【正文】 PLC硬件選型與設(shè)計(jì) .................................................................................. 7 PLC的基本知識 ............................................................................................................... 7 S7300簡介 .................................................................................................................. 10 PLC的選型要點(diǎn) ............................................................................................................. 12 PLC的中央處理器 CPU的選型 ........................................................................................ 13 PLC數(shù)字量輸入 /輸出模塊的選型與線路連接 ................................................................. 14 PLC的模擬量輸 入模塊的選型與線路連接 ...................................................................... 15 模擬量輸出模塊的選型與線路連接 ................................................................................ 16 PS307電源模塊容量計(jì)算及選型 .................................................................................... 16 4 皮帶秤配料系統(tǒng)中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ....................................................................................... 18 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡介 ..................................................................................................... 18 IPC的技術(shù)特點(diǎn) ............................................................................................................. 18 IPC的主要結(jié) 構(gòu) ............................................................................................................. 18 IPC的硬件組成 ............................................................................................................. 19 工控機(jī)與 PLC的通訊 ..................................................................................................... 20 皮帶秤配料系統(tǒng)中工控機(jī)的選型與配置設(shè)計(jì) ................................................................ 21 5 皮帶秤配料系統(tǒng)中的傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型 .................................................................. 24 傳感器 .......................................................................................................................... 24 接觸器 .......................................................................................................................... 30 變頻器 .......................................................................................................................... 34 結(jié)束語 ........................................................................................................................................ 40 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 41 謝 辭 ........................................................................................................................................ 42 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 1 頁 共 42 頁 引 言 本次設(shè)計(jì)為 皮帶 秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的基本功能是實(shí)現(xiàn)八路 皮帶 自動配料，最終生產(chǎn)出具有配料精確，快速產(chǎn)品的系統(tǒng)。我國的衡器產(chǎn)業(yè)己初具規(guī)模，但高檔次衡器產(chǎn)品技術(shù)水平落后， 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高檔次衡器產(chǎn)品對發(fā)展我國的衡器產(chǎn)業(yè)具有重要意義。 關(guān)鍵詞 可編程控制器 。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 2 頁 共 42 頁 1 緒 論 皮帶秤 配料自動控制系統(tǒng)簡介 皮帶秤 配料自動控制系統(tǒng)總起來說就是運(yùn)用各種自動控制技術(shù)完成各種原料的稱重、配比、混合、運(yùn)送等相應(yīng)工藝操作的控制系統(tǒng)。滾輪在速度盤上滾動的位置由物料的重力大小來調(diào)整。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的 皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。 （ 2）以單片機(jī)控制 皮帶秤 配料自動控制系統(tǒng) 。 （ 3）以可編程控制器（ PLC）技術(shù)取代繼 電器，接觸器等電器設(shè)備來完成控制。現(xiàn)在，隨著可編程控制器（ PLC），組態(tài)軟件以及變頻皮帶秤 技術(shù)的發(fā)展迫切的要求我們要能夠使用 PLC 實(shí)現(xiàn) 皮帶秤 配料系統(tǒng)的自動控制。除基本的邏輯控制、定時、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能塊，還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、 PID 運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，既方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。其中，最主要的將會是各種硬件的選型、連接以及外圍變送和放大電路的設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)整體工作框圖 如下圖所示，由上位機(jī)通過 Wincc 組態(tài)軟件或者可編程控制器控制整個系統(tǒng)的啟停。 變頻器的功能則是按照信息指令調(diào)節(jié) 圓盤給料機(jī) 電機(jī)的頻率，達(dá)到對單路原料進(jìn)行控制配比的目的。 （ 2） PLC 的分類 ① 小型 PLC ② 中型 PLC ③ 大型 PLC （ 3） PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同如圖 3 所示。將外部輸入信號變換成 CPU能接受的信號，或?qū)?CPU的輸出信號變換成需要的控制 信號去驅(qū)動控制對象，以確保整個系統(tǒng)正常工作。 PLC 的功能可分類如 下 : ① 邏輯控制 ② 定時控制 ③ 計(jì)數(shù)控制 ④ 步進(jìn) (順序 )控制 ⑤ PID 控制 ⑥ 數(shù)據(jù)控制 :PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力 ⑦ 通信和聯(lián)網(wǎng) ⑧ 其它 :PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如 :定位控制模塊， CRT 模塊。 ③ 信號模塊 (SM):用于數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出。 ② 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算 :用此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算 ③ 方便用戶的參數(shù)賦值 :一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序 (5) S7300 的通訊 方便用戶的 STEP7 的用戶界面提供了通訊組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。熟悉可編程序 控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 ③電源的選擇 PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220V 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。每執(zhí)行 1000 條二進(jìn)制指令約需 ，最大可擴(kuò)充 1024 點(diǎn)數(shù)字量 I/0 或 128 路 模擬量通道。此外，還有 38 個系統(tǒng)功能塊 SFC 集成在操作系統(tǒng)中供用戶調(diào)用 。 DI 16/DO 16 x DC 24 V/ A 的屬性： ① 16 點(diǎn)輸入，電隔離為 16 組 ② 16 點(diǎn)輸出，電隔離為 8 組 ③ 額定輸入電壓 24 VDC 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 15 頁 共 42 頁 ④ 額定負(fù)載電壓 24 VDC ⑤ 輸入適用于開關(guān)以及 2/3/4 線接近開關(guān) (BERO) ⑥ 輸出適用于電磁閥、 DC 接觸器和指示燈 PLC 的模擬量輸入模塊的選型與線路連接 在皮帶秤配料系統(tǒng)的 PLC 硬件設(shè)計(jì)中需要將稱重傳感器的信號輸送到 PLC 中，這就需要用到模擬量的輸入模板，模擬量的輸入模板為 SM331。 為了抑制工頻及諧波干擾，一般選用 20 ms 的積分時間，相應(yīng)精度為 12 位。 另外，為了使模擬量輸入模塊獲得最佳的抗干擾性能，可以將不使用的通道與 M短接。 PS307 電源模塊容量計(jì)算及選型 PS307是西門子公司為 S7300專配的 24 V DC電源。輸出電壓24VDC，輸出電流 5A。由于 IPC 的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，而在工控機(jī)中異軍突起 ，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。 ⑥ 具有自診斷功能。底板可插接各種板卡，包括 CPU 卡、顯示卡、控制卡、 I/O 卡等。 主機(jī)所產(chǎn)生的控制是按照人們預(yù)先安排好的程序進(jìn) 行的。系統(tǒng)操作員負(fù)責(zé)建立和修改系統(tǒng)，如編制程序和組態(tài)等；生產(chǎn)操作員負(fù)責(zé)與生產(chǎn)過程運(yùn)行有關(guān)的操作。俗稱看門狗（ Watchdog） ,其主要作用是，在系統(tǒng)因干擾或其它原因出現(xiàn)異常時，如“飛程序”或程序進(jìn)入死循環(huán)，使系統(tǒng)自動恢復(fù)正常運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)可靠性。這也是選用西門子 Wincc 組態(tài)軟件作為系統(tǒng)的監(jiān)控軟件的原因之一。如果用戶通訊使用的是PC adapter 而不是上面提 到的專用通訊卡，則問題的診斷就比較麻煩 。 ③ CPU Intel PIII 系列，要求 CPU外頻為 133Mhz,可以是 PIII733,800,866,933,1G 等。 本系統(tǒng)上位機(jī) 選擇臺灣研華工 控機(jī) IPC610H。所有這些特點(diǎn)使 IPC610H 成為性價比最佳和總價最優(yōu)的選擇。 （ 1）傳感器的工作原理 進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源；無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能。 以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器 分為： 模擬傳感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。為了保證稱重傳感器的精度，我們的稱重傳感器不僅需要電壓的驅(qū)動而且要加上一個電源 驅(qū)動電路，以保證稱重傳感器的信號的準(zhǔn)確。在選用時必須注意到，靈敏度為 1 mV/V 的稱重傳感器其安全過載能力一般是最大稱 量的 200％，極限過載能力一般大于最大稱量的 500％；靈敏度為 2 mV/V 的稱重傳感器其安全過載能力一般是最大稱量的 150％，極限過載能力一般大于最大稱量的