四柱液压机的自动控制_毕业设计论文

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湖北文理学院 毕业设计（论文）报告纸

相似。从硬件结构看，它也有中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、电源等，如图4.1

电源输入接口中央处理器存储器编程设备输入接口外围接口

图4.1 PLC基本组成框图

1.中央处理器(CPU)

与一般计算机一样，CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的进行工作，其主要任务有:控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储;用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

2.存储器

LPC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改。它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏，很大程度上决定了PLC的性能，其内容主要包括三部分。第一部分为系统管理程序，它主管控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序。通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令:再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用。它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成

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的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

3.脉冲量处理

脉冲量，是除了逻辑量、模拟量外，另一个常见的物理量。如机床部件的位移，常以脉冲数量表示。数字控制技术实质就是用脉冲实现控制的技术。

4.数据采集与存储

PLC有种种接口与人机界面，可用其去获得有关信息。PLC的数据存储区，随着技术的发展，也越来越大。已出现兆级的，这样庞大的数据存储器区，则可存储大量数据。PLC访问数据区，有多种方法，可直接访问，也可间接访问。同时，PLC又有众多的定时期、计数器以及实时时钟。所以，PLC有强大的数据采集与存储功能。

5.诊断功能

PLC有自诊断功能。PLC有很多指示灯，可显示LPC自身的状态与控制对象的状态。PLC总是周期地自检，如出现故障，其代码将实时存于相应的内存区中，不同的代码代表不同的故障。近期的PLC，出现故障还可自动记录，可记故障出现的具体时间。时间精度可到秒级，甚至更精。可记下近期的20次，甚至更多故障记录。近期的LPC，还有更多的自检手段，不仅可定位故障出现的时间，还可定位故障出现的位置。

6.连网、通信功能

PLC有多种通信接口，有很强的连网、通信能力。并不断有新的连网的结构推出。PLC与PLC可通信。可一对一PLC通信。可多到几十、几百、几千、几万，甚至不受限制。

PLC与智能仪表、智能执行装置(如变频器)也可联网通信，交换数据，相互操作。PLC可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几百千米或更大。PLC可与计算机通信，可用计算机编程，或用计算机控制或管理PLC，使PLC用起来更方便。与计算机通信，可一台计算机控制管理多台PLC，也可一台PLC与两台或更多的计算机通信。

4.2 液压机的PLC控制系统构成

根据设备控制及工作过程要求，其PLC控制系统构成图如图4.2

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选择速度开关（高中低）下行电液阀自动/手动选择开关回程电液阀加热/冷却/停止选择开关顶出电液阀自动启动按钮退回电液阀光栅保护快行电液阀P L C图4.2 PLC控制系统构成图

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停止按钮功率驱动器手动压制低压油泵电机手动回程油温冷却进水阀手动顶出油温加热装置手动退回主泵电机启动手动启动主油泵手动停止主油泵压力设定电接点手动启动低压油泵电机手动停止低压油泵电机主缸控制接近开关顶出缸控制接近开关 4.2 I/O分析及PLC选型

四柱式液压机自动控制系统采用西门子公司的S7-200系列整体式PLC。根据控制系统图选用CPU型号为CPU226DC/DC/DC24输入/16晶体管输出的PLC。利用PLC

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的CPU具有的高速脉冲输出(PTO)功能对变量泵的步进电机进行开环控制。由于又要求对油温进行控制，其控制方式采用模拟量入/开关量出的形式，因此需增加一个扩展温度测量模块，其型号为EM231RTD。

1.CPU单元

(1)CPU226的技术规格说明如表4.1

表4.1 CPU226的技术规格 特性 外形尺寸（mm） 程序存储区 数据存储区 断电保持时间 本机输入/输出 扩展模块数量 高速计数器

双向4路20KHz

脉冲输出 模拟电位器 实时时钟 通讯口 浮点数运算 输入/输出映像区

(2)电源预算

所有的S7-200CPU都有内部电源，可为CPU自身、扩展模块和其它用电设备提供5V、24V直流电源。扩展模块通过与CPU连接的总线连接电缆取得5V直流电源。

CPU还向外提供一个24V直流电源，从电源输出点(L+，M)引出。此电源可为CPU和扩展模块上的I/O点供电，也为一些特殊或智能模块提供电源。电源容量完全满足要求，无须增加外接电源。

2.脉冲输出单元（PTO）

S7-200PLC提供两个高速脉冲输出点(QO.0QO.)l，可以分别工作在PTO(脉冲串输

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CPU226 190×80×62 4096字 2560字 190小时 24入/16出

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单向6路30KHz

2路20KHz

2 内置 2RS-485 有

256（128入/128出）