【正文】 5. 整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配 比較 合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，隨著功能的進(jìn)一步擴(kuò)展和 PLC 價(jià)格的降低，其性價(jià)比會(huì)越來越高 。 4. 在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上可以方便的 進(jìn)行各種功能的擴(kuò)展。 2. 利用 PLC 強(qiáng)大的指令功能和實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令完成了對(duì)時(shí)間及年月日進(jìn)行 調(diào)整 的設(shè)計(jì)。充分利用 PLC 的功能指令完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。結(jié)論 30 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)綜合利用可編程控制器 (PLC)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等科學(xué)知識(shí)，完成了 PLC 的路燈智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)把時(shí)鐘緩沖區(qū)設(shè)定在以變量存儲(chǔ)器 VB700 開始的 8 個(gè)字節(jié)緩沖區(qū) ,具體分配見表 51。操作數(shù) T 的數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型?？捎秒姵乜▉硌娱L斷電保持的時(shí)間。 S7224 和 S7226 內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)容用超級(jí)電容來保持。 系統(tǒng)主程序 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出系統(tǒng)流程圖如圖 52 所示 。 (7)編制技術(shù)文件。 (6) 待控制臺(tái) (柜 )及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn) 行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 (4) 用編程器將程序鍵入到 PLC 的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 (2) 設(shè)計(jì)梯形圖。 圖 51 PLC 設(shè)計(jì) 流程圖 第五章 系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì) 28 (1) 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。 傳感器電壓接 24V。 表 43 其他編程元件的地址分配表 編程元件 編程地址 作用 輔助繼電器 春天開始，冬天結(jié)束時(shí)間 春天結(jié)束，夏天開始時(shí)間 夏天結(jié)束，秋天開始時(shí)間 秋天結(jié)束，冬天開始時(shí)間 節(jié)能點(diǎn)亮?xí)r刻 春天正常亮 夏天正常亮 秋天正常亮 冬天正常亮 春天節(jié)能點(diǎn)亮 夏天節(jié)能點(diǎn)亮 秋天節(jié)能點(diǎn)亮 冬天節(jié)能點(diǎn)亮 光控觸發(fā)有效 霧天亮 硬件接線圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出 PLC 硬件 接線 簡圖如圖 42 所示 。 圖 41 EM231 輸入數(shù)據(jù)字格式 I/O地址分配 1. 輸入 /輸出繼電器地址分配如表 42 所示。最高有效位為符號(hào)位，如 圖 41 所示。由于第 15 位為第四章 系統(tǒng)的硬件方案與設(shè)計(jì) 24 MSB LSB 15 2 1 0 數(shù)據(jù)值 12 位 單極性數(shù)據(jù) MSB LSB 15 3 2 1 0 數(shù)據(jù)值 12 位 雙極性數(shù)據(jù) 0，表示正值數(shù)據(jù)字。EM231 模擬量輸入模塊 A/D 轉(zhuǎn)換單極性數(shù)據(jù)格式的全量程范圍設(shè)置為 0～32021。 單極性數(shù)據(jù)格式： 對(duì)于 單極性數(shù)據(jù)，其 2 個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元的低 3 位均為 0，數(shù)據(jù)值 12 位是放在第 3～ 14 位區(qū)域，如圖 41 所示。 表 41 EM231 選擇模擬量輸入范圍的 開關(guān)表 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 SW1 SW2 SW3 OFF OFF ON 5V 到 +5V ON OFF 到 + EM231 輸入數(shù)據(jù)格式 模擬量輸入模塊的分辨率通常以 A/D 轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)數(shù)字量的位數(shù)來表示，模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)值是 12 位二進(jìn)制數(shù)。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。 EM231 配置 表 41 所示為如何使用 DIP 開關(guān)設(shè)置 EM231 模塊。 LED 以綠色 顯示輸出狀態(tài)，輸出點(diǎn)數(shù)： 16；隔離（背板總線）：允許；分組： 8；輸入電壓：額定電壓： DC24V；波動(dòng)電壓 Vpp： ；范圍（包括波動(dòng)值）： 20～ 30V； t10ms 時(shí)，電壓值： 50V；輸出電流：正常電流： ；短路保護(hù)：電子；電路中斷引起的電壓值 限制于： 48V；電纜長度：非屏蔽： 600m；屏蔽： 1000m；電流消耗：內(nèi)部（背板總線）： 45 mA；外部（ +24V）：110mA；功能（額定狀態(tài)）： 5W；環(huán)境溫度：工作狀態(tài)： 0℃ ～ 60℃ ；運(yùn)輸及存儲(chǔ)： 25℃ ～ 75℃ ； 16 點(diǎn)輸出 （ DC24V， ）。其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器、放大器等多種功能的電路，有很強(qiáng)的抗干擾性，可用于復(fù)雜的控制場合，它能夠不用放大器而與傳感器直接相連，有 4 輸入模擬量通道，具有 12 位的分辨率，且具有多種輸入、輸出信號(hào)范圍 [15][16]。 (3)功能擴(kuò)展模塊 當(dāng)需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時(shí)， CPU 主機(jī)可以擴(kuò)展特殊功能模塊 .如要求進(jìn)行 PROFIBUSDP 現(xiàn)場總線連 接時(shí)，就需要 EM277 PROFIBUSDP 模塊 [14]，在這里主要介紹模擬量輸入模塊 EM231 和數(shù)字量輸出模塊 DEA300。 典型的數(shù)字量 I/O 擴(kuò)展模塊有 :輸入擴(kuò)展模塊 EM221 有兩種 ： 8 點(diǎn) DC、 8 點(diǎn)AC 輸入 ； 輸出擴(kuò)展模塊 EM222 有三種 ： 8 點(diǎn) DC 晶體管輸出， 8 點(diǎn) AC 輸出、 8點(diǎn)繼電器輸出。若從與外部電路安全隔離角度看，繼電器輸出型最好。按照輸出開關(guān)器件種類不同又分為 3 種 :繼電器輸出型、晶體管輸出型和雙向晶閘管輸出型。如光電隔離、輸入保護(hù) (浪涌吸收器、旁路二極管、限流電阻 )、高頻濾波、輸入數(shù)據(jù)緩沖器等。通常開關(guān)量 I/O 模塊產(chǎn)品分 3 種類型 :輸入模塊、輸出模塊以及輸入 /輸出模塊。 ⑤ CPU226XM 它在用戶程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展，其他指標(biāo)和 CPU226 相同。 ④ CPU226 它有 24 輸入 /16 輸出， I/O 共計(jì) 40 點(diǎn)，和 CPU224 相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)。 ③ CPU224 它有 14 輸入 /10 輸出， I/O 共計(jì) 24 點(diǎn)。 ② CPU222 它有 8 輸入 /6 輸出， I/O 共計(jì) 14 點(diǎn)。 ① CPU221 它有 6 輸入 /4 輸出， I/O 共計(jì) 10 點(diǎn)。 CPU 負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架上 。所以它具有極高的性價(jià)比。 S7200 系列具有極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、操作便捷、內(nèi)置豐富的集成功能、實(shí)時(shí)特性，良好的通信能力，豐富的擴(kuò)展模塊。 一 . Siemens S7200 系列 PLC 特性 S7200 系列 PLC 介紹 S7200 系列 PLC 功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，具有模塊化、緊湊的結(jié)構(gòu)。 SIMATIC S7200 系列是西門子公司小型可編程序控制器，可以單機(jī)運(yùn)行，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面 (HMI)可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 輸出信號(hào)：路燈點(diǎn)亮， 路燈節(jié)能點(diǎn)亮以及路燈檢測維修共 需要 三 個(gè)輸出點(diǎn)；對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有 20%的備用點(diǎn)，即 320%=，取 4 個(gè)點(diǎn)，這樣共用 4 個(gè)輸出點(diǎn) [13]?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上 15%～ 20%的備用量。合理選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資最低。因此如何學(xué)用合適的機(jī)型至關(guān)重要。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 2. 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 3. 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 PLC的選型與模塊配置 選擇合適的機(jī)型是 PLC 控制系統(tǒng)的硬件配置的關(guān)鍵問題，目前，國內(nèi)外生產(chǎn) PLC 的廠家很多，如西門子、三菱、松下、歐姆龍、 LG、 ABB 公司等，不同的廠家的 PLC 產(chǎn)品雖然基本功能相似，但有些特殊功能、價(jià)格、服務(wù)及使用的編程指令和編程軟件都不相同。這種工業(yè)專用微機(jī)系統(tǒng)是高精技術(shù)普及化的典范，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入工業(yè)各行業(yè)，使機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線控制更新?lián)Q代。 (3)編程語言和編程工具朝著標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化方向發(fā)展。 (2)向大型化、復(fù)雜化、高功能、分散型、多層分布式工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。 PLC的發(fā)展趨勢(shì) 目前的可編程控制器有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)： (1)向小型化、專用化方向發(fā)展。 外設(shè)端口服務(wù)。 第三章 可編程控制器概述 18 執(zhí)行用戶程序。輸入刷新時(shí)， CPU 從輸入電路中讀出各輸入點(diǎn)狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映象寄存器中 。如果有異常情況，則根據(jù)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度發(fā)出報(bào)警或停止 PLC 運(yùn)行。復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器 (WDT)，進(jìn)行硬件檢查，用戶內(nèi)存檢查等。 PLC 上電后，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入循環(huán)工作 過程。 PLC 的掃描工作原理 與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相同， PLC 的 CPU 采用分時(shí)操作原理，每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作，隨時(shí)間順序執(zhí)行各個(gè)操作。裝有 CPU 單元的底板稱為 CPU 底板，其它稱為擴(kuò)展底板。主機(jī)中， CPU 是 PLC 的核心， I/O 單元是連接 CPU 與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于 PLC 與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接 。 整體式 PLC 是將中央處理單元 (CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。 PLC 的主要特點(diǎn)是能力，也就是說，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適宜于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此，國產(chǎn)化 PLC 的前景是令人鼓舞的，我們必須加快 PLC 國產(chǎn)化步伐，進(jìn)一步推廣 PLC 應(yīng)用技術(shù)，努力培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員。 目前，可編程控制器已廣泛應(yīng)用子各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，并取得了明顯的效益。 1974 年，國內(nèi)一些高校、科研單位開始研制順序控制器，大多使用分立元件。 隨著微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 70 年代中期以后， PLC 已廣泛地用微處理器作為中央處理器，輸入 /輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī) 模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的 PLC 已不再是僅具有邏輯判斷功能，同時(shí)還具有數(shù)據(jù)處理、 PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信、聯(lián)網(wǎng)等功能，總之 PLC一直處于快速發(fā)展之中。 (3)根據(jù)應(yīng)用對(duì)象、將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序內(nèi)存里 。 第三章 可編程控制器概述 16 (1)把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。當(dāng)時(shí)，根據(jù)汽車制造生產(chǎn)線的需要，希望用電子化的新型控制器替代繼電器控制柜，以減少汽車 改型時(shí)重新設(shè)計(jì)制造繼電器控制柜的成本和時(shí)間。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制 [9]。 總之，可編程控制器也是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)?？删幊绦蚩刂破骷捌湎嚓P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按照易于與控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體 ，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國國際電工委員會(huì) (IEC)于1982 年頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案， 1985 年提交了第二版， 1987 年的第三版對(duì)可編程序控制器作了如下的定義 “可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 所以當(dāng)時(shí)稱為可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller，簡稱 PLC)。 表 21 HM1500的 0U 與 RH的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ( AT 23 C?? ? ) RH/(%) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0U /V RH/(%) 55 60 65 70 75 80 85 90 95 0U /V 第二章 傳感器 14 當(dāng) AT 23 C?? ? 時(shí)，可按下式對(duì)讀數(shù)值加以修正： ])23([HR 3??????? eRH A (24)第三章 可編程控制器概述 15 第三章 可編程控制器概述