基于PLC的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)含8張CAD圖

基于PLC的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)含8張CAD圖,基于,plc,智能,窗簾,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),仿真,cad 基于PLC的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)說明書 摘 要 ?可編程序控制器（PLC）是一種新型的通用的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是功能加強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域，PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)，組合智能窗簾，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。如今伴隨著信息時(shí)代的到來，人們的生活水平日益提高，方便、快捷、 自動(dòng)、智能成為時(shí)代的主題，在現(xiàn)代家庭生活環(huán)境中，居家環(huán)境早已不僅 僅局限在物理空間上，人們更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的環(huán)境，自動(dòng)化的電子產(chǎn)品自然成為人們追求的目標(biāo)。窗是人心靈的眼睛，窗簾則是眼睛上的睫毛，窗簾在防止強(qiáng)光射入，幫助 人們合理的安排時(shí)間，美化室內(nèi)環(huán)境，保證個(gè)人隱私，增強(qiáng)居家環(huán)境方面 有重要作用。隨著人們生活節(jié)奏的加快，窗簾的自動(dòng)化隨之產(chǎn)生。本產(chǎn)品是在學(xué)習(xí)機(jī)械原理及設(shè)計(jì)和電工學(xué)等知識(shí)，通過實(shí)踐，觀察，思考的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的，且人性化的思想理念也體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)在人們生活中的作用。通過幾個(gè)月的努力，使我們深刻感受到了電學(xué)，力學(xué)，加工工藝，理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性。加強(qiáng)和拓展這些方面的知識(shí)對(duì)機(jī)械學(xué)子們是很有必要的。本設(shè)計(jì)將以PLC為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始智能窗簾的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，便可改變智能窗簾的顏色，開合，從而使得人們的家居生活不斷完美。 關(guān)鍵字：PLC；智能窗簾；S7-300型；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 absraote With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to reasonablepneumatiatcompressedneceengththdirectionprocedurework.The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?Finally,?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.?After?several?test?matrix?value?the?results?are?not?satisfactory?response,?then?we?optimize?matrix?by?using?Genetic?Algorithm.?Simulation?results?show:?The?system?response?can?meet?the?design?requirements?effectively?after?Genetic?Algorithm?optimization.?Small twisted paper broken machine for ordinarhome, not only can be used for minced meat.?the?system?state?feedback?control?matrix.? Key word: PLC； cylinder； pneumatic loop；S7-300type；.system strucer  目錄 摘要 3 Abstract 4 第一章、緒論 7 1.1 課題的研究背景和歷史意義 13 1.2 智能窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 14 第二章、智能窗簾總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 2.1 智能窗簾控制系統(tǒng)的控制原理 16 2.2 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 2.2.1智能窗簾結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中直流電機(jī)的選型計(jì)算 17 2.2.2聯(lián)軸器的選型計(jì)算 17 2.2.3轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 2.3光電傳感器的選型計(jì)算 18 第三章、智能窗簾的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 3.1 PLC簡(jiǎn)介 19 3.1.1 PLC的定義 20 3.1.2 PLC的基礎(chǔ)知識(shí) 22 3.1.3 PLC的用途 23 3.2 PLC的組成.........................................................................................................23 3.2.1中央處理單元.............................................................................................24 3.2.2存儲(chǔ)器.........................................................................................................24 3.2.3輸入輸出單元.............................................................................................24 3.2.4通訊接口.....................................................................................................25 3.2.5智能接口模塊.............................................................................................25 3.2.6編程裝置...................................................................................................26 3.2.7電源...........................................................................................................26 3.3 輸入輸出點(diǎn)分配 27 3.4 PLC的選擇 27 3.5 智能窗簾PLC控制系統(tǒng)接線圖 28 第四章、智能窗簾控制系統(tǒng)PLC控制程序的實(shí)現(xiàn) 28 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 第一章 緒論 1.1課題的研究背景和歷史意義 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益有很大的和直接的影響。 機(jī)械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。現(xiàn)代機(jī)械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機(jī)械和機(jī)械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實(shí)。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠(yuǎn)窺百億光年，近察細(xì)胞和分子。新興的電子計(jì)算機(jī)硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強(qiáng)，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長(zhǎng)并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進(jìn)手的功能。手的實(shí)踐反過來又促進(jìn)人腦的智慧。在人類的整個(gè)進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長(zhǎng)過程中，腦與手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化的。 人工智能與機(jī)械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機(jī)械制造出來。過去，各種機(jī)械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進(jìn)化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會(huì)消除了這個(gè)限制。計(jì)算機(jī)科學(xué)與機(jī)械工程之間的互相促進(jìn)，平行前進(jìn)，將使機(jī)械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 智能窗簾是帶有一定自我反應(yīng)、調(diào)節(jié)、控制功能的窗簾。如根據(jù)室內(nèi)環(huán)境狀況自動(dòng)調(diào)光線強(qiáng)度。使得達(dá)到室內(nèi)人體適應(yīng)的光線亮度而不至于對(duì)人眼睛的傷害為了解決這些生活中碰到的實(shí)際問題，智能窗簾設(shè)計(jì)便應(yīng)運(yùn)而生。 1.2 智能窗簾的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 目前，國(guó)外已大量應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動(dòng)化成套裝備的主流以及未來自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展方向。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)張，生活現(xiàn)代化得以實(shí)現(xiàn)，居住環(huán)境向舒適化、安全化發(fā)展。家居智能化在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。本次設(shè)計(jì)是基于PLC控制技術(shù)的隨光線強(qiáng)弱來自動(dòng)控制型智能窗簾。每個(gè)人對(duì)壞境室內(nèi)光線強(qiáng)弱適應(yīng)能力不同，室內(nèi)主人可根據(jù)自己的需求自行調(diào)節(jié)所適應(yīng)的最佳光線強(qiáng)度，連接電源并選擇控制類型（自動(dòng)控制/手動(dòng)控制）。選擇自動(dòng)控制時(shí)，智能窗簾由室內(nèi)光線強(qiáng)度的變化，而經(jīng)由相關(guān)器件接收、處理、控制信號(hào)，達(dá)到自行調(diào)節(jié)窗簾的開合程度，從而使光線的強(qiáng)弱程度達(dá)到主人所預(yù)先設(shè)定的值范圍。選擇手動(dòng)控制時(shí)，由于室內(nèi)主人在黑夜白天的特殊需求而自行來控制窗簾的開合（例如在晚上、睡覺等時(shí)候，根據(jù)主人的需要是要求把窗簾閉合，而不影響睡眠質(zhì)量，但是根據(jù)預(yù)先設(shè)定和程序設(shè)定，智能型窗簾是會(huì)依設(shè)定值打開窗簾的，所以需要手動(dòng)控制來關(guān)閉窗簾）。 第二章、智能窗簾總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 智能窗簾控制系統(tǒng)的控制原理 智能窗簾控制系統(tǒng)是通過西門子PLC控制系統(tǒng)控制直流電機(jī)，從而帶動(dòng)窗簾自動(dòng)的上升和下降的系統(tǒng)，并且能夠通過光電傳感器感應(yīng)到環(huán)境光度以及亮度的強(qiáng)弱，反饋信號(hào)給PLC，然后PLC控制系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)光電傳感器反饋的信號(hào)改變智能窗簾顏色的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)布局圖如下： 2.2 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.1智能窗簾結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中直流電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)智能窗簾控制系統(tǒng)中窗簾與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?0Kg，范圍為50mm~200mm，窗簾上升、下降速度為1~2r/min。即： 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: N=＝0.18(KW) G－電機(jī)的負(fù)載 －傳動(dòng)效率，取0.75 所以根據(jù)N＝0.18kw，n＝1500r/min，查B1表10-4-1選用Y112M-4，再查B1表10-4-2得Y112M-4電機(jī)的結(jié)構(gòu)。 2.2.2聯(lián)軸器的選型計(jì)算 根據(jù)公式 mm 輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則 =1.3X49.24=64012N.Mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表14-4，選Lx3型彈性柱銷聯(lián)軸器其工稱轉(zhuǎn)矩為1250N.m，而電動(dòng)機(jī)軸的直徑為25mm所以聯(lián)軸器的孔徑不能太小。取=25mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為60mm。軸向滾動(dòng)絲杠副絲杠軸，選HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250000，半聯(lián)軸器的孔徑25mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度42mm。 2.2.3轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須在軸上才能傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。在本課題所使用的軸，承受的負(fù)荷比較小，尺寸也比較小，制造精度高，要求材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。因此，選用材料45#，傳動(dòng)軸最大外圓直徑30，熱處理為對(duì)軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 此轉(zhuǎn)軸大致圖形如下： 2.3光電傳感器的選型計(jì)算 本測(cè)量系統(tǒng)采用的是光穿透型光電傳感器，這里我們采用的是基恩士的LS-7000系列： 1) LS-7000 系列產(chǎn)品特性 LS-7000 系列產(chǎn)品是一款高速、高精度的數(shù)字測(cè)微計(jì)，無需接觸目標(biāo)物即可對(duì)其尺寸進(jìn)行測(cè)量。該系列用途廣泛，可應(yīng)用于聯(lián)機(jī)測(cè)量和脫機(jī)測(cè)量。每秒 2400 次的高速采樣可以確保達(dá)到兩倍于普通型號(hào)的采樣速度。這樣就可以對(duì)擠壓制品進(jìn)行連續(xù)測(cè)量以及對(duì)運(yùn)動(dòng)工件進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)量。重復(fù)精度為 ±0.15 μm配備最新的光學(xué)系統(tǒng)，確保兩倍于普通型號(hào)的重復(fù)精度，從而為高精度產(chǎn)品的制造提供了有力的支持。連接兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行雙渠道同步測(cè)量結(jié)合使用兩個(gè)測(cè)量頭可對(duì)兩個(gè)目標(biāo)物進(jìn)行同步測(cè)量。利用閾值更改功能對(duì)透明目標(biāo)物進(jìn)行穩(wěn)定的檢測(cè)DE 處理器支持閾值更改功能，這樣就可以對(duì)透明目標(biāo)物進(jìn)行穩(wěn)定的檢測(cè)。 2)測(cè)量原則 高亮度 GaN 綠色 LED 輻射光能夠通過專用的散射模組和準(zhǔn)直裝置鏡頭變成均勻的平行光，并照射到測(cè)量范圍內(nèi)的目標(biāo)物上。然后目標(biāo)物的影像即通過遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)顯示在HL-CCD (高速線性 CCD) 上。HL-CCD (高速線性) 的輸出入射信號(hào)將由控制器中的DE (數(shù)字邊緣檢測(cè)) 處理器和 CPU 進(jìn)行處理。因此，目標(biāo)物的尺寸規(guī)格就可以被顯示和輸出。 第三章、智能窗簾的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 PLC簡(jiǎn)介 3.1.1 PLC的定義 ? PLC即可編程控制器（Programmable?Logic?Controller），是指以計(jì)算機(jī) 技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International?? Electrical?Committee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義;PLC英文全 稱Programmable?Logic?Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編 程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算 術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。 PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條 件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù) 據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本 最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制， 順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑 機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)，智能窗簾，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保 及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，主要朝著以下的方面發(fā)展。? 1） 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性； ?2）智能模塊化； ?3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化； 4） 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。 5.7PLC的選型及硬件配備 根據(jù)上述控制特點(diǎn)，采用小型PLC即可滿足功能要求。由于西門子S7-200 系列屬于小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣。特別是S7-2000PU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)?？捎锰菪螆D、語(yǔ)句表和功能圖三種語(yǔ)言來編程。且指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。近年來，S7-200PLC 已在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。S7-200?CPU22*系列PLC共有五種CPU模塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見表3.2。，由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門子S7-200系列PLC中有專門的模擬量I/O擴(kuò)展模塊。 3.1.2 PLC的用途 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納 為如下幾類。 1、開關(guān)量的邏輯控制 ? 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 如注塑。 2、模擬量控制 ? 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和 數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3、運(yùn)動(dòng)控制 ? PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、智能窗簾、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4、過程控制 ? 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行16路的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 5、數(shù)據(jù)處理 ? 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信號(hào)與設(shè)定的壓力信號(hào)經(jīng)過PID運(yùn)算后，通過控制變頻器的輸出頻率來調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的恒定，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的壓力閉環(huán)系統(tǒng);自動(dòng)檢測(cè)水池水位信號(hào)與設(shè)定的水位低限比較，輸出水位低報(bào)警信號(hào)或直接停機(jī)。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實(shí)際供水壓力和設(shè)定供水壓力和泵的工作狀態(tài)等信息;可以通過觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水泵的運(yùn)行。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無人值守。 2、工作原理 ? 該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式： 2.1手動(dòng)運(yùn)行方式 ? 選擇此方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。 這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。 2.2自動(dòng)運(yùn)行方式 ?2.2.1啟動(dòng)程序 ? 在自動(dòng)運(yùn)行方式下開始啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先檢測(cè)水池水位，若水池水位符合設(shè) 定水位要求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機(jī)與變頻器連通，變頻器輸出頻率從 0Hz開始上升，此時(shí)壓力變送器檢測(cè)壓力信號(hào)反饋PLC，由PLC經(jīng)PID運(yùn)算后控制變頻器的頻率輸出;如壓力不夠，則頻率上升至50Hz，延時(shí)一定時(shí)間后，將1#泵切換為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動(dòng)2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定壓力，依次類推增加水泵。 2.2.2水泵切換程序 ? 如用水量減小，出水壓力超過設(shè)定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)，PLC開始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定壓力，PLC放棄計(jì)時(shí)，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行;若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則，PLC將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。 2.2.3啟動(dòng)小流量泵 ? 對(duì)于居民生活供水或其它用水時(shí)段性較強(qiáng)的供水系統(tǒng)，可設(shè)置一臺(tái)小流量水 泵。例如在晚上12點(diǎn)到凌晨5點(diǎn)，居民生活用水很少，一臺(tái)30kW 的水泵為了維持供水壓力也需要長(zhǎng)時(shí)間工作在25Hz左右，電動(dòng)機(jī)不僅要消耗十幾個(gè)千瓦的電能，同時(shí)還要長(zhǎng)期工作在低頻狀態(tài)，大大影響電動(dòng)機(jī)的壽命。若系統(tǒng)中設(shè)置一臺(tái)5KW左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅 電動(dòng)機(jī)工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚(yáng)程和主泵相同。 2.2.4?水池水位檢測(cè) ? 在自動(dòng)供水的過程中，PLC實(shí)時(shí)檢測(cè)水池水位，若水位低于設(shè)定的報(bào)警水位時(shí)，蜂鳴器發(fā)出缺水報(bào)警信號(hào);若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時(shí)，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機(jī)報(bào)警信號(hào);若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷水池給水管電動(dòng)閥門。 2.2.5?自動(dòng)啟動(dòng) ? 有時(shí)電源會(huì)突然斷電，若無人值班，恢復(fù)供電后若系統(tǒng)無法啟動(dòng)會(huì)造成斷水，為此本系統(tǒng)設(shè)置了通電后自動(dòng)變頻啟動(dòng)方式。在電源恢復(fù)后，PLC會(huì)發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警告，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式變頻啟動(dòng)1#泵，直到穩(wěn)定地運(yùn)行在給定水壓值。 2.2.6?消防報(bào)警? 當(dāng)出現(xiàn)消防報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。 2.2.7?故障處理 ? 變頻故障從冗余設(shè)計(jì)原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時(shí)也要不間斷供水。 當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報(bào)警，PLC發(fā)指令使全部水泵停機(jī)，然后1#泵工頻 運(yùn)行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓?jiǎn)?dòng)或其它啟動(dòng)方式），經(jīng)一定延時(shí)后根據(jù)壓力變化情況再使2#泵工頻運(yùn)行。此時(shí)，PLC切換泵則根據(jù)實(shí)際水壓的變化在工頻泵間切換。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī)、電動(dòng)機(jī)欠壓、過壓、錯(cuò)相、電機(jī)故障等情況時(shí)，均能由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。條件許可時(shí)可以添加MODEM模塊，變頻器、 電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)能通過遠(yuǎn)程通信口撥叫值班人員電話，通知有關(guān)人員前來維修。所有故障解決、恢復(fù)正常后，自啟動(dòng)前也要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 3.1.1?PLC的選擇 ? 可編程序控制器采用SIEMENS的S7-300系列CPU-226主機(jī)，I/O點(diǎn)數(shù)為 40點(diǎn)（24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)），具有2個(gè)RS-485通訊/編程口，具有 PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7-200? PLC的一個(gè)很有特色的功能，它使S7-200?PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。 利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬 量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC 編程采用STEP7-Micro/WIN編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離 線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的互相轉(zhuǎn)換。 3.1.2?變頻器及控制方式選擇 ? 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng)/停止由PLC通過開關(guān)量輸出控制， 變頻器頻率是由PLC通過模擬量輸出端口輸出0～5（10）V或4～20mA信號(hào) 控制的，這需要購(gòu)買PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。對(duì)變頻器故障的檢 測(cè)是只是由PLC讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具 體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說明書才 知道，這對(duì)于一般值班人員來說太難了。 ? 因此在本系統(tǒng)中PLC對(duì)變頻器的控制是通過串行通訊的方式實(shí)現(xiàn)的，變頻器選用 SIEMENS的MM系列或ABB的ACS-400系列風(fēng)機(jī)/泵類16路變頻器，它們具有RS-485 通訊接口，性價(jià)比較高。PLC通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間和過壓、過流、過負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了PLC寶貴的I/O端口，又獲的了大量變頻器的信息。 3.1.3?觸摸屏 ? 觸摸屏選用臺(tái)灣HITCH公司生產(chǎn)的PWS系列，它具有豐富的驅(qū)動(dòng)程序， 可方便地通過串口與S7-200系列PLC通訊。通過觸摸屏可以直觀地顯示各泵 的運(yùn)行狀態(tài)、管網(wǎng)實(shí)際出水壓力、設(shè)定壓力、變頻器的電壓、電流、功率及各種 故障信息等參數(shù);操作人員通過觸摸屏可以方便的在線設(shè)置生活供水壓力、消防 供水壓力、變頻器加減速時(shí)間、各泵的在線/檢修狀態(tài)等參數(shù)，并可以通過觸摸 屏控制各水泵的運(yùn)行。 3.1.4?控制電路設(shè)計(jì) ? 在控制電路設(shè)計(jì)中，注意到系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換、每臺(tái)水泵的變頻接觸器和工頻接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺(tái)水泵工頻和變頻電源同時(shí)接通或多臺(tái)水泵同時(shí)接通變頻電源的現(xiàn)象。系統(tǒng)主要控制回路 3.2?PLC軟件編程 ? 整個(gè)系統(tǒng)PLC既有開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出，又有與變頻器和觸摸屏的 通訊，因此在PLC控制軟件編程上采用模塊式結(jié)構(gòu)，各種功能的程序模塊通過 主程序有機(jī)地結(jié)合起來，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 ? 在主程序中，PLC上電初使化，檢測(cè)系統(tǒng)各部分狀態(tài)信息，若有報(bào)警信息 則首先發(fā)出警告，若無報(bào)警信息，則開始從1#泵（1#泵被切除出系統(tǒng)，則從泵 號(hào)最小的在線泵）變頻啟動(dòng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)出水壓力并進(jìn)行PID運(yùn)算，控制變頻器的輸出頻率，保持供水壓力恒定;變頻器頻率達(dá)到50Hz延時(shí)幾秒后，出水壓力仍低于設(shè)定壓力，則將1#泵切換為工頻，變頻啟動(dòng)2#泵以保持壓力恒定并依此類推。若出水壓力超過設(shè)定壓力，則變頻器降低輸出頻率來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于設(shè)定水泵出水頻率而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)，延時(shí)一 段時(shí)間后根據(jù)先投先停的原則，停止正在運(yùn)行水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。 若系統(tǒng)只有一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行且連續(xù)一段時(shí)間頻率低于設(shè)定出水頻率，則切除變頻運(yùn)行主泵，投入小流量泵，既保護(hù)主泵電動(dòng)機(jī)，又節(jié)約能源。 3.2 PLC的組成 PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示；對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。 盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 3.2.1中央處理單元（CPU） ?同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。 ?目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個(gè)CPU。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。 ??? 在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面： 1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 2）?診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。 3）??通過輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。 4）???從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。 5）????根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 3.2.2存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 ?系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 用戶程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器EPROM中。現(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。 工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在PLC 產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng)PLC提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 3.2.3輸入/輸出單元 ?輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。 PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。 3.2.4通信接口 ?PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 3.2.5智能接口模塊 智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。 PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 3.2.6編程裝置 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 專用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種PLC進(jìn)行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購(gòu)買PLC廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 3.2.7電源 PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 3.3輸入輸出點(diǎn)分配 列出16路智能窗簾PLC的輸入\輸出點(diǎn)分配表，見表3.3 3.4 PLC的選擇 由表3.1可知，14個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)電壓的不同選用輸入有 2個(gè)點(diǎn)的輸入模塊，分別為M0、X1、X2、X3;S輸出有4個(gè)點(diǎn)的模塊分別為Y0、Y1、Y2、Y3。 3.5 智能窗簾PLC控制接線圖 根據(jù)表3.3和如上所述，畫出智能窗簾PLC控制接線圖如圖3.5 所示: ? 第四章、智能窗簾控制系統(tǒng)PLC控制程序的實(shí)現(xiàn) 由以上可知，智能窗簾控制系統(tǒng)PLC控制的控制過程流程圖和程序分別如下圖4.1、4.2所示： 4.1控制過程流程圖 4.2源程序 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是 基于PLC的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 致 謝 在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯摹⒂煤顾删偷?，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。 四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)藝 西門子PLC控制系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1. [3] 周宏甫.智能窗簾PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3. [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí).液壓與氣壓傳動(dòng).高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4. [6] 錢平.光電傳感器應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1. [7] 張遼遠(yuǎn).智能窗簾PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8. [8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010版本 [9] 黃長(zhǎng)藝，嚴(yán)普強(qiáng).機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1. [10] 張桓，陳作模.機(jī)械原理.高等教育出版社，2000.8. [11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).智能窗簾PLC控制系統(tǒng)原理.高等教育出版社，1995.12. [12] 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì). 高等教育出版社，2004.4. [13] 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.華中科技大學(xué)出版社，2001.3. [14] 劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12. [15] 章宏甲，黃誼，王積偉.智能窗簾PLC控制系統(tǒng)的逆向設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5. [16] 胡泓，姚伯威.機(jī)電一體化原理及應(yīng)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.6. [17] 陳鐵鳴.智能窗簾PLC控制系統(tǒng)的創(chuàng)新. 高等教育出版社，2003.7. [18] 孫靖民.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1. [19] 王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，1991.7. [17]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994。 [18]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. Dynamic Control of a Manipulator with Passive Joints in Operational Space. IEEE Transactions on Robotics and Automation.Vo1.9.No.1.1993。