PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘設(shè)計(jì) 經(jīng)典論文.doc

吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要摘 要據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)中永久性故障一般不到10%，其余故障都是由于雷擊過電壓引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)時(shí)的短時(shí)碰線，樹枝落在導(dǎo)線上等引起的瞬時(shí)故障。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)立刻動(dòng)作使線路或設(shè)備斷電，在非常短暫的時(shí)間內(nèi)，故障點(diǎn)的電弧就會(huì)自動(dòng)熄滅，使絕緣自動(dòng)恢復(fù)。此時(shí)自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作，自動(dòng)將斷路器合上，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。針對(duì)傳統(tǒng)的電磁式重合閘裝置存在動(dòng)作級(jí)數(shù)多，觸點(diǎn)粘連等不可靠因素，采用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，對(duì)其進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，所用元件極少，故障率大大降低，克服了電磁式重合閘控制方式的不足?？刂迫嵝院?，控制系統(tǒng)的供電可靠性高。分析了傳統(tǒng)繼電器式自動(dòng)重合閘裝置存在的缺點(diǎn)，提出利用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)重合閘裝置，繪出梯形圖。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器（PLC），自動(dòng)重合閘，可靠性，應(yīng)用I吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstractAbstractAccording to statistics, permanent fault in the system generally less than 10 per cent and the rest were due to failures caused by lightning over-voltage insulator surface flashover, when the winds of short-term touch lines, tree branches fell from the upper wire transient fault. When the system failure, immediate action to protect the power lines or equipment, in a very short time, the point of failure will automatically extinguish the ARD, is insulated to resume. At this point automatically reclosing device moves automatically close the circuit breaker and restore normal operation system.Aiming at the unreliable factors that the traditional electromagnetic ARD device has more actiongrades and adhering of contact, using PLC to realize the auto-reclosure andmaking the design for hardware and soft-ware, the used components is fewer, accident chance ismuch lower. The method overcomes the defects of the traditional electromagnetic ARD control method. So control flexibility is strong and the reliability of power-supply of control system is high. The artica Analyses the defects in traditional relay automatic reclosing, proposes application of PLC in the design automatic relcosing and draws a ladder chart.Keywords: pragramable logic controller(PLC),auto-reclosure,reliability,applicationII吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄目 錄摘 要IAbstractII1 緒 論12 自動(dòng)重合閘22.1 自動(dòng)重合閘的定義22.2 自動(dòng)重合閘的基本概念22.2.1 自動(dòng)重合閘的作用32.2.2 自動(dòng)重合閘的要求32.2.3 自動(dòng)重合閘的選擇原則32.2.4 自動(dòng)重合閘的啟動(dòng)方式42.3 自動(dòng)重合閘的構(gòu)成和原理42.3.1 正常情況52.3.2 故障情況62.3.3 手動(dòng)跳閘62.3.4 手動(dòng)合閘63 可編程控制器73.1 PLC的特點(diǎn)73.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)103.3 PLC的工作原理124 PLC控制自動(dòng)重合閘134.1 PLC自動(dòng)重合閘系統(tǒng)概述134.2 自動(dòng)重合閘的選擇154.3 PLC的選型與設(shè)計(jì)154.3.1 S7-200的結(jié)構(gòu)圖示164.3.2 主機(jī)結(jié)構(gòu)174.3.3 S7-200的掃描周期和工作方式194.3.4 S7-200的輸入輸出擴(kuò)展204.3.5 S7-200主機(jī)性能指標(biāo)214.4 S7-200的軟件編程234.4.1 編程語言234.4.2 顯示面板244.4.3 特殊功能模塊254.5 軟硬件設(shè)計(jì)254.5.1 I/O地址分配表254.5.2 梯形圖264.5.3 PLC硬件接線圖264.5.3 二次控制回路接線26總 結(jié)29參考文獻(xiàn)30致 謝31附 錄326吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論1 緒 論自動(dòng)重合閘（ARD）裝置是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路絕大多數(shù)的故障都是瞬時(shí)性的，永久性故障一般不到10%。因此，在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除短路故障后，電弧將自動(dòng)熄滅，絕大多數(shù)情況下短路處的絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)。因此，自動(dòng)將斷路器重合，不僅提高了供電的可靠性，減少了停電損失，而且提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，對(duì)電力需求愈來愈大，促使電力事業(yè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性要求越來越高，甚至連發(fā)生電源的瞬時(shí)中斷也不能忍受?！半娏Ψā焙汀俺兄Z制”的公布和貫徹執(zhí)行，要求電力供應(yīng)部門提供安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和高質(zhì)量的電能。傳統(tǒng)的技術(shù)和管理手段已無法適應(yīng)新的形勢(shì)，PLC自動(dòng)重合閘就是為了這一目的而提出來的。先進(jìn)PLC的發(fā)展代表著國家的綜合科技實(shí)力和水平，目前許多先進(jìn)工業(yè)國家都已將PLC技術(shù)列為21世紀(jì)高科技發(fā)展計(jì)劃。其發(fā)展呈現(xiàn)兩個(gè)突出特點(diǎn):一個(gè)是在橫向上，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的擴(kuò)大，正從傳統(tǒng)的制造向人類工作和生活的各種領(lǐng)域擴(kuò)展，PLC的種類日趨增多；另一方面是在縱向上，隨著需求范圍的擴(kuò)大，PLC的結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)展多樣化，高端系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯的仿生和智能特征，其特性不斷提高，功能不斷擴(kuò)展和完善，各種PLC向更智能化和人類社會(huì)更密切的融合方向發(fā)展。吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 自動(dòng)重合閘2 自動(dòng)重合閘2.1 自動(dòng)重合閘的定義所謂自動(dòng)重合閘裝置，是將因故障跳開后的斷路器按需要自動(dòng)投入的一種自動(dòng)裝置。電力系統(tǒng)采用自動(dòng)重合閘裝置，極大地提高了供電的可靠性，減少了停電損失，而且還提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，增強(qiáng)了線路的送電容量。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路大多數(shù)故障是瞬時(shí)性的，如:（1）雷擊過電壓引起絕緣子表面閃絡(luò)。（2）大風(fēng)時(shí)的短時(shí)碰線。（3）通過鳥類身體（或樹枝）放電。此時(shí)，若重合閘保護(hù)動(dòng)作熄弧故障消除合斷路器恢復(fù)供電，手動(dòng)（停電時(shí)間長）效果不顯著，自動(dòng)重合閘效果明顯。自動(dòng)重合閘對(duì)暫時(shí)性故障，可迅速恢復(fù)供電，從而能提高供電的可靠性。對(duì)兩側(cè)電源線路，可提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高線路的輸送容量，而且還可以糾正由于斷路器或繼電保護(hù)誤動(dòng)作引起的誤跳閘。一般應(yīng)用1KV及以上電壓的架空線路或電纜與架空線路的混合線路上，只要裝有斷路器，一般應(yīng)裝設(shè)ARD。但是，ARD本身不能判斷故障是瞬時(shí)性的，還是永久性的。所以若重合于永久性故障時(shí)，其不利影響:（1）使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊；（2）使斷路器的工作條件惡化（因?yàn)樵诙虝r(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次切斷短路電流）。據(jù)運(yùn)行資料統(tǒng)計(jì)，ARD成功率為60%90%，經(jīng)濟(jì)效益很高，得到了廣泛的應(yīng)用。2.2 自動(dòng)重合閘的基本概念按重合閘的動(dòng)作來分，可分為電氣式和機(jī)械式。按重合閘作用于斷路器的方式，可分為三相普通重合閘、單相重合閘和綜合重合閘三種。按重合閘的構(gòu)成原理來分，可分為電磁式、晶體管式、集成電路式、數(shù)字（微機(jī)）式。按動(dòng)作次數(shù)來分，可分為一次式和多次式。按使用條件來分，可分為單側(cè)電源重合閘和雙側(cè)電源重合閘。雙側(cè)電源重合閘又可分為檢定無壓重合閘、檢定同期和不檢定三種。2.2.1 自動(dòng)重合閘的作用架空線路故障大都是“瞬時(shí)性”的故障，在線路被繼電保護(hù)迅速動(dòng)作控制斷路器斷開后，故障點(diǎn)的絕緣水平可自行恢復(fù)，故障隨即消失。此時(shí)，如果把斷開的線路斷路器重新合上，就能夠恢復(fù)正常的供電。此外，也有“永久性故障”，“永久性故障”在線路被斷開之后，它們?nèi)匀皇谴嬖诘模词购仙想娫?，也不能恢?fù)正常供電。因此，在電力系統(tǒng)中采用了自動(dòng)重合閘裝置，即是當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動(dòng)作或其它非人工操作而跳閘后，能夠自動(dòng)控制斷路器重新合上的一種裝置。大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)。在高壓輸電線路上采用重合閘，可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。在架空線路上采用重合閘，可以暫緩架設(shè)雙回線路，以節(jié)約投資。對(duì)斷路器本身由于機(jī)構(gòu)不良或繼電保護(hù)誤動(dòng)作而引起的誤跳閘，也能起糾正的作用。但是，當(dāng)重合于永久性故障上時(shí)，它也將帶來一些不利的影響，如:（1）使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊。（2）由于斷路器在很短的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)切斷兩次短路電流，而使其工作條件變得更加惡劣。2.2.2 自動(dòng)重合閘的要求正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)斷路器由繼電保護(hù)動(dòng)作或其它原因而跳閘后，自動(dòng)重合閘裝置均應(yīng)動(dòng)作。由運(yùn)行人員手動(dòng)操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時(shí)，自動(dòng)重合閘不應(yīng)起動(dòng)。繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障后，自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)盡快發(fā)出重合閘脈沖。自動(dòng)重合閘裝置動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。自動(dòng)重合閘裝置應(yīng)有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護(hù)的動(dòng)作，以便加速故障的切除。在雙側(cè)電源的線路上實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，重合閘應(yīng)滿足同期合閘條件。當(dāng)斷路器處于不正常狀態(tài)而不允許實(shí)現(xiàn)重合閘時(shí)，應(yīng)將自動(dòng)重合閘裝置閉鎖。2.2.3 自動(dòng)重合閘的選擇原則（1）三相普通一次重合閘方式適用于110kv及以下的電網(wǎng)中，特別是對(duì)于集中供電地區(qū)的密集型環(huán)網(wǎng)中，線路跳閘后不進(jìn)行重合閘也能穩(wěn)定運(yùn)行的線路，適用于單側(cè)電源輻射形式線路，不適用于大機(jī)組出口處。（2）單相重合閘及綜合重合閘方式適用于220kv及以上的電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如果使用三相重合閘不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，或者地區(qū)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)大面積停電，或者會(huì)導(dǎo)致重要負(fù)荷停電時(shí)，特別是大型機(jī)組的高壓配電線路，使用三相重合閘的線路，在使用單相重合閘時(shí)對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)供電有較好的效果。（3）檢定無壓或檢定同期重合閘方式適用于兩端均有電源的線路以及不允許非同期合閘的線路，雙回線路上可直接檢定另一回線路上有電流來判定同期。（4）非同期重合閘方式并列運(yùn)行的發(fā)電廠或電力系統(tǒng)之間應(yīng)有三條或三條以上緊密聯(lián)系的線路，非同期重合閘時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流未超過規(guī)定的允許值，重合后電力系統(tǒng)可以很快恢復(fù)同期運(yùn)行時(shí)，在非同期重合閘所產(chǎn)生的振蕩過程中，對(duì)重要負(fù)荷的影響較小。2.2.4 自動(dòng)重合閘的啟動(dòng)方式自動(dòng)重合閘有兩種啟動(dòng)方式:斷路器控制開關(guān)位置與斷路器位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式和保護(hù)啟動(dòng)方式。不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn):簡單可靠，還可以糾正斷路器誤碰或偷跳，可提高供電可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，在各級(jí)電網(wǎng)中具有良好運(yùn)行效果，是所有重合閘的基本啟動(dòng)方式。其缺點(diǎn)是:當(dāng)斷路器輔助觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式將失效。保護(hù)起動(dòng)方式，是不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)方式的補(bǔ)充。同時(shí)，在單相重合閘過程中需要進(jìn)行一些保護(hù)的閉鎖，邏輯回路中需要對(duì)故障相實(shí)現(xiàn)選相固定等，也需要一個(gè)保護(hù)啟動(dòng)的重合閘啟動(dòng)元件。其缺點(diǎn)是，不能糾正斷路器誤動(dòng)。2.3 自動(dòng)重合閘的構(gòu)成和原理電磁式三相一次自動(dòng)重合閘的原理接線圖如圖2.1所示:圖2.1 自動(dòng)重合閘原理接線圖2.3.1 正常情況斷路器處于合閘狀態(tài)，QF1斷開2KM失電2KM1斷開。而SA處在合后位置，其觸點(diǎn)SA21-23接通，觸點(diǎn)SA2-4斷開重合閘投入，指示燈HL亮。重合閘繼電器的電容C經(jīng)4R充電，經(jīng)1015s后，電容器C兩端電壓等于電源電壓，此電壓可使中間繼電器KM起動(dòng)。2.3.2 故障情況斷路器跳開后，QF1閉合2KM得電2KM1閉合起動(dòng)KTKT經(jīng)過約0.51s的延時(shí)KT1閉合電容器C放電KM起動(dòng)閉合其常開觸點(diǎn)KM1、KM2、KM3發(fā)出合閘脈沖。(1)若為瞬時(shí)性故障斷路器合閘后，KM因電流自保持線圈失去電流而返回。同時(shí)，2KM失電2KM1斷開KT失電，觸點(diǎn)KT1斷開電容器C經(jīng)4R重新充電，經(jīng)1015s又使電容C兩端建立電壓。整個(gè)回路復(fù)歸，準(zhǔn)備再次動(dòng)作。(2)若為永久性故障斷路器合閘后，繼電保護(hù)動(dòng)作再次將斷路器斷開QF1閉合2KM得電2KM1閉合，KT起動(dòng)KT1經(jīng)過約0.51s的延時(shí)閉合電容器C放電。2.3.3 手動(dòng)跳閘SA發(fā)出預(yù)跳命令其觸點(diǎn)SA2-4接通將C上的電荷瞬時(shí)放掉。SA發(fā)出跳閘命令其觸點(diǎn)SA6-7接通斷路器跳閘2KM1閉合KT起動(dòng)，經(jīng)過約0.51s的延時(shí)KT1閉合。這時(shí)，儲(chǔ)能電容器C兩端早已沒有電壓，KM不能起動(dòng)重合閘不能重合。2.3.4 手動(dòng)合閘SA發(fā)出跳閘命令SA5-8觸點(diǎn)閉合，接通合閘回路，QF合閘。SA25-28觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)加速繼電器3KM。當(dāng)合于故障線路時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)3KM的常開觸點(diǎn)使QF加速跳閘。C尚未充滿電，不能使KM起動(dòng)，所以斷路器不能自動(dòng)重合。說明:防跳繼電器1KPJL的功用，在手動(dòng)合閘及自動(dòng)重合閘過程中防止斷路器跳躍。如:當(dāng)KM1、KM2、KM3接點(diǎn)卡住或粘住時(shí)，可以由1KM來防止將斷路器多次重合到永久性故障上。吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 可編程控制器3 可編程控制器可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、靈活通用與維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)。特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，受到用戶的青睞。因而在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它下一個(gè)確切的定義是困難的。在二十世紀(jì)七十年代PLC 問世后，由美國電氣制造商協(xié)會(huì)（National Electric Manufacturer Associa-tion-NEMA）對(duì)PLC下過如下的定義：PLC是一種數(shù)字式的電子裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算等功能，用來對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。1982年，國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee-IEC）頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案，1985年提交了第2版，1987年的第3版對(duì)PLC作了如下的定義：PLC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，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)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)。上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，它有與其他順序控制裝置不同的特點(diǎn)。3.1 PLC的特點(diǎn)PLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計(jì)算機(jī)所不及的一些下列特點(diǎn):1可靠性高可靠性對(duì)于可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC的可靠性高，表現(xiàn)在下列幾方面:（1）與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因:1）PLC不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單、維修時(shí)間縮短，因此可靠性得到提高。2）PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如冗余設(shè)計(jì)、掉電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性得到提高。3）PLC有較強(qiáng)的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點(diǎn)，因此對(duì)操作和維修人員的技能要求降低，容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高。（2）與通用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因:1)）PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了經(jīng)簡化的編程語言，編程的出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。因此，PLC的可靠性較通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。2）在PLC的硬件設(shè)計(jì)方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件;采用先進(jìn)的工藝制造流水線生產(chǎn);對(duì)干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，設(shè)有對(duì)電源的掉電保護(hù)、存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)并采用看門狗和其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計(jì)等等。3）在PLC的軟件設(shè)計(jì)方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等等。一份用戶選用PLC原因的調(diào)查報(bào)告指出，在各種選用PLC的原因中，第一位的原因是由于PLC可靠性高的用戶達(dá)93%。其次，才是性能和維修方便等原因。可見，可靠性高是PLC的主要特點(diǎn)。2易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列三個(gè)方面:（1）操作方便 對(duì)PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行程序輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號(hào)、繼電器編號(hào)或觸點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上顯示。所以PLC具有操作方便的特點(diǎn)。（2）編程方便 PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，梯形圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的編寫和學(xué)習(xí)。采用布爾助記符編程語言時(shí)，由于符號(hào)是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。雖然功能表圖、功能模塊圖和高級(jí)描述語句的編程方法應(yīng)用尚未普及，但是，由于它們具有功能清晰、易于理解等優(yōu)點(diǎn)，正為廣大技術(shù)人員所接納和采用，并發(fā)揮出更有效的功能特點(diǎn)。（3）維修方便 PLC所具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低了。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的提示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時(shí)間。為便于維修工作的開展，有些PLC的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設(shè)備，提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。 PLC的面板和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也考慮了維修的方便性，例如，對(duì)需維修的部件設(shè)置在便于維修的位置，信號(hào)燈設(shè)置在易于觀察的部位，接線端子采用便于接線與更換的類型等，這些設(shè)計(jì)使維修工作能方便地進(jìn)行，從而大大節(jié)省維修時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)化元件和標(biāo)準(zhǔn)化工藝生產(chǎn)流水線作業(yè)，使維修用的備品備件簡化，也使維修變得方便。3靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面:（l）編程的靈活性 PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進(jìn)行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設(shè)備更換時(shí)，可以不必改變PLC的硬設(shè)備，通過程序的編制與更改就能適應(yīng)生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點(diǎn)，使PLC能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的重要控制設(shè)備。在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng)(CIPS)中，PLC正成為主要的控制設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。（2）擴(kuò)展的靈活性 PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要的特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)展，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展，功能的擴(kuò)展，應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。它不僅可以通過增加輸入輸出單元來增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，也可以通過多臺(tái)PLC的通信來擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)(DCS)或其他上位機(jī)的通信來擴(kuò)展它的功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換等。這種擴(kuò)展的靈活性大大地方便了用戶。（3）操作的靈活性 操作的靈活性是指設(shè)計(jì)的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡化，不同的生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺(tái)或控制屏等。3.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的型號(hào)、規(guī)格繁多。它主要由中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部分組成。1中央處理單元CPUCPU是PLC的核心，其主要作用是:（1）接收從編程器輸入的用戶程序，并存入程序存儲(chǔ)器中；（2）用掃描方式采集現(xiàn)場輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器；（3）執(zhí)行用戶程序，從程序存儲(chǔ)器中逐條取出用戶程序，經(jīng)過解釋程序解釋后逐條執(zhí)行，完成程序規(guī)定的邏輯和算術(shù)運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)去控制輸出電路，實(shí)現(xiàn)程序規(guī)定的各種操作；（4）通過故障自診斷程序，診斷PLC的各種運(yùn)行錯(cuò)誤。因此，CPU的性能對(duì)PLC的整機(jī)性能有著決定性的影響。2存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器用來存放程序和數(shù)據(jù)。程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)程序（系統(tǒng)軟件）。系統(tǒng)程序是PLC研制者所編的程序，它是決定PLC性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、解釋程序、故障自診斷程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序及其他各種管理程序等。系統(tǒng)程序由制造廠家提供，一般都固化在ROM或EPROM中，用戶不能直接存取。系統(tǒng)程序用來管理、協(xié)調(diào)PLC各部分的工作，翻譯、解釋用戶程序，進(jìn)行故障診斷等。（2）用戶程序存儲(chǔ)器該存儲(chǔ)器存放用戶程序（應(yīng)用軟件）。用戶程序是用戶為解決實(shí)際問題并根據(jù)PLC的指令系統(tǒng)而編制的程序，它通過編程器輸入，經(jīng)CPU存放入用戶存儲(chǔ)器。為便于程序的調(diào)試、修改、擴(kuò)充、完善，該存儲(chǔ)器使用RAM。（3）變量（數(shù)據(jù)）存儲(chǔ)器變量存儲(chǔ)器存放PLC的內(nèi)部邏輯變量，如內(nèi)部繼電器、1/O寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中邏輯變臉的現(xiàn)行值等，這些現(xiàn)行值在CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)需隨時(shí)讀出、更新有關(guān)內(nèi)容，所以，變量存儲(chǔ)器也采用RAM。現(xiàn)今用戶程序存儲(chǔ)器和變量存儲(chǔ)器常采用低功耗的CMOS-RAM及鏗電池供電的掉電保護(hù)技術(shù)，以提高運(yùn)行可靠性。通常PLC產(chǎn)品資料中所指的內(nèi)存儲(chǔ)器容量，是指用戶程序存儲(chǔ)器而言，且以字（16位/字）為單位來表示存儲(chǔ)器的容量。3輸入輸出接口（簡稱1/0）輸入輸出接口是CPU與工業(yè)現(xiàn)場裝置之間的連接部分，是PLC的重要組成部分。與微機(jī)的1/O接口工作于弱電的情況不同， PLC的I/O接口是按強(qiáng)電要求設(shè)計(jì)的，即其輸入接口可以接受強(qiáng)電信號(hào)，其輸出接口可以直接和強(qiáng)電設(shè)備相連接。對(duì)于小型PLC，廠家通常將1/O部分就裝在PLC的本體部分，而對(duì)于中、大型PLC各廠家通常都將1/O部分做成可供選取、擴(kuò)充的模塊組件，用戶可根據(jù)自己的需要選取不同功能、不同點(diǎn)數(shù)的1/O組件來組成自己的控制系統(tǒng)。為便于檢查，每個(gè)1/O點(diǎn)都接有指示燈，某點(diǎn)接通時(shí)，相應(yīng)的指示燈發(fā)光指示。用戶可以方便地檢查各點(diǎn)的通斷狀態(tài)。（1）輸入接口輸入接口的功能是采集現(xiàn)場各種開關(guān)接點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平，送給CPU處理。一般的輸入信號(hào)多為開關(guān)量信號(hào)，各種開關(guān)量輸入接口的基本結(jié)構(gòu)大同小異，常有直流和交流開關(guān)量輸入接口電路兩種。交流開關(guān)量輸入接口電路與直流開關(guān)量輸入接口電路的主要區(qū)別是，前者要由現(xiàn)場提供交流電流，輸入的交流信號(hào)經(jīng)整流后得到直流，再去驅(qū)動(dòng)光電耦合器。在機(jī)械設(shè)備中，除開關(guān)量外，還常遇到一些模擬量如溫度、壓力、位移和速度等。對(duì)這些模擬量進(jìn)行采集時(shí)，必須經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ACD）將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能為PLC的CPU所接受。 （2）輸出接口為適應(yīng)不同的負(fù)載，輸出接口有多種方式。常用的有晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器輸出方式。晶體管輸出方式用于直流負(fù)載;晶閘管輸出方式用于交流負(fù)載，繼電器輸出方式可用于直流負(fù)載，也可用于交流負(fù)載。一些PLC還具有模擬輸出接口，用于需要摸擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。4編程器編程器是PLC中一種主要的外部設(shè)備，它是開發(fā)、維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的必備設(shè)備。編程器用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試、檢查和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用與顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通信端口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈，以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符，也可以采用軟件指定的功能鍵符，通過屏幕對(duì)話方式進(jìn)行編程。編程器有便攜式和CRT智能式兩大類，前者只能聯(lián)機(jī)編程，而后者既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。便攜式編程器體積小，重量輕，可隨身攜帶，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。一般的小型PLC主要采用便攜式編程器。編程器是專用的，不同型號(hào)的PLC都有自己專用的編程器，不能通用。PLC正常工作時(shí)，不一定需要編程器。因此，多臺(tái)同型號(hào)的PLC可以只配一個(gè)編程器。5其他設(shè)備PLC的外部設(shè)備還有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、EPROM寫入器及高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控設(shè)備等。3.3 PLC的工作原理與普通微機(jī)類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PLC的基本工作如下:（1）輸入現(xiàn)場信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài);（2）執(zhí)行程序:順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算;（3）輸出控制信號(hào):根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過程可以分為一系列不斷重復(fù)的順序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機(jī)器的動(dòng)作一一對(duì)應(yīng)，程序編制簡單、直觀、不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開發(fā)周期。為了提高工作的可靠性，及時(shí)接收外來的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障。此時(shí)，PLC立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因停電、出現(xiàn)故障等才停止工作。36吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 PLC控制自動(dòng)重合閘4 PLC控制自動(dòng)重合閘4.1 PLC自動(dòng)重合閘系統(tǒng)概述本文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)以S7-200PLC為核心的控制器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路自動(dòng)重合閘的控制。傳統(tǒng)的自動(dòng)重合閘裝置由各種繼電器及控制開關(guān)構(gòu)成（控制原理圖如圖4.1，圖4.2所示）。圖4.1 自動(dòng)重合閘裝置原理框圖圖4.2 電磁式ARD裝置動(dòng)作過程圖 由于連接導(dǎo)線繁多，繼電器的壽命有限, 容易發(fā)生裝置的誤動(dòng)和拒動(dòng)，影響電力系統(tǒng)的可靠性，其定時(shí)單元由機(jī)電式或晶體管式時(shí)間繼電器構(gòu)成，誤差大且調(diào)整不方便，影響上下級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的配合；裝置的功能單一，不利于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化，且體積大，有色金屬消耗多，噪音大。而PLC構(gòu)成的ARD 裝置調(diào)試簡單，組態(tài)靈活，可靠性高，具有擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，因此，PLC構(gòu)成的ARD裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。能克服傳統(tǒng)繼電器控制存在的不足，而且具有結(jié)線簡單，工作可靠，便于調(diào)試和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。它一種性能較好的控制器,在惡劣的工作環(huán)境下能可靠地工作，其故障率很小。用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，可用其內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，通過軟件編程方式，用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線，從根本上簡化動(dòng)作的物理鏈條，其控制原理如圖4.3所示。從繼電保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)開始，僅經(jīng)過PLC邏輯處理后就可直接發(fā)出重合閘動(dòng)作信號(hào)，動(dòng)作過程無觸點(diǎn)參與。PLC控制方式既克服了使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端，又兼容傳統(tǒng)繼電器的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)方案。用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，可用其內(nèi)部已定義的各種輔助繼電器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)繼電器，通過軟件編程方式，用內(nèi)部邏輯關(guān)系代替實(shí)際的硬件連接線，從根本上簡化動(dòng)作的物理鏈條，系統(tǒng)的基本組成框圖如圖4.3所示:圖4.3 PLC實(shí)現(xiàn)ARD動(dòng)作過程圖圖4.4為PLC實(shí)現(xiàn)ARD功能的系統(tǒng)原理圖:圖4.4 ARD的系統(tǒng)原理圖4.2 自動(dòng)重合閘的選擇在我國的電力系統(tǒng)中三相一次重合閘方式的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。三相一次自動(dòng)重合閘方式是指不論在輸電線路上發(fā)生相間短路還是接地短路，繼電保護(hù)裝置將動(dòng)作，斷路器將線路的三相一起斷開，然后重合閘裝置動(dòng)作，將斷路器的三相一起合上的重合閘方式。當(dāng)故障為瞬時(shí)性時(shí)，則重合成功；當(dāng)為永久性故障時(shí)，則繼電保護(hù)再次將斷路器三相一起斷開，不再重合。本設(shè)計(jì)所用的重合閘是配電線路上用的單側(cè)電源三相一次自動(dòng)重合閘。為加速切除故障，提高供電的可靠性，保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，一般有繼電保護(hù)配合工作。而繼電保護(hù)與三相一次自動(dòng)重合閘的配合方式有兩種：自動(dòng)重合閘前加速，自動(dòng)重合閘后加速。而前加速保護(hù)主要用于35KV以下有發(fā)電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。另外從經(jīng)濟(jì)和其他方面考慮，應(yīng)選用前加速保護(hù)。前加速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn):（1）能夠快速地切除瞬時(shí)性故障。（2）可能使瞬時(shí)性故障來不及發(fā)展成永久性故障，從而提高重合閘的成功率。（3）能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓在0.60.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質(zhì)量。（4）使用設(shè)備少，只需裝設(shè)一套重合閘裝置，簡單，經(jīng)濟(jì)。前加速保護(hù)的缺點(diǎn):（1）斷路器工作條件惡劣，動(dòng)作次數(shù)較多。（2）重合于永久性故障時(shí)，故障切除的時(shí)間可能較長。（3）如果重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴(kuò)大停電范圍。4.3 PLC的選型與設(shè)計(jì)PLC是整個(gè)控制器的核心，它性能的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。通過對(duì)PLC控制功能的分析，決定采用德國西門子公司的S7-200系列PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。西門子公司生產(chǎn)的S7200系列PLC，它結(jié)構(gòu)緊湊，良好的擴(kuò)展性，強(qiáng)大的功能指令，價(jià)格低廉，S7200的STEP7Micro/WIN32編程軟件可以方便地在WINDOWS環(huán)境下對(duì)PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控、使得PLC編程更加方便快捷。S7200系列PLC具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):（1）S7200配置靈活，除主機(jī)單元外，還可擴(kuò)展I/O模塊，A/D模塊，D/A模塊和其它特殊功能模塊。（2）S7200指令功能豐富，可完成各種控制，且指令執(zhí)行速度快。（3）S7200可用內(nèi)部輔助繼電器M，狀態(tài)繼電器S，定時(shí)器T，寄存器D。 （4）S7200具有良好的擴(kuò)展性。在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。最新的SIMATIC產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。 S7200系列是一種可編程序邏輯控制器（Micro PLCs）。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。S7200 CPU將一個(gè)微處理器，一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC。在下載了程序之后，S7200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備。德國的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATIC S3系列的控制系統(tǒng)。從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7200系列小型可編程序控制器發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了兩代:第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元:CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，對(duì)第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU單元:CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。4.3.1 S7-200的結(jié)構(gòu)圖示SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成，如圖4.5所示:圖4.5 S7-200系統(tǒng)框圖1硬件（1）基本單元 （2）擴(kuò)展單元 （3）特殊功能模塊 （4）相關(guān)設(shè)備 2工業(yè)軟件 工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運(yùn)行軟件和人機(jī)接口等幾大類構(gòu)成。4.3.2 主機(jī)結(jié)構(gòu) 1各CPU介紹及I/O系統(tǒng)（1）主機(jī)外形SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖4.6所示:圖4.6 主機(jī)外形圖SIMATIC S7-200系統(tǒng)CPU 22X系列PLC主機(jī)及I/O特性如表4.1所示:表4.1 I/O特性表類型主機(jī)輸出類型主機(jī)輸入點(diǎn)數(shù)主機(jī)輸出點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展模塊數(shù)CPU221DC/繼電器64無CPU222DC/繼電器862CPU224DC/繼電器14107CPU226DC/繼電器241672存儲(chǔ)系統(tǒng) 存儲(chǔ)系統(tǒng)圖如圖4.7所示:圖4.7 存儲(chǔ)系統(tǒng)框圖主機(jī)CPU存儲(chǔ)容量表如表4.2所示:表4.2 存儲(chǔ)容量主機(jī)CPU類型CPU221CPU222CPU224CPU226用戶程序區(qū)存儲(chǔ)量2048字2048字4096字4096字用戶數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)量1024字1024字2560字2560字用戶存儲(chǔ)器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM3存儲(chǔ)安全（1）主機(jī)CPU模塊內(nèi)部配備的EEPROM，上裝程序時(shí)，可自動(dòng)裝入并永久保存用戶程序、數(shù)據(jù)和CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。（2）用戶可以用程序?qū)⒋鎯?chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)備份到EEPROM存儲(chǔ)器。（3）主機(jī)CPU提供一個(gè)超級(jí)電容器，可使RAM中的程序和數(shù)據(jù)在斷電后保持幾天之久。（4）CPU提供一個(gè)可選的電池卡，可在斷電后超級(jí)電容器中的電量完全耗盡時(shí)，繼續(xù)為內(nèi)部RAM存儲(chǔ)器供電，以延長數(shù)據(jù)所存的時(shí)間。（5）可選的存儲(chǔ)器卡可使用戶像使用計(jì)算機(jī)磁盤一樣來方便地備份和裝載程序和數(shù)據(jù)。4.3.3 S7-200的掃描周期和工作方式1掃描周期（1）輸入處理 （2）執(zhí)行程序 （3）處理通信請(qǐng)求 （4）執(zhí)行CPU自診斷測試 （5）寫數(shù)字輸出2工作方式 （1）STOP方式 （2）RUN方式 3改變CPU工作方式的方法 （1）用PLC上的方式開關(guān)來手動(dòng)切換，方式開關(guān)有3個(gè)擋位。（2）用STEP 7-Micro/Win32編程軟件，應(yīng)首先把主機(jī)的方式開關(guān)置于TERM或RUN位置，然后在此軟件平臺(tái)用鼠標(biāo)單擊STOP和RUN方式按鈕即可。（3）在用戶程序中用指令由RUN方式轉(zhuǎn)換到STOP方式，前提是程序邏輯允許中斷程序的執(zhí)行。4.3.4 S7-200的輸入輸出擴(kuò)展 1設(shè)備連接 圖4.8 實(shí)物圖2最大I/O配置的預(yù)算 （1）電流提供各CPU所能提供的最大5VDC電流如表4.3所示:表4.3 CPU提供的電流主機(jī)CPU類型CPU221CPU222CPU224CPU226最大擴(kuò)電流（mA）03406601000（2）模塊電流CPU 22X可連接的各擴(kuò)展模塊消耗5VDC電流如表4.4所示:表4.4 擴(kuò)展模塊消耗電流擴(kuò)展模塊編號(hào)擴(kuò)展模塊型號(hào)模塊消耗電流（mA）1EM221 DI8*DC24v302EM222 DO8*DC24v503EM222 DO8*繼電器404EM223 DI4/DO4*DC24v405EM223 DI4/DO4*DC24v406EM223 DI8/DO8*DC24v807EM223 DI8*DC24v/繼電器808EM223 DI16*DC24v1609EM223 DI16/DO16*DC24v/繼電器15010EM231 AI14*12位2011EM231 AI4*熱電耦6012EM231 AI4*RTD6013EM232 AQ2*12位2014EM235 AI4/AQ1*123015EM277 PROFIBUS-DP150S7-200 CPU為每個(gè)主機(jī)數(shù)字量輸入提供了脈沖捕捉功能，它可以使主機(jī)能夠捕捉小于一個(gè)掃描周期的短脈沖，并將其保持到主機(jī)讀到這個(gè)信號(hào)，但前提是只有通過濾波器后，脈沖捕捉才有效。此外，在一個(gè)給定的掃描周期內(nèi)如果有不只一個(gè)脈沖，則只有第一個(gè)脈沖可以被捕捉到，幾種情況下的脈沖捕捉波形如圖4.9所示:圖4.9 脈沖捕捉波形圖4.3.5 S7-200主機(jī)性能指標(biāo) CPU特性表如表4.5所示:表4.5 CPU特性表特性CPU221CPU222CPU224CPU226外形尺寸90*80*6290*80*60120.5*80*62190*80*62程序存儲(chǔ)器：可在運(yùn)行模式下編輯4096字節(jié)4096字節(jié)8192字節(jié)16384字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2048字節(jié)2048字節(jié)8192字節(jié)10240字節(jié)掉電保持時(shí)間50小時(shí)50小時(shí)100小時(shí)100小時(shí)本機(jī)I/O口6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出擴(kuò)展模塊數(shù)量0個(gè)模塊2個(gè)模塊7個(gè)模塊7個(gè)模塊高速計(jì)數(shù)器：單相/雙相4路30KHZ2路20KHZ4路30KHZ2路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ脈沖輸出（DC）2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ模擬電位器1122實(shí)時(shí)時(shí)鐘配時(shí)鐘卡配時(shí)鐘卡內(nèi)置內(nèi)置通訊口1-RS-4851-RS-4852-RS-4852-RS-485浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算有I/O映像區(qū)256（128入/128出）布爾指令執(zhí)行速度0.22us/指令各元件介紹輸入繼電器（I）輸出繼電器（Q） 通用輔助繼電器（M） 特殊標(biāo)志繼電器（SM） 變量存儲(chǔ)器（V） 局部變量存儲(chǔ)器（L） 順序控制繼電器（S） 定時(shí)器（T） 計(jì)數(shù)器（C） 模擬量輸入映像寄存器（AI）模擬量輸出映像寄存器（AQ）