PLC 的组成部分,模块化的自诊断接口电路能指出故障,并易于排除故障与替换故障部件,这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。
3 4可连接为控制网络系统 PLC 可连成功能很强的网络系统。
网络可分为两类:一类是低速网络,采用主从方式通信,传输速率从几千波特到上万波特,传输距离为 500—2500m;另一类为高速网络,采用令牌传送方式通信,传输速率为 1M—10Mbps,传输距离为 500—1000m,网上结点可达 1024 个。
这两类网络可以级连,网上可兼容不同类型的可编程控制器和计算机,从而组成控制范围很大的局部网络。
4 5 易于安装,便于维护 PLC 安装简单而且功能有效,其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间的一半的地方,在从继电器系统改换到 PLC 系统的情况下,PLC 小的模块结构使之能安装在继电器附近并将连线向已有接线端,其实改换很方便,只要将输入/输出设备连向接线端即可。
5 在大型安装中,长距离输入/输出站点安放在最优地点。
长距离站通过同轴电缆获双扭线连向 CPU,这种配置大大减少了物料和劳力,长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由 PLC 制造商预先连好线,这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。
6 从一开始,PLC 便以易维护作为设计目标。
由于几乎所有器件都是固态的,维护时只需更换模块级插入式部件,故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中,就能指示器是否正常工作,借助于编程设备可见输入/输出是 ON 还是 OFF,还可写编程指令来报告故障。
PLC 的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益部分。
一旦安装后,其作用立即显现,其收益也马上实现,向其他智能设备一样PLC 的潜在优点还取决于应用时的创造性。
72 整体设计流程的确定 综上所述,本设计就以 PLC 作为工具对升降电梯的各种操作进行控制。
对六层电梯的硬件部分作分析,看需要什么样的开关,电机,信号灯等。
然后,画出它的控制面板图,再根据控制面板图估计一下 I/O 点数,这样可以确定所选机型,然后在软件设计,写出流程图,梯形图,写出语句。
3 可编程控制器的机型选择3.1 可编程控制器控制系统的 I/O 点数估算 根据电梯功能程序流程图(见附表 2)电梯轿内的操纵箱上每层各有一个轿内指令按钮,共 6 个除顶层只有下呼和底层只有上呼外,其余每层均有上、下呼按钮,这样门厅呼唤按钮每层占两个输入点,共 10 个;楼层感应器每层有一个;平层感应器占 3个;开关门占 5 个;其他有超载、上下极限等开关或触电。
而输出点有上、下行接触器,快、慢速接触器,加速解除器,第一、第二减速解除器和命令指示灯。
这样,我们需要三十五个输入点和十九个输出点。
83.2 内存的估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响:内存利用率;开关量输入输出点数;模拟量输入输出点数;用户的编程水平。
3.2.1 内存利用率的说明 我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为利用率。
3.2.2 开关量输入输出的点数的确定 一般系统中,开关量输入和开关量输出的比为 6:4。
这方面的经验公司是根据开关量输入、开关量输出的总点数给出的。
所需内存字数开关量(输入输出)总点数103.2.3 模拟量输入输出的总点数的确定 只有模拟量输入时:内存字数模拟量点数100 模拟量输入输出同时存在: 内存拟量字数2003.2.4 程序编写质量的计算 经验计算公式: 总存储器字数开关量输入点数开关量输出点数10模拟量点数150。
然后按计算存储器字数的 25考虑裕量。
93.3 响应时间的分析 可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。
系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。
系统响应时间输入滤波时间输出滤波时间扫描周期。
3.4 PLC 的选型 方案一:西门子 PLC 系列 ET 200 系列防护等级 IP65、IP66、IP67,最大可扩展16 个模块,128 点或长度可达 1 米简单、快速的装配 每个模块只有 2 个螺钉多种诊断级别模块诊断与通道诊断;电子模块与连接模块均支持热插拔;灵活的背板总线,支持 Profibus 以及 Profinet.为负载提供灵活的电源并且提供熔断器,以防止系统遭受损伤更高的抗震性,最高 25g.;可以连接电机启动器、变频模块、气动单元及 RFID等功能模块;提供故障安全型模块,并可与标准模块混合使用,安全等级达到 4 类/ SIL3安全要求,使系统更具可用性;应用环境广泛,可应用于-25°C 的恶劣环境中;可选择的总线与电源连接方 S7-200 /200CN 系列 S7-200 /200CN 适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200 /200CN 系列的强大功能使其无论在独立运行中, 因此 S7-S7-200 /200CN 系列具有极高的性价比。
或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
方案二:三菱的 FX 系列 PLC拥有无以匹及的速度,高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点;FX2N 是从 16 路到 256 路输入/输出的多种应用的选择方案; FX2N 系列是小型化,高速度,高性能和所有方便都是相当于 FX 系列中最高档次的超小形程序装置。
除输入出 16-25 点的独立用途外,还可以适用于在多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等。
具有特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。
在基本单元上连接扩展单元或扩展模块,可进行 16-256 点的灵活输入输出组合。
可选用16/32/48/64/80/128 点的主机,可以采用最小 8 点的扩展模块进行扩展。
可根据电源及输出形式,自由选择。
程序容量:内置 800 步 RAM(可输入注释)可使用存储盒,最大可扩充至 16K 步。
丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变,中断输入处理,直接输出等。
便利指令数字开关的数据读取,16 位数据的读取,矩阵输入的读取,7 段显示器输出等。
数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。
特殊用途、脉冲输出(20KHZ/DC5V,KHZ/DC12V-24V),脉宽调制,PID 控制指令等。
外部设备相互通信,串行数据传送,ASCII code 印刷,HEX ASCII 变换,校验码等。
时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。
3.5 机型的确定 综上所述,根据具体情况,我们选择三菱的 FX 系列。
输入输出点数为 54,电机20 点,考虑 10到 15的 I/O 裕量,我们选择 FX2N -80M 这种型号。
4 硬件设计4.1 硬件配置简介 PLC 产品出现以来,它以面向工业控制的鲜明特点,普遍受到电器控制领域的欢迎。
特别是中小容量 PLC 成功取代了传统的继电控制系统,使得控制系统的可靠性大大提高。
目前各国生产的 PLC 品种繁多,发展速度快。
本文所用到的产品是日本三菱FX 系列超小型的 FX2N -80M。
在此简单的介绍该机型的一些技术指标。
4.1.1 一般性能(见下表 1) 表1 一般性能 Tab 1 General properties 电源 AC110120V/220240V 单相 50/60Hz电源波动 AC93.5132V/187264V,10ms 以下瞬时断电,控制不受影响环境温度 055 度环境湿度 4595,无凝露抗振动 1055Hz,0.5mm,最大 2g(重力加速度)抗冲击 10g,3 轴 X、Y、Z 方向各 3 次抗噪声 1000V1us30100Hz噪声仿真器绝缘耐压 AC 1500V,1min各端子与接地端之间绝缘电阻 5MΩ500V DC各端子与接地端之间接地 小于 100Ω(如果不可能,也可以不接地)环境 无腐蚀气体,无导电尘埃4.1.2 输入性能(见表 2) 表 2 输入性能 Tab 2 Input performance 输入类型 无电压触点或 NPN
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