【正文】 Ir1=Vref3R 12121212=Vref3R D024 當(dāng) D3=1,D0=D1=D2 時，同理可以求得其電流分量 Ir4為 Ir4=Vref3R D32 當(dāng) D1=1,D0=D2=D3=0 時 ， Ir2=Vref3R D123 當(dāng) D2=1， D0=D1=D3=0 時， Ir3=Vref3R D222 將以上結(jié)果進(jìn)行疊加，有 Ir=Vref3R (D024+D123+D222+D32 ) 若取 Rf=3R,運算放大器的輸出電壓 V0=Vref(D024+D123+D222+D32 ) 式中， D0~D3 為 4 位數(shù)字開關(guān)，其取值只能是 1 或者 0。在 PLC 中，量化和編碼都是同時完成的。這種延時作用的特點是PLC 模擬量控制的不足之處。 圖 PLC 模擬量控制系統(tǒng)組成框圖 PLC 模擬量控制系統(tǒng)特點 我們知道一個在時間和取值上連續(xù)的模擬量可以用一個在時間和取值上都是離散的數(shù)字量來代替，這個數(shù)字量僅僅是在某些時間點上等于模擬量的值。 加熱器控制 油箱中設(shè)有電加熱器。例如閉環(huán)控制模塊、計數(shù)器模塊、稱重模塊等，這里就不具體介紹了。根據(jù)輸入信號的極性及端子數(shù)， SM321 共有 14 種數(shù)字量輸入模塊，后面在選用的時候再作介紹。 PLC 還有一些輔助模塊，例如占位模塊、仿真模塊等。考慮到該系統(tǒng)用戶方的要求穩(wěn)定性能較高，且運用環(huán)境惡劣，因此決定選擇性能較好的國外PLC，由于第一次做工控，通過各種渠道了解了下國外一些 PLC 的相關(guān)情況，基本上各有優(yōu)劣，通過了解之前一些工程師對西門子 PLC 的應(yīng)用經(jīng)歷得知西門子系列產(chǎn)品的性能不錯，且價格比較合理，售后等服務(wù)也較好，各種學(xué)習(xí)資料也齊全，這也為以后各種技術(shù)難題提供了幫助，多方考慮決定采用西門子 PLC。 3）內(nèi)部采用電磁屏蔽措施，防止輻射干擾。 課題背景及意義 目前國內(nèi)隨主機(jī)配套的油站的配套電控產(chǎn)品大多還停留在過去的傳統(tǒng)控制方式上，與當(dāng)前的生產(chǎn)管理方式和控制水平不相適應(yīng)。在這里采用了德國西門子公司的 S7300 系列 PLC，人機(jī)界面設(shè)備采用西門子的觸摸屏 TP 270 10’’型號，分別采用了 Step7 和 Wincc flexible 2021 軟件進(jìn)行組態(tài)。一年有 8765 小時，這意味著 PLC 連續(xù)使用幾十年不會出問題，通常高于 35年以上，可稱得上無故障設(shè)備。 （二）編程簡單，使用方便 PLC 的梯形圖語言與繼電器控制電路很相似，編程直觀、容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識，只要具有一定電工知識的人很快能學(xué)會。 S7300 已經(jīng)將 HMI 服務(wù)集成到操作系統(tǒng)內(nèi)，大大減少人機(jī)對話的編程要求。 2. CPU 模塊 S7300 PLC 的 CPU 型號有 CPU312 IFM、 CPU 31 CPU314 IFM、 CPU31CPU3152DP、 CPU 314C2DP、 CPU 314CPtP 等多種型號，其中 IFM 代表該 CPU模塊上集成有數(shù)字量 I/O 接口、模擬量 I/0 接口和特殊功能， 2DP 表示該 CPU模塊都有第二通信接口， C 代表緊湊型 CPU，緊湊型 CPU 和標(biāo)準(zhǔn) CPU 主要區(qū)別是 CPU 模塊本身帶有數(shù)量不等的數(shù)字 I/O 點和模擬 I/O 通道，集成高速計數(shù)輸入、高速脈沖輸出等功能。目前有 4 種規(guī)格的模塊， AO8 12bit、 AO4 16bit、AO4 12bit、 AO2 12bit。 這是最基礎(chǔ)的數(shù) 據(jù)，公司油站的壓力設(shè)定在 ~ 之間。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 PLC 的模擬量控制 9 3. PLC 的模擬量控制 PLC 模擬控制系統(tǒng)概述 PLC 模擬量控制系統(tǒng)組成 PLC 是基于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展 而產(chǎn)生的數(shù)字控制型產(chǎn)品。而模擬電路的誤差卻難以控制。模擬量輸入轉(zhuǎn)換模塊不僅能完成對模擬量的轉(zhuǎn)換，還可以做多種數(shù)字量的處理，如濾波、求平均值、標(biāo)定的變換等。 圖 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換示意圖 D/A 轉(zhuǎn)換 模擬量經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量在 PLC 中經(jīng)過運算處理后輸出，要驅(qū)動執(zhí)行器則需要進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。表中以符號位對齊，未用的地位則用“ 0”來填補(bǔ)，表中用“ *”來表示未用的位。 物位傳感器 在該項目中要檢測油箱的最低液位，即油箱 的液位低于設(shè)定值時需報警提示，發(fā)出液壓信號供 PLC處理 。由于葉片具有導(dǎo)磁性，它處于信號檢測器的磁場中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁場線，周期性地改變著線圈的磁 通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)過放大器的放大整形，形成具有一定幅值的、連續(xù)的矩形脈沖波。 圖 磁平衡式 霍爾 電流傳感器電路原理 由于閉環(huán)式霍爾電流傳感器采用了磁平衡原理其響應(yīng)速 度相對來說比較快且精度較高。 具體的地址分配如下： 電源開關(guān)、 堵塞壓力發(fā)訊器信號、 泵 1熱繼電器信號、 泵 2 熱繼電器信號、 冷卻電機(jī) 1 熱繼電器信號、 冷卻電機(jī) 2 熱繼電器信號、 調(diào)整泵電機(jī)啟動信號、 泵 1 啟動、 泵 1停止、 油泵電 機(jī) 2 啟動、 油泵電機(jī) 2 停止、 主軸電機(jī)啟動、 主軸電機(jī)停止、 電磁閥啟動、 星三角時序錯誤、 液壓計信號。由于驅(qū)動 的是直接接觸器和電磁閥和指示燈，因此近一步確定了選用晶體管輸出。根據(jù)來自公司的指標(biāo)，主電機(jī)電流 經(jīng)過電流互感器得來的互感電流不超過 10A，因此綜合考慮這里選擇了閉環(huán)式的霍爾電流傳感器。外部供電電源為 24V DC?；?這種 檢測要求，我們選擇了干簧管式浮球液位傳感器。 1 0 V模擬值測量范圍4 ~ 2 0 m A模擬值測量范圍0~300ohm模擬值 測量范圍 模擬值超上限 ≥1 1 . 7 5 9 32767 ≥2 2 . 8 1 5 32767 ≥3 5 2 . 7 7 8 32767 ≥1 0 0 0 . 1 32767 27649 1 1 2021.............. 32512 4864 4864 2430超下限 ≤ 1 1 . 7 6 32768 ≤1 . 1 8 4 5 32768 32768 ≤ 2 4 3 . 1 32768超下界不允許負(fù)值2764820736::0:::8500:::202132511 :2764910000 :8501 : :額定范圍 :2764820736:2073627648::2764820736::0::超上界 :32511 :2764932511 :27649 :范圍電壓 電流 電阻 溫度P t 1 0 0 表 如表 所示， 在額定范圍內(nèi)， 傳感器送到 PLC 中的模擬信號在 PLC 中經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值如果是單極性的話則在 0~27648 范圍內(nèi)，如果是雙極性的話則在 27648~27648。這里以 T 型網(wǎng)絡(luò)為例，簡要說明數(shù)模轉(zhuǎn)換的工作原理。這時，輸入脈沖序列的頻率表示所輸入模擬量信號的大小。它受到 PLC 工作原理的束縛，僅當(dāng) PLC 對 I/O 點進(jìn)行刷新時才把采樣值數(shù)字量讀入 PLC，把上次采樣值運算處理結(jié)果通過 D/A 模塊作為控制信號傳送給系統(tǒng)。但其內(nèi)部的存儲單元是一個多位開關(guān)量的組合，可以表示為一個多位的二進(jìn)制數(shù)，稱為數(shù)字量。即備用泵投入運行時的壓力值，這里設(shè)定為工作壓力（ 50~70） %。 6）模擬量輸入 /輸出模塊 該模塊具有 SM334 和 SM335 兩個子系列。 圖 S7300 CPU 面板圖 3．接口模塊（ IM） 接口模塊用于 S7300 PLC 的中央機(jī)架到擴(kuò)展機(jī)架的連接， S7300 有三種規(guī)格的接口模塊，即 IM360、 IM36 IM365。 硬件組成 S7300 采用緊湊的、無槽位限制的模塊結(jié)構(gòu)。當(dāng)控制系統(tǒng)要求變動或者改變控制功能時，大部分只需要修改程序即可滿足要求，故靈活性好。 2）采取了一系列的抗干擾措施，例如 PLC 的 I/O 模塊都采用了光電隔離技術(shù)。 關(guān)鍵詞： 油站， S7300 PLC， Wincc flexible 2021， 組態(tài) 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT Ⅱ ABSTRACT Oil station is a facility that is matched to provide lubricating oils and hydraulic oils whose temperature and pressure is certain for host machine so as to reducing friction and attrition, releasing heat, protecting the spindles and bearings from rusting, relieving shock and collision, clearing oil, and providing motive power for executive parts. So the temperature is a key factor needing to be controlled to within a reasonable data. In the meantime, some oil station need to provide fogged lubrication oil, so the pressure must be in control too. Therefore the advantages of the oil station are due to the control achievements of temperature and pressure. As we know, PLC is more reliable, easy to stall, in highly general use, and could prevent facility from being interrupted well, so it meets our requirements. Here, we choose the S7300 series PLC and the touch panel TP270 10’’ ing from Siemens. Meanwhile, we take use of Step7 and Wincc flexible 2021 to configure them. In the article, we talked more about how to deal with the digital signal and analog signal ing from the field facilities, how to design the supervisory and control system and how to realize the munication among the PLC, HMI, and Field facilities. Key words： Oil station, S7300 PLC, Wincc flexible 2021, Configuration 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 目 錄 摘 要 ..................................................................................................... I ABSTRACT ...............................................................