197 家用垃圾處理器設計

197 家用垃圾處理器設計,家用,垃圾,處理器,設計 第三章 電機的 PLC 控制3.1 電機的控制原理本設計中共有兩個電機。電機 1 已連接在粉碎部分，電機 2 連接在壓扁部分。電機 1 的運動方式是：打開開關后電機 1 開始正轉，經過一分鐘后開始反轉，一直重復上訴運動過程。并且按下電機 1 的停止按鈕后電機 1 停止。電機 2 的運動方式是：打開開關后電機 2 開始正轉，并且按下電機 1 的停止按鈕后電機 2 停止。3.2 西門 PLC 簡介1、 PLC 的 基 本 概 念早 期 的 可 編 程 控 制 器 稱 作 可 編 程 邏 輯 控 制 器 (Programmable Logic Controller,PLC)， 它 主 要 用 來 代 替 繼 電 器 實 現(xiàn) 邏 輯 控 制 。 隨 著 技 術 的 發(fā) 展 ，這 種 采 用 微 型 計 算 機 技 術 的 工 業(yè) 控 制 裝 置 的 功 能 已 經 大 大 超 過 了 邏 輯 控 制 的范 圍 ， 因 此 ， 今 天 這 種 裝 置 稱 作 可 編 程 控 制 器 ， 簡 稱 PC。 但 是 為 了 避 免 與個 人 計 算 機 (Personal Computer)的 簡 稱 混 淆 ， 所 以 將 可 編 程 序 控 制 器 簡 稱PLC,plc 自 1966 年 美 國 數 據 設 備 公 司 （ DEC） 研 制 出 現(xiàn) ， 現(xiàn) 行 美 國 ， 日 本 ，德 國 的 可 編 程 序 控 制 器 質 量 優(yōu) 良 ， 功 能 強 大 。 2、 PLC 的 基 本 結 構PLC 實 質 是 一 種 專 用 于 工 業(yè) 控 制 的 計 算 機 ， 其 硬 件 結 構 基 本 上 與 微 型 計算 機 相 同 ， 基 本 構 成 為 ： a、 電 源 PLC 的 電 源 在 整 個 系 統(tǒng) 中 起 著 十 分 重 要 的 作 用 。 如 果 沒 有 一 個 良 好 的 、可 靠 的 電 源 系 統(tǒng) 是 無 法 正 常 工 作 的 ， 因 此 PLC 的 制 造 商 對 電 源 的 設 計 和 制造 也 十 分 重 視 。 一 般 交 流 電 壓 波 動 在 +10%(+15%)范 圍 內 ， 可 以 不 采 取 其 它措 施 而 將 PLC 直 接 連 接 到 交 流 電 網 上 去 b. 中 央 處 理 單 元 (CPU) 中 央 處 理 單 元 (CPU)是 PLC 的 控 制 中 樞 。 它 按 照 PLC 系 統(tǒng) 程 序 賦 予 的 功能 接 收 并 存 儲 從 編 程 器 鍵 入 的 用 戶 程 序 和 數 據 ； 檢 查 電 源 、 存 儲 器 、 I/O以 及 警 戒 定 時 器 的 狀 態(tài) ， 并 能 診 斷 用 戶 程 序 中 的 語 法 錯 誤 。 當 PLC 投 入 運行 時 ， 首 先 它 以 掃 描 的 方 式 接 收 現(xiàn) 場 各 輸 入 裝 置 的 狀 態(tài) 和 數 據 ， 并 分 別 存 入I/O 映 象 區(qū) ， 然 后 從 用 戶 程 序 存 儲 器 中 逐 條 讀 取 用 戶 程 序 ， 經 過 命 令 解 釋 后按 指 令 的 規(guī) 定 執(zhí) 行 邏 輯 或 算 數 運 算 的 結 果 送 入 I/O 映 象 區(qū) 或 數 據 寄 存 器 內 。等 所 有 的 用 戶 程 序 執(zhí) 行 完 畢 之 后 ， 最 后 將 I/O 映 象 區(qū) 的 各 輸 出 狀 態(tài) 或 輸 出寄 存 器 內 的 數 據 傳 送 到 相 應 的 輸 出 裝 置 ， 如 此 循 環(huán) 運 行 ， 直 到 停 止 運 行 。 為 了 進 一 步 提 高 PLC 的 可 靠 性 ， 近 年 來 對 大 型 PLC 還 采 用 雙 CPU 構 成冗 余 系 統(tǒng) ， 或 采 用 三 CPU 的 表 決 式 系 統(tǒng) 。 這 樣 ， 即 使 某 個 CPU 出 現(xiàn) 故 障 ，整 個 系 統(tǒng) 仍 能 正 常 運 行 。 c、 存 儲 器 存 放 系 統(tǒng) 軟 件 的 存 儲 器 稱 為 系 統(tǒng) 程 序 存 儲 器 。 存 放 應 用 軟 件 的 存 儲 器 稱 為 用 戶 程 序 存 儲 器 。 d、 輸 入 輸 出 接 口 電 路 1、 現(xiàn) 場 輸 入 接 口 電 路 由 光 耦 合 電 路 和 微 機 的 輸 入 接 口 電 路 ， 作 用 是PLC 與 現(xiàn) 場 控 制 的 接 口 界 面 的 輸 入 通 道 。 2、 現(xiàn) 場 輸 出 接 口 電 路 由 輸 出 數 據 寄 存 器 、 選 通 電 路 和 中 斷 請 求 電 路 集成 ， 作 用 PLC 通 過 現(xiàn) 場 輸 出 接 口 電 路 向 現(xiàn) 場 的 執(zhí) 行 部 件 輸 出 相 應 的 控 制 信 號 。e、 功 能 模 塊 如 計 數 、 定 位 等 功 能 模 塊 f、 通 信 模 塊 如 以 太 網 、 RS485、 Profibus-DP 通 訊 模 塊 等 3、 PLC 的 工 作 原 理　 　 一 . 掃 描 技 術 當 PLC 投 入 運 行 后 ， 其 工 作 過 程 一 般 分 為 三 個 階 段 ， 即 輸 入 采 樣 、 用 戶程 序 執(zhí) 行 和 輸 出 刷 新 三 個 階 段 。 完 成 上 述 三 個 階 段 稱 作 一 個 掃 描 周 期 。 在 整個 運 行 期 間 ， PLC 的 CPU 以 一 定 的 掃 描 速 度 重 復 執(zhí) 行 上 述 三 個 階 段 。 (一 ) 輸 入 采 樣 階 段 在 輸 入 采 樣 階 段 ， PLC 以 掃 描 方 式 依 次 地 讀 入 所 有輸 入 狀 態(tài) 和 數 據 ， 并 將 它 們 存 入 I/O 映 象 區(qū) 中 的 相 應 得 單 元 內 。 輸 入 采 樣結 束 后 ， 轉 入 用 戶 程 序 執(zhí) 行 和 輸 出 刷 新 階 段 。 在 這 兩 個 階 段 中 ， 即 使 輸 入 狀態(tài) 和 數 據 發(fā) 生 變 化 ， I/O 映 象 區(qū) 中 的 相 應 單 元 的 狀 態(tài) 和 數 據 也 不 會 改 變 。 因此 ， 如 果 輸 入 是 脈 沖 信 號 ， 則 該 脈 沖 信 號 的 寬 度 必 須 大 于 一 個 掃 描 周 期 ， 才能 保 證 在 任 何 情 況 下 ， 該 輸 入 均 能 被 讀 入 。 (二 ) 用 戶 程 序 執(zhí) 行 階 段 在 用 戶 程 序 執(zhí) 行 階 段 ， PLC 總 是 按 由 上 而 下 的 順 序 依 次 地 掃 描 用 戶 程 序(梯 形 圖 )。 在 掃 描 每 一 條 梯 形 圖 時 ， 又 總 是 先 掃 描 梯 形 圖 左 邊 的 由 各 觸 點 構成 的 控 制 線 路 ， 并 按 先 左 后 右 、 先 上 后 下 的 順 序 對 由 觸 點 構 成 的 控 制 線 路 進行 邏 輯 運 算 ， 然 后 根 據 邏 輯 運 算 的 結 果 ， 刷 新 該 邏 輯 線 圈 在 系 統(tǒng) RAM 存 儲區(qū) 中 對 應 位 的 狀 態(tài) ； 或 者 刷 新 該 輸 出 線 圈 在 I/O 映 象 區(qū) 中 對 應 位 的 狀 態(tài) ；或 者 確 定 是 否 要 執(zhí) 行 該 梯 形 圖 所 規(guī) 定 的 特 殊 功 能 指 令 。 即 ， 在 用 戶 程 序 執(zhí) 行 過 程 中 ， 只 有 輸 入 點 在 I/O 映 象 區(qū) 內 的 狀 態(tài) 和 數據 不 會 發(fā) 生 變 化 ， 而 其 他 輸 出 點 和 軟 設 備 在 I/O 映 象 區(qū) 或 系 統(tǒng) RAM 存 儲 區(qū)內 的 狀 態(tài) 和 數 據 都 有 可 能 發(fā) 生 變 化 ， 而 且 排 在 上 面 的 梯 形 圖 ， 其 程 序 執(zhí) 行 結果 會 對 排 在 下 面 的 凡 是 用 到 這 些 線 圈 或 數 據 的 梯 形 圖 起 作 用 ； 相 反 ， 排 在 下面 的 梯 形 圖 ， 其 被 刷 新 的 邏 輯 線 圈 的 狀 態(tài) 或 數 據 只 能 到 下 一 個 掃 描 周 期 才 能對 排 在 其 上 面 的 程 序 起 作 用 。 在 程 序 執(zhí) 行 的 過 程 中 如 果 使 用 立 即 I/O 指 令 則 可 以 直 接 存 取 I/O 點 。即 使 用 I/O 指 令 的 話 ， 輸 入 過 程 影 像 寄 存 器 的 值 不 會 被 更 新 ， 程 序 直 接 從I/O 模 塊 取 值 ， 輸 出 過 程 影 像 寄 存 器 會 被 立 即 更 新 ， 這 跟 立 即 輸 入 有 些 區(qū) 別 。(三 ) 輸 出 刷 新 階 段 　 　 當 掃 描 用 戶 程 序 結 束 后 ， PLC 就 進 入 輸 出 刷 新 階 段 。 在 此 期 間 ， CPU按 照 I/O 映 象 區(qū) 內 對 應 的 狀 態(tài) 和 數 據 刷 新 所 有 的 輸 出 鎖 存 電 路 ， 再 經 輸 出 電路 驅 動 相 應 的 外 設 。 這 時 ， 才 是 PLC 的 真 正 輸 出 。 4、 PLC 內 部 運 作 方 式雖 然 PLC 所 使 用 之 階 梯 圖 程 式 中 往 往 使 用 到 許 多 繼 電 器 、 計 時 器 與 計 數器 等 名 稱 ， 但 PLC 內 部 并 非 實 體 上 具 有 這 些 硬 件 ， 而 是 以 內 存 與 程 式 編 程 方式 做 邏 輯 控 制 編 輯 ， 并 借 由 輸 出 元 件 連 接 外 部 機 械 裝 置 做 實 體 控 制 。 因 此 能大 大 減 少 控 制 器 所 需 之 硬 件 空 間 。 實 際 上 PLC 執(zhí) 行 階 梯 圖 程 式 的 運 作 方 式是 逐 行 的 先 將 階 梯 圖 程 式 碼 以 掃 描 方 式 讀 入 CPU 中 并 最 后 執(zhí) 行 控 制 運 作 。在 整 個 的 掃 描 過 程 包 括 三 大 步 驟 ， “輸 入 狀 態(tài) 檢 查 ”、 “程 式 執(zhí) 行 ”、“輸 出 狀 態(tài) 更 新 ”說 明 如 下 ： 步 驟 一 “輸 入 狀 態(tài) 檢 查 ”： PLC 首 先 檢 查 輸 入 端 元 件 所 連 接 之 各 點 開 關或 傳 感 器 狀 態(tài) （ 1 或 0 代 表 開 或 關 ） ， 并 將 其 狀 態(tài) 寫 入 內 存 中 對 應 之 位 置Xn。 步 驟 二 “程 式 執(zhí) 行 ”： 將 階 梯 圖 程 式 逐 行 取 入 CPU 中 運 算 ， 若 程 式 執(zhí)行 中 需 要 輸 入 接 點 狀 態(tài) ， CPU 直 接 自 內 存 中 查 詢 取 出 。 輸 出 線 圈 之 運 算 結 果則 存 入 內 存 中 對 應 之 位 置 ， 暫 不 反 應 至 輸 出 端 Yn。 步 驟 三 “輸 出 狀 態(tài) 更 新 ”： 將 步 驟 二 中 之 輸 出 狀 態(tài) 更 新 至 PLC 輸 出 部 接 點 ， 并 且 重 回 步 驟 一 。 此三 步 驟 稱 為 PLC 之 掃 描 周 期 ， 而 完 成 所 需 的 時 間 稱 為 PLC 之 反 應 時 間 ，PLC 輸 入 訊 號 之 時 間 若 小 于 此 反 應 時 間 ， 則 有 誤 讀 的 可 能 性 。 每 次 程 式 執(zhí) 行后 與 下 一 次 程 式 執(zhí) 行 前 ， 輸 出 與 輸 入 狀 態(tài) 會 被 更 新 一 次 ， 因 此 稱 此 種 運 作 方式 為 輸 出 輸 入 端 “程 式 結 束 再 生 ”。 5、 plc 目 前 的 主 要 品 牌美 國 AB， ABB， 松 下 ， 西 門 子 ， 匯 川 ， 三 菱 ， 歐 姆 龍 ， 臺 達 ， 富 士 ， 施耐 德 ， 信 捷 ， 和 利 時 等 。 本次設計中采用的是西門子的 PLC.3.3 PLC 的 I/O 分配輸入： 電機 1 開啟 I0.0電機 1 關閉 I0.1電機 2 開啟 I0.2電機 2 關閉 I0.3輸出：電機 1 正轉 Q0.0電機 1 反轉 Q0.1電機 2 轉動 Q0.23.4 PLC 梯形圖3.5 PLC 語句表LD I0.0O M0.0AN I0.1= MO.OTON T37,600LD T370 Q0.0AN I0.1= QO.OLD T37O M0.1AN I0.1= MO.1TON T38,600LD T380 Q0.1AN I0.1= QO.1LD I0.2O M0.3AN I0.3= M0.3= Q0.2