畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PLC皮帶秤控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著傳感器、電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的崛起，稱重技術(shù)得到了迅速開展，稱重在數(shù)字化，智能化等方面有長足的進(jìn)步，稱重裝置的研究與開發(fā)也進(jìn)入了一個(gè)段。皮帶秤等衡器更是作為一種新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)而受到世界各國的普遍關(guān)注，用新技術(shù)，開發(fā)各種自動(dòng)稱重系統(tǒng)，提高動(dòng)態(tài)稱重的準(zhǔn)確度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是開展的重點(diǎn)。我國的衡器產(chǎn)業(yè)己初具規(guī)模，但高檔次衡器產(chǎn)品技術(shù)水平落后，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高檔次衡器產(chǎn)品對開展我國的衡器產(chǎn)業(yè)具有重要意義。如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126研究成果的嚴(yán)肅態(tài)度以及向讀者提供有關(guān)信息的出處，正文之后一般應(yīng)列出參考文獻(xiàn)表引文應(yīng)以原始文獻(xiàn)和第一手資料為原那么。所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無

2、論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說明。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。偽注、偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是單獨(dú)一人可以完成的,還需要各方面的人力,財(cái)力,物力的支持和幫助.因此,在許多論文的末尾都列有致謝1) 著錄參考文獻(xiàn)可以反映論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。2) 著錄參考文獻(xiàn)能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。3) 著錄參考文獻(xiàn)能起索引作用。4) 著錄參考文獻(xiàn)有利于節(jié)省論文篇幅。01 Brown, H. D. T

3、eaching by Principles: An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virt

4、ual WorldsJ. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995.學(xué)位申請者如果能通過規(guī)定的課程考試，而論文的審查和辯論合格，那么就給予學(xué)位。如果說學(xué)位申請者的課程考試通過了，但論文在辯論時(shí)被評為不合格，那么就不會授予他學(xué)位。有資格申請學(xué)位并為申請學(xué)位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學(xué)位論文，學(xué)士學(xué)位論文。學(xué)士學(xué)位論文既如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126是學(xué)位論文又是畢業(yè)論文中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)VDC 001.81、CB 7713-87號文件給學(xué)術(shù)論文的定義為：學(xué)術(shù)論文是某一學(xué)術(shù)課題在實(shí)驗(yàn)性、理論性或觀測性上具有新的科學(xué)研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科

5、現(xiàn)象、制定新理論的一種手段，舊的科學(xué)理論就必然會不斷地為新理論推翻。斯蒂芬梅森因此，沒有創(chuàng)造性，學(xué)術(shù)論文就沒有科學(xué)價(jià)值。三、創(chuàng)造性學(xué)術(shù)論文在形式上是屬于議論文的，但它與一般議論文不同，它必須是有自己的理論系統(tǒng)的，不能只是材料的羅列，應(yīng)對大量的事實(shí)、材料進(jìn)行分析、研究，使感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。一般來說，學(xué)術(shù)論文具有論證色彩，或具有論辯色彩。論文的內(nèi)容必須符合歷史唯物主義和唯物辯證法，符合“實(shí)事求是、“有的放矢、“既分析又綜合 的科學(xué)研究方法。一般普通刊物省級、國家級審核時(shí)間為一周，高質(zhì)量的雜志，審核時(shí)間為14-20天。核心期刊審核時(shí)間一般為4個(gè)月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。3.期刊的級別

6、問題。國家沒有對期刊進(jìn)行級別劃分。但各單位一般根據(jù)期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。省級期刊主管單位是省級單位。國家級期刊主管單位是國家部門或直屬部門。如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126隨著傳感器技術(shù)、電子儀表技術(shù)的開展，可以輸出電信號的速度傳感器及稱重傳感器迅速取代了機(jī)械式皮帶秤的相應(yīng)機(jī)構(gòu)，而對速度、重量信號進(jìn)行放大處理及實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算都可以放在電子儀表中完成，稱量精確度提高了，秤架結(jié)構(gòu)簡化了，因此電子皮帶秤迅速全面地取代了機(jī)械式皮帶秤。但機(jī)械式皮帶秤在其長達(dá)六十年左右的開展過程中也為皮帶秤的使用積累了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，沒有機(jī)械式皮帶秤的昨天，就沒有電子皮帶秤的今

7、天。 關(guān)鍵詞 可編程控制器;傳感器;皮帶秤AbstractAlong with spread a feeling machine, electronics technique technical with tiny machine of rising, weighed a technique to get a quick development, weigh at the numeral turn, the intelligence turn etc. contain substantial progress and research and development which weigh d

8、evice also got into a segment. Belt weight Heng machine is also conduct and actions a kind of newly arisen and high technique industry but be subjected to an international community of widespread concern, use a new technique, develop various auto weigh system, raise the accurate degree that dynamic

9、state weigh, strengthen the network function is the point of development. Heng machine the industry personal beginning of our country has scale, but upscale time the Heng machine product technique the level fall behind, have an independent intelligent property right of upscale time Heng machine prod

10、uct to development our country of the Heng machine industry have important meaning.Along with spread a feeling machine technique, the technical development of the electronics appearance, can outputted the speed of telecommunication number to spread a feeling machine and weighed to spread a feeling m

11、achine to quickly replace correspond of the machine type leather belt steelyard organization, but to the speed, weight signal carry on enlarging a processing and carry out various operations can put in the electronics appearance completion, measured accuracy to raise, the steelyard structure simplif

12、ied, so electronics leather belt steelyard quickly and completely replaced the machine type leather belt steelyard. But the machine type leather belt steelyard was also the usage backlog of leather belt steelyard in it as long as around 60 years of the development process abundant of applied experie

13、nce, there is no yesterday of machine type leather belt steelyard, have no today of electronics leather belt steelyard.Keywords PLC; spread a feeling machine ;transducer;leather belt steelyard目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296151845 摘 要 PAGEREF _Toc296151845 h I HYPERLINK l _Toc296151846 Abstra

14、ct PAGEREF _Toc296151846 h II HYPERLINK l _Toc296151847 引 言 PAGEREF _Toc296151847 h 1 HYPERLINK l _Toc296151848 1 緒 論 PAGEREF _Toc296151848 h 2 HYPERLINK l _Toc296151849 1.1 皮帶秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc296151849 h 2 HYPERLINK l _Toc296151850 1.2 問題的提出及解決方案 PAGEREF _Toc296151850 h 3 HYPERLINK l _Toc296

15、151851 2 皮帶秤配料系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296151851 h 5 HYPERLINK l _Toc296151852 系統(tǒng)工作原理及工作過程 PAGEREF _Toc296151852 h 5 HYPERLINK l _Toc296151853 2.2 系統(tǒng)整體工作框圖 PAGEREF _Toc296151853 h 5 HYPERLINK l _Toc296151854 3 皮帶秤配料系統(tǒng)中的PLC硬件選型與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296151854 h 6 HYPERLINK l _Toc296151855 3.1 PLC的根本知識 PAGEREF _T

16、oc296151855 h 6 HYPERLINK l _Toc296151856 3.2 S7-300簡介 PAGEREF _Toc296151856 h 9 HYPERLINK l _Toc296151857 3.3 PLC的選型要點(diǎn) PAGEREF _Toc296151857 h 11 HYPERLINK l _Toc296151858 3.4 PLC的中央處理器CPU的選型 PAGEREF _Toc296151858 h 13 HYPERLINK l _Toc296151859 3.5 PLC數(shù)字量輸入/輸出模塊的選型與線路連接 PAGEREF _Toc296151859 h 14 H

17、YPERLINK l _Toc296151860 3.6 PLC的模擬量輸入模塊的選型與線路連接 PAGEREF _Toc296151860 h 14 HYPERLINK l _Toc296151861 3.7 模擬量輸出模塊的選型與線路連接 PAGEREF _Toc296151861 h 16 HYPERLINK l _Toc296151862 3.8 PS307電源模塊容量計(jì)算及選型 PAGEREF _Toc296151862 h 16 HYPERLINK l _Toc296151863 4 皮帶秤配料系統(tǒng)中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī) PAGEREF _Toc296151863 h 17 HYPER

18、LINK l _Toc296151864 4.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡介 PAGEREF _Toc296151864 h 17 HYPERLINK l _Toc296151865 4.2 IPC的技術(shù)特點(diǎn) PAGEREF _Toc296151865 h 18 HYPERLINK l _Toc296151866 4.3 IPC的主要結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc296151866 h 18 HYPERLINK l _Toc296151867 4.4 IPC的硬件組成 PAGEREF _Toc296151867 h 19 HYPERLINK l _Toc296151868 4.5 工控機(jī)與PLC的通訊

19、 PAGEREF _Toc296151868 h 20 HYPERLINK l _Toc296151869 4.6 皮帶秤配料系統(tǒng)中工控機(jī)的選型與配置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296151869 h 21 HYPERLINK l _Toc296151870 5 皮帶秤配料系統(tǒng)中的傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型 PAGEREF _Toc296151870 h 24 HYPERLINK l _Toc296151871 5.1 傳感器 PAGEREF _Toc296151871 h 24 HYPERLINK l _Toc296151874 5.2 接觸器 PAGEREF _Toc296151874

20、h 30 HYPERLINK l _Toc296151875 變頻器 PAGEREF _Toc296151875 h 34 HYPERLINK l _Toc296151876 結(jié)束語 PAGEREF _Toc296151876 h 40 HYPERLINK l _Toc296151877 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc296151877 h 41 HYPERLINK l _Toc296151878 謝 辭 PAGEREF _Toc296151878 h 42引 言本次設(shè)計(jì)為皮帶秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)的根本功能是實(shí)現(xiàn)八路皮帶自動(dòng)配料，最終生產(chǎn)出具有配料精確，快速產(chǎn)品的系統(tǒng)。該系統(tǒng)廣泛使

21、用在水泥、冶金、陶瓷等工業(yè)生產(chǎn)中。本設(shè)計(jì)我們用到了研華IPC-610-H作為系統(tǒng)上位機(jī)，S7-300的PLC和各個(gè)模擬或數(shù)字量輸入輸出模塊，控制圓盤給料機(jī)的變頻器以及稱重傳感器等，以下幾個(gè)章節(jié)對系統(tǒng)硬件配置，硬件鏈接，硬件選型以及個(gè)別模塊容量計(jì)算進(jìn)行將詳細(xì)具體地介紹。1 緒 論1.1 皮帶秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介皮帶秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)總起來說就是運(yùn)用各種自動(dòng)控制技術(shù)完成各種原料的稱重、配比、混合、運(yùn)送等相應(yīng)工藝操作的控制系統(tǒng)。皮帶秤配料系統(tǒng)在水泥、冶金、化工等許多生產(chǎn)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。1908年，美國一個(gè)年輕人赫爾伯特梅里克創(chuàng)造了一種皮帶輸送機(jī)使用的城中設(shè)備，那是根據(jù)皮帶速度和重量用機(jī)械方法

22、運(yùn)行無聊舒服量計(jì)算的世界上第一胎動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備，這一創(chuàng)造完全改變了原有測量固體物料流量的方法。這是根據(jù)重力測量固體物料流量的設(shè)備后來被稱為梅里克型機(jī)械式皮帶秤。滾輪皮帶秤由重力傳遞系統(tǒng)、滾輪、計(jì)數(shù)器和速度盤組成。速度盤轉(zhuǎn)速正比于皮帶速度。滾輪滾動(dòng)的角速度正比于皮帶上通過的物料量。滾輪在速度盤上滾動(dòng)的位置由物料的重力大小來調(diào)整。當(dāng)皮帶上沒有物料時(shí)，滾輪靠近速度盤中心，轉(zhuǎn)速為零，計(jì)數(shù)器不累計(jì)；當(dāng)皮帶上有物料時(shí)，滾輪隨著重力變大向周邊移動(dòng)，并帶動(dòng)計(jì)數(shù)器記下皮帶上通過的物料總量。電子皮帶秤使用最廣泛的皮帶秤。由承重裝置、稱重傳感器、速度傳感器和稱重顯示器組成。稱重時(shí)，承重裝置將皮帶上物料的重力傳遞到稱重

23、傳感器上，稱重傳感器即輸出正比于物料重力的電壓(mV)信號，經(jīng)放大器放大后送模數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量A，送到運(yùn)算器；物料速度輸入速度傳感器后，速度傳感器即輸出脈沖數(shù)B，也送到運(yùn)算器；運(yùn)算器對A、B進(jìn)行運(yùn)算后，即得到這一測量周期的物料量。對每一測量周期進(jìn)行累計(jì)，即可得到皮帶上連續(xù)通過的物料總量。電子皮帶秤承重裝置的秤架結(jié)構(gòu)主要有雙杠桿多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式 4種。雙杠桿多托輥式和懸浮式秤架的電子皮帶秤計(jì)量段較長，一般為28組托輥，計(jì)量準(zhǔn)確度高，適用于流量較大、計(jì)量準(zhǔn)確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。稱重

24、顯示器主要有數(shù)字顯示和漢字顯示兩種，漢字顯示為數(shù)字顯示的升級產(chǎn)品。稱重顯示器有累計(jì)和瞬時(shí)流量顯示，具有自動(dòng)調(diào)零、半自動(dòng)調(diào)零、自檢故障、數(shù)字標(biāo)定、流量控制、打印等功能。漢字顯示除此之外還能顯示速度。漢字顯示在操作時(shí)有功能顯示，能更好的幫助使用人員操作。電子皮帶秤，由秤架，測速傳感器，高精度測重傳感器，電子皮帶秤控制顯示儀表等組成，能對固體物料進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)計(jì)量皮帶秤配料控制系統(tǒng)可以分為三種實(shí)現(xiàn)形式：1以繼電器，接觸器等電器設(shè)備來完成每一步的順序控制。這種控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低，而且許多地方都需要人來手動(dòng)完成，不僅工作效率低控制精度也難以提高?，F(xiàn)已經(jīng)根本被淘汰。2以單片機(jī)控制皮帶秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)。

25、它具有價(jià)格廉價(jià)功能強(qiáng)大。既可以用于價(jià)格低廉的民用產(chǎn)品也可用于昂貴復(fù)雜的特殊應(yīng)用系統(tǒng)。自帶完善的外圍接口，可直接連接各種外設(shè)，有強(qiáng)大的模擬量和數(shù)據(jù)處理能力。體積小，功耗低可用于電池供電的便攜式產(chǎn)品。有高級語言支持，編程效率高，可移植性好的優(yōu)點(diǎn)。但是它編程方法復(fù)雜，不容易上手。抗干擾能力差。3以可編程控制器PLC技術(shù)取代繼電器，接觸器等電器設(shè)備來完成控制。PLC具有容易開發(fā)，編程較簡單，可靠性高，穩(wěn)定、平安，功能強(qiáng)大，抗干擾能力強(qiáng)，有豐富的擴(kuò)展模塊和聯(lián)網(wǎng)能力，可以做成大型復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。但是PLC的造價(jià)過高，體積大，功能擴(kuò)展需要較多的模塊，不適合大批量重復(fù)生產(chǎn)。1.2 問題的提出及解決方

26、案本課題的提出是由于：皮帶秤配料系統(tǒng)在諸多行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)過程中占有及其重要的地位，皮帶秤配料工序的合理性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性以及快速性直接影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。除此之外，我們還要求能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，這就要求我們對以往的系統(tǒng)進(jìn)行改良。落后的配料設(shè)備不僅效率低，而且配料不準(zhǔn)，手工操作又將人的因素引入配料環(huán)節(jié)，使工藝配方難以在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定及進(jìn)一步提高。因此實(shí)現(xiàn)高精度、大規(guī)模的快速的皮帶秤配料對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)有極為重要的意義。以前在這類控制中大多是以繼電器，接觸器等電器設(shè)備來或是用單片機(jī)來完成控制，自動(dòng)化程度低，規(guī)模小，穩(wěn)定性和平安性也小?，F(xiàn)在，隨著可編程控制器PLC，組態(tài)軟件以及

27、變頻皮帶秤技術(shù)的開展迫切的要求我們要能夠使用PLC實(shí)現(xiàn)皮帶秤配料系統(tǒng)的自動(dòng)控制。首先PLC技術(shù)的具有很多優(yōu)點(diǎn)如可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。多數(shù)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，組合和擴(kuò)展方便。編程方便，易于使用。 梯形圖語言和順控流程圖語言使編程簡單方便?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。維修方便，工作量小。功能完善。除根本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外，配合特殊功能塊，還可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、PID運(yùn)算、過程控制、數(shù)字控制等功能，既方便工廠管理又可與上位機(jī)通信，通過遠(yuǎn)程模塊還可以控制遠(yuǎn)方設(shè)備。組態(tài)軟件技術(shù)具有直觀，實(shí)時(shí)控制的特點(diǎn)廣為使用。變頻皮帶秤技術(shù)優(yōu)點(diǎn)變頻皮帶秤技術(shù)是近十幾年來迅速

28、開展起來的比以往任何皮帶秤方法更加優(yōu)越的新技術(shù)，具有節(jié)能效果明顯、皮帶秤曲線平滑、皮帶秤過程簡單、平安可靠、保護(hù)功能齊全、起動(dòng)性能優(yōu)越、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)控制過程中的任何場合，顯著的節(jié)能效果也給眾多的企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益， 變頻器現(xiàn)已形成了與電機(jī)相配合的不同功率、不同用途的系列化產(chǎn)品，具有多種速度切換、加減速時(shí)間的外部設(shè)定、V/F曲線設(shè)定、轉(zhuǎn)距升高調(diào)整、輸出頻率上、下限幅、頻率跳躍等功能;具有各種接口，能與計(jì)算機(jī)、可編程序控制器及自動(dòng)化儀表聯(lián)機(jī)，并具有遠(yuǎn)程控制的功能。目前產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于石油、石化、鋼鐵、冶金、礦山、機(jī)械、紡織、建筑、造紙等行業(yè)。所以，基于以上優(yōu)點(diǎn)，我

29、們用PLC實(shí)現(xiàn)皮帶秤配料系統(tǒng)是非常必要的。也正是我們需要解決的問題。對此，我們皮帶秤配料系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案就是使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，PLC作為控制器，變頻器作為我們的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，最主要的將會是各種硬件的選型、連接以及外圍變送和放大電路的設(shè)計(jì)。以下幾個(gè)章節(jié)將詳細(xì)介紹具體的設(shè)計(jì)。2 皮帶秤配料系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)我們要實(shí)現(xiàn)的是八路自動(dòng)皮帶秤配料的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)共有八路上料，每一路的上料都是有一定的配比，受到各個(gè)參數(shù)的約束。 它的根本工作原理是：當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行，八路上料系統(tǒng)根據(jù)需要開始上料，每一路的上料與否以及根據(jù)產(chǎn)品配比的要求下料多少，是受PLC控制的。每一路上料的實(shí)際多少是由稱重傳感器測

30、量，將測得的數(shù)據(jù)送到PLC由預(yù)先使用STEP7編寫好的程序進(jìn)行處理，簡單的說就是相乘的關(guān)系，這樣可以得到每一路每一個(gè)小時(shí)下料的噸位。這個(gè)每小時(shí)的噸位與要求的噸位比照形成負(fù)反響，反響到PLC，經(jīng)過預(yù)置程序的控制以及使用PID控制算法處理調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器控制電動(dòng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)到達(dá)預(yù)先的要求，從而生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。這就是整個(gè)皮帶秤配料系統(tǒng)的工作原理的簡單介紹。2.2 系統(tǒng)整體工作框圖如以下圖所示，由上位機(jī)通過Wincc組態(tài)軟件或者可編程控制器控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。主體“皮帶秤通過線路與兩樣設(shè)備連接：稱重傳感器、變頻器。其中前兩個(gè)設(shè)備的主要功能是信號采集，稱重傳感器采集各路皮帶秤的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電

31、信號，反映到可編程序控制器中，由其中的CPU按照事先編制的程序進(jìn)行計(jì)算，從而得到各路配料的實(shí)際情況和給定值之間的差距。這中算法是根據(jù)PID算法控制進(jìn)行控制，PID 控制是最早開展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型確實(shí)定性控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的核心控制算法也是基于PID控制算法。實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)控制流程的方式主要分兩種：(1)通過STEP7編寫好的程序由PLC按照設(shè)定的值進(jìn)行PID控制。完成8路的自動(dòng)配料。(2)通過手動(dòng)控制，在變頻器上輸入PID參數(shù)，完成8路的自動(dòng)配料。變頻器的功能那么是按照信息指令調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)電機(jī)的頻率，到達(dá)對單路原料

32、進(jìn)行控制配比的目的。對各路皮帶秤進(jìn)行總體調(diào)節(jié)，即可完成按工業(yè)要求進(jìn)行配比工作。這時(shí)，PLC要完成兩個(gè)工作：第一，要通過線路將各信號上傳到上位機(jī)，由上位機(jī)的組態(tài)軟件WinCC接收，從而使工作人員可以完成組態(tài)監(jiān)控工作；第二，PLC向下將控制信號傳送到各路變頻器，變頻器經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換來控制皮帶秤的圓盤給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各路配料按要求配比。在此過程中，工作人員可以通過上位機(jī)的組態(tài)畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，一旦系統(tǒng)發(fā)生意外情況，或進(jìn)行定期不定期維護(hù)，即可由上位機(jī)對PLC進(jìn)行控制和調(diào)試。 圖1 系統(tǒng)整體工作框圖3 皮帶秤配料系統(tǒng)中的PLC硬件選型與設(shè)計(jì)由于可編程序控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域中所占的核心地位和日

33、趨重要的開展態(tài)勢。本章對配料系統(tǒng)中的可編程控制器進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對可編程控制器S7-300的各個(gè)模塊進(jìn)行了細(xì)致的選型及設(shè)計(jì)。3.1 PLC的根本知識1什么是PLC 國際電工委員會(IEC)對它的定義:可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2PLC的分類小型 PLC 中型PLC 大型PLC3PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計(jì)算機(jī)相同如圖3所示。 圖3 PL

34、C的結(jié)構(gòu)中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù);檢查電源、存儲器、1/0以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。輸入輸出元件 (1/O模塊)1/O模塊是CPU與現(xiàn)場UO裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。將外部輸入信號變換成CPU能接受的信號，或?qū)PU的輸出信號變

35、換成需要的控制信號去驅(qū)動(dòng)控制對象，以確保整個(gè)系統(tǒng)正常工作。編程器和外部設(shè)備4PLC的工作原理 PLC采用了一種不同于一般計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式即掃描方式。工作過程當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，如圖4所示。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 圖4 PLC的工作過程掃描周期PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如圖5所示。一個(gè)周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間之和。 圖5 PLC的掃描周期 (5)可編程序控制器的主要功能和應(yīng)用可編程控制器的設(shè)計(jì)思想是

36、盡可能地利用當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)去滿足用戶的需要，PLC與繼電器接觸器控制電路的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別就是除了必要的與外部物理世界的接口(即I/0點(diǎn))外，其它的邏輯功能均在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。這些邏輯功能不僅可以取代，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過諸如中間繼電器、時(shí)間繼電器等硬件邏輯所能到達(dá)的功能，從而為PLC在可靠性和便利性上形成特色奠定了根底。PLC的功能可分類如下:邏輯控制 定時(shí)控制 計(jì)數(shù)控制 步進(jìn)(順序)控制PID控制 數(shù)據(jù)控制:PLC具有數(shù)據(jù)處理能力 通信和聯(lián)網(wǎng)其它:PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如:定位控制模塊，CRT模塊。(6)PLC的編程語言PLC與微機(jī)一樣，是以指令程序的形式進(jìn)行工作的，

37、各種型號的PLC一般均以梯形圖語言為主，同時(shí)也兼顧一些其它形式的編程語言。以以下出了三種編程語言。梯形圖 (LAD) 指令語句表 (STL) 邏輯功能圖(FBD) 圖6 PLC的編程語言3.2 S7-300簡介PLC選型依據(jù) ：1)具有足夠大的暫存器空間且獨(dú)家提供檔案暫存器空間，保證系統(tǒng)的配料配方量足夠多足夠大，透過專用指令操作保證配方的絕對平安2)通訊功能強(qiáng)大，通訊協(xié)議編程簡單方便3)可擴(kuò)展多個(gè)通訊口，為系統(tǒng)延伸控制與聯(lián)網(wǎng)提供硬件支持4)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，運(yùn)行可靠穩(wěn)定性要好 (1)概述 西門子S7-300可編程序控制器是模塊化小型PLC系統(tǒng)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展，能滿足中等性能

38、要求。(2)S7-300的組成S7-300主要組成局部有:導(dǎo)軌、中央處理單元模板、接口模板 (IM)、信號模板(SM)、功能模板 (FM)等。S7-300組成如圖7所示。 圖7 S7-300的組成負(fù)載電源模塊 (PS):用于將 SIMATIC S7-300連接到 120/220 V交流電源，或 24/48/60/110 V直流電源。 中央處理單元 (CPU)不同的 CPU有不同的性能，有的 CPU上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的 CPU上集成有 PROPIBUS-DP通訊接口等。 信號模塊 (SM):用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。通訊處理器 (CP):用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對點(diǎn)連接 功能模塊 (FM):用

39、于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)定位)和閉環(huán)控制。 接口模塊 (IM):用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架 (CR)和擴(kuò)展機(jī)架 (ER) 。S7-300通過分布式的主機(jī)架 (CR)和 3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架 (ER)，可以操作多達(dá) 32個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。3S7-300的類型 標(biāo)準(zhǔn)型 :溫度范圍從 0到 60 環(huán)境條件擴(kuò)展型:溫度范圍從-25 到+60更強(qiáng)的耐受振動(dòng)和污染特性。4 S7-300的功能SIMATIC S7-300的大量功能支持和幫助用戶進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)。 高速的指令處理s的指令處理時(shí)間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算:用此功能可以有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算

40、方便用戶的參數(shù)賦值 :一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓(xùn)的費(fèi)用。 人機(jī)界面 (HMI):方便的人機(jī)界面效勞已經(jīng)集成在 S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)。因此人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面 (HMI)從 S7-30O中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送 。 診斷功能 :CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件 (例如 :超時(shí)，模塊更換，等等)?？诹畋Ｗo(hù):多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改。操作方式選擇開關(guān) :操作

41、方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式。這樣就防止非法刪除或改寫用戶程序(5) S7-300的通訊方便用戶的STEP7的用戶界面提供了通訊組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。SIMATIC S7-300具有多種不同的通訊接口:多種通訊處理器用來連接 AS-1接口、和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。串行通訊處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通訊系統(tǒng)。 多點(diǎn)接口 (MPI)集成在 CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。CPU支持以下通訊類型:過程通訊通過總線 (AS-1或 PROFIBUS)對 u0模塊周期尋址 (過程映象交換)

42、數(shù)據(jù)通訊在自動(dòng)控制系統(tǒng)之間或人機(jī)界面 (HMI)和幾個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)通訊會周期地進(jìn)行或被用戶程序或功能塊調(diào)用 1,2。3.3 PLC的選型要點(diǎn)在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的

43、特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 1輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 2存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用工程使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用

44、程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)16位為一個(gè)字，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 3機(jī)型的選擇 PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因

45、此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。 可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智

46、能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用本錢?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。 電源的選擇 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220V電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否那么應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 存儲器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的開展，存儲器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用工程的正常投運(yùn)，一

47、般要求PLC的存儲器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。33.4 PLC的中央處理器CPU的選型 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的要求選擇CPU3156ES7315-2AG10-0AB0作為本次設(shè)計(jì)的中央處理器。CPU315是S7-300的大腦，其裝載存儲器的根本容量為48K字節(jié)或80K字節(jié)，可用存儲卡擴(kuò)充裝載存儲器，最大容量可到達(dá)512KB。每執(zhí)行1000條二進(jìn)制指令約需0.3ms，最大可擴(kuò)充1024點(diǎn)數(shù)字量I/0或128路模擬量通道。CPU315內(nèi)裝硬件實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 圖9 CPU315模塊面板布置示意圖CPU315的操作系統(tǒng)是事件驅(qū)動(dòng)的用戶程

48、序掃描過程。CPU響應(yīng)哪個(gè)事件，操作系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用該事件的組織塊OB。 CPU315可調(diào)用128個(gè)功能塊FB (0-127);128個(gè)功能調(diào)用FC (0-127); 127個(gè)數(shù)據(jù)塊DB (1-127, 0保存)。OB, FB, FC,DB的容量均不大于8KB。此外，還有38個(gè)系統(tǒng)功能塊SFC集成在操作系統(tǒng)中供用戶調(diào)用;有9個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SDB裝載S7-300系統(tǒng)參數(shù)。CPU315適用于要求高速處理和中等I/0規(guī)模的任務(wù)。它可以裝載中等規(guī)模的程序，并具有中等的指令執(zhí)行速度。CPU315滿足系統(tǒng)的要求。3.5 PLC數(shù)字量輸入/輸出模塊的選型與線路連接 在皮帶秤配料自動(dòng)控制系統(tǒng)中，由于PLC的CPU本

49、身沒有輸入輸出接口，需要使擴(kuò)展模塊作為系統(tǒng)的I/O口。在本系統(tǒng)中我們采用SM321 以及SM323來滿足系統(tǒng)的要求。SM 321為 DI 16 x DC 24 V，SM323數(shù)字量的輸入/輸出模塊(6ES7 323-1BL00-0AA0)SM 323; DI 16/DO 16 x DC 24 V/0.5 A 的屬性： 16 點(diǎn)輸入，電隔離為 16 組 16 點(diǎn)輸出，電隔離為 8 組 額定輸入電壓 24 VDC 額定負(fù)載電壓 24 VDC 輸入適用于開關(guān)以及 2/3/4 線接近開關(guān) (BERO) 輸出適用于電磁閥、DC 接觸器和指示燈 3.6 PLC的模擬量輸入模塊的選型與線路連接在皮帶秤配料系

50、統(tǒng)的PLC硬件設(shè)計(jì)中需要將稱重傳感器的信號輸送到PLC中，這就需要用到模擬量的輸入模板，模擬量的輸入模板為SM331。SM331概述：SM331: AI8*12Bit是8通道的模擬量輸入模塊，在系統(tǒng)中用于輸入稱重傳感器的測量值。模塊主要是由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法。積分式A/D轉(zhuǎn)換的積分時(shí)間直接影響到A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間和A/D轉(zhuǎn)換精度。積分時(shí)間越長，被測值的精度越高。SM331可選的積分時(shí)間有:2.5ms, 16.7ms, 20ms和100ms。相對應(yīng)的以位表示的精度為8、12、12和14。為了

51、抑制工頻及諧波干擾，一般選用20 ms的積分時(shí)間，相應(yīng)精度為12位。S7-300的CPU用16位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示模擬量的值，其中最高位為符號位S。 0”表示正值，“1”表示負(fù)值。S7-300模擬輸入模塊的輸入測量值范圍很寬，可直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號。SM331的每兩個(gè)輸入通道構(gòu)成一個(gè)輸入通道組，可以按通道組任意選擇測量方法和測量范圍。模塊上需接24VDC的負(fù)載電壓L+，有反接保護(hù)功能。模塊與S7-300CPU及負(fù)載電壓之間是光電隔離的。SM331: AI8*12BBIT模擬量輸入模塊的電氣原理圖如圖10所示。另外，為了使模擬量輸入模塊獲得最正確的抗干擾性能，可以將不使用的通道與

52、M短接。根據(jù)需要我們選用SM 331 6ES7 331-7NF00-0AB0模擬量輸入模板作為我們的模擬量輸入模板，具體的參數(shù)如下SIMATIC S7-300的模擬輸入 用于連接電壓和電流傳感器、熱電耦、電阻器和電阻式溫度計(jì) 8輸入，高分辨率。 圖10 8路輸入模塊的連接原理示意圖3.7 模擬量輸出模塊的選型與線路連接模擬量輸出模塊SM332 用于連接模擬量執(zhí)行器SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時(shí)，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負(fù)載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。模擬量輸出(簡稱模出(AO)模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AOl2位模塊、2AO12位模塊

53、和4AOl6位模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、4通道的16位模擬量輸出模塊。SM332與負(fù)載/執(zhí)行裝置的連接。我們選擇SM3326ES7 332-5HF00-0AB0模擬量輸出模板控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器。3.8 PS307電源模塊容量計(jì)算及選型 PS307是西門子公司為S7-300專配的24 V DC電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2 A、5 A、10 A三種)，其工作原理和各種參數(shù)都相同。 PS307可安裝在S7-300的專用導(dǎo)軌上，除了給S7-300 CPU供電外，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。圖11為PS307 2A模塊端子接線圖。 S

54、7-300模塊使用的電源由S7-300背板總線提供，一些模塊還需從外部負(fù)載電源供電。在組建S7-300應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，考慮每塊模塊的電流耗量和功率損耗是非常必要的. 一個(gè)實(shí)際的S7-300 PLC系統(tǒng)，確定所有的模塊后，要選擇適宜的電源模塊，所選定的電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊等總消耗功率之和，并且要留有30左右的裕量。當(dāng)同一電源模塊既要為主機(jī)單元又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)，從主機(jī)單元到最遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25 V。PS307電源模塊的輸入接單相交流，輸入電壓為120/230V, 50/60HZ;輸出電壓24VDC，輸出電流5A;在輸入和輸出之間有

55、可靠的隔離。圖11 PS307 2A模塊端子接線圖S7-300系統(tǒng)時(shí)要選擇適宜的電源模塊。其選擇準(zhǔn)那么是電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊與所有I/0模塊之和。表1 S7-300各模塊電流耗量和功率損耗模塊通過背板總線吸取的電流最大值從24V負(fù)載電源吸收的電流不帶負(fù)載運(yùn)行功率損耗正常運(yùn)行CPU315供1A8WSM32125MA1MASM32380MA100MASM33160MA60MASM33260MA340MA6WCM35150MA 如上表所示，該系統(tǒng)各個(gè)模塊從S7-300背板總線吸取的電流為60+60+150+80+25=375MA沒有超過CPU315所能轉(zhuǎn)供的電流1. 2A?？紤]到電源

56、應(yīng)留有一定的余量，所以電源模塊應(yīng)選PS307 (2A) 4。(6ES7 307-1BA00-0AA0)4 皮帶秤配料系統(tǒng)中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡介工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)Industrial Personal ComputerIPC是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。早在80年代初期，美國AD公司就推出了類似IPC的MAC-150工控機(jī)，隨后美國IBM公司正式推出工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM7532。由于IPC的性能可靠、軟件豐富、價(jià)格低廉，而在工控機(jī)中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，IPC已被廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費(fèi)、醫(yī)療、環(huán)保及

57、人們生活的方方面面。4.2 IPC的技術(shù)特點(diǎn)采用符合“EIA標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機(jī)箱，增強(qiáng)了抗電磁干擾能力。采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿軟鎖定，提高了抗沖擊、抗振動(dòng)能力。機(jī)箱內(nèi)裝有雙風(fēng)扇，正壓對流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用以防塵。配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過壓、過流保護(hù)。電源及鍵盤均帶有電子鎖開關(guān)，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤輸入。具有自診斷功能。可視需要選配I/O模板。設(shè)有“看門狗定時(shí)器，在因故障死機(jī)時(shí)，無需人的干預(yù)而自動(dòng)復(fù)位。開放性好，兼容性好，吸收了PC機(jī)的全部功能，可直接運(yùn)行PC機(jī)的各種應(yīng)用軟件?？膳渲脤?shí)時(shí)操作系統(tǒng)，便于多任務(wù)的調(diào)度和運(yùn)行。可采用無

58、源母板底板，方便系統(tǒng)升級。4.3 IPC的主要結(jié)構(gòu)全鋼機(jī)箱IPC的全鋼機(jī)箱是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，抗沖擊、抗振動(dòng)、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。無源底板無源底板的插槽由ISA和PCI總線的多個(gè)插槽組成，ISA或PCI插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。工業(yè)電源為AT開關(guān)電源，平均無故障運(yùn)行時(shí)間到達(dá)250，000小時(shí)。CPU卡IPC的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為長卡和半長卡，根據(jù)處理器可分為386、486、586、PI

59、I、PIII主板，用戶可視自己的需要任意選配。其主要特點(diǎn)是：工作溫度0-600C；裝有“看門狗計(jì)時(shí)器；低功耗，最大時(shí)為5V/。其他配件IPC的其他配件根本上都與PC機(jī)兼容，主要有CPU、內(nèi)存、顯卡、硬盤、軟驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、光驅(qū)、顯示器等。4.4 IPC的硬件組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件主要有主機(jī)，過程輸入輸出通道設(shè)備，常規(guī)外部設(shè)備，通信設(shè)備，操作設(shè)備，系統(tǒng)支持設(shè)備的組成。1主機(jī)由微處理器，內(nèi)存貯器RAM和ROM和系統(tǒng)總線構(gòu)成的主機(jī)是控制系統(tǒng)的核心。主機(jī)根據(jù)過程輸入通道發(fā)送來的，反映生產(chǎn)過程工況的各種信息和已定的控制規(guī)律，做出相應(yīng)的控制決策，并通過過程輸出通道發(fā)出控制命令，到達(dá)預(yù)定的控制目的。主機(jī)

60、所產(chǎn)生的控制是按照人們預(yù)先安排好的程序進(jìn)行的。能實(shí)現(xiàn)過程輸入，控制和輸出等功能的程序預(yù)先放入內(nèi)存，系統(tǒng)啟動(dòng)后，CPU逐條取出并執(zhí)行，產(chǎn)生預(yù)定控制。2過程輸入輸出通道過程輸入輸出通道，是在微機(jī)和生產(chǎn)過程之間起信息傳遞和變換作用的裝置。它包括：模擬量輸入通道AI, 開關(guān)量輸入通道DI，模擬量輸出通道AO和開關(guān)量輸出通道DO。3操作設(shè)備系統(tǒng)的操作設(shè)備是操作員和系統(tǒng)之間的信息交換工具。操作設(shè)備一般由CRT顯示器或其他顯示器、鍵盤、開關(guān)和指示燈等構(gòu)成。操作員通過操作設(shè)備可以操作控制系統(tǒng)和了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。微機(jī)控制系統(tǒng)的操作員分兩種，系統(tǒng)操作員和生產(chǎn)操作員。系統(tǒng)操作員負(fù)責(zé)建立和修改系統(tǒng)，如編制程序和組態(tài)