路，就是能耗制动电路。变频器的外部接线的特点：在电源和变频器之间，通常应接入断路器和接触器，接触器的作用是为了便于控制，另外当变频器发生故障时，能迅速切断 变频器的电源。而变频器的输出侧应直接至电动机，

44、变频器和电动机之间，一般不允许接入接触器，以避免电动机在某一频率下直接起动，引起过电流。变频器给定频率的选择方式包括了：面板给定方式，通过面板上的键盘给定；外部给定方式年，通过外部的给定信号进行给定；通信接口给定方式，有计算机或其他控制器通过通信接口进行给定。变频器的控制方式大体可分为两种：开环控制和闭环控制，后者可以进行电动机速度反馈。作为开环控制有u/f控制方式，闭环控制有转差频率控制和矢量控制等方式。异步电动机的转速由电源频率和极数决定，所以改变频率，电动机就可以调速运行。但是频率改变时电机内部阻抗也改变变，这样但是改变频率将产生由弱励磁引起的转距不足、由过励磁引起的磁饱和等现象，使电动

45、机的功率因数、效率显著下降。u/f控制是通过改变频率的同时控制变频器的输出电压，磁通保持一定，在较大范围内调速运行时，电动机的效率、功率因数不下降。 由plc组成的控制系统由输入信号14个，均为开关量。其中按钮开个，其中选择开关1个（占有两个输入口）。该系统中输出信号有8个，4个用于行车的正反专机升降控制，2个分别用于横向和纵向两台电机的减速控制，2个用于两台电机刹车。 控制系统应选用fx2-32mr，i/o点数威16点，满足控制要求，而且留有一定余量。3.6 画流程图一个程序按其功能可分为若干部分，通过流程图把具有一定功能的各部分有机地联系起来，可以使人们抓住程序的基本线索，对全局有完整的了

46、解。这样，容易发现设计思想上的错误和矛盾，也便于找出解决问题的途径。因此，流程图时程序结构设计时采用的一种重要手段。有了流程图，便于把较大的程序分程序分成若干个模块，从而分头进行设计，最后和在一起联调。较大的程序要由总的流程图，可以画的粗一些，侧重与反映各模块之间的相互联系；也要有局部的流程图，反映某个模块的具体实现方案。流程图中的分支结构和循环结构是值得注意的地方。分支结构反映了在不同情况下的不同处理方式，一般是以输入的原始数据或运算的中间结果作判断选择的根据。循环结构可看作分支结构的一种特殊情况，他重复执行以执行的程序段，因为程序中常常需要对一个局部过程重复执行。因此，凡是循环结构可以实现

47、的，用分支结构同样可实现，反之则不然。流程图的主要优点在于它是一种图解表示方法，比用文字和数字表达方式来描述程序的基本思路要直观的多。设计者可以直接了解整个系统及各部分之间的相互关系，逻辑错误和矛盾往往一目了然。流程图法还有其他一些优点。如：（1） 有现成的标准符号，因而流程图形势得到了广泛的承认。（2） 流程图能被很多没有程序设计基础的人所理解。（3） 利用流程图，可把整个设计分成若干个子任务，通过检查流程图，就能了解总的进展情况。（4） 流程图反映出操作顺序，因而有助于分析导致错误的原因。（5） 流程图被广泛用于程序设计以外的其它领域。（6） 有许多现成的工具有助于编制流程图，其中包括程序

48、员的标准模块和自动绘图程序包。3.8 plc梯形图程序清洗线的plc控制程序包括手动控制和自动控制两部分。3.8.1 手动操作梯形图设有行车的进退操作，吊兰的升降操作，以及行车、吊篮的减速、刹车。手动程序见附录c.3.8.2 自动操作梯形图由于清洗线的动作过程是顺序动作，每一步工艺均是在前一步动作完成的基础上，再进行下一步的操作，所以控制程序采用了步进顺序控制指令方法编程。自动程序间附录d.5 软件调试5.1 仿真和调试方法软件调试的顺序是子程序、功能模块和主程序。有些程序的调试部较简单，利用开发装置（或仿真器）以及计算机供的调试程序就可以进行调试。plc的程序设计一般采用梯形图语言来编程，因

49、为梯形图语言是一种以图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路演变过来的，梯形图是plc编程语言中使用最广泛的一种语言。一般与过程输入输出通道无关的程序，都可用开发机（仿真器）的调试程进行跳时，不过有时为了能调试某些要编写临时性的辅助程序。一个个的子程序都必须进行离线调试，首先对各个要求进行编程，使用软调试。在语法没有错误的情况下，给它一个输入然后进行单步进行运行，看是否有死循环、算法错误等问题，最后在它的输出是否正确，如不对在进行检查，做到输出正确为止。毕竟我还是刚刚开始编软件，肯定遇到许多不同的问题，这样能使我有所提高。一旦所有子程序和功能模块调试完毕，就可以用主程序将他们连接在一起，进行整体调试。因为把他们连接在一起可能会产生不同软件层之间的交叉错误，一个模块的隐含错误对自身可能无影响，却会妨碍另一个模块的正常工作；单个模块允许的误差，多个模块连起来可能放大到不可容忍的程度，所以有必要进行整体调试。整体调试的方法是由下而上逐步