成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分,可分为微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
(一)确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加 10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数
(二)开关量I/O
开关量I/O接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制设备(如指示灯、报警器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于消除错误信号的抖动电路等。此外,大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时,应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多,但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
(三)模拟量I/O
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力,并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+11V、4~20mA或10~50mA。一些制造厂家在PLC上设计有模拟接口,因而可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混号。
PLC控制系统设计的一般步骤是什么?
设计PLC应用系统时,首先是进行PLC应用系统的功能设计,即根据被控对象的功能和工艺要求,明确系统必须要做的工作和因此*的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析,即通过分析系统功能,提出PLC控制系统的结构形式,控制信号的种类、数量,系统的规模、布局。后根据系统分析的结果,具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。
PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。
1.熟悉被控对象,制定控制方案 分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对 PLC控制系统的控制要求。
2.确定I/O设备 根据系统的控制要求,确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的I/O点数。
3.选择PLC 选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。
4.分配PLC的I/O地址 根据生产设备现场需要,确定控制按钮,选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量;根据所选的PLC的型号列出输入/输出设备与PLC输入输出端子的对照表,以便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。
5.设计软件及硬件进行PLC程序设计,进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行,因此,PLC控制系统的设计周期可大大缩短,而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。
6.联机调试 联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时,先不带上输出设备(接触器线圈、信号指示灯等负载)进行调试。利用编程器的功能,采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后,再带上实际负载运行。如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可,全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。
7.整理技术文件 包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。
PLC控制系统中电气控制原理图的设计及绘制
电气控制原理图是根据所要达到的控制过程需要的控制信号和被控制设备及控制要求绘制出来的,因此,绘制电气控制原理图首先要分析控制过程和控制要求,然后按一定的步骤来完成。设计PLC的电气控制原理图,首先要了解输入输出信号的性质和相关要求,然后再根据所选用的PLC来合理地安排输入输出地址,后才能完成电气原理图的设计。
1)输入/输出点数
根据要实现的具体工作过程和控制要求理清有哪些输入量,需要控制哪些对象,输入量的个数即所需要的输入点数,需要控制的对象需要的信号数即所需要的输出点数。
2)PLC的输入输出地址分配表
输入输出地址分配表是根据控制要求中需要的输入信号和所要控制的设备来确定PLC的各输入输出端子分别对应哪些输入输出信号或设备所列出的表。如表1所示为PLC控制的四路抢答器的I/O地址分配表。
表1 控制四路抢答器的PLC I/O地址分配表
I/O地址分配表一般要根据输入输出信号的信息和相关要求及所选用的PLC型号来进行分配,关于输出信号,需要了解所控制的设备的电源电压和工作电流,然后按照所需电源的不同进行分组。如YL-235A光机电一体化实训装置中所用的PLC为FX2N-48MR型,它的输出分为五组,其中有四组是四个输出端共用一个COM端,有一组是八个输出端共用一个COM端。
3)绘制电气控制原理图的要求
在绘制电气控制原理图时,首先要求整体布局合理,一般是左边为输入回路,右边为输出回路,或者下边为输入回路,上边为输出回路,主要控制元件位于中间位置;其次要求所画原理图正确;再次所用元器件的图形符号应符合共和国国家标准,要求对所用元件进行标注和说明,并对所有连线进行编号。
功能I/O
在选择一台PLC时,用户可能会面临一些类型且不能用标准I/O实现的I/O限定(如定位、快速输入、频率等)。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有的有助于大限度减小控制作用的模块。有些接口模块自身能处理一部分现场数据,从而使CPU从繁重的任务处理中解脱出来。
(五)智能式I/O
当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。一般智能式I/O模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。
综上,表3归纳了选择I/O模块的一般规则。
表3 选择PLC的I/O接口模块的一般规则
三、存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、EPROM及RAM三种类型组成,存储容量则随机器的大小变化,一般小型机的大存储能力低于6kB,中型机的大存储能力可达64kB,大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型,必要时也可进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的种方法是:根据编程使用的节点数计算存储器的实际使用容量。二种为估算法,用户可根据控制规模和应用目的,按照表4的公式来估算。为了使用方便,一般应留有25%~30%的裕量,获取存储容量的佳方法是生成程序,即用了多少字。知道每条指令所用的字数,用户便可确定准确的存储容量。表4同时给出了存储器容量的估算方法。
SoftPLC公司也提供了一种工控软件产品Tealware,有人非常形象地把这种软件产品称作穿着工业PC衣服的PLC。那些安装在支架上的控制系统已经有了小型PLC的形状系数,但SoftPLC公司的控制软件已经被嵌入到CPU中。Tealware软件能够满足各种类型工业用户的需要,从小型、单机系统到大型、分散制工作站应用。其特点包括全系列I/O模件、内藏Ethernet和工业串行通信接口。
近,Tealware软件已经升级到2.3版本。其中,控制软件提供了事实上无限的梯形图逻辑控制步序,同时允许有过百万字的数据表;许多OI/SA应用接口;内藏Java引擎和FTP服务器用于远程维护与管理;支持用户自己编写的C、C++、Java程序和设备驱动程序;适合于嵌入式Web服务器用;程序设计的在线运行模式;坚固的I/O模件支持能力和许多其他标准PLC功能;可以运行所输入的,或者是经过转换的A-B公司的PLC-5、PLC-2/PLC、PLC-3和SLC-500程序。
二、Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术
当前,在所有过程控制领域,大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC也例外,现在,越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在近的几年间,我们已经看到,发展比现有普通小快灵PLC加强大的PLC是种趋势。Ethernet将会成为PLC的通信标准吗?也许终结果是这样的,但现在还为时尚早。对于在PLC上提供Ethernet接口将能够解决所有通信问题,人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部的几层协议标准,如果上层协议相互之间不能兼容,那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。打个比方,这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能够通过电话进行对话一样。因此,协议就是设备之间相互通信的语言
西门子S7-1200系列订货数据
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6ES7212-1HE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
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6ES7215-1BG40-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
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