197 家用垃圾處理器設(shè)計(jì)

197 家用垃圾處理器設(shè)計(jì),家用,垃圾,處理器,設(shè)計(jì) 第三章 電機(jī)的 PLC 控制3.1 電機(jī)的控制原理本設(shè)計(jì)中共有兩個(gè)電機(jī)。電機(jī) 1 已連接在粉碎部分，電機(jī) 2 連接在壓扁部分。電機(jī) 1 的運(yùn)動(dòng)方式是：打開開關(guān)后電機(jī) 1 開始正轉(zhuǎn)，經(jīng)過一分鐘后開始反轉(zhuǎn)，一直重復(fù)上訴運(yùn)動(dòng)過程。并且按下電機(jī) 1 的停止按鈕后電機(jī) 1 停止。電機(jī) 2 的運(yùn)動(dòng)方式是：打開開關(guān)后電機(jī) 2 開始正轉(zhuǎn)，并且按下電機(jī) 1 的停止按鈕后電機(jī) 2 停止。3.2 西門 PLC 簡(jiǎn)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(shí) 現(xiàn) 邏 輯 控 制 。 隨 著 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，這 種 采 用 微 型 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 的 工 業(yè) 控 制 裝 置 的 功 能 已 經(jīng) 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(jiǎn) 稱 PC。 但 是 為 了 避 免 與個(gè) 人 計(jì) 算 機(jī) (Personal Computer)的 簡(jiǎn) 稱 混 淆 ， 所 以 將 可 編 程 序 控 制 器 簡(jiǎn) 稱PLC,plc 自 1966 年 美 國(guó) 數(shù) 據(jù) 設(shè) 備 公 司 （ DEC） 研 制 出 現(xiàn) ， 現(xiàn) 行 美 國(guó) ， 日 本 ，德 國(guó) 的 可 編 程 序 控 制 器 質(zhì) 量 優(yōu) 良 ， 功 能 強(qiáng) 大 。 2、 PLC 的 基 本 結(jié) 構(gòu)PLC 實(shí) 質(zhì) 是 一 種 專 用 于 工 業(yè) 控 制 的 計(jì) 算 機(jī) ， 其 硬 件 結(jié) 構(gòu) 基 本 上 與 微 型 計(jì)算 機(jī) 相 同 ， 基 本 構(gòu) 成 為 ： a、 電 源 PLC 的 電 源 在 整 個(gè) 系 統(tǒng) 中 起 著 十 分 重 要 的 作 用 。 如 果 沒 有 一 個(gè) 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(duì) 電 源 的 設(shè) 計(jì) 和 制造 也 十 分 重 視 。 一 般 交 流 電 壓 波 動(dòng) 在 +10%(+15%)范 圍 內(nèi) ， 可 以 不 采 取 其 它措 施 而 將 PLC 直 接 連 接 到 交 流 電 網(wǎng) 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(chǔ) 從 編 程 器 鍵 入 的 用 戶 程 序 和 數(shù) 據(jù) ； 檢 查 電 源 、 存 儲(chǔ) 器 、 I/O以 及 警 戒 定 時(shí) 器 的 狀 態(tài) ， 并 能 診 斷 用 戶 程 序 中 的 語 法 錯(cuò) 誤 。 當(dāng) PLC 投 入 運(yùn)行 時(shí) ， 首 先 它 以 掃 描 的 方 式 接 收 現(xiàn) 場(chǎng) 各 輸 入 裝 置 的 狀 態(tài) 和 數(shù) 據(jù) ， 并 分 別 存 入I/O 映 象 區(qū) ， 然 后 從 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 器 中 逐 條 讀 取 用 戶 程 序 ， 經(jīng) 過 命 令 解 釋 后按 指 令 的 規(guī) 定 執(zhí) 行 邏 輯 或 算 數(shù) 運(yùn) 算 的 結(jié) 果 送 入 I/O 映 象 區(qū) 或 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 內(nèi) 。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(nèi) 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 到 相 應(yīng) 的 輸 出 裝 置 ， 如 此 循 環(huán) 運(yùn) 行 ， 直 到 停 止 運(yùn) 行 。 為 了 進(jìn) 一 步 提 高 PLC 的 可 靠 性 ， 近 年 來 對(duì) 大 型 PLC 還 采 用 雙 CPU 構(gòu) 成冗 余 系 統(tǒng) ， 或 采 用 三 CPU 的 表 決 式 系 統(tǒng) 。 這 樣 ， 即 使 某 個(gè) CPU 出 現(xiàn) 故 障 ，整 個(gè) 系 統(tǒng) 仍 能 正 常 運(yùn) 行 。 c、 存 儲(chǔ) 器 存 放 系 統(tǒng) 軟 件 的 存 儲(chǔ) 器 稱 為 系 統(tǒng) 程 序 存 儲(chǔ) 器 。 存 放 應(yīng) 用 軟 件 的 存 儲(chǔ) 器 稱 為 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 器 。 d、 輸 入 輸 出 接 口 電 路 1、 現(xiàn) 場(chǎng) 輸 入 接 口 電 路 由 光 耦 合 電 路 和 微 機(jī) 的 輸 入 接 口 電 路 ， 作 用 是PLC 與 現(xiàn) 場(chǎng) 控 制 的 接 口 界 面 的 輸 入 通 道 。 2、 現(xiàn) 場(chǎng) 輸 出 接 口 電 路 由 輸 出 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 、 選 通 電 路 和 中 斷 請(qǐng) 求 電 路 集成 ， 作 用 PLC 通 過 現(xiàn) 場(chǎng) 輸 出 接 口 電 路 向 現(xiàn) 場(chǎng) 的 執(zhí) 行 部 件 輸 出 相 應(yīng) 的 控 制 信 號(hào) 。e、 功 能 模 塊 如 計(jì) 數(shù) 、 定 位 等 功 能 模 塊 f、 通 信 模 塊 如 以 太 網(wǎng) 、 RS485、 Profibus-DP 通 訊 模 塊 等 3、 PLC 的 工 作 原 理　 　 一 . 掃 描 技 術(shù) 當(dāng) PLC 投 入 運(yùn) 行 后 ， 其 工 作 過 程 一 般 分 為 三 個(gè) 階 段 ， 即 輸 入 采 樣 、 用 戶程 序 執(zhí) 行 和 輸 出 刷 新 三 個(gè) 階 段 。 完 成 上 述 三 個(gè) 階 段 稱 作 一 個(gè) 掃 描 周 期 。 在 整個(gè) 運(yùn) 行 期 間 ， PLC 的 CPU 以 一 定 的 掃 描 速 度 重 復(fù) 執(zhí) 行 上 述 三 個(gè) 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(shù) 據(jù) ， 并 將 它 們 存 入 I/O 映 象 區(qū) 中 的 相 應(yīng) 得 單 元 內(nèi) 。 輸 入 采 樣結(jié) 束 后 ， 轉(zhuǎn) 入 用 戶 程 序 執(zhí) 行 和 輸 出 刷 新 階 段 。 在 這 兩 個(gè) 階 段 中 ， 即 使 輸 入 狀態(tài) 和 數(shù) 據(jù) 發(fā) 生 變 化 ， I/O 映 象 區(qū) 中 的 相 應(yīng) 單 元 的 狀 態(tài) 和 數(shù) 據(jù) 也 不 會(huì) 改 變 。 因此 ， 如 果 輸 入 是 脈 沖 信 號(hào) ， 則 該 脈 沖 信 號(hào) 的 寬 度 必 須 大 于 一 個(gè) 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(shí) ， 又 總 是 先 掃 描 梯 形 圖 左 邊 的 由 各 觸 點(diǎn) 構(gòu)成 的 控 制 線 路 ， 并 按 先 左 后 右 、 先 上 后 下 的 順 序 對(duì) 由 觸 點(diǎn) 構(gòu) 成 的 控 制 線 路 進(jìn)行 邏 輯 運(yùn) 算 ， 然 后 根 據(jù) 邏 輯 運(yùn) 算 的 結(jié) 果 ， 刷 新 該 邏 輯 線 圈 在 系 統(tǒng) RAM 存 儲(chǔ)區(qū) 中 對(duì) 應(yīng) 位 的 狀 態(tài) ； 或 者 刷 新 該 輸 出 線 圈 在 I/O 映 象 區(qū) 中 對(duì) 應(yīng) 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(diǎn) 在 I/O 映 象 區(qū) 內(nèi) 的 狀 態(tài) 和 數(shù)據(jù) 不 會(huì) 發(fā) 生 變 化 ， 而 其 他 輸 出 點(diǎn) 和 軟 設(shè) 備 在 I/O 映 象 區(qū) 或 系 統(tǒng) RAM 存 儲(chǔ) 區(qū)內(nèi) 的 狀 態(tài) 和 數(shù) 據(jù) 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(jié)果 會(huì) 對(duì) 排 在 下 面 的 凡 是 用 到 這 些 線 圈 或 數(shù) 據(jù) 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(shù) 據(jù) 只 能 到 下 一 個(gè) 掃 描 周 期 才 能對(duì) 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(diǎn) 。即 使 用 I/O 指 令 的 話 ， 輸 入 過 程 影 像 寄 存 器 的 值 不 會(huì) 被 更 新 ， 程 序 直 接 從I/O 模 塊 取 值 ， 輸 出 過 程 影 像 寄 存 器 會(huì) 被 立 即 更 新 ， 這 跟 立 即 輸 入 有 些 區(qū) 別 。(三 ) 輸 出 刷 新 階 段 　 　 當(dāng) 掃 描 用 戶 程 序 結(jié) 束 后 ， PLC 就 進(jìn) 入 輸 出 刷 新 階 段 。 在 此 期 間 ， CPU按 照 I/O 映 象 區(qū) 內(nèi) 對(duì) 應(yīng) 的 狀 態(tài) 和 數(shù) 據(jù) 刷 新 所 有 的 輸 出 鎖 存 電 路 ， 再 經(jīng) 輸 出 電路 驅(qū) 動(dòng) 相 應(yīng) 的 外 設(shè) 。 這 時(shí) ， 才 是 PLC 的 真 正 輸 出 。 4、 PLC 內(nèi) 部 運(yùn) 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(jì) 時(shí) 器 與 計(jì) 數(shù)器 等 名 稱 ， 但 PLC 內(nèi) 部 并 非 實(shí) 體 上 具 有 這 些 硬 件 ， 而 是 以 內(nèi) 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(jī) 械 裝 置 做 實(shí) 體 控 制 。 因 此 能大 大 減 少 控 制 器 所 需 之 硬 件 空 間 。 實(shí) 際 上 PLC 執(zhí) 行 階 梯 圖 程 式 的 運(yùn) 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(yùn) 作 。在 整 個(gè) 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(diǎn) 開 關(guān)或 傳 感 器 狀 態(tài) （ 1 或 0 代 表 開 或 關(guān) ） ， 并 將 其 狀 態(tài) 寫 入 內(nèi) 存 中 對(duì) 應(yīng) 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(yùn) 算 ， 若 程 式 執(zhí)行 中 需 要 輸 入 接 點(diǎn) 狀 態(tài) ， CPU 直 接 自 內(nèi) 存 中 查 詢 取 出 。 輸 出 線 圈 之 運(yùn) 算 結(jié) 果則 存 入 內(nèi) 存 中 對(duì) 應(yīng) 之 位 置 ， 暫 不 反 應(yīng) 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(diǎn) ， 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(shí) 間 稱 為 PLC 之 反 應(yīng) 時(shí) 間 ，PLC 輸 入 訊 號(hào) 之 時(shí) 間 若 小 于 此 反 應(yīng) 時(shí) 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(huì) 被 更 新 一 次 ， 因 此 稱 此 種 運(yùn) 作 方式 為 輸 出 輸 入 端 “程 式 結(jié) 束 再 生 ”。 5、 plc 目 前 的 主 要 品 牌美 國(guó) AB， ABB， 松 下 ， 西 門 子 ， 匯 川 ， 三 菱 ， 歐 姆 龍 ， 臺(tái) 達(dá) ， 富 士 ， 施耐 德 ， 信 捷 ， 和 利 時(shí) 等 。 本次設(shè)計(jì)中采用的是西門子的 PLC.3.3 PLC 的 I/O 分配輸入： 電機(jī) 1 開啟 I0.0電機(jī) 1 關(guān)閉 I0.1電機(jī) 2 開啟 I0.2電機(jī) 2 關(guān)閉 I0.3輸出：電機(jī) 1 正轉(zhuǎn) Q0.0電機(jī) 1 反轉(zhuǎn) Q0.1電機(jī) 2 轉(zhuǎn)動(dòng) 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