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湖北自考论文:PC控制系统设计的要点

来源:湖北自考网www.hbzkw.com 发表时间:2017-03-31 【湖北自考网:湖北自学考试第一门户】

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2017年湖北自考论文:PC控制系统设计的要点

摘要:该文指出 PC控制系统设计,硬件要确定PC单机还是PC网络,80点以内的系统选用不须扩展模块的PC单机,PC输入输出点数要留有10%余量,存储容量和指令执行速度是重要指标,手持编程器易于现场调试,选用大公司的 PC产品;输入回路中电源为 AC85—240V、DC24V时,应加装电源净化元件,PC内、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接;输出回路中输出方式:继电器输出适用于不同公共点间带不同交、直流负载,电流达2A/点;晶体管输出适宜高频动作,响应时间 0.2ms。每个“COM”点加一熔丝。用手持编程器编程先画梯形图再编程。

关键词:自动控制 可编程序控制器 系统 设计 应用

 

   在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的起停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,工业现场中的这些自动控制问题,若采用可编程序控制器 (PC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一,本文叙述 PC控制系统设计时应该注意的问题。
   
硬件选购目前市场上的 PC产品众多,除国产品牌外,国外有:日本的 OMRONMITSUBISHIFUJJanasonic,德国的 SIEMENS,韩国的 LG等。近几年, PC产品的价格有较大的下降,其性价比越来越高,这是众多技术人员选用 PC的重要原因。那么,如何选购 PC产品呢 ?
    1
.系统规模首先应确定系统用 PC单机控制,还是用 PC形成网络,由此计算 PC输入、输出点。数,并且在选购 PC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量 (10%)

    2
.确定负载类型根据 PC输出端所带的负载是直流型还是交流型,是大电流还是小电流,以及 PC输出点动作的频率等,从而确定输出端采用继电器输出,还是晶体管输出,或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式,对系统的稳定运行是很重要的。
    3
.存储容量与速度尽管国外各厂家的 PC产品大体相同,但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同,而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的 PC价格就越高,但应该根据系统的大小合理选用 PC产品。
    4
.编程器的选购 PC编程可采用三种方式:
   
一是用一般的手持编程器编程,它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低,但对于系统容量小,用量小的产品比较适宜,并且体积小,易于现场调试,造价也较低。
   
二是用图形编程器编程,该编程器采用梯形图编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高。
   
三是用 IBM个人计算机加 PC软件包编程,这种方式是效率最高的一种方式,但大部分公司的 PC开发软件包价格昂贵,并且该方式不易于现场调试。
   
因此,应根据系统的大小与难易,开发周期的长短以及资金的情况合理选购 PC产品。
     5
.尽量选用大公司的产品其质量有保障,且技术支持好,一般售后服务也较好,还有利于你的产品扩展与软件升级。
   
输入回路的设计
    1
.电源回路 PC供电电源一般为 AC85—240V(也有 DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件 (如电源滤波器、 11隔离变压器等 )
    2
PcDC24V电源的使用各公司 PC产品上一般都有 DC24V电源,但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安,用其带负载时要注意容量,同时作好防短路措施 (因为该电源的过载或短路都将影响 PC的运行 )
    3.
外部 DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等,而 PCDC24V电源容量不够时,要从外部提供 DC24V电源;但该电源的 “—”端不要与 PC DC24V“—”端以及 “COM”端相连,否则会影响 PC的运行。
    4
.输入的灵敏度各厂家对 PC的输人端电压和电流都有规定,如日本三菱公司 F7n系列 Pc的输入值为: DC24V7mA,启动电流为 45mA,关断电流小于 15mA,因此,当输入回路串有二极管或电阻 (不能完全启动 ),或者有并联电阻或有漏电流时 (不能完全切断 ),就会有误动作,灵敏度下降,对此应采取措施。另一方面,当输入器件的输入电流大于 PC的最大输入电流时,也会引起误动作,应采用弱电流的输入器件,并且选用输人为共漏型输入的 PCBp输入元件的公共点电位相对为负,电流是流出 PC的输入端。
   
输出回路的设计
    1
.各种输出方式之间的比较
    (1)
继电器输出:优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载,且电压也可不同,带负载电流可达 2A/点;但继电器输出方式不适用于高频动作的负载,这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少,一般在几十万次至 Jl百万次之间,有的公司产品可达 1000万次以上,响应时间为 10ms
    (2)
晶闸管输出:带负载能力为 02A/点,只能带交流负载,可适应高频动作,响应时间为
1ms.
    (3)
晶体管输出:最大优点是适应于高频动作,响应时间短,一般为 0.2ms左右,但它只能带 DC 5—30V的负载,最大输出负载电流为 05A/点,但每 4点不得大于 08A

当你的系统输出频率为每分钟 6次以下时,应首选继电器输出,因其电路设计简单,抗干扰和带负载能力强。当频率为 10次/ min以下时,既可采用继电器输出方式;也可采用 PC输出驱动达林顿三极管 (5—10A),再驱动负载,可大大减小电流。
    2
.抗干扰与外部互锁当 PC输出带感性负载,负载断电时会对 PC的输出造成浪涌电流的冲击,为此,对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管,对交流感性负载应并接浪涌吸收电路,可有效保护 PC

当两个物理量的输出在 PC内部已进行软件互锁后,在 PC的外部也应进行互锁,以加强系统的可靠性。
    3
“GOM“点的选择不同的 PC产品,其 “COM”点的数量是不一样的,有的一个 “COM”点带 8个输出点,有的带 4个输出点,也有带 2个或 1个输出点的。当负载的种类多,且电流大时,采用一个 “COM”点带 1—2个输出点的 PC产品;当负载数量多而种类少时,采用一个 “COM”点带 4—8个输出点的 PC产品。这样会对电路设计带来很多方便,每个 “COM”点处加一熔丝, 1—2个输出时加 2A的熔丝, 4—8点输出的加 5—10A的熔丝,因 PC内部一般没有熔丝。
    4
PC外部驱动电路对于 PC输出不能直接带动负载的情况下,必须在外部采用驱动电路:可以用三极管驱,也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动,同时应采用保护电路和浪涌吸收电路,且每路有显示二极管 (LED)指示。印制板应做成插拔式,易于维修。
    PC
的输入输出布线也有一定的要求,请看各公司的使用说明书。
扩展模块的选用
   
对于小的系统,如 80点以内的系统.一般不需要扩展;当系统较大时,就要扩展。不同公司的产品,对系统总点数及扩展模块的数量都有限制,当扩展仍不能满足要求时,可采用网络结构;同时,有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块,因此,在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时,各厂家也有一些规定,请看相关的技术手册。
   
各公司的扩展模块种类很多,如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。
    PC
的网络设计
   
当用 PC进行网络设计时,其难度比 PC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型,对其基本指令和功能指令有较深入的了解,并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则,不能适应你的实时要求,造成系统崩溃。另外,对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。
  
最后,还要向 PC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料,至于选用几层工作站,依你的系统大小而定。
   
软件编制
   
在编制软件前,应首先熟悉所选用的 PC产品的软件说明书,待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可少出错,速度也快。编程结束后先空调程序,待各个动作正常后,再在设备上调试。

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