【文章內容簡介】 ，有 繼 電 器 隔 離 和 晶 體 管 隔 離 。模 擬 量 ： 按 信 號 類 型 分 ， 有 電 流 型 （ 420mA,020mA） 、 電 壓 型 （ 010V,05V,1010V） 等 ， 按 精 度 分 ， 有 12bit,14bit,16bit 等 。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器） ，不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。 源PLC 電 源 用 于 為 PLC 各 模 塊 的 集 成 電 路 提 供 工 作 電 源 。 同 時 ， 有 的 還 為輸 入 電 路 提 供 24V 的 工 作 電 源 。 電 源 輸 入 類 型 有 ： 交 流 電 源 （ 220VAC 或110VAC） ， 直 流 電 源 （ 常 用 的 為 24VDC） 。 [6]可編程控制器的工作原理:PLC 的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的。PLC 工作的全過程可用圖 21 所示的運行框圖來表示。 圖 21 可編程控制器運行框圖 可編程控制器的分類及特點(一)小型 PLC小型 PLC 的 I/O 點數(shù)一般在128 點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量 I/O 以外，還可以連接模擬量 I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術、運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網以及各種應用指令。(二)中型 PLC中型 PLC 采用模塊化結構，其 I/O 點數(shù)一般在256～1024 點之間，I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式即在掃描用戶程序的過程中直接讀輸入刷新輸出，它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。(三)大型 PLC一般 I/O 點數(shù)在1024 點以上的稱為大型 PLC，大型 PLC 的軟硬件功能極強，具有極強的自診斷功能、通訊聯(lián)網功能強，有各種通訊聯(lián)網的模塊可以構成三級通訊網實現(xiàn)工廠生產管理自動化，大型 PLC 還可以采用冗余或三 CPU 構成表決式系統(tǒng)使機器的可靠性更高 組態(tài)的定義組 態(tài) 就 是 用 應 用 軟 件 中 提 供 的 工 具 、 方 法 ， 完 成 工 程 中 某 一 具 體 任 務 的過 程 。 組 態(tài) 軟 件 是 有 專 業(yè) 性 的 ， 一 種 組 態(tài) 軟 件 只 能 適 合 某 種 領 域 的 應 用 。 組態(tài) 的 概 念 最 早 出 現(xiàn) 在 工 業(yè) 計 算 機 控 制 中 ， 如 DCS(集 散 控 制 系 統(tǒng) )組 態(tài) ，PLC 梯 形 圖 組 態(tài) 。 人 機 界 面 生 成 軟 件 就 叫 工 控 組 態(tài) 軟 件 。 工 業(yè) 控 制 中 形 成 的組 態(tài) 結 果 是 用 在 實 時 監(jiān) 控 的 。 從 表 面 上 看 ， 組 態(tài) 工 具 的 運 行 程 序 就 是 執(zhí) 行 自己 特 定 的 任 務 。 工 控 組 態(tài) 軟 件 也 提 供 了 編 程 手 段 ， 一 般 都 是 內 置 編 譯 系 統(tǒng) ，提 供 類 BASIC 語 言 ， 有 的 支 持 VB， 現(xiàn) 在 有 的 組 態(tài) 軟 件 甚 至 支 持 C高 級 語言 。在 當 今 工 控 領 域 ， 一 些 常 用 的 大 型 組 態(tài) 軟 件 主 要 有 ： ABBOptiMax， WinCC， iFix， Intouch， 組 態(tài) 王 ， 力 控 ， 易 控 ， MCGS 等 。 本 設計 采 用 亞 控 的 組 態(tài) 王 軟 件 進 行 組 態(tài) 的 設 計 。 組態(tài)王軟件的特點 組 態(tài) 王 軟 件 具 有 適 應 性 強 、 開 放 性 好 、 易 于 擴 展 、 經 濟 、 開 發(fā) 周 期 短 等優(yōu) 點 。 通 常 可 以 把 這 樣 的 系 統(tǒng) 劃 分 為 控 制 層 、 監(jiān) 控 層 、 管 理 層 三 個 層 次 結 構 。其 中 監(jiān) 控 層 對 下 連 接 控 制 層 ， 對 上 連 接 管 理 層 ， 它 不 但 實 現(xiàn) 對 現(xiàn) 場 的 實 時 監(jiān)測 與 控 制 ， 且 在 自 動 控 制 系 統(tǒng) 中 完 成 上 傳 下 達 、 組 態(tài) 開 發(fā) 的 重 要 作 用 。 尤 其考 慮 三 方 面 問 題 ： 畫 面 、 數(shù) 據(jù) 、 動 畫 。 通 過 對 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 要 求 及 實 現(xiàn) 功 能 的 分析 ， 采 用 組 態(tài) 王 對 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 進 行 設 計 。 組 態(tài) 軟 件 也 為 試 驗 者 提 供 了 可 視 化 監(jiān)控 畫 面 ， 有 利 于 試 驗 者 實 時 現(xiàn) 場 監(jiān) 控 。 而 且 ， 它 能 充 分 利 用 Windows 的 圖形 編 輯 功 能 ， 方 便 地 構 成 監(jiān) 控 畫 面 ， 并 以 動 畫 方 式 顯 示 控 制 設 備 的 狀 態(tài) ， 具有 報 警 窗 口 、 實 時 趨 勢 曲 線 等 ， 可 便 利 的 生 成 各 種 報 表 。 它 還 具 有 豐 富 的 設備 驅 動 程 序 和 靈 活 的 組 態(tài) 方 式 、 數(shù) 據(jù) 鏈 接 功 能 。 組態(tài)王軟件仿真的基本方法(1)圖 形 界 面 的 設 計 圖 形 ,是 用 抽 象 的 圖 形 畫 面 來 模 擬 實 際 的 工 業(yè) 現(xiàn) 場 和 相 應 的 工 控 設 備 。(2) 構 造 數(shù) 據(jù) 庫 數(shù) 據(jù) ,就 是 創(chuàng) 建 一 個 具 體 的 數(shù) 據(jù) 庫 ,并 用 此 數(shù) 據(jù) 庫 中 的 變 量 描 述 工 控 對 象的 各 種 屬 性 ,比 如 水 位 、 流 量 等 。(3)建 立 動 畫 連 接第三章 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計本 章 主 要 從 系 統(tǒng) 設 計 結 構 和 硬 件 設 計 的 角 度 ， 介 紹 該 項 目 的 PLC 控 制系 統(tǒng) 的 設 計 步 驟 、 PLC 的 硬 件 配 置 、 外 部 電 路 設 計 以 及 PLC 控 制 器 的 設 計參 數(shù) 的 整 定 。 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則和步驟 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則1．充分發(fā)揮 PLC 功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。2．在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟、使用及維修方便。3．保證控制系統(tǒng)安全可靠。4．應考慮生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 的型號、I／O 點數(shù)和存儲器容量等內容時，應留有適當?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調整和擴充。 PLC 控制系統(tǒng)設計的一般步驟 設計 PLC 應用系統(tǒng)時，首先是進行 PLC 應用系統(tǒng)的功能設計，即根據(jù)被控對象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。然后是進行 PLC 應用系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出 PLC 控制系統(tǒng)的結構形式，控制信號的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結果，具體的確定 PLC 的機型和系統(tǒng)的具體配置。PLC 控制系統(tǒng)設計可以按以下步驟進行：1．熟悉被控對象，制定控制方案 分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，確定被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的控制要求。2．確定 I／O 設備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關、選擇開關等)和輸出設備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確定 PLC 的 I／O 點數(shù)。3．選擇 PLC 選擇時主要包括 PLC 機型、容量、I／O 模塊、電源的選擇。4．分配 PLC 的 I／O 地址 根據(jù)生產設備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的 PLC 的型號列出輸入／輸出設備與 PLC 輸入輸出端子的對照表，以便繪制 PLC 外部 I／O 接線圖和編制程序。5．設計軟件及硬件進行 PLC 程序設計，進行控制柜（臺）等硬件的設計及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設計可同時進行，因此，PLC 控制系統(tǒng)的設計周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設計出全部的電氣控制線路后才能進行施工設計。6．聯(lián)機調試 聯(lián)機調試是指將模擬調試通過的程序進行在線統(tǒng)調。 PLC 程序設計的一般步驟1．繪制系統(tǒng)的功能圖。2．設計梯形圖程序。3．根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。4．對程序進行模擬調試及修改，直到滿足控制要求為止。調試過程中，可采用分段調試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。PLC 控制系統(tǒng)的設計步驟可參考圖 31 ： 圖 31 PLC 控制系統(tǒng)的設計步驟 PLC 的選型和硬件配置 PLC 型號的選擇本溫度控制系統(tǒng)采用德國西門子 S7200 PLC。S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能/價格比。 S7200 CPU 的選擇S7200 系列的 PLC 有 CPU22CPU222 、CPU22CPU226 等類型。此系統(tǒng)選用的 S7200 CPU226,CPU 226 集成 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點?？蛇B接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器，2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。2 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。 EM235 模擬量輸入/輸出模塊在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉換成420mA 的電流信號，系統(tǒng)需要配置模擬量的輸入模塊把電流信號轉換成數(shù)字信號再送入 PLC 中進行處理。在這里我們選擇西門子的 EM235 模擬量輸入/ 輸出模塊。EM235 模塊具有4路模擬量輸入/一路模擬量的輸出。它允許 S7200連接微小的模擬量信號，177。80mV 范圍。用戶必須用 DIP 開關來選擇熱電偶的類型，斷線檢查，測量單位，冷端補償和開路故障方向：SW1～SW3用于選擇熱電偶的類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量方向，SW8用于選擇是否進行冷端補償。所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型。 熱電式傳感器熱電式傳感器是一種將溫度變化轉化為電量變化的裝置。在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉換為電勢和電阻的方法最為普遍。其中最為常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度轉化為電勢變化，而熱電阻是將溫度變化轉化為電阻的變化。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產中被廣泛應用。該系統(tǒng)需要的傳感器是將溫度轉化為電流，且水溫最高是 100℃，所以選擇 Pt100 鉑熱電阻傳感器。P100 鉑熱電阻，簡稱為：PT100 鉑電阻，其阻值會隨著溫度的變化而改變。PT 后的 100 即表示它在 0℃時阻值為 100 歐姆，在100℃時它的阻值約為 歐姆。它的工作原理：當 PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值成勻速增長。 可控硅加熱裝置簡介對于要求保