基于PLC的通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于PLC的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計所屬院（系） 電子信息工程 2012 年 6 月 14 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：電子信息工程學(xué)院 時間： 2012 年 2 月 28日學(xué) 生 姓 名指 導(dǎo) 教 師設(shè)計（論文）題目基于PLC的通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計主要研究內(nèi)容本課題著重研究基于PLC的礦井用通風(fēng)機，以實現(xiàn)對礦井用通風(fēng)機的遠程控制并極大地提高礦井工作的安全性和減少勞動力的浪費。在設(shè)計中如何實現(xiàn)通風(fēng)機的電壓、電流、功率等及時對中央處理器的反饋，礦井用通風(fēng)機出現(xiàn)故障時及時報警，以及如何使礦井用通風(fēng)機能夠快速工作等。研究方法硬件設(shè)計、軟件設(shè)計主要技術(shù)指標(或研究目標)根

2、據(jù)設(shè)計改造的任務(wù)，系統(tǒng)可由電壓傳感器、電流傳感器等自動控制礦井用通風(fēng)機的運行及停止，達到無人值守的目的。可很直觀的在人際界面上觀察到礦井用通風(fēng)機的運行情況，并自動記錄所有的故障情況及故障時間。主要參考文獻1張仕軍，李莉。電氣控制與PLC原理及應(yīng)用。電子工業(yè)出版社，20102吳玉林，陳慶光，劉樹紅。通風(fēng)機和壓縮機。清華大學(xué)出版社，2005目錄摘要IVAbstractV第一章 緒論11.1 設(shè)計基于PLC的通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的意義11.2 通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀21.2.1 通風(fēng)機的發(fā)展21.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展21.3 本文的主要工作和內(nèi)容安排3第二章 PLC概述及構(gòu)成原理52.1 PL

3、C的產(chǎn)生及定義52.1.1 PLC的產(chǎn)生52.1.2 PLC的定義62.2 PLC的特點及分類62.2.1 PLC的特點62.2.2 PLC的分類72.3 PLC的基本組成82.3.1 中央處理器92.3.2 存儲器92.3.3 輸入輸出單元（I/O單元）92.3.4 電源單元92.3.5 編程器92.4 PLC的編程語言102.4.1 順序功能圖（SFC）102.4.2 梯形圖（LAD）102.4.3 功能塊圖（FBD）112.4.4 語言表（STC）112.4.5 結(jié)構(gòu)文本（ST）11第三章 S7-200系列的PLC組成123.1 S7-200系列的PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)123.1.1 S7-20

4、0 系列PLC的主機123.1.2 存儲系統(tǒng)133.1.3 功能擴展模塊133.2 順序控制指令14第四章 通信網(wǎng)絡(luò)組建174.1 PLC 與現(xiàn)場設(shè)備通信174.2 PLC 與上位機通信網(wǎng)絡(luò)的組建174.3 PLC 與電壓變送器的連接18第五章 電壓變送器195.1 電流信號195.2 電壓變送器工作原理195.3 電壓變送器性能優(yōu)點19第六章 S7-200系列PLC的基本指令216.1 位操作指令216.1.1 邏輯取及線圈驅(qū)動指令216.1.2 觸點串聯(lián)指令A(yù)226.1.3 觸點并聯(lián)指令226.1.4 塊“與”指令236.1.5 塊“或”指令24第七章 通風(fēng)機設(shè)計267.1電器元器件介紹2

5、77.2 控制電路功能圖及其編程28參考文獻33致謝34基于PLC的通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘要我國煤炭產(chǎn)量居于世界前列，煤炭是我國的主要資源，相應(yīng)的煤炭事故也成為危害國民生活的主要原因，因此研究礦井通風(fēng)機是不可避免的。本課題設(shè)計的通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)，利用PLC設(shè)計實現(xiàn)通風(fēng)機運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，通過與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)對通風(fēng)機正轉(zhuǎn)工作、反轉(zhuǎn)工作、和故障報警功能，為通風(fēng)機的安全運行提供了可靠保證。本課題著重研究基于PLC的礦井用通風(fēng)機，以實現(xiàn)對礦井用通風(fēng)機的遠程控制并極大地提高礦井工作的安全性和減少勞動力的浪費。在設(shè)計中如何檢測礦井內(nèi)的電壓，礦井用通風(fēng)機出現(xiàn)故障時及時報警，是研究和

6、設(shè)計的關(guān)鍵。本課題通過對CPU224的編程實現(xiàn)了這些功能。關(guān)鍵詞：通風(fēng)機，CPU224，正反轉(zhuǎn)，報警Based on PLC ventilator remote monitoring system designAbstractChinas coal output is in the front of the world and coal is the main resource in china. Mining accident is the major cause of harm of personal safety which decides the importance of venti

7、lations study.This topics design of ventilation monitoring system design, design and realize ventilation using PLC in the running state of online monitoring. Realize the ventilations function of positive and negative rotation and alarming, make the ventilator work without the staff and reduce the of

8、ficers labor and provide the reliable guarantee. The subject focuses on the mine ventilator based on PLC. Realize the remote control of mine ventilator and greatly improve the security of work and reduce the waste of labor. In the design of the ventilator how to detect the voltage in the mine and al

9、arming is the key of the design. The topic achieve these features through programming the CPU224.Key Words: ventilator，CPU224，positive and negative rotation，alarm. 第一章 緒論1.1 設(shè)計基于PLC的通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的意義中國是世界上少有的以煤炭作為主要能源的國家之一，煤炭產(chǎn)量已經(jīng)超過了世界總產(chǎn)量的三分之一，煤炭是我國的基礎(chǔ)能源。相對應(yīng)的煤炭事故也成為了危害國民人身安全的主要原因， 據(jù)統(tǒng)計，2002年至2009年這8年中，中國礦難

10、死亡人數(shù)高達41064人，而2009年，全國發(fā)生煤炭礦難事故14起，共425人死亡或失蹤；2010年，煤礦事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別為1403起，死亡2433人，同比減少213起、198人，分別下降13.2%和7.5%；2011年，在煤炭產(chǎn)量持續(xù)增長的情況下，全國煤礦發(fā)生事故1201起、死亡1973人，同比下降了14.4%和19.0%。眾多的煤礦事故使得我們不得不重視煤炭安全生產(chǎn)問題，而其中瓦斯爆炸又是引起煤炭事故的重中之重。瓦斯爆炸是煤礦危害性最嚴重的事故，具有較強的破壞性、突發(fā)性，往往造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失，是煤礦的第一大“殺手”。從全國的情況來看（根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計），煤炭一次死亡10人

11、以上的特大事故中有74%是瓦斯爆炸或者瓦斯煤塵爆炸事故。因此，預(yù)防瓦斯事故，是煤炭安全工作的重點。排除瓦斯爆炸的有效措施之一就是加強通風(fēng)，使瓦斯?jié)舛冉档偷矫禾堪踩?guī)程規(guī)定的濃度以下，這其中通風(fēng)機起到重要的作用。通風(fēng)機擔(dān)負著向井下輸送新鮮空氣，并不斷向外排除粉塵和高危氣體的重要任務(wù)。直到現(xiàn)今社會，通風(fēng)機已經(jīng)成為礦井的“肺腑”，它的安全運行與否也直接關(guān)系到礦井的生產(chǎn)安全與人員的生命安全。由于井下條件惡劣，一旦通風(fēng)機發(fā)生故障，井下工作人員的生命安全以及整個礦區(qū)的財產(chǎn)安全都得不到保障。因此，保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是本文研究的重點?，F(xiàn)有的通風(fēng)機設(shè)備在運行中靠人工進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，當運行中的設(shè)備發(fā)生故障，

12、也是靠人工進行倒換通風(fēng)設(shè)備的操作。這種工作方式要求工人注意力高度集中，而對通風(fēng)機設(shè)備的長時間值守，容易造成值守人員精神狀態(tài)疲勞。同時通風(fēng)機設(shè)備運行的可靠性機安全性高度依賴于值守人員的責(zé)任心機精力集中程度。在通風(fēng)機設(shè)備的實際運行中，由于值守人員的疲憊，通風(fēng)機在運行過程中由于各種人為因素或者發(fā)生故障而停機進而造成礦井通風(fēng)中斷的事故常有發(fā)生，嚴重威脅著礦井的安全機井下勞動者的生命安全。因此，設(shè)計技術(shù)先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、運行可靠、操作簡單的通風(fēng)機已勢在必行。1.2 通風(fēng)機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀1.2.1 通風(fēng)機的發(fā)展通風(fēng)機有悠久的歷史。中國在公元前許多年就已制造出簡單的木制礱谷風(fēng)車，它的作用原

13、理與現(xiàn)代離心通風(fēng)機基本相同。1862年，英國的圭貝爾發(fā)明離心通風(fēng)機，其葉輪、機殼為同心圓型，機殼用磚制，木制葉輪采用后向直葉片，效率僅為40%左右，主要用于礦山通風(fēng)。1880年，人們設(shè)計出用于礦井排送風(fēng)的蝸形機殼，和后向彎曲葉片的離心通風(fēng)機，結(jié)構(gòu)已比較完善了。 1892年法國研制成橫流通風(fēng)機；1898年，愛爾蘭人設(shè)計出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機，并為各國所廣泛采用；19世紀，軸流通風(fēng)機已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但其壓力僅為100300帕，效率僅為1525%，直到二十世紀40年代以后才得到較快的發(fā)展。1935年，德國首先采用軸流等壓通風(fēng)機為鍋爐通風(fēng)和引風(fēng)；1948年,丹美制成運行中動葉

14、可調(diào)的軸流通風(fēng)機；旋軸流通風(fēng)機、子午加速軸流通風(fēng)機、斜流通風(fēng)機和橫流通風(fēng)機也都獲得了發(fā)展。1.2.2 監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展自 80 年代初期我國在設(shè)備管理與維修中開展狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷以來，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)得到很大的應(yīng)用和推廣，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，己經(jīng)取得了一系列的成果，其中主要是監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展。監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進發(fā)展起來的，60 年代雖然計算機開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導(dǎo)致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度緩慢。70 年代初期，微處理器的出現(xiàn)，促進了計算機控制走向成熟。這一歷史時期較有代表性的就是 1975 年美國 H

15、oneywell 公司推出世界上第一套集散型控制系統(tǒng)(DCS)，隨后 20 余年間，DCS依靠其靈活方便和功能豐富的組態(tài)功能以及可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力，己在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。“組態(tài)軟件”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)才被廣大的工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)人員熟知的。美國的 Wonderware 公司于 20 世紀 80 年代率先推出第一個商品工業(yè)自動化組態(tài)軟件 Intouch。此后工業(yè)自動化組態(tài)軟件在全球得到了蓬勃發(fā)展，工業(yè)自動化組態(tài)軟件在社會信息化進程中扮演越來越重要的角色。目前從無人值守的遠程監(jiān)視(如防盜報警、江河汛情監(jiān)視等)、數(shù)據(jù)采集與計量(如供水工程中的監(jiān)測、供油信號的采集與監(jiān)控)、數(shù)據(jù)分

16、析(如汽車和機車自動測試、機組和設(shè)備的參數(shù)測試)到過程控制等各個方面，幾乎都利用組態(tài)軟件來進行監(jiān)控。目前隨著各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的出現(xiàn)和發(fā)展，組態(tài)軟件在工業(yè)自動化系統(tǒng)中起著越來越重要的作用。1.2.3 風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展國外很早就對風(fēng)機進行了研究。至 90 年代，一般的風(fēng)機均配有在線監(jiān)控系統(tǒng)，集保護、檢測、控制于一體，不但能實現(xiàn)風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)，主要能進行故障診斷，預(yù)測使用壽命，預(yù)報維修極限，成功地對風(fēng)機進行了檢測,有效的保證了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全運行。美國煤礦使用的主風(fēng)機以軸流式為主，近年來開始采用在運行中可以改變?nèi)~片角度的液壓式動葉可調(diào)風(fēng)機，節(jié)能效果好。德國以 TLT 公司為代表，采用

17、液壓式動葉調(diào)節(jié)的軸流通風(fēng)機，其運行效率可保持在 83%88%以內(nèi)。國內(nèi)在這兩方面起步比較晚。風(fēng)量調(diào)節(jié)方法都比較落后，需要在停機的情況下進行手動調(diào)節(jié)或者是隔一段時間才能調(diào)節(jié)一次。其一這種人工操作方法只能做到階段性調(diào)節(jié)而不能做到及時連續(xù)自動調(diào)節(jié)，而且實時性差，風(fēng)量控制不準確，自動化程度不高；另外，我國煤礦主通風(fēng)機一般都在遠離煤礦管理部門的井田邊緣，通風(fēng)設(shè)備的管理由于風(fēng)量參數(shù)不能實現(xiàn)在線監(jiān)測而成為煤礦自動化管理的薄弱環(huán)節(jié)。目前大部分廠家只對設(shè)備進行簡單的點測，或是對風(fēng)機進行簡易的診斷。近幾年來，陸續(xù)有幾家大中型企業(yè)開始安裝了專用檢測診斷設(shè)備對風(fēng)機進行了長期檢測?？梢钥闯?，與國外還是存在著一定的距離。

18、我國在煤礦主通風(fēng)機風(fēng)量智能調(diào)節(jié)及在線監(jiān)控系統(tǒng)方面得研究取得了一定得成就,許多大型煤礦已配備了該研究成果,取的了顯著的成效.但也發(fā)現(xiàn)了許多亟待解決的問題，下面是其中具有代表性的一些:（1）煤礦風(fēng)機在線監(jiān)測監(jiān)控是一個較獨立的系統(tǒng)，未與整個煤礦通風(fēng)系統(tǒng)、整個煤礦管理系統(tǒng)取得協(xié)調(diào)的聯(lián)系,管理分散。（2）煤礦風(fēng)機在線監(jiān)測監(jiān)控的可靠性有待進一步提高。以往計算機控制系統(tǒng)的軟件功能是靠軟件人員通過編程實現(xiàn)的，工作量大得驚人。在對風(fēng)機的在線檢測和實時控制方面，盡管我們己經(jīng)取得了很大的進步，但我們國家與國外先進水平相比還有很大的差距，系統(tǒng)所具備的功能不很完善，智能化程度較低，綜合性能不高。另外監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性、兼

19、容性、擴展性和可移植性不強，在形成專用的智能軟件方面也還有一段距離。1.3 本文的主要工作和內(nèi)容安排現(xiàn)今社會，通風(fēng)機已經(jīng)成為礦井的“肺腑”，它的安全運行與否也直接關(guān)系到礦井的生產(chǎn)安全與人員的生命安全。由于井下條件惡劣，一旦通風(fēng)機發(fā)生故障，井下工作人員的生命安全以及整個礦區(qū)的財產(chǎn)安全都得不到保障。因此，保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是本文研究的重點?，F(xiàn)有的通風(fēng)機設(shè)備在運行中靠人工進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，當運行中的設(shè)備發(fā)發(fā)生故障，也是靠人工進行倒換通風(fēng)設(shè)備的操作。這種工作方式要求工人注意力高度集中，而對通風(fēng)機設(shè)備的長時間值守，容易造成值守人員精神狀態(tài)疲勞。同時通風(fēng)機設(shè)備運行的可靠性機安全性高度依賴于值守人員的責(zé)

20、任心機精力集中程度。在通風(fēng)機設(shè)備的實際運行中，由于值守人員的疲憊，通風(fēng)機在運行過程中由于各種人為因素或者發(fā)生故障而停機進而造成礦井通風(fēng)中斷的事故常有發(fā)生，嚴重威脅著礦井的安全機井下勞動者的生命安全。本課題設(shè)計的通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)，利用PLC設(shè)計實現(xiàn)通風(fēng)機運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，通過與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)對通風(fēng)機正轉(zhuǎn)工作、反轉(zhuǎn)工作和故障報警功能等，達到了通風(fēng)機設(shè)備現(xiàn)場無人值守的狀態(tài)，從而降低了值守人員的勞動強度，為通風(fēng)機的安全運行提供了可靠保證。第二章 PLC概述及構(gòu)成原理2.1 PLC的產(chǎn)生及定義2.1.1 PLC的產(chǎn)生傳統(tǒng)的生產(chǎn)機械自動控制系統(tǒng)采用的是繼電器控制系統(tǒng)，繼電器控制系統(tǒng)

21、具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、容易操作等優(yōu)點，適用于工作模式固定，要求比較簡單的操作，目前應(yīng)用還比較廣泛。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短。由于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)存在著設(shè)計制造周期長，維修和改變控制邏輯困難等缺點，因此越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的需要，迫切需要新型先進的工業(yè)控制裝置。于是1968年，美國通用汽車公司（GM）對外公開招標，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以便適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的要求。該公司對新的控制系統(tǒng)提出10項指標：（1） 編程方便，可現(xiàn)場編輯和改變程序；（2） 硬件維修方便，最好采用插件式結(jié)構(gòu)；（3） 可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)；（4

22、） 體積要明顯小于繼電器控制盤；（5） 具有數(shù)據(jù)通訊功能；（6） 價格便宜，其性價比明顯高于繼電器控制系統(tǒng)；（7） 輸入可為市電，可以是AC115V；（8） 輸出可為AC115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動接觸器等；（9） 擴展時原系統(tǒng)只需做很小的改動；（10） 用戶存儲器大于4KB。這十項指標實際上就是現(xiàn)在PLC的最基本的功能。1969年第一臺PLC在美國的數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制成，并成功的應(yīng)用到美國通用汽車公司（GM）的生產(chǎn)線上，它具有繼電器控制系統(tǒng)的外在特性，又有計算機的可編程性、通用性和靈活性，開創(chuàng)了PLC的新紀元。20世紀70年代中期，隨著大規(guī)模集成電路和微型計算機技術(shù)的發(fā)展，

23、美國、日本、德國等國把微處理器引入PLC，使PLC在繼電器控制和計算機控制的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型自動控制裝置。而且，在編程方面采用了面向生產(chǎn)、面向客戶的語言，打破了以往必須具有計算機專業(yè)的人員使用計算機編程的限制，使廣大工程技術(shù)人員和具有電工知識的人員樂于接受和應(yīng)用，所以得到了迅速而廣泛的推廣。PLC未來的發(fā)展不僅依賴于對新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于PLC與其他工業(yè)控制設(shè)備和工廠處理技術(shù)的結(jié)合。無疑，PLC在今后的工業(yè)自動化中扮演重要角色。2.1.2 PLC的定義國際電工委員會（IEC）于1987年對可編程序控制器下的定義是：可編程序控制

24、器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一種可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、技術(shù)和算數(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。2.2 PLC的特點及分類2.2.1 PLC的特點PLC是面向用戶專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機。它具有以下幾個顯著特點：（1）可靠性強，抗干擾能力強在輸入/輸出（I/O）電路中采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，又提高了抗干擾性；各個I/O端口除采用了常規(guī)模擬濾波以外

25、。還加上數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了合理的電路程序，對模塊可進行在線插拔，調(diào)試時不會影響各機的正常運行，其平均無故障運行時間達（35）h以上。（2）編程簡單、直觀在PLC設(shè)計上，采用一種面向控制過程的梯形圖語言，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂。PLC集繼承了計算機控制技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)的優(yōu)點，使用起來靈活方便。（3）控制功能強PLC除具有基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算數(shù)運算等功能外，配上特殊的功能模塊還可實現(xiàn)位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能 。PLC可連接成為功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，低速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距

26、離大5002500m，高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點可達1024個，并且高速網(wǎng)絡(luò)和低速網(wǎng)絡(luò)可以級聯(lián)，兼容性好。（4）易于安裝，便于維護PLC安裝簡單，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能在繼電箱附近并將連接向已有接線端，而且改換很方便，只要將PLC的輸入/輸出端子連向已有的接線端子即可。2.2.2 PLC的分類PLC發(fā)展至今已經(jīng)有多種形式，其功能也不盡相同。分類時一般按以下原則進行考慮。1. 從I/O點數(shù)容量分類按PLC的輸入輸出點數(shù)可將PLC分為以下三類小型機小型PLC輸入輸出總點數(shù)一般

27、在256點以下，其功能以開關(guān)量控制為主，用戶程序存儲器容量在4K字節(jié)以下。小型PLC的特點是體積小、價格低，適合于控制單臺設(shè)備、開關(guān)機電一體化產(chǎn)品。典型的小型機有SIEMENS公司的S7-200系列、OMRON公司的CQM1系列、三菱FX系列、MODICONPC等整體式PLC產(chǎn)品。中型機中型機PLC輸入輸出總點數(shù)一般在262048點之間，用戶程序存儲容量達到28K字節(jié)。中型PLC 不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強的數(shù)字計算能力，它的通訊功能和模擬量控制能力更強大，適用于復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過程控制場合。典型的中型機有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C

28、200H系列、AB公司的SLC500系列模塊式PLC等產(chǎn)品。大型機大型PLC的輸入輸出總點數(shù)一般在2048點以上，用戶程序存儲容量達816K字節(jié)，它具有計算、控制、調(diào)節(jié)的功能，還具有強大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊聯(lián)網(wǎng)能力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示系統(tǒng)的動態(tài)流程。大型機適用于設(shè)備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。典型的大型PLC系統(tǒng)有SIEMENS公司的S7-400系列、OMRON公司的C2000H系列、AB公司的SLC5/0 5系列等產(chǎn)品。2. 從結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，將PLC分為以下三類。整體式結(jié)構(gòu)整體式又稱箱體式，整體式結(jié)構(gòu)是將PLC各主要組成部分集裝在一個機殼內(nèi)

29、，即CPU板、輸入板、輸出板、電源板等很緊湊地安裝在一個標準機殼內(nèi)，構(gòu)成一個整體，組成PLC的一個基本單元（主機）或擴展單元。基本單元上設(shè)有擴展端口，通過擴展電纜和擴展單元相連，以構(gòu)成PLC不同的配置。整體式PLC還配備有許多專用的特殊功能模塊，使PLC的模塊得到擴展。整體式結(jié)構(gòu)的PLC結(jié)構(gòu)緊湊、價格低、安裝方便，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。如三菱F1、F2系列，OMRON公司的C系列。模塊式結(jié)構(gòu)模塊式PLC采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，其特點是CPU、輸入、輸出、電源等都是獨立的模塊。它由框架和各模塊組成，而插座焊在框架中的總線連接板上。PLC的電源既可以是獨立的模塊，也可以包含在CPU模塊

30、中。PLC廠家備用不同槽數(shù)的框架供用戶選擇，用戶選擇不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和其他特殊模塊，組成不同的控制系統(tǒng)。模塊中PLC組合靈活，硬件配置的余地很大，維修時更換模式方便，輸入/輸出點數(shù)較多的大、中和部分小型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。如SIEMENS公司的S5系列、OMRON公司的C500、C1000等。疊裝式結(jié)構(gòu)疊裝式吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點，其基本單元、擴展單元等高寬度，但是長度不同。它不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的、體積較小的長方體，而且輸入、輸出點數(shù)的配置也相當靈活。如三菱公司的FX2系列。2.3 PLC的基本組成2.3.1 中央處理器

31、中央處理器是具有運算和控制功能的大規(guī)模集成電路，又稱CPU。是控制其他部件操作的PC核心。其作用是：（1）按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲由編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，診斷電源及PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程中出現(xiàn)的語法錯誤。（2）用掃描方式共作。監(jiān)視并接收現(xiàn)場輸入信號，從存儲器中逐漸讀取并執(zhí)行用戶程序，完成用戶程序所規(guī)定的邏輯或算數(shù)等操作，根據(jù)運算結(jié)構(gòu)控制輸入輸出。PLC中常用CPU主要采用通用微處理器、單片機和位片式微處理器三種類型。小型PC多采用8位微處理器，中型機多采用16位微處理器，大型機多采用位片機。PC檔次越高，CPU的位數(shù)也越多，運算速度也越快，功能指令越強。OMPON的小型機

32、一般采用增強型的微處理機。2.3.2 存儲器存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體集成電路，用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他信息。系統(tǒng)程序是控制和完成PLC多種功能的程序，由廠家編寫。用戶程序是根據(jù)生產(chǎn)過程和工藝要求設(shè)計的控制程序，由用戶編寫。PLC中常用的存儲器有只讀存儲器（ROM）、隨機存儲器（RAM）和紫外線可擦除ROM（EPROM）。2.3.3 輸入輸出單元（I/O單元）實際生產(chǎn)過程中的信號電平是多種多樣的，外部執(zhí)行機構(gòu)所需的電平也是千差萬別的，而PLC的CPU所處理的信號只能是標準電平，正是通過輸入、輸出單元實現(xiàn)了這些信號電平的轉(zhuǎn)換。I/O單元實際上是PC與被控對象間傳遞輸入、輸出信

33、號的借口部件。2.3.4 電源單元電源單元是將交流電壓信號轉(zhuǎn)換成微處理器、存儲器及輸入、輸出部件正常工作所需要的直流電源。由于PLC主要用于工業(yè)現(xiàn)場的自動控制、直接處于工業(yè)干擾的影響之中，所以為了保證PLC內(nèi)主機可靠工作，電源單元對供電電源采用了較多的濾波環(huán)節(jié)，還用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整以適應(yīng)交流電網(wǎng)的電壓波動，對過電壓和欠電壓都有一定的保護作用。另外采用了較多的屏蔽措施來防止工業(yè)環(huán)境中的空間電磁干擾。常用的電源電路有串聯(lián)穩(wěn)壓電路、開關(guān)式穩(wěn)壓電路和設(shè)有變壓器的逆變式電路。2.3.5 編程器編程器是PC的最主要的外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入PC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序；利

34、用編程器還可以監(jiān)視PC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡易型編程器和智能型編程器，小型PC常用簡易編程器，大中型PC多采用智能型CRT編程器。除此以外，在個人計算機上添加適當?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個人計算機對PC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。PLC還有一些外圍設(shè)備，如EPROM寫入器、打印機、圖形編輯器、工業(yè)計算機等，這些設(shè)備必須通過相應(yīng)的接口電路與PC連接。以上幾部分組成的整體成為PLC，是一種可根據(jù)生產(chǎn)需要人為靈活變更控制規(guī)律的控制裝置，它與多種生產(chǎn)機械配置可組成多種工業(yè)控制設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程或某些工藝參數(shù)的自動控制。由于PLC主機實質(zhì)上市一臺工業(yè)專業(yè)微機，并具有普通微

35、機所不具有的特點，使它成為開路、閉路控制器的首選方案之一。綜上所述，PC主機在構(gòu)成實際系統(tǒng)時，至少需要建立兩種雙向的交流通道，即完成主機與生產(chǎn)機械之間、主機與人之間的信息交換、在于生產(chǎn)現(xiàn)場進行連接后，含有工況信息的電信號通過輸入通道進入主機，經(jīng)過計算，處理產(chǎn)生輸出控制信號，通過輸出通道控制執(zhí)行元件工作。2.4 PLC的編程語言IEC（國際電工委員會）于1994年5月公布了PLC標準（IEC1131），它詳細地說明了句法、語法和下述5中編程語言的表達方式：（1） 順序功能圖（SFC）（2） 梯形圖（LAD）（3） 功能塊圖（FBD）（4） 指令表（STL）（5） 結(jié)構(gòu)文本（ST）2.4.1 順序

36、功能圖（SFC）順序功能圖是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制控制順序。順序功能圖提供了一種組織程序的方法，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動作是順序功能圖中的三種主要元件，可以用順序功能圖來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地畫出梯形圖。2.4.2 梯形圖（LAD）梯形圖是在繼電器控制系統(tǒng)的控制下發(fā)展來的一種圖形編程語言，因此梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點。梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的功能塊組成。觸點代表邏輯輸入條件，線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈。交流接觸器和內(nèi)部的輸出條件等。功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)字運算等附

37、加指令。觸點和線圈組成的獨立電路稱為網(wǎng)絡(luò)，用編程軟件生成的梯形圖和語言表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位，給梯形圖加注釋。在網(wǎng)絡(luò)中，程序的邏輯運算按從左到右的方向指行，與能流的方向一致。各網(wǎng)絡(luò)按從上到下的順序執(zhí)行，執(zhí)行完成所有的網(wǎng)絡(luò)后，返回最上面的網(wǎng)絡(luò)重新執(zhí)行。2.4.3 功能塊圖（FBD）這是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語言用類似于門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端地小圓圈表示“非”運算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右流動。2.4.4 語言表（STC）S7系列PLC將指令表成為語

38、言表。PLC的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成的程序叫做指令表程序或語言表程序。語言表比較適合熟悉PLC和邏輯程序設(shè)計的經(jīng)驗豐富的程序員，語言表可以實現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能圖實現(xiàn)的功能。S7-200 CPU在執(zhí)行程序時要用到邏輯堆棧，梯形圖和功能模塊圖編輯器自動的插入處理棧操作所需要的指令。在語言表中，必須由編程人員加入這些堆棧處理指令。2.4.5 結(jié)構(gòu)文本（ST）結(jié)構(gòu)文本是為IEC1131-3標準創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字運算，編寫的程序非常簡捷和緊湊。本課題也需要畫出順序功能圖和梯形圖，并編寫程序。第三章 S7-200系

39、列的PLC組成SIMATIC S7-200系列的PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的小型緊湊型可編程序控制器，它結(jié)構(gòu)小巧，運行速度高，可以單機運行，也可以輸入/輸出擴展，還可以連接功能擴展模塊和人機界面，很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時還具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在采用S7-22X系列PLC來完成控制系統(tǒng)的設(shè)計時更簡單，系統(tǒng)的集成非常簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。因此它在各行各業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣，在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。SIMATIC系列PLC有S7-400系列、S7-300系列、S7-200系列三種，分別為大、中、小型PLC系統(tǒng)。其中S7

40、-200系列結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，本課題使用的就是S7-200系列。3.1 S7-200系列的PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)S7-200 系列的PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型可編程控制器。S7-200 系列的PLC 系統(tǒng)的配置方式采用整體加積木式結(jié)構(gòu)，根據(jù)控制規(guī)模、控制要求選擇主機和擴展各種功能模塊以及通信模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、人機界面等。3.1.1 S7-200 系列PLC的主機PLC的主機即主機基本單元（CPU模塊），也簡稱為本機。它包括CPU、存儲器、輸入輸出點和電源等，是PLC的主要部分。目前S7-200CPU有CPU21X和CPU22X兩個系列。有本課題采用的是CPU22X的CPU224。下面介紹CP

41、U224規(guī)格。CPU224 集成14輸入/10輸出點，共計24點的I/O，有7個擴展模塊，最大可擴展到168點數(shù)字量或者35路模擬量的輸入和輸出點，具有較強的模擬量和-高速計數(shù)的處理能力，存儲容量也很大，是使用的較多的S7-200產(chǎn)品。CPU224主機的輸入點位24V直流雙向光電耦合，而輸出只有繼電器和直流（MOS型）兩種類型且具有不同的電源電壓和控制電壓。如圖3.1描述了CPU224 輸入/輸出端子接線圖，其中有I0.0I.07、I1.0I1.5共14個輸入點和Q0.1Q0.7、Q1.0Q1.1共10個輸出點。一般PLC的輸出有晶體管、繼電器和晶閘管三種方式。CPU224輸入電路采用了雙向光

42、電耦合器，24V直流極性可任意選擇，成組輸入公共端為1M、2M。在晶體管輸出電路中采用了MOSFET功率驅(qū)動器件，并將輸出分為兩組，成組輸出公共端有1L、2L，負載可根據(jù)不同的需要接入不同的電源。圖3.1 CPU224輸入/輸出端子圖3.1.2 存儲系統(tǒng)S7-200 CPU 存儲系統(tǒng)由RAM和EPROM兩種類型存儲器構(gòu)成。在CPU模塊中，配備了一定容量的RAM和EPROM。當CPU主機單元模塊的存儲容量不夠時，可通過增加EPROM卡的方法擴展系統(tǒng)的存儲容量。存儲系統(tǒng)如圖3.2。S7-200 CPU的程序一般由三部分組成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。用戶程序是必不可少的，是程序的主體。數(shù)據(jù)塊是用戶

43、程序在執(zhí)行過程中所用到的和生成的數(shù)據(jù)。參數(shù)塊是指CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊是程序的可選部分。存儲器用以存儲用戶程序、CPU組態(tài)和程序數(shù)據(jù)等。當執(zhí)行下裝用戶程序時，用戶程序數(shù)據(jù)和組態(tài)配置參數(shù)由上位機（個人計算機）送入主機的存儲器RAM中，主機自動地把這些內(nèi)容裝入EPROM以永久保存；當執(zhí)行上裝程序時，RAM中的用戶程序、CPU組態(tài)和數(shù)據(jù)通過通訊設(shè)備上裝到上位機上，并可進行程序檢查和修改；系統(tǒng)斷電時，自動將RAM中V和M存儲器的內(nèi)容保存到EPROM中，上電恢復(fù)時，用戶程序、CPU組態(tài)和數(shù)據(jù)自動從EPROM永久保存區(qū)送到RAM，如果V和M存數(shù)區(qū)內(nèi)容丟失，EPROM永久保存區(qū)的數(shù)據(jù)會復(fù)制到RAM

44、中。3.1.3 功能擴展模塊當需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，CPU主機可以擴展特殊功能模塊。本課題需要使用的特殊功能模塊式EM235。模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235具有四路模擬量輸入，1路模擬量輸出（占用兩路輸入地址），12位的A/D轉(zhuǎn)換。圖3.2 存儲系統(tǒng)圖3.3 EM235接線方法3.2 順序控制指令順序控制指令是PLC生產(chǎn)廠家為用戶提供的可使功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。順序控制指令可以將順序功能流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖程序，順序功能流程圖是設(shè)計梯形圖程序的基礎(chǔ)。順序功能圖SFC又稱功能流程圖或功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計PLC的順序控制程序的有

45、力工具。1. 功能圖的產(chǎn)生20世紀80年代初，法國科技人員根據(jù)PETRI NET理論，提出了可編程序控制器設(shè)計的Grefacet 法。Grefacet 法是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能說明語言，現(xiàn)在已成為法國國家標準（NFC03190）。IEC（國際電工委員會）于1988年公布了類似的“控制系統(tǒng)功能圖準備”標準（IEC848）。我國也在1986年頒布了順序功能圖的國家標準（GB6988.6-86），1994年5月公布的IEC PLC標準（IEC1131）中，順序功能圖被確定為PLC位居首位的編程語言。2. 順序功能圖的基本概念順序功能圖主要由步、轉(zhuǎn)移及有向線段等元素組成。如果適當運用組

46、成元素，就可得到控制系統(tǒng)的靜態(tài)表示方法，再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則模擬系統(tǒng)的運行，就可以得到系統(tǒng)的動態(tài)過程。步。將控制系統(tǒng)的一個周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段成為步，并用編程元件來代表各步。步的符號如下圖3.4，矩形框中可寫上該步的編號和代碼。圖3.4 步的圖形符號初始步。與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)，一個控制系統(tǒng)至少要有一個初始步。初始步的圖形符號為雙線的矩形框，如圖3.5。在實際使用中，有時也畫成單線矩形框，有時畫一條橫線表示功能圖的開始。圖3.5 初始步的圖形符號活動步。當控制系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為

47、“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型的動作被停止。與步對應(yīng)的活動或命令，在每個穩(wěn)定的步下，可能會有相應(yīng)的動作。動作的表示方法如下：圖3.6 動作的表示轉(zhuǎn)移。為了說明從一個步到另一個步的變化，要用轉(zhuǎn)移概念，即用有向線段來表示轉(zhuǎn)移的方向。兩個步之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的符號如圖3.7。圖3.7 轉(zhuǎn)移符號轉(zhuǎn)移是一種條件，當此條件成立，稱為轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使步發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱為觸發(fā)。一個轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)必須滿足：步為活動即轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指從一個步到另一個步轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號來表示。3. 功能圖的構(gòu)成原則控

48、制系統(tǒng)功能圖的繪制必須滿足一下規(guī)則：步與步不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用步分開。步與轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移與步之間的連接采用有向線段，從上向下畫時，可以省略箭頭；當有向線段從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向。一個功能圖至少有一個初始步。第四章 通信網(wǎng)絡(luò)組建4.1 PLC 與現(xiàn)場設(shè)備通信本系統(tǒng)的主站PLC與遠程I/O、就地站采用CC-Link現(xiàn)場總線進行通訊。CC-Link（Control & Communication Link，控制與通信鏈路系統(tǒng)）是可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時以10Mbps高速傳輸?shù)默F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。與其它現(xiàn)場總線相比，CC-Link具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省

49、成本等突出優(yōu)點。作為開放式現(xiàn)場總線，CC-Link是唯一起源于亞洲地區(qū)的總線系統(tǒng)，其技術(shù)特點尤其適合亞洲人的思維習(xí)慣。在通過現(xiàn)場總線互連的設(shè)備層中，現(xiàn)場各檢測儀表采集的傳感器信號送至主站PLC的模擬量模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化后由主站PLC的CPU配合PLC程序進行計算，運算的結(jié)果送至遠程I/O、就地站，再由它們驅(qū)動外圍執(zhí)行設(shè)備，從而實現(xiàn)PLC對現(xiàn)場信號的采集及與現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備的通訊。4.2 PLC 與上位機通信網(wǎng)絡(luò)的組建三菱電機為其生產(chǎn)的S7-200系列 PLC及其遠程 I/O 提供與以太網(wǎng)連的接口功能，將PLC 控制器與基于 TCP/IP 協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議，又名網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，是In

50、ternet最基本的協(xié)議、Internet國際互聯(lián)網(wǎng)駱的基礎(chǔ)，由網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議和傳輸層的TCP協(xié)議組成）開發(fā)的以太網(wǎng)合，可以構(gòu)筑全分散、全開放的工業(yè)控制系統(tǒng)，這樣 PLC 在以太網(wǎng)中可以方便地實現(xiàn)與上位機、其它 PLC等地通信、數(shù)據(jù)交換、監(jiān)控與管理。在 PLC近地控制系統(tǒng)中，PLC作為 Modbus 主站，電壓變送器作為Modbus 從站被 PLC監(jiān)控。PLC 監(jiān)控軟件的架構(gòu)如圖4.1 所示，圖中上層程序要完成其功能需要調(diào)用下層程序。監(jiān)控流程從圖4.1可以看出，系統(tǒng)監(jiān)視時對通信的測試、對電壓變送器的查詢都需要以 Modbus 通信為基礎(chǔ)。PLC對 Modbus 從站的通信測試是系統(tǒng)剛啟動時必

51、須做的，它能幫助 PLC 判斷通信鏈路是否出現(xiàn)故障，只有在通信正常的情況下，PLC對電壓變送器的監(jiān)控才能正常進行；同時，在通信故障后，不斷做通信測試使得 PLC對通信鏈路的恢復(fù)能夠自動識別，從而使得通信故障被消除后系統(tǒng)功能能夠自動恢復(fù)正常。PLC 對信號采集器的輪詢是完成一次正常監(jiān)控任務(wù)的第一步。它使得 PLC 能及時獲得通風(fēng)機的工作狀態(tài)。電壓數(shù)據(jù)在經(jīng) PLC內(nèi)經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算后成為電壓變送器設(shè)定的依據(jù)，其它參數(shù)在人機界面中顯示。PLC對電壓變送器的監(jiān)控正常工作時包括查詢?nèi)蝿?wù)和設(shè)置參數(shù)任務(wù)，二者之間存在優(yōu)圖4.1 PLC監(jiān)控軟件架構(gòu)先級的區(qū)別，設(shè)置參數(shù)任務(wù)的優(yōu)先級高于查詢?nèi)蝿?wù)的優(yōu)先級。PLC在沒

52、有設(shè)置參數(shù)任務(wù)時始終執(zhí)行查詢?nèi)蝿?wù)，以保持對電壓變送器的不斷的監(jiān)視。設(shè)置參數(shù)任務(wù)或查詢?nèi)蝿?wù)都需要通過 Modbus 通信模塊來完成，為了保證通信和監(jiān)控的可靠性，二者之間對通信模塊的調(diào)用必須是互斥的，因而前述的優(yōu)先級并不表示設(shè)置參數(shù)任務(wù)可以中斷執(zhí)行查詢?nèi)蝿?wù)，而是在通信模塊處于空閑狀態(tài)下設(shè)置參數(shù)任務(wù)可以優(yōu)先獲得對通信模塊的使用權(quán)。PLC根據(jù)系統(tǒng)需求來確定要讀取的電壓變送器參數(shù)。讀取參數(shù)任務(wù)應(yīng)當構(gòu)成一個循環(huán)隊列，即 PLC對關(guān)心的電壓變送器參數(shù)進行輪詢，并根據(jù)電壓變送器返回的響應(yīng)信息判斷電壓當前狀態(tài)。4.3 PLC 與電壓變送器的連接當需要完成某些特殊功能的控制任務(wù)時，CPU主機可以擴展特殊功能模塊。

53、本設(shè)計中，由于電壓、電流是模擬量，執(zhí)行機構(gòu)也需要模擬量，而CPU只能處理數(shù)字量，這就需要把電壓、電流變送器送來的模擬量經(jīng)功能擴展模塊處理成數(shù)字量給主機，再由主機通過特殊功能模塊處理，輸出模擬量區(qū)控制現(xiàn)場界面。本設(shè)計中PLC與電壓變送器的連接就是通過這種功能模塊EM235實現(xiàn)連接的。第五章 電壓變送器電壓變送器是一種將被測交流電壓、直流電壓、脈沖電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的裝置。5.1 電流信號采用普遍傳感器電壓電流信號，輸入電壓信號：05V、010V、15V ；輸出電流信號：010mA、020mA、420mA ；輸出電壓信號：05VDC、010VDC

54、、15VDC 。 電壓變送器分直流電壓變送器和交流電壓變送器，交流電壓變送器是一種能將被測交流電流（交流電壓）轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，廣泛應(yīng)用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動控制以及調(diào)度系統(tǒng)。交流電壓變送器具有單路、三路組合結(jié)構(gòu)形式。直流電壓變送器是一種能將被測直流電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，也廣泛應(yīng)用在電力、遠程監(jiān)控、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自控等各個需要電量隔離測控的行業(yè)。5.2 電壓變送器工作原理電壓變送器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DC420mA(通過250電阻轉(zhuǎn)換DC 15V或通過500

55、電阻 轉(zhuǎn)換DC210V)恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置(計算機或顯示儀表)。 電壓變送器原副邊高度絕緣隔離，兩線制輸出接線，輔助工作電源+24V與輸出信號線DC420mA共用，具有精度高，體積小、功耗小、頻響寬、抗干擾、國內(nèi)首創(chuàng)4種補償措施和6大全面保護功能，兩線端口防感應(yīng)雷能力強，具有雷擊波和突波的保護能力等優(yōu)點。特別適用發(fā)電機、電動機、智能低壓配電柜、空調(diào)、風(fēng)機、路燈等負載電流的智能監(jiān)控系統(tǒng)。5.3 電壓變送器性能優(yōu)點1、不易受寄生熱電偶和沿電線電阻壓降和溫漂的影響，傳輸線可用非常便宜的更細雙絞導(dǎo)線；2、在電流源輸出電阻足夠大時，經(jīng)磁場耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會產(chǎn)生顯著影響，因為

56、干擾源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能抵抗降低干擾；3、電容性干擾會導(dǎo)致接收器電阻有關(guān)誤差，對于420mA兩線制環(huán)路，接收器電阻通常為250(取樣Uout=15V)這個電阻小到不足以產(chǎn)生顯著誤差。因此，可以允許的電線長度比電壓遙測系統(tǒng)更長更遠；4、各個單臺示讀裝置或記錄裝置可以在電線長度不等的不同通道間進行換接，不因電電線長度的不等造成精度的差異；5、將4mA用于零電平，使判斷開路或傳感器損壞(0mA狀態(tài))十分方便。6、 在兩線輸出口容易增設(shè)防浪涌和防雷器件，有利于安全防雷防爆。 DH4-20mA電壓變送器模塊是采用意法半導(dǎo)體(ST)ASIC芯片為實現(xiàn)無源交流隔離傳感器(互感原理)的兩線制電

57、流遙測技術(shù)手段而定型生產(chǎn)的單片模塊產(chǎn)品。無源交流隔離傳感器(互感原理)輸入的電壓信號經(jīng)整流濾波和I/V轉(zhuǎn)換后輸出一個隨I1線性變化的直流電壓信號U2，U2作為浮地控制信號去控制該模塊輸出420mA的標準化電流環(huán)路，該模塊實現(xiàn)了無源交流隔離傳感器信號變換為兩根連接線路發(fā)送的呈線性比例的環(huán)路電流，接受器通過測量已知電阻RL兩端的壓降對環(huán)路電流進行檢測。 第六章 S7-200系列PLC的基本指令S7-200序列PLC的指令豐富，一般分基本指令和功能指令。SIMATIC指令有梯形圖（LAD）、語句表（STL）、功能模塊（FBD）3種編程語言。而梯形圖LAD和語句表STC是PLC最基本的編程語言。梯形圖是在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，簡潔直觀。而語句表是最基礎(chǔ)的編程語言。6.1 位操作指令PLC位操作指令主要用來實現(xiàn)邏輯控制和順序控制，是PLC常