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1、Equation Chapter 1 Section 120133届*专业业毕业设设计基于PLLC的煤煤矿架空空乘人缆缆车 控制系系统设计计学生姓名名： 邵 冰冰 班 级： 矿电110-11 学 制： 三三 年 学历层次次： 专 科 指导教师师：论文（设设计）提提交日期期：20013年6月月*日论文（设设计）答答辩日期期：20013年6月月*日日江苏建筑筑职业技技术学院院矿业与交交通工程程学院二一三三年六月月摘 要要煤矿副井井提升担担负着人人员、设设备、材材料、矸矸石等的的运输任任务，是是煤矿生生产的重重要环节节。副井井操车是是指在井井口或井井底，将将准备好好的运料料或运矸矸矿车推推入副井井罐
2、笼的的操作过过程。良良好的副副井操车车控制系系统，能能保证操操车过程程的安全全高效，从从而提高高生产效效率。本设计针针对的矿矿井，副副井提升升采用多多绳摩擦擦落地式式提升机机，单层层双罐（宽宽、窄罐罐）提升升方式。窄窄罐用作作提人、排排矸；宽宽罐除了了具有窄窄罐作用用外，还还负责下下大料设设备。副副井信号号操车系系统通常常包括井井口操车车系统、井井底操车车系统和和绞车房房信号系系统。（见见附图11 系统统概况图图）三者者之间主主要利用用PROOFIBBUS通通讯模式式通过RRS4885双绞绞线进行行通讯联联系（见见附图66 副井井操车系系统安装装图）。井井口、井井底操车车控制系系统大体体相同，
3、而而信号系系统既作作为绞车车信号通通讯同时时有作为为操车控控制的闭闭锁对象象来配合合操车控控制运行行。关键字：副井操操车；PPLC；控制系系统目 录录摘要I目录III1绪论111.1课课题来源源及背景景11.1.1课题题来源111.1.2课题题研究背背景11.2课课题研究究现状及及存在问问题11.3课课题研究究内容与与方法111.3.1采煤煤机定位位系统研研究11.3.2采煤煤机的截截割路径径记忆111.3.3采煤煤机的截截割路径径跟踪221.3.4采煤煤机自适适应控制制方法研研究21.4课课题研究究意义222井口操操车系统统的组成成32.1井井口操车车控制系系统32.2操操车设备备及选用用原
4、则442.3操操车设备备清单（井井口与井井底控制制设备种种类及数数量相同同）42.4机机械设备备结构原原理42.4.1 摇摇台43PLCC系统控控制要求求73.1采采煤机的的位置定定位73.1.1采煤煤机机身身坐标系系的建立立73.1.2采煤煤机机身身定位策策略73.1.3采煤煤机机身身定位的的理论模模型73.2采采煤机的的姿态定定位73.3本本章小结结74PLCC控制系系统的构构成与特特点84.1截截割路径径的记忆忆集合884.2截截割路径径的记忆忆策略884.2.1记忆忆点的选选取方案案84.2.2记忆忆点的数数据结构构84.2.3记忆忆点的数数据压缩缩84.3记记忆点的的人工免免疫评价价
5、方法研研究84.3.1人工工免疫理理论概述述84.3.2基于于人工免免疫的记记忆点评评价模型型84.4本本章小结结105PLCC程序的的设计1115.1截截割路径径的跟踪踪目标1115.1.1基于于多项式式的插值值的跟踪踪目标1115.1.2基于于样条曲曲线插值值的跟踪踪目标1115.1.3基于于误差带带的跟踪踪目标1115.2截截割路径径的跟踪踪策略1115.2.1截割割路径的的轨迹跟跟踪策略略115.2.2截割割路径的的动作跟跟踪策略略115.2.3截割割路径的的状态修修正策略略125.3截截割路径径跟踪的的灰色关关联度评评价模型型125.3.1灰色色关联度度分析概概述1225.3.2基于
6、于灰色关关联度的的路径跟跟踪评价价模型1125.4本本章小结结126基于电电流谱的的采煤机机截割负负载动态态分析1136.1截截割负载载检测的的研究现现状1336.2基基于电流流谱的截截割负载载特性分分析1336.2.1截割割部传动动系统的的负载分分析1336.2.2截割割负载与与截割电电流间关关系的理理论模型型136.2.3截割割负载与与截割电电流间关关系的试试验研究究136.3基基于小波波理论的的截割电电流特性性分析1136.3.1小波波分析概概述1336.3.2截割割电流信信号的小小波分解解与重构构136.4截截割负载载与截割割电流间间关系的的神经网网络模型型136.4.1人工工神经网网
7、络概述述136.4.2基于于人工神神经网络络的截割割负载与与截割电电流关系系模型1136.5本本章小结结137实验研研究1447.1实实验室实实验1447.1.1实验验方案设设计1447.1.2实验验结果分分析1447.2工工厂试验验147.2.1试验验方案设设计1447.2.2试验验结果分分析1447.3煤煤矿工作作面实验验147.3.1实验验方案设设计1447.3.2实验验结果分分析1447.4本本章小结结148总结与与展望1158.1课课题结论论158.2课课题创新新点1558.3课课题研究究展望115参考文献献16毕业设计计总结1181 绪论1.1 选题背景景副井提升升运输综综合自动动
8、化控制制系统是是矿井民民生领域域必备的的重要基基础设备备。副井井提升运运输综合合自动化化系统是是在高性性能的提提升机控控制和智智能信号号和操车车控制的的基础上上，将提提升机、信信号系统统、操车车系统集集于统一一整体，搭搭建信息息融合、相相互闭锁锁、安全全可靠、高高效节能能、协同同作业的的综合自自动化系系统。本本设计取取材于某某矿山副副井提升升运输综综合自动动化系统统进行技技术改造造工程实实例，并并截取部部分功能能（操车车系统部部分）,设计先先进、可可靠的安安全门、摇摇台、稳稳罐器、阻阻车器、推推车机控控制系统统。并与与提升及及系统和和信号系系统实时时信号较较好构建建信息整整体，实实现信号号闭锁
9、，完完成信息息融合。操操车系统统部分是是一种相相对于矿矿井提升升机垂直直运输而而水平运运输矿车车的重要要设备。应为要求具有高控制精度、高可靠性，并应具有必要的报警、抗干扰措施。选题依据据在工业业生产中中，机械械的制动动的准确确性和顺顺序性为为主要。例例如：在在冶金工工业，化化工生产产，电力力工程，机机械制造造和食品品加工等等许多领领域中，人人们都需需要对各各类机械械采用合合理的检检测和控控制，采采用PLLC来对对它们进进行控制制，不仅仅具有控控制方便便，简单单和灵活活性大等等优点，而而且可以以大幅度度提高被被控设备备的操作作准确度度，从而而能够大大大提高高被控对对象的安安全性。因因此，PPLC
10、对对操车系系统的控控制是一一个矿井井工业中中经常会会遇到的的问题，现现以基于于PLCC的副井井提升运运输综合合自动化化控制系系统-操场系系统部分分为例进进介绍。 普通操车车系统中中的矿车车行程单单一，不不能进罐罐推车，因因此矿车车由罐笼笼附近上上下摇台台进出罐罐笼的工工作只能能由人工工来完成成，在罐罐笼内的的车辆也也要由其其它车辆辆顶出，在在没有其其它车辆辆装卸罐罐笼的情情况下，也也只能由由人工将将矿车从从罐笼内内推出或或在罐笼笼内定位位。采用用PLCC控制的的操车系系统带来来功能的的增加、性性能的改改善，而而且具有有明显的的安全性性、效率率的提升升，同时时整机寿寿命有明明显提高高。近年年来国
11、内内厂商都都在竞相相开发。本设计拟拟采用一一种以PPLC为为核心的的基于CCPU2226的的副井提提升运输输综合自自动化控控制系统统-操车车系统部部分，系系统中主主要包括括三种模模式：自自动模式式，手动动模式，检检修模式式，还有有过电压压保护、欠欠电流保保护，急急停措施施。1.1.11.1.2 毕业设计计的内容容副井提升升运输系系统的信信号的任任务是提提升机罐罐笼准确确停车后后，操车车控制系系统对本本终端的的安全门门、摇台台、稳罐罐器、阻阻车器、推推车机按按特点顺顺序控制制，完成成装卸罐罐笼的任任务。并并和提升升机控制制系统进进行信号号闭锁，避避免事故故发生。1.2 设计实现现的主要要功能系统
12、要求求：1.具有有检修、手手动、自自动工作作方式；（1）自自动：罐罐笼到位位，启动动油泵，按按下启动动按钮，设设备则按按照设定定好的程程序自动动完成一一次装车车过程。安全门开开摇台落落前阻开开推车机机进推车机机退前阻关关摇台升升安全门门关打点（2）手手动：罐罐笼到位位、启动动油泵、按按照以上上程序操操作按钮钮，按错错按钮则则不能动动作。（3）检检修：罐罐笼到位位，启动动油泵，需需要推车车机前进进、后退退时必须须满足前前阻开到到位和摇摇台落到到位。其其余设备备均可点点动。2.自动动判断和和调度功功能；3.安全全保护和和报警功功能；1.3 课题研究究内容与与方法1.3.1 采煤机定定位系统统研究1
13、.3.2 采煤机的的截割路路径记忆忆1.3.3 采煤机的的截割路路径跟踪踪1.3.4 采煤机自自适应控控制方法法研究1.3.5 课题研究究意义2 井口操车车系统的的组成2.1 井口操车车控制系系统电控操作作台、集集控液压压站、，防防爆磁力力启动器器，摇台台、安全全门、前前后阻车车器、道道岔、复复阻、把把钩信号号、红灯灯和语音音信号等等组成。井井口操车车系统布布置如图图1-11。2.2 操车设备备及选用用原则操车设备备主要组组成包括括液压集集中动力力站、液液控摇台台、装罐罐销齿推推车机、液液控车器器、折叠叠式安全全门及液液控复阻阻等。操车设备备选用原原则有：1）要保保证停罐罐平稳，便便于各项项作
14、业有有效地进进行。2）选用用的设备备安全可可靠并便便于实现现机械化化和联动动操作或或集中操操作，尽尽量减轻轻体力劳劳动。3）要方方便上下下人员，材材料和设设备。4）应尽尽量减少少罐笼进进出车的的休止时时间，提提高生产产效率2.3 操车设备备清单（井井口与井井底控制制设备种种类及数数量相同同）表-11副井操操车设备备序号设备名称称数量备注液动摇台台2台带有位置置监测，与与罐笼到到位信号号闭锁安全门4扇带有位置置监测，与与罐位和和提升信信号连锁锁前阻车器器2台带有位置置监测，与与提升信信号连锁锁液动销齿齿推车机机2台推车机行行程带位位置监测测，与罐罐笼到位位信号闭闭锁，速速度、推推力可调调复阻车器
15、器2台限定矿车车运动范范围，保保证安全全有序液压站2套1用1备备（双电电机双泵泵）2.4 机械设备备结构原原理2.4.1 摇台井口窄罐罐采用CCYY66/2液液压配重重结构，侧侧动驱动动，液压压站必须须保证摇摇台在不不工作时时始终处处于抬起起状态，设设备须同同时具有有机械和和液压自自锁。工工作时靠靠摇台自自重复位位，摇台台采用后后置配重重结构且且配重可可调，摇摇台留有有手动操操作手把把，用作作紧急状状态下使使用。摇摇台工作作时，液液压缸缩缩回，摇摇臂落下下与罐笼笼搭接，摇摇尖与罐罐笼内导导轨衬的的结构能能保证侧侧向定位位可靠。井底采用用CYYY6/44液压配配重结构构，侧动动驱动，液液压站必必
16、须保证证摇台在在不工作作时始终终处于抬抬起状态态，设备备须同时时具有机机械和液液压自锁锁。工作作时靠摇摇台自重重复位，摇摇台采用用后置配配重结构构且配重重可调，摇摇台留有有手动操操作手把把，用作作紧急状状态下使使用。摇摇台工作作时，液液压缸缩缩回，摇摇臂落下下与罐笼笼搭接，摇摇尖与罐罐笼内导导轨衬的的结构能能保证侧侧向定位位可靠，摇摇台的结结构与动动作原理理见图11-2。2.4.2 液压推拉拉式安全全门安全门防防止人员员或矿车车误入危危险区，发发生坠井井事故而而设置的的一种安安全设备备，其特特点：可可靠的防防护作用用，开启启灵活，方方便井口口.底的的各项作作业，不不妨碍长长材料及及设备下下井。
17、本本安全门门采用液液压马达达链式传传动（水水平方向向），液液压马达达速度00.1-0.55m/ss可调，液液压推位位安全门门见图11-32.4.3 前阻车器器采用ZDDY-99单式液液压阻车车器，有有一对阻阻爪和弹弹簧缓冲冲装置，当当车轮撞撞击阻爪爪时，阻阻爪使套套在固定定轴后部部的弹簧簧压缩，撞撞击的能能量便为为弹簧吸吸收。阻阻爪的尾尾部通过过连杆和和操纵机机构连接接，液压压缸活塞塞杆的往往复运动动使两个个阻爪同同时打开开或关闭闭，关闭闭时阻车车，打开开后矿车车即可通通过。阻阻车器驱驱动结构构简单，除除阻爪外外无突出出地面的的部件，外外观平整整，利于于人员通通行。要要求阻车车器使用用液压缸缸
18、为动力力，使用用摆动式式液压缸缸，避免免阻车器器位移时时损坏液液压缸。2.4.4 后阻车器器后阻车器器的结构构和前阻阻车器相相同，只只不过油油路连接接不同从从而和前前阻形成成一开一一闭，作作用是防防止矿车车误动而而避免轨轨道全开开的情况况出现起起到保护护操车安安全的作作用。2.4.5 复阻复阻是将将两台前前后阻车车器距离离缩小后后放在一一起，油油路连接接方式同同前后阻阻车器一一样，复复阻一般般是将一一套设在在道岔前前面，目目的是防防止多辆辆矿车同同时进入入操车工工作区，一一次只能能通行11-2辆辆矿车，阻阻车器的的结构见见图1-4。2.4.6 道岔（搬搬道器）道岔是一一对活动动的轨道道，用来来
19、变轨操操作使用用，作用用是负责责调配车车辆通行行方向。道道岔有许许多种，有有手动道道岔、液液动道岔岔、活动动道岔等等，活动动道岔一一般放在在出罐侧侧利用矿矿车自动动变轨进进入主道道。2.4.7 推车机液动推车车机有液液动钢丝丝绳推车车机、液液动销齿齿式推车车机和液液动组链链式推车车机，是是随着液液压技术术的普及及而新推推出的一一种推车车机。我我们的推推车机采采用液动动组链式式传动。组组链传动动属于齿齿轮传动动的一种种特殊形形式，与与一般齿齿轮传动动相比，具具有结构构简单，加加工容易易，拆修修方便，造造价低等等优点。另另外，该该推车机机传动环环节少，效效率高，故故障率低低。更主主要的是是由于采采
20、用液压压马达，推推车机抗抗过载性性能好，实实现了恒恒扭矩转转动。推推车机的的作用是是负责将将矿车或或物料从从进车侧侧轨道推推入罐笼笼内，实实现物料料的机械械化操作作，降低低人员劳劳动强度度。2.5 液压系统统2.5.1 概述液压站为为安全门门、摇台台、推车车机、阻阻车器等等提供动动力，是是整套设设备唯一一的动力力源，液液压站有有以下特特点：1）具有有调速控控制功能能，使推推车机可可以变速速运行。2）可以以提供高高速大推推力和低低速小推推力的输输出。3）系统统按高压压设计，但但工作在在中低压压区。为保证系系统可靠靠及维修修方便，采采用一箱箱双机集集中控制制，双泵泵双电机机，一路路工作 ，一路路备
21、用，采采用多重重保护。为为进一步步提高系系统可靠靠性，防防止泄漏漏，采用用整体集集成块技技术。管管路全部部采用高高压胶管管，更便便于安装装维修。液液压缸采采用高可可靠性重重型液压压缸，双双端缓冲冲。图1-55液压压站1、液压压系统构构成及基基本原理理液压系统统主要由由液压泵泵站、油油缸、液液压马达达及连接接它们的的高压胶胶管组成成液压系系统原理理见图11-7。电磁阀：系统能能自行卸卸荷，当当电磁阀阀前推（后后拉）时时，顶升升油缸活活塞杆伸伸出（缩缩进），从从而实现现顶升机机构的上上升（下下降）。溢溢流阀：用于保保护系统统压力不不致于超超载，溢溢流阀出出厂时已已调好，不不必要时时，用户户不得随随
22、意调整整。压力调节节：系统统工作的的最大压压力由溢溢流阀决决定，在在系统出出厂前已已由专业业人员按按系统额额定压力力调定好好，用户户使用和和维修过过程中若若需调节节，可以以先松开开溢流阀阀的调节节手柄上上的并紧紧螺帽，旋旋入调节节柄可使使系统最最大工作作压力升升高，旋旋出调节节柄可使使系统最最大工作作压力降降低。液液压系统统的主要要参数见见表1-2。图1-6 电磁换向阀注意：调调节压力力时不允允许超过过“液压系系统主要要技术参参数表”中相应应的最高高压力，并并记住在在调节完完毕后，将将锁紧螺螺帽并紧紧，以免免松动。电磁换向向阀采用用DC224V直直流驱动动，线圈圈功率338W、稳稳定吸和和持续
23、电电流1.58AA，电磁磁换向阀阀见图11-6。序号名 称单位规格与参参数井口+114155井底+99001额定压力力MPa12.552额 定 流 量量L/miin353电磁换向向阀DSG-03-3C44-DCC24 38WW4电磁溢流流阀DBW-G033-100 DCC24 25WW5电机功 率KW7.5额定电压压V38066006开关防爆型磁磁力启动动开关7数 量台QBZ-60/3800QBZ-60/66008型 号YAZ-1表1-22 液压压系统主主要参数数表2.5.2 传感器的的分配PLC 作为工工业控制制装置， 其检测测信号的的传感器器精度、可可靠性将将关系到到控制系系统能否否正常运
24、运行，在在选用传传感器时时，应综综合考虑虑。在本本系统中中，罐笼笼两侧设设有罐位位传感器器，判断断罐笼所所处的位位置；左左、右安安全门的的开关和和进出状状态均由由传感器器检测，能能根据检检测出的的安全门门实际位位置进行行操作；进出左左、右摇摇台及其其起落状状态由传传感器检检测；左左、右，前前、后阻阻车器起起落由传传感器检检测，可可以准确确判断出出它们所所处的位位置；左左、右推推车机，前前后都设设有限位位传感器器，使其其只能在在规定的的区域内内工作；补车阻阻车器的的起落，到到位状态态由传感感器检测测，另外外在其前前后还安安装有限限位传感感器，井井口传感感器的分分布见图图1-88。图1-88 井井
25、口传感感器分布布图3 PLC系系统控制制要求3.1 设计实现现的主要要功能系统要求求：1.具有有检修、手手动、自自动工作作方式；（1）自自动：罐罐笼到位位，启动动油泵，按按下启动动按钮，设设备则按按照设定定好的程程序自动动完成一一次装车车过程。摇台落安全门门开前阻开开推车机机进推车机机退前阻关关安全门门关摇台升升打点（2）手手动：罐罐笼到位位、启动动油泵、按按照以上上程序操操作按钮钮，按错错按钮则则不能动动作。（3）检检修：罐罐笼到位位，启动动油泵，需需要推车车机前进进、后退退时必须须满足前前阻开到到位和摇摇台落到到位。其其余设备备均可点点动。2.自动动判断和和调度功功能；3.安全全保护和和报
26、警功功能：3.1.1 工作原理理操车系统统是用于于矿井中中水平运运输矿车车的设备备，所以以在矿车车系统中中最核心心的部位位为推车车机，当当罐笼到到位后在在自动模模式下摁摁下开关关则系统统会自动动执行打打开安全全门，然然后放下下摇台这这时候阻阻车器打打开，推推车机进进矿车推推出。一一次推车车过程就就结束。而而在手动动模式下下则步骤骤和自动动模式一一样，但但是各个个部分要要人工操操作。而而在检修修模式下下必须满满足摇台台落，阻阻车器开开，推车车机进，推推车机回回其余设设备可以以点动。操操车系统统在矿井井中一般般情况下下要求一一直开启启所以运运行的稳稳定程度度很重要要，所以以油泵运运行时候候的电压压
27、电流的的稳定程程度也很很重要所所以加入入了过电电流保护护和欠电电压保护护，电机机还有自自己的保保护3.2 系统工作作原理操车系统统是各类类矿井使使用的控控制矿车车运行的的设备，它它决定了了煤矿企企业的开开采效率率，但是是由于矿矿井内粉粉尘多、潮潮湿环境境因素复复杂。因因此操车车系统要要求具有有高控制制精度、高高可靠性性，并应应具有必必要的报报警和急急停的措措施。基于S77-2000 PPLC控控制的操操车系统统具有以以下功能能:可以以任意在在自动模模式、手手动模式式、检修修模式间间转换.每个动动作都有有指示现现实、方方便操作作人员知知道进行行到哪一一步了。并并且还有有电流、电电压参数数报警此此
28、外各个个部分都都有自己己的保护护措施。根根据以上上分析，此此PLCC控制操操车系统统可以分分解为以以下几个个模块:自动模模式模块块、手动动模式模模块、模模式模块块，电压压电流报报警模块块，复位位模块，电电源提供供模块。系系统原理理框图如如图所示示。图 3.1 系统原原理框图图 工作原理理：操车系统统是用于于矿井中中水平运运输矿车车的设备备，所以以在矿车车系统中中最核心心的部位位为推车车机，当当罐笼到到位后在在自动模模式下摁摁下开关关则系统统会自动动执行打打开安全全门，然然后放下下摇台这这时候阻阻车器打打开，推推车机进进矿车推推出。一一次推车车过程就就结束。而而在手动动模式下下则步骤骤和自动动模
29、式一一样，但但是各个个部分要要人工操操作。而而在检修修模式下下必须满满足摇台台落，阻阻车器开开，推车车机进，推推车机回回其余设设备可以以点动。操操车系统统在矿井井中一般般情况下下要求一一直开启启所以运运行的稳稳定程度度很重要要，所以以油泵运运行时候候的电压压电流的的稳定程程度也很很重要所所以加入入了过电电流保护护和欠电电压保护护，电机机还有自自己的保保护。1.7 2 系系统的功功能1.自动动控制功功能此部分是是PLCC自动运运行系统统，其运运行顺序序为：安全门开开 摇摇台落 阻车车器开 推车车机进 推车车机退 阻阻车器关关 摇台台升 安全全门关2.显示示功能此模块属属于人机机交互，主主要为油油
30、泵启动动和各个个部分都都有指示示灯显示示，可以以清楚地地在操作作室看到到系统运运行的状状态。3.报警警功能操车系统统求具有有高控制制精度、高高可靠性性，并应应具有必必要的报报警，用用于及时时发现故故障。4.复位位功能如果系统统的保护护装置无无法系统统，则人人工可以以进行手手动停止止，这样样设置可可以预防防意外情情况发生生。5.电磁磁阀模块块由于系统统为确保保长时间间的稳定定运行所所以各个个部分的的动作为为液压动动作，所所以电磁磁阀是控控制油泵泵的油是是进还是是退。6.手动动控制模模块罐笼到位位后要求求每个部部分都要要手动操操纵安全门开开 摇摇台落 阻车车器开 推车车机进 推车车机退 阻阻车器关
31、关 摇台台升 安全全门关7.电源源模块此系统需需要244V和2200V电源源供电。8检修修模块要求推车车机前进进、后退退时必须须满足前前阻开到到位和摇摇台落到到位。其其余设备备均可点点动。3.2.1 采煤机机机身定位位策略3.2.2 采煤机机机身定位位的理论论模型3.3 采煤机的的姿态定定位3.4 本章小结结4 PLC控控制系统统硬件组组成概述述4.1 西门子227-2200 控制系系统20世纪纪60年代代，计算算机技术术开始应应用于工工业领域域，由于于价格高高、输入入电路不不匹配、编编程难度度大以及及难于适适应恶劣劣工业环环境等原原因，未未能在工工业控制制领域获获得推广广。19968年年，美
32、国国通用汽汽车公司司（GMM）为了了适应生生产工艺艺不断更更新的需需要，要要求寻找找一种比比继电器器更可靠靠、功能能更齐全全、响应应速度更更快的新新型工业业控制器器，并从从用户角角度提出出了新一一代控制制器应具具备的十十大条件件，立即即引发了了开发热热潮。随着PLLC功能能的不断断完善，性性价比的的不断提提高，PPLC的的应用面面也越来来越广。目目前，PPLC在在国内外外已经广广泛应用用于钢铁铁、石油油、化工工、电力力、建材材、机械械制造、汽汽车、轻轻纺、交交通运输输、环保保及文化化娱乐等等各个行行业。PPLC的的应用范范围通常常可分为为开关逻逻辑控制制、运动动控制、过过程控制制、机械械加工中
33、中的数字字控制、机机器人控控制、通通信和联联网等。PLC从从组成形形式上一一般分为为整体式式和模块块式两种种，但在在逻辑结结构上基基本相同同。无论论是整体体式还是是模块式式，从硬硬件结构构看，PPLC都都是由CCPU、存存储器、II/O接接口单元元及扩展展接口和和扩展部部件、外外设接口口及外设设和电源源等部分分组成，各各部分之之间通过过系统总总线连接接。1CPPU（中中央处理理器） CPU是是PLCC的核心心，由运运算器、控控制器、寄寄存器、系系统总线线，外围围芯片、总总线接口口及有关关电路构构成。它它的功能能是接收收并存贮贮用户程程序和数数据，用用扫描的的方式采采集由现现场输入入装置送送来的
34、状状态或数数据，并并存入规规定的寄寄存器中中，同时时，诊断断电源和和PLCC内部电电路的工工作状态态和编程程过程中中的语法法错误等等，是PPLC不不可缺少少的组成成单元。主主要功能能包括以以下几个个方面:(1)收收从编程程器或者者计算机机输入的的程序和和数据，并并送入用用户程序序存储器器存储。(2)监监视电源源、PLLC内部部各个单单元电路路的工作作状态。(3)诊诊断编程程过程中中的语法法错误，对对用户程程序进行行编译。(4)在在PLCC进入运运行状态态后，从从用户程程序存储储器中逐逐条读取取指令，并并分析、执执行该指指令。(5)采采集由现现场输入入装置送送来的数数据，并并存入指指定的寄寄存器
35、中中。(6)按按程序进进行处理理，根据据运算结结果，更更新有关关标志位位的状态态和输出出状态或或数据寄寄存器的的内容。(7)根根据输出出状态或或数据寄寄存器的的有关内内容，将将结果送送到输出出接口。(8)响响应中断断和各种种外围设设备（如如编程器器、打印印机等）的的任务处处理请求求。2I/O接口口 PLC是是通过各各种I/O接口口模块与与外界联联系的，按按I/OO点数确确定模块块规格及及数量，II/O模模块可多多可少，但但其最大大数受CCPU所所能管理理的基本本配置能能力的限限制，即即受最大大的底板板或机架架槽数限限制。II/O模模块集成成了PLLC的II/O电电路，其其输入暂暂存器反反映输入
36、入信号状状态，输输出点反反映输出出锁存器器状态。PLC的的对外功功能主要要是通过过各种II/O接接口模块块于外界界联系来来实现的的。输入入模块和和输出模模块是PPLC与与现场II/O装装置或设设备之间间的连接接部件，起起着PLLC与外外部设备备之间的的传递信信息的作作用。II/O模模块分为为开关量量输入、开开关量输输出、模模拟量输输入和模模拟量输输出等模模块。3存储储器存储器（内内存）主主要用于于存储程程序及数数据，是是PLCC不可缺缺少的组组成单元元。一般般包括系系统程序序存储器器和用户户程序存存储器两两部分。系系统程序序存储器器用于存存储整个个系统的的监控程程序，一一般采用用只读存存储器（
37、RROM），具具有掉电电不丢失失信息的的特性。用用户程序序存储器器用于存存储用户户根据工工艺要求求或者控控制功能能设计的的控制程程序，早早期一般般采用随随机读写写存储器器（RAAM），需需要后备备电池在在掉电后后保存程程序。目目前则倾倾向于采采用电可可擦除的的只读存存储器（EEEPRROM）或或闪存(Flaash Memmoryy)，免免去了后后备电池池的麻烦烦。4电源源模块 PLC中中的电源源，是为为PLCC各模块块的集成成电路提提供工作作电源。电电源可分分直流和和交流两两种类型型，交流流输入2220VVAC或或1100VACC，直直流输入入通常是是24VV。5智能能模块除了上述述通用的的I
38、/OO模块外外，PLLC还提提供了各各种各样样的特殊殊I/OO模块，如如热电阻阻、热电电偶、温温度控制制、中断断控制、位位置控制制、以太太网、远远程I/O控制制、打印印机等专专用型或或智能型型的I/O模块块，用以以满足各各种特殊殊功能的的控制要要求。II/O模模块的类类型、品品种与规规格越多多，系统统的灵活活性越好好，模块块的I/O容量量越大，系系统的适适应性就就越强。6编程程设备常见的编编程设备备有简易易手持编编程器、智智能图形形编程器器和基于于PC的的专用编编程软件件。编程程设备用用于输入入和编辑辑用户程程序，对对系统作作些设定定，监控控PLCC及PLLC所控控制的系系统的工工作状况况。编
39、程程设备在在PLCC的应用用系统设设计与调调试、监监控运行行和检查查维护中中是不可可缺少的的部件，但但不直接接参与现现场的控控制。PLC本本质上就就是一台台微型计计算机，其其工作原原理与普普通计算算机类似似，具有有计算机机的许多多特点。但但其工作作方式却却与计算算机有着着较大的的不同，具具有一定定的特殊殊性。PPLC采采用循环环扫描的的工作方方式。工工作时逐逐条顺序序扫描用用户程序序，如果果一个线线圈接通通或断开开，该线线圈的所所有触点点不会立立即动作作，需等等扫描到到该触点点时才会会动作根据PLLC的结结构形式式，可将将PLCC分为整整体式和和模块式式两类。还还有一些些PLCC将整体体式和模
40、模块式的的特点结结合起来来，构成成所谓叠叠装式PPLC。 还可以以按I/O点数数分类，根据PPLC的的I/OO点数的的多少，可可将PLLC分为为小型、中中型、大大型和超超大型四类:(1)IIO点点数在2256以以下为小小型PLLC；(2)IIO点点数在225610224为中中型PLLC；(3)IIO点点数大于于10224为大大型PLLC；(4)IIO点点数在440000以上为为超大型型PLCC可编程控控制器有有可靠性性高、编编程简单单易学、功功能强、安安装简单单、维修修方便、采采用模块块化结构构、接口口模块丰丰富、系系统设计计与调试试周期短短等特点点。4.2 S7-2200硬硬件设计计说明弄懂
41、PLLC的基基本工作作原理和和指令系系统后,就可以以把PLLC应用用到实际际的工程程项目中中。无论论是用PPLC组组成集散散控制系系统，还还是独立立控制系系统。任何一种种电气控控制系统统都是为为了实现现被控对对象（生生产设备备或生产产过程）的的工艺要要求，以以提高生生产效率率和产品品质量。而而在实际际设计过过程中，设设计原则则往往会会涉及很很多方面面，其中中最基本本的设计计原则可可以归纳纳为4点点。1.设计计原则(1)完完整性原原则。最最大限度度的满足足工业生生产过程程或机械械设备的的控制要要求。(2)可可靠性原原则。确确保计算算机控制制系统的的可靠性性。 (3)经济型型原则。力力求控制制系统
42、简简单、实实用、合合理。(4)发发展性原原则。适适当考虑虑生产发发展和工工艺改进进的需要要，在II/O接接口、通通信能力力等方面面留有余余地。2.评估估控制任任务根据系统统所需完完成的控控制任务务，对被被控对象象的生产产工艺及及特点进进行详细细分析，特特别是从从以下几几个方面面给以考考虑。(1)控控制规模模一个控制制系统的的控制规规模可用用该系统统的I/O设备备总数来来衡量。当当控制规规模较大大时,特特别是开开关量控控制的II/O设设备较多多时，最最适合采采用PLLC控制制。(2)工工艺复杂杂程度当工艺要要求较复复杂时,采用PPLC控控制具有有更大的的优越性性.(3)可可靠性要要求目前,当当I
43、/OO点数在在20甚甚至更少少时，就就趋向于于选择PPLC控控制了。(4)数数据处理理速度若数据处处理程度度较低，而而主要以以工业过过程控制制为主时时，采用用PLCC控制将将非常适适合。PLC控控制系统统设计包包括硬件件设计和和软件设设计。所所谓硬件件设计，是是指PLLC外部部设备的的设计，而而软件设设计即PPLC应应用程序序的设计计。整个个系统的的设计分分以下55步进行行。1.熟悉悉被控对对象深入了解解被控系系统是设设计控制制系统的的基础。设设计人员员必须深深入现场场，认真真调查研研究，收收集资料料，并于于相关技技术人员员和操作作人员一一起分析析讨论，相相互配合合，共同同解决设设计中出出现的
44、问问题。这这一阶段段必须对对被控对对象所有有功能全全面的了了解，对对对象的的各种动动作及动动作时序序、动作作条件、必必要的互互锁与保保护;电电气系统统与机械械、液压压、气动动及各仪仪表等系系统间的的关系;PLCC与其他他设备的的关系，PPLC之之间是否否通信联联网;系系统的工工作方式式及人机机界面，需需要显示示的物理理量及显显示方式式等。2.硬件件选择(1)系系统I/O设备备的选择择。输入入设备包包括按纽纽、位置置开关、转转换开关关及各种种传感器器等。输输出设备备包括继继电器、接接触器、电电磁阀、信信号指示示灯及其其它执行行器等。(2)选选择PLLC。PPLC选选择包括括对PLLC的机机型、容
45、容量、II/O模模块、电电源等的的选择。(3)PPLC的的I/OO端口分分配。在在进行II/O通通道分配配时应给给出I/O通道道分配表表，表中中应包含含I/OO编号、设设备代号号、名称称及功能能等。(4)绘绘制PLLC外围围硬件线线路图。画画出系统统其它部部分的电电气线路路图，包包括主电电路和未未进入PPLC的的控制电电路等。由由PLCC的I/O连接接图和PPLC外外围电气气线路图图组成系系统的电电气原理理图。到到此为止止系统的的硬件电电气线路路已经确确定。(5)计计数器、定定时器及及内部辅辅助继电电器的地地址分配配。3.编写写应用程程序 根据控制制系统的的要求，采采用合适适的设计计方法来来设计PPLC程程序。程程序要以以满足系系统控制制要求为为主线，逐逐一编写写实现各各控制功功能或各各子任务务的程序序，逐步步完善系系统指定定的功能能。程序序通常还还应包括括以下内内容：