知识竞赛抢答器控制程序设计.doc
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1、 目 录前言3第一章 可编程控制器基础知识41.1可编程控制器概述41.2 可编程控制器的发展41.3可编程控制器的优点5第二章 66第三章 PLC控制的硬件电路和I/O口的设计123、1设计任务及其原理图1232 硬件改造133.3 PLC的电器控制系统接线图143.4 PLC机型的选型15第四章 系统程序设计164.1系统顺序动作功能图的设计164.2 程序设计16第五章 结束语28致 谢29主要参考文献30摘 要可编程序控制器(Programmable Logic Controller)是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置,它简称PLC,它的应用面广,使用方便,已经成为当代工业自动化
2、的主要支柱之一。随着PLC 技术的发展,编程语言,通信能力和其他很多性能都进一步提高。现在的PLC 提供了更快的扫描时间,更高效的利用内存空间,高密度的I/O系统和非传统设备直接连接到PLC的特殊接口。它们不但可以和其他控制系统进行通信,还具有执行报告功能,诊断自身、机器或过程的故障。PLC在我国已经应用二十几年的历史,随着目前生产自动化水平的提高,以及各种监控系统的需要,PLC以其外部电路简单、模块化结构、可靠性高,尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点,在各类竞赛中,都离不开抢答器,用PLC设计竞赛抢答器,其控制方便、灵活,只要改变输入PLC的程序,便可改变其控制方案关
3、键词:可编程序控制器、知识竞赛抢答器、S7-200.AbstracPLC (Programmable Logic Controller) in the microprocessor industry as the core of the Universal Automatic Control devices, it referred PLC, a wide range of its application, easy to use, industrial automation has become a contemporary one of the main pillars. As PLC t
4、echnology has advanced ,so have programming languages and communications ca-pabilities ,along with many other important features .Todays PLCs offer faster scan times ,space efficient high-density input/output systems and special interfaces to allow non-tradit-ional divices to be attached directly to
5、 the PLC .Not only can they communicate with other control system ,they can also perform reporting function and diagnose their own failures,as well as the failure of a machine or process .PLC has been applied 20 years in our history, with raising the current level of production automation, and vario
6、us surveillance systems require, PLC with its external circuit is simple, modular structure, high reliability, in particular through the establishment of convenience and modify the software to achieve sequence control function, etc., in all competitions, are inseparable from the Responder, Responder
7、 with PLC design competition, its easy to control, and flexible, as long as the procedure to change the PLC input can change the control programKeyword: Programmable Logic Controller, Responder Knowledge Contest,S7-200前言可编程控制器自问世以来,发展极其迅速。如今可编程控制器已经广泛的应用于工业控制。它通过用户存储的应用程序来控制生产过程,具有可靠性高、稳定性高和实时处理能力强、
8、控制器实现的功能多、安装简单,维修方便等特点。本文在第一章中主要介绍了PLC的概述、发展史及其优点,在第二章中主要介绍了S7-200的基本知识。在第三章中主要介绍了PLC控制的硬件电路和I/O口的设计。在第四章中进行对用S7-200对知识竞赛抢答器进行编程,并对程序每一步的含义进行解释。本课题的研究内容文主要研究了S7-200系列PLC在知识竞赛抢答器中的应用。可编程控制器(简称PLC或PC)是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置,是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体,应用到工业控制领域的一种高可靠性控制器。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制
9、、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。SIMATIC S7-200系列可编程控制器是德国西门子(Siemens)公司生产的具有高性能价格比的微型可编程控制器。由于它具有结果小巧,运行速度高,价格低廉及多功能多用途等特点,因此在工业企业中得到了广泛的应用。 由于可编程控制器作为一种通用的工业控制器,它可用于所有的工业领域。当前国内外已广泛地将可编程控制器成功的应用到机械、汽车、冶金、石油、化工、轻工、纺织、交通、电力、电信、采矿、建材、食品、造纸、军工、家电等各个领域,并且取得了相当可观的技术经济效益。因此,我们研究此课题具有深远的意
10、义。这次的毕业设计我主要是利用PLC技术设计知识竞赛抢答器。从硬件电路的选择,PLC的选型,软件程序的设计。最终完成改造的基本环节。第一章 可编程控制器基础知识1.1可编程控制器概述PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller),在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC进行了定义。它是一种数字运算操作的电子系统,是一种新型工业控制装置,是专为在工业环境应用而设计的,是以微处理器为基础,综合了微电子技术和计算机技术和通信技术等现代科技发展起来的新产品。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制和顺序控制。随着现代科技的发展, 微电子技术和
11、计算机技术的快速发展,可编程序控制器也有了突飞猛进的发展,其功能已远远超出了逻辑控制、顺序控制的范围。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。随着微处理器的出现,大规模、超大规模技术的发展和数据通信技术的不断进步,PLC也迅速发展。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。1.2 可编程控制器的发展可编程控制器自问世以来,发展极其迅速。PLC发展过程可分为四个阶段:(1)20世纪60年代末至70年代中期早期PLC只是继电
12、器控制装置的替代物。它主要功能是执行原先继电器完成的顺序控制定时等功能,将继电器有“硬接线”方式转变为“软接线”方式。但由于价格高,输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因,一直未能得到推广应用。(2)20世纪70年代中期至80年代前期随着微处理器的出现,美国,日本,联邦德国等国的一些著名电器厂家在可编程控制器中引入微机技术,微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部件,使可编程控制器具有了自诊断功能,可靠性有了大幅度的提高。可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的
13、性价比奠定了它在现代工业中的地位。 (3)20世纪80年代至90年代末20世纪80年代初可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。80年中期可编程控制器都采用微处理器(CPU)作为PLC的中央处理单元,只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)或单片机作为其核心。使PLC处理速度大大的提高,增加了多种特殊功能,体积也减小了很多,可靠性增强,成本下降。因此PLC的应用得到了迅速的发展。到90年代末时PLC几乎完全计算机
14、化,速度更快,功能更强,各种智能模块不断的开发出来。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,不断扩展它在各类工业控制过程中的应用。(4)20世纪90年代末到至今PLC这个时期从控制规模上来说,发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。PLC不仅能进行逻辑控制和顺序控制,在模拟量闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网等各方面都得到
15、了广泛的应用。如今PLC功能完备,都配了A/D、D/A转换及算术运算功能,具有PID功能,使PLC在模拟量闭环控制到了很大的应用。1.3可编程控制器的优点(1)实时性好由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提,信号处理时间短,速度快。基于信号处理和程序运行的速度,PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。更能满足各个领域中大、中、小型工业控制项目。(2)可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气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,对采用的元器件进行严格的筛选,内部电路采取了先进的抗干扰技术,所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离(I/O口通常有光藕让
16、外围电路(24V DC)和内部芯片I/O (5V DC)进行隔离),使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离,各输入端均采用R-C滤波器,各模块均采用屏蔽措施,以防止噪声干扰,采用性能优良的开关电源,因此具有很高的可靠性。良好的自诊断功能,一旦电源或其软件,硬件发生异常情况时可及时发出警报信息,CPU立即采取有效措施,以防止故障扩大。(3)配套齐全,功能完善,适用性强控制器产品种类繁多,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场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到
17、了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。(4)丰富的I/O卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号,如:电压或电流;交流或直流;开关量或模拟量;脉冲或电位; 强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块等等。I/O卡件种类丰富,可根据自控工程实现功能要求不同,而进行不同的配置,在满足控制工程需要前提下,I/O卡件
18、可灵活组合。(5)控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型控制器以外,绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。(6)体积小,重量轻,能耗低 价格低新近出产的超小型PLC底部尺寸不到100mm,重量不到150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。质量好价格低。(7)控制器实现的功能多可实现逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序控制、PID控制、数据计算、通讯和联网,还有许多特殊功能模块等,适用于各种特殊控制的要求
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