【文章內(nèi)容簡介】 證控制功能的基礎(chǔ)上，盡可能的將自檢、報警等功能納入設(shè)計方案。在保證控制功能和可靠性的基礎(chǔ)上，盡可能降低成本。，考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性。 西門子PLC的特點(diǎn)可以這樣歸納一下西門子PLC的特點(diǎn)，真是基于下面的這些優(yōu)越性是我們選擇了它的重要原因。 （1）SIMATIC CPU將技術(shù)功能和運(yùn)動控制集于一身，最大限度的減少成本。 （2）在同一個S7應(yīng)用程序中同時完成PLC和運(yùn)動控制的編程組態(tài)。 （3）現(xiàn)有的S7程序可以再利用，減少編程的工作量。 （4）對于各種控制任務(wù)可以提供靈活多樣的高級的運(yùn)動控制功能。 （5）從驅(qū)動到運(yùn)動控制再到PLC，一切盡在STEP 7 中完成。 （6）全部的編程使用SIMATIC 平臺，降低培訓(xùn)費(fèi)用。 （7）運(yùn)動控制功能符合PLC open 標(biāo)準(zhǔn)，方便工程實施和服務(wù)。 （8）同步的PRIFIBUS DP(DRIVE)保證在高速處理過程中高質(zhì)量的控制水平。 （9）廣泛、全面的SIMATIC 產(chǎn)品線，包括多種集中式和分布式的模塊化擴(kuò)展方 PLC各部分的作用 (CPU)1）CPU 在 P LC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所斌予的功能，完成以下任務(wù):(1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；(2) 診 斷 電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤；(3) 用 掃 描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來；(4) PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；(5) 將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。2）現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種:(1) 通用微處理器，如808018 08812等。通用微處理器的價格便宜，通用性強(qiáng)，還可以借用微機(jī)成熟的實時操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源。(2) 單片機(jī) ，如8051等。單片機(jī)由于集成度高、體積小、價格低和可擴(kuò)充性好，很適合在小型PLC上使用，也廣泛地用于PLC的智能UO模塊。(3) 位片式微處理器，如AMD2900系列等。位片式微處理器是獨(dú)立于微型機(jī)的另一分支。它主要追求運(yùn)算速度快，它以4位為一片。用幾個位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器二改變程序存儲器的內(nèi)容，可以改變計算機(jī)的指令系統(tǒng)。位片式結(jié)構(gòu)可以使用多個微處理器，將控制任務(wù)劃分為若千個可以并行處理的部分，幾個微處理器同時進(jìn)行處理。這種高運(yùn)算速度與可以適應(yīng)用戶需要的指令系統(tǒng)相結(jié)合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。 存儲器根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統(tǒng)程序存儲器:和各種計算機(jī)一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。系統(tǒng)程序是不能山用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM或EPROM。(2) 用戶程序存儲器:用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。由于RAM掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池(視電池)保護(hù)RAM，以免電源掉電時，丟失用戶程序。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序?qū)懭隕PROM。目前較先進(jìn)的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失，不需用后備電池保護(hù)。(3) 工作數(shù)據(jù)存儲器:工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)，開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。元件映像寄存器用來存儲PLC的開關(guān)量輸入/輸出和定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它的標(biāo)準(zhǔn)格式是每一個數(shù)據(jù)占一個字。它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值，如定時器和計數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值。它還用來存放A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在停電時用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。 I/0單元I/0單元也稱為I/0模塊。PLC通過I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關(guān)和限位開關(guān)、光電管、繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出單元將CPU送出的弱電控制信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以馳動接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。 硬件配置 西門子S7200 CPU222CNS7200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。 型號輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7200CPU221640S7200CPU222862個擴(kuò)展模塊S7200CPU22424107個擴(kuò)展模塊S7200CPU224XP24167個擴(kuò)展模塊S7200CPU22624167個擴(kuò)展模塊 S7200系列PLC中CPU22X的基本單元 本文采用的是CPU222CN。它具有8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接2個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至78路數(shù)字量I/O點(diǎn)或10 路模擬量I/O點(diǎn)。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨(dú)立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 傳感器熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號。常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、答應(yīng)誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。本論文采用的是K型熱電阻。 EM231模擬量輸入模塊EM 231模塊是組合強(qiáng)功率精密線性電流互感器、意法半導(dǎo)體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2～10V）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機(jī)或顯示儀表）。 EM231CN端子連接圖： － EM231CN接線圖 單極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0到10V ON OFF 0到5V 0到20mA 5uA 雙極性 滿量程輸入 分辨率 OFF OFF ON 177。5V ON OFF 177。 EM 231 CN選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表 注意：－－模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(ADC)的12位讀數(shù)，其數(shù)據(jù)格式是左端對齊的。最高有效位是符號位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，對單極性格式，3個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位則數(shù)據(jù)字的變化是以8為單位變化的。對雙極性格式，4個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位，則數(shù)據(jù)字的變化是以16為單位變化的。 溫度檢測和控制模塊 溫度采集由傳感器來完成，由燈加熱作為加熱器模擬熱源，輸出的模擬信號是4—20MA。 硬件接線圖PLC主機(jī)計算機(jī)PID調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)溫度檢測裝置 溫度控制系統(tǒng)圖——實際溫度加熱器硬件接線圖見附錄 第四章PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分本在硬件基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹本項目的軟件設(shè)計，主要包括軟件設(shè)計的基本步驟、方法、編程軟件STEP7Micro/WIN的介紹以及本項目的程序設(shè)計。 PLC程序設(shè)計的方法PLC程序設(shè)計常用的方法：主要有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計法、邏輯設(shè)計法等。：經(jīng)驗設(shè)計法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計所用的時間和設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗設(shè)計法。 ：用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。4. 邏輯設(shè)計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計任務(wù)。