基于PLC的膠輪車性能檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

基于plc的膠輪車性能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

摘要TIA博途是全集成自動化軟件TIA

portal的簡稱，是西門子工業(yè)自動化集團(tuán)發(fā)布的一款全新的全集成自動化軟件。它是業(yè)內(nèi)采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動化軟件，幾乎適用于所有自動化任務(wù)。借助該全新的工程技術(shù)軟件平臺，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。西門子PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中新一代的西門子PLC

S7-1200系列和西門子PLC

S7-1500系列的出現(xiàn)，為用戶提供了更多的便利。對于新一代的西門子PLC，用戶需要使用博途軟件STEP7對其進(jìn)行程序的邏輯設(shè)計(jì)，通過博途軟件WINCC來對控制系統(tǒng)進(jìn)行界面的設(shè)計(jì)和組態(tài)。博途軟件是一個系統(tǒng)，里面包含有多種軟件，可以滿足用戶在不同自動化控制系統(tǒng)中的各種需求。關(guān)鍵詞：TIA博圖西門子plcWINCC

目錄第一章引言 5第二章系統(tǒng)的組成 72.1系統(tǒng)整體設(shè)框圖 72.2各主要組成部分的基本介紹 82.3可編程控制器的基本介紹 82.3.1可編程控制器的工作原理 82.3.2控制器的選型 162.4輸入部分介紹 192.4.1輸入部分的組成 192.4.2輸入部分的功能介紹 202.5輸出部分介紹 212.5.1輸出部分組成 222.5.2輸出部分的功能介紹 30第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 303.1程序流程圖 30第四章plc程序 344.1主程序 344.1.1DB塊模塊 354.1.2FC塊程序 364.2HMI組態(tài)畫面 37

第一章引言西門子SIMATIC系列\(zhòng)t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器，是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。1．SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。2．SIMATICS7-300PLCS7-300是模塊化小型\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200PLC比較，S7-300PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300PLC可通過編程軟件Step7的用戶界面提供通信\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300PLC具有多種不同的\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"總線接口和\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATICS7/M7/C7等\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"自動化控制系統(tǒng)。3．SIMATICS7-400PLCS7-400PLC是用于中、高檔性能范圍的\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"可編程序控制器。S7-400PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。因此西門子則有許多優(yōu)點(diǎn)：可靠PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如：冗余的設(shè)計(jì)。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率大大降低。易操作PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點(diǎn)號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。用于梯形圖與\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。\t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。靈活PLC采用的編程語言有\(zhòng)t"/item/%E8%A5%BF%E9%97%A8%E5%AD%90PLC/_blank"梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用面拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。

第二章系統(tǒng)的組成2.1系統(tǒng)整體設(shè)框圖圖2-1系統(tǒng)設(shè)框圖2.2各主要組成部分的基本介紹1.FC塊FC（功能）是不含存儲區(qū)的代碼塊,常用于對一組輸入值執(zhí)行特定運(yùn)算，例如：可使用

FC

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算和可重復(fù)使用的運(yùn)算（例如數(shù)學(xué)計(jì)算）或者執(zhí)行工藝功能（如使用位邏輯運(yùn)算執(zhí)行獨(dú)立的控制）。FC（功能）也可以在程序中的不同位置多次調(diào)用，簡化了對經(jīng)常重復(fù)發(fā)生的任務(wù)的編程。通常，函數(shù)會計(jì)算函數(shù)值，可以通過輸出參數(shù)

RET_VAL

將此函數(shù)值返回給調(diào)用塊。為此，必須在函數(shù)的接口中聲明輸出參數(shù)

RET_VAL，RET_VAL

始終是函數(shù)的首個輸出參數(shù)。FC（功能）沒有相關(guān)的背景數(shù)據(jù)塊

(DB)，沒有可以存儲塊參數(shù)值的數(shù)據(jù)存儲器，因此，調(diào)用函數(shù)時，必須給所有形參分配實(shí)參。對于用于FC（功能）的臨時數(shù)據(jù)，F(xiàn)C（功能）采用了局部數(shù)據(jù)堆棧，不保存臨時數(shù)據(jù)，要永久性存儲數(shù)據(jù)，可將輸出值賦給全局存儲器位置，如

M存儲器或全局DB。FC的參數(shù)輸入?yún)?shù)

(Input)只讀，調(diào)用時將用戶程序數(shù)據(jù)傳遞到FC中。實(shí)參可以為常數(shù)。輸出參數(shù)

(Output)讀寫，函數(shù)調(diào)用時將FC執(zhí)行結(jié)果傳遞到用戶程序中。實(shí)參不能為常數(shù)。輸入/輸出參數(shù)

(InOut)在塊調(diào)用之前讀取輸入/輸出參數(shù)并在塊調(diào)用之后寫入。2.DB塊圖2-2DB塊介紹圖2-3DB塊屬性2.3可編程控制器的基本介紹可編程控制器（Programmble

Controller）簡稱PC或PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運(yùn)算和順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。可編程控制器是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破鞯幕窘M成可編程控制器主要由中央處理單元、輸入接口、輸出接口、通信接口等部分組成，其中CPU是可編程控制器的核心，Ｉ／Ｏ部件是連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器和上位機(jī)連接。對于整體式可編程控制器，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)；對于模塊式可編程控制器，各功能部件獨(dú)立封裝，稱為模塊或模板，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?。不同廠商生產(chǎn)的不同系列產(chǎn)品在每個機(jī)架上可插放的模塊數(shù)是不同的，一般為３－１０塊?？蓴U(kuò)展的機(jī)架數(shù)也不同，一般為２－８個機(jī)架。基本機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的距離不宜太長，一般不超過１０M.?？删幊炭刂破鞲鹘M成部分1、中央處理單元CPUCPCU通過輸入裝置讀入外設(shè)的狀態(tài)，由用戶程序去處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過輸出裝置去控制外設(shè)。一般的中型可編程控制器多為雙微處理器系統(tǒng)，一個是字處理器，它是主處理器，由它處理字節(jié)操作指令，控制系統(tǒng)總線，內(nèi)部計(jì)數(shù)器，內(nèi)部定時器，監(jiān)視掃描時間，統(tǒng)一管理編程接口，同時協(xié)調(diào)位處理器及輸入輸出。另一個為位處理器，也稱布爾處理器，它是從處理器，它的主要作用是處理位操作指令和在機(jī)器操作系統(tǒng)的管理下實(shí)現(xiàn)可編程控制器編程語言向機(jī)器語言轉(zhuǎn)換。CPU處理速度是指可編程控制器執(zhí)行１０００條基本指令所花費(fèi)的時間。2、存儲器存儲器主要存放系統(tǒng)程序，用戶程序及工作數(shù)據(jù)?？删幊炭刂破魉玫拇鎯ζ骰旧嫌桑校遥希停牛校遥希?，ＥＥＰＲＯＭ及ＲAM等組成。3、輸入／輸出部件輸入／輸出部件又稱Ｉ／Ｏ模塊?？删幊炭刂破魍ㄟ^Ｉ／Ｏ接口可以檢測被控對象或被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為可編程控制器對控對象進(jìn)行控制的信息依據(jù)。同時可編程控制器又通過Ｉ／Ｏ接口將處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，以實(shí)現(xiàn)控制。4、編程裝置和編程軟件可編程控制器是以順序執(zhí)行存儲器中的程序來完成其控制功能的。5、電源部件可編程控制器的發(fā)展歷程1、初級階段：從第一臺PLC問世到20世紀(jì)70年代中期由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有：MODICON公司的084，AB公司的PDQ-IL，DEC公司的PDP-14，日立公司的SCY-022等。第一階段就采用了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。2、擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期這一階段PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。這一階段的產(chǎn)品有MODICON的184，284，384，西門子公司的SIMATICS3系列，富士電機(jī)公司的SC系列產(chǎn)品。3、通信階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期這一階段產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān)，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是，由于各制造商各自為政，通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時間內(nèi)，PLC就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。其次，產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時，可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SIMATICS6系列，GOULD公司的M84，884等，富士電機(jī)的MICRO和TI公司的TI530等。4、開放階段：從20世紀(jì)80年代中期開始由于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型OSI，使PLC在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外，PLC開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級語言編程，并完成了編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500，德維森的V80和PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司與合控電氣公司所開發(fā)的OPENPLC等?？删幊炭刂破鞯奶攸c(diǎn)1、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。2、編程簡單、使用方便目前，大多數(shù)PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC編程器的操作和使用也很簡單。3、功能完善、通用性強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。同時，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。4、設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便由于PLC

用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。PLC

的用戶程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC

的故障率極低，維修工作量很小;

而且PLC

具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，

可根據(jù)PLC

上指示或編程器上提供的故障信息，

迅速查明原因，維修極為方便。5、體積小、重量輕、能耗低由于PLC

采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域目前，

在國內(nèi)外PLC

已廣泛應(yīng)用冶金、石油、

化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，

隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，

其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC

的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：1、開關(guān)量邏輯控制利用PLC

最基本的邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，

可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：

機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。2、運(yùn)動控制大多數(shù)PLC

都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，

如對各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動控制。3、過程控制大、中型PLC

都具有多路模擬量I

O模塊和PID控制功能，有的小型PLC

也具有模擬量輸入輸出。所以PLC

可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC

可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。4、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC

都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，

可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。5、通信聯(lián)網(wǎng)PLC

的通信包括PLC

與PLC、PLC

與上位計(jì)算機(jī)、PLC

與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）

系統(tǒng)發(fā)展的需要。2.3.1可編程控制器的工作原理可編程控制器原理1、掃描工作原理當(dāng)PLC

運(yùn)行時，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU

不可能同時去執(zhí)行多個操作，

它只能按分時操作（串行工作）

方式，每一次執(zhí)行一個操作，按順序逐個執(zhí)行。由于CPU

的運(yùn)算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時（并行）

完成的。這種串行工作過程稱為PLC

的掃描工作方式。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。PLC

的掃描工作方式與電器控制的工作原理明顯不同。電器控制裝置采用硬邏輯的并行工作方式，如果某個繼電器的線圈通電或斷電，那么該繼電器的所有常開和常閉觸點(diǎn)不論處在控制線路的哪個位置上，都會立即同時動作;

而PLC

采用掃描工作方式（串行工作方式），如果某個軟繼電器的線圈被接通或斷開，其所有的觸點(diǎn)不會立即動作，必須等掃描到該時才會動作。但由于PLC

的掃描速度快，通常PLC

與電器控制裝置在I/0

的處理結(jié)果上并沒有什么差別。2、PLC

掃描工作過程PLC

的掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)工作。如圖2-11所示，整個掃描工作過程包括內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新五個階段。整個過程掃描執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。掃描周期與CPU

運(yùn)行速度、PLC

硬件配置及用戶程序長短有關(guān)，典型值為1~100ms.在內(nèi)部處理階段，進(jìn)行PLC

自檢，檢查內(nèi)部硬件是否正常，對監(jiān)視定時器（WDT）

復(fù)位以及完成其它一些內(nèi)部處理工作。在通信服務(wù)階段，PLC

與其它智能裝置實(shí)現(xiàn)通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等。當(dāng)PLC

處于停止（STOP）狀態(tài)時，只完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作。當(dāng)PLC

處于運(yùn)行（RUN）狀態(tài)時，除完成內(nèi)部處理和通信服務(wù)工作外，還要完成輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新工作。PLC

的掃描工作方式簡單直觀，便于程序的設(shè)計(jì)，并為可靠運(yùn)行提供了保障。當(dāng)PLC掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就被后面將要掃描到的指令所利用，

而且還可通過CPU內(nèi)部設(shè)置的監(jiān)視定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定時間，避免由于CPU

內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。2.3.2控制器的選型本次設(shè)計(jì)是基于PLC的膠輪車性能檢查的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，輸入部分有系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)停止，冷卻水溫度報(bào)警測試，柴油機(jī)溫度報(bào)警測試，尾氣溫度報(bào)警測試,小車時速報(bào)警測試，瓦斯?jié)舛葓?bào)警測試,一氧化碳濃度報(bào)警測試，氮氧濃度報(bào)警測試，機(jī)油壓力，水箱水位。輸出部分包括工作指示燈，冷卻水溫度報(bào)警指示燈，柴油機(jī)溫度報(bào)警指示燈，尾氣溫度報(bào)警指示燈,車速報(bào)警指示燈，瓦斯?jié)舛葓?bào)警指示燈,一氧化碳濃度報(bào)警指示燈，氮氧濃度報(bào)警指示燈。本次設(shè)計(jì)共占用11個PLC的輸入點(diǎn)，8個PLC的輸出點(diǎn)。井且輸入與輸出全部采用開關(guān)量繼電器控制。出于成本考慮，首選國產(chǎn)品牌的PLC，比如臺達(dá)，信捷，永宏，匯川。但是國產(chǎn)品牌的PLC運(yùn)行不穩(wěn)定，時間久了容易出故障，雖然價(jià)格要比進(jìn)口的要便宜許多，但后期的維護(hù)成本卻更高，而且時間長了之后很容易出現(xiàn)故障。除此之外，在自檢設(shè)備使用年限到期后，安裝在自檢設(shè)備控制柜內(nèi)的PLC可以拆下來回收利用，國產(chǎn)品牌的PL

C市場價(jià)值更低。綜上所述，本次設(shè)計(jì)不采用便宜的國產(chǎn)晶牌的PLC,選擇國際上的知名品牌。我們常用的知名晶牌PLC有三菱，西門子，歐姆龍，施耐德，ABPLC等。每種PLC都有各自所擅長的控制領(lǐng)域。三菱適合做開關(guān)量以及定位控制，特別是開關(guān)量控制，對于三菱FX系列PLC,其控制穩(wěn)定，編程簡單，后期維護(hù)修理簡單，并且價(jià)格低廉。西門子PLC在編程上都是模塊化運(yùn)行，程序看起來一目了然，方便簡潔，特別適合做模擬量過程控制，在溫度，壓力，流量等工業(yè)控制領(lǐng)城占據(jù)半壁江山，與DCS平分秋色。結(jié)合前期對自檢設(shè)備的詳細(xì)調(diào)查與整體分析，本次選用西門子S7-1200系列PLC作為自檢設(shè)備的控制器，共需要11個輸入點(diǎn)，8個輸出點(diǎn)，考慮后期的升級改造，選型時需留有一定的備用點(diǎn)余量。該P(yáng)LC的CPU型號為1217CDC/DC/DC.在保證余量的同時，完全滿足本次設(shè)讓的需求。2.4輸入部分介紹2.4.1輸入部分的組成輸入部分是由有系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)停止，冷卻水溫度報(bào)警測試，柴油機(jī)溫度報(bào)警測試，尾氣溫度報(bào)警測試,小車時速報(bào)警測試，瓦斯?jié)舛葓?bào)警測試,一氧化碳濃度報(bào)警測試，氮氧濃度報(bào)警測試，機(jī)油壓力，水箱水位幾個組成。2.4.2輸入部分的功能介紹系統(tǒng)啟動：控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)停止：控制整個系統(tǒng)的停止。冷卻水溫度報(bào)警測試：當(dāng)冷卻水溫度超過設(shè)定值時對冷卻水溫度報(bào)警指示燈發(fā)出信號。柴油機(jī)溫度報(bào)警測試：當(dāng)柴油機(jī)溫度超過設(shè)定值時對柴油機(jī)溫度報(bào)警指示燈發(fā)出信號。尾氣溫度報(bào)警測試：當(dāng)尾氣溫度超過設(shè)定值時對尾氣溫度報(bào)警指示燈發(fā)出信號。小車時速報(bào)警測試：當(dāng)小車時速超過設(shè)定值時對小車時速報(bào)警指示燈發(fā)出信號。瓦斯?jié)舛葓?bào)警測試：當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^設(shè)定值時對瓦斯?jié)舛葓?bào)警指示燈發(fā)出信號。一氧化碳濃度報(bào)警測試：當(dāng)一氧化碳濃度超過設(shè)定值時對一氧化碳濃度報(bào)警指示燈發(fā)出信號。氮氧濃度報(bào)警測試：當(dāng)?shù)鯘舛瘸^設(shè)定值時對氮氧濃度指示燈發(fā)出信號。機(jī)油壓力：輸入膠輪車的機(jī)油壓力。水箱水位：輸入加侖車的水箱水位。2.5輸出部分介紹2.5.1輸出部分的組成輸出部分是由工作指示燈，冷卻水溫度報(bào)警指示燈，柴油機(jī)溫度報(bào)警指示燈，尾氣溫度報(bào)警指示燈,車速報(bào)警指示燈，瓦斯?jié)舛葓?bào)警指示燈,一氧化碳濃度報(bào)警指示燈，氮氧濃度報(bào)警指示燈組成。2.5.2輸出部分的功能介紹工作指示燈：顯示整個系統(tǒng)正在運(yùn)行。冷卻水溫度報(bào)警指示燈：顯示冷卻水溫度過高。柴油機(jī)溫度報(bào)警指示燈：顯示柴油機(jī)溫度過高。尾氣溫度報(bào)警指示燈：顯示尾氣溫度過高。車速報(bào)警指示燈：顯示車速報(bào)警過快。瓦斯?jié)舛葓?bào)警指示燈：顯示瓦斯?jié)舛冗^高。一氧化碳濃度報(bào)警指示燈：顯示一氧化碳濃度過高。氮氧濃度報(bào)警指示燈：顯示氮氧濃度過高。

第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1程序流程圖膠輪車啟動膠輪車啟動系統(tǒng)自檢系統(tǒng)自檢聲光報(bào)警聲光報(bào)警膠輪車運(yùn)行膠輪車運(yùn)行強(qiáng)制停車瓦斯?jié)舛?，尾氣有害氣體體積濃度超過設(shè)定值強(qiáng)制停車瓦斯?jié)舛龋矚庥泻怏w體積濃度超過設(shè)定值溫度超過設(shè)定值駕駛員手動停車 否溫度超過設(shè)定值駕駛員手動停車系統(tǒng)檢測聲光報(bào)警是否系統(tǒng)檢測聲光報(bào)警強(qiáng)制減速車速超過設(shè)定值強(qiáng)制減速車速超過設(shè)定值第四章PLC程序4.1主程序圖4-1主程序圖4-1是由兩個FC模塊“AUTO”和“小車移動”，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的運(yùn)行。4.1.1DB塊模塊圖4-2“AUTO”DB模塊圖4-2中是“AUTO”FC塊所需要的的變量。圖4-3“小車移動”DB塊圖4-3是“小車移動”FC塊所需要的變量。4.1.2FC塊程序圖4-4“AUTO”程序段1圖4-4這是整個小車檢測系統(tǒng)的啟動和停止程序，當(dāng)工作人員按下啟動按鈕，啟動信號得電，當(dāng)工作人員按下停止按鈕，啟動信號停止，當(dāng)有報(bào)警信號時，啟動信號強(qiáng)行停止。圖4-5“AUTO”程序段2圖4-5當(dāng)啟動信號得電時，系統(tǒng)檢測中，系統(tǒng)自檢信號得點(diǎn)，自檢開始，3s后，系統(tǒng)自檢信號失電，自檢OK，2s后，自檢OK失電。圖4-6“AUTO”程序段3圖4-6是小車移動速度，當(dāng)“AUTO”小車移動速度在大于等于1，小于等于10時，將1賦值給“小車移動”移動速度；當(dāng)“AUTO”小