高溫滅菌控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)論文（畢業(yè)設(shè)計）</p><p>　　題目: 高溫滅菌控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　系別： 機械與電子學(xué)院 </p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號：

2、 </p><p>　　專業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　畢業(yè)論文答辨時間： </p><p><b&g

3、t;　　摘要</b></p><p>　　高溫滅菌控制是醫(yī)藥和生物制品生產(chǎn)企業(yè)的重要設(shè)備，是粉針車間GMP嚴(yán)格認(rèn)證的關(guān)鍵之一。目前國內(nèi)高溫滅菌隧道生產(chǎn)廠家眾多，但在設(shè)備監(jiān)控水平、機械加工精度和設(shè)計研發(fā)等方面與世界知名廠商相比還存在一定的差距。我國一些制藥企業(yè)引進(jìn)了國外高溫滅菌隧道，但使用過程中存在價格相對昂貴、配件境外采購和維護(hù)費用高等問題。為滿足我國制藥企業(yè)對高溫滅菌隧道不斷提高的技術(shù)要求和降低設(shè)備

4、成本及GMP認(rèn)證的需求，盡快提升我國高溫滅菌隧道設(shè)備的自動化與監(jiān)測水平具有重要的現(xiàn)實意義。 </p><p>　　滅菌隧道入口位于十萬級環(huán)境的洗瓶間，出口位于百級環(huán)境的灌裝間。管制瓶</p><p>　　經(jīng)過洗瓶機清洗后由隧道入口先后通過預(yù)熱區(qū)、高溫滅菌區(qū)和冷卻區(qū)后由滅菌隧道出口進(jìn)入灌裝間。滅菌隧道的控制系統(tǒng)主要包括溫度控制、排風(fēng)風(fēng)壓控制、前后層流與排濕風(fēng)機控制及網(wǎng)帶傳送控制等部

5、分。滅菌隧道高溫區(qū)的溫度控制按要求穩(wěn)定在100℃，誤差為0.05℃，溫度控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度直接影響管制瓶消毒的有效性與所生產(chǎn)制劑的質(zhì)量安全性。滅菌隧道內(nèi)與灌裝間均為百級環(huán)境，灌裝間與洗瓶間的壓差按GMP的規(guī)定要求應(yīng)小于0.16Pa。當(dāng)洗瓶間和灌裝間的風(fēng)壓發(fā)生變化時，滅菌隧道內(nèi)的氣流就會向前或向后移動。滅菌隧道高溫區(qū)的高溫?zé)犸L(fēng)，向前移至預(yù)熱段或向后遷移至冷卻段都會減少滅菌時間使FH值下降，影響瓶子去熱原的效果，并存在燒毀過濾器和風(fēng)機的隱患。

6、因此對滅菌隧道控制系統(tǒng)中溫度與風(fēng)壓的監(jiān)控提出了較高的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 :高溫滅菌、制藥、管制瓶 熱原 風(fēng)壓</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 問題的提出與分析2</p><

7、;p>　　1.1 問題 2</p><p>　　1.2 分析 2</p><p>　　1.3 技術(shù)要求 2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計3</p><p>　　2.1 PLC的特點 3</p><p>　　2.1.1 可靠性高，抗干擾能力

8、強 3</p><p>　　2.1.2 硬件措施3</p><p>　　2.1.3 軟件措施 4</p><p>　　2.2主要配件的選用5</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計部分6</p><p>　　3.1 溫度檢測設(shè)備6</p><p>　　3.1

9、.1 溫度傳感器產(chǎn)品特征6</p><p>　　3.1.2 熱電偶的種類6</p><p>　　3.1.3 熱電偶結(jié)構(gòu)要求6</p><p>　　3.1.4 熱電偶三線式接法6</p><p>　　3.2 PT100溫度變送7</p><p>　　3.2.1 溫度變送器特點7</p>

10、<p>　　3.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)8</p><p>　　3.2.3 型號、類別8</p><p>　　3.2.4 接線方式9</p><p>　　3.2.5 信號隔離器10</p><p>　　3.2.6 熱電偶溫度變送器校驗步驟10</p><p>　　3.2.7 熱電阻溫度變送器校驗步驟

11、10</p><p>　　3.3 蒸汽輸出控制11</p><p>　　3.3.1 蒸汽電磁閥控制11</p><p>　　3.3.2 結(jié)構(gòu)特點11</p><p>　　3.3.3 技術(shù)參數(shù)11</p><p>　　3.3.4 工作原理12</p><p>　　3.4 壓力讀取與輸

12、出12</p><p>　　3.4.1 電接點壓力讀取12</p><p>　　3.4.2 結(jié)構(gòu)原理12</p><p>　　3.4.3 技術(shù)參數(shù)13</p><p>　　3.4.4 安裝方式13</p><p>　　3.4.5 接點電氣參數(shù)13</p><p>　　3.4.6 產(chǎn)品

13、種類13</p><p>　　3.5 微型打印輸出14</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計部分15</p><p>　　4.1西門子SMART700通訊15</p><p>　　4.1.1 人機界面15</p><p>　　4.1.3 連接HMI設(shè)備15</p><p>

14、　　4.1.4 啟用數(shù)據(jù)通道17</p><p>　　4.1.5 WinCC flexible 2008 的安裝17</p><p>　　4.1.6 工程制作17</p><p>　　4.1.7 工程下載20</p><p>　　4.2 S7-200CN 程序控制20</p><p>　　4.2.1

15、 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)20</p><p>　　4.2.2 可編程控制器的工作原理21</p><p>　　4.2.3 S7-200 CPU存儲器的有效范圍和特性22</p><p>　　4.2.4 S7-200用到的可編程序控制器指令23</p><p>　　4.2.5 S7-200 PID參數(shù)設(shè)置25</p&g

16、t;<p>　　第五章 滅菌控制系統(tǒng)使用說明30</p><p>　　5.1 主畫面30</p><p>　　5.2 溫度設(shè)置畫面30</p><p>　　5.3 時間設(shè)置畫面31</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　

17、致謝33</b></p><p><b>　　附錄34</b></p><p>　　附錄一 主程序34</p><p>　　附錄二 打印程序36</p><p>　　附錄三 系統(tǒng)初始化38</p><p>　　附錄四 HMI時間設(shè)置40</p><

18、;p>　　附錄五 讀出時間41</p><p>　　附錄六 寄存器配置41</p><p>　　附錄七 安裝現(xiàn)場42</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　滅菌監(jiān)控系統(tǒng)采用上、下位機

19、的體系結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由人機界面及監(jiān)控軟件、PLC V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9及執(zhí)行程序和通訊網(wǎng)絡(luò)三部分組成。 </p><p>　　人機界面采用工業(yè)PC機，操作系統(tǒng)為Windows XP，工控軟件開發(fā)及運行平臺為SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件及相關(guān)程序。SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件是針對現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集

20、、過程控制和管理等多功能的專用軟件。SIMATIC WinCC flexible 2008組態(tài)軟件可為用戶提供友好的開發(fā)界面和間接的工程實踐方法，用戶只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的組態(tài)，便可以實現(xiàn)監(jiān)控層的各項功能。I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)WinCC flexible 與I/O設(shè)備的通信，它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后傳送到WinCC flexible 的數(shù)據(jù)庫，然后在觸摸屏Smart 700IE的畫面上動態(tài)顯示。WinCC fl

21、exible 組態(tài)軟件在本系統(tǒng)中可實現(xiàn)圖像顯示、現(xiàn)場監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)報警和打印記錄等功能。系統(tǒng)可通過菜單顯示畫面的目錄進(jìn)入其它各種畫面，畫面顯示可反映現(xiàn)場設(shè)備運行狀況和提示操作功能，并通過上位機對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控管理。系統(tǒng)主要監(jiān)控畫面包括：系統(tǒng)工藝及整體控制面板畫面、溫度監(jiān)控畫面、排風(fēng)風(fēng)壓監(jiān)控畫面、排濕、前后層</p><p>　　系統(tǒng)采用組態(tài)軟件與PLC結(jié)合對高溫滅菌系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。利用組態(tài)軟件功能強大、PL

22、C運算速度快、功能指令豐富和可靠性高等優(yōu)點，使該系統(tǒng)不僅具備友好的人機界面，并且提高了系統(tǒng)的綜合性能與生產(chǎn)管理能力，為管制瓶消毒提供了有力保障。</p><p><b>　　問題的提出與分析</b></p><p><b>　　1.1 問題 </b></p><p>　　公司原有一臺高溫滅菌機，采用單片機控制溫

23、度的升降及打印機的運行。原系統(tǒng)工作點少，打印效果差，容易受電磁閥的干擾，單溫度探頭。2010年6月，根據(jù)國家新的藥品GMP要求，滅菌設(shè)備應(yīng)配備打印機，且控制的溫度探頭應(yīng)與顯示的溫度探頭分別設(shè)置。原系統(tǒng)滿足不了上述要求，故須進(jìn)行設(shè)備改造。 </p><p><b>　　1.2 分析 </b></p><p>　　考慮到高溫滅菌機的安全性、穩(wěn)定性，以

24、及該系統(tǒng)本身的技術(shù)要求，決定采用PLC控制系統(tǒng)，代替原來的單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　設(shè)計時重點考慮以下要點：</p><p><b>　　增加微型打印機；</b></p><p>　　更換溫度探頭，使用有效范圍的溫度探頭，更精確的監(jiān)測到當(dāng)前溫度；</p><p>　　采用觸摸屏來顯示溫度及曲線趨勢和控制設(shè)備運

25、行。</p><p>　　1.3 技術(shù)要求 </p><p>　　經(jīng)過與生產(chǎn)人員、品質(zhì)部人員的商討，對新系統(tǒng)提出幾點要求: </p><p>　　a: 控制溫度可設(shè)定，顯示的溫度探頭應(yīng)安裝于控制溫度探頭附近，溫度應(yīng)能動態(tài)顯示和記錄。 </p><p>　　b: 機內(nèi)壓力應(yīng)保持正壓，并有顯示和

26、記錄 </p><p>　　c: 每隔1分鐘能正確打印出滅菌機的溫度、機體內(nèi)的壓力、報警輸出記錄以及當(dāng)前時間。</p><p>　　d: 溫度設(shè)定和顯示應(yīng)方便操作。 </p><p>　　f: 溫度波動范圍應(yīng)在±0.5℃以內(nèi)。 </p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計

27、</p><p>　　2.1 PLC的特點 </p><p>　　為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點： </p><p>　　2.1.1 可靠性高，抗干擾能力強 </p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求：</p><p>　?。?）平均故障間隔時間

28、長 </p><p>　?。?）故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： </p><p>　　A、偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。</

29、p><p>　　B、永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 </p><p>　　如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時，能很快查出故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC

30、的平均修復(fù)時間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。</p><p>　　2.1.2 硬件措施</p><p>　　主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 <

31、;/p><p>　?、倨帘巍獙﹄娫醋儔浩鳌PU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 </p><p>　　②濾波——對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 </p><p>　?、垭娫凑{(diào)整與保護(hù)——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，

32、采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。</p><p>　?、芨綦x——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。 </p><p>　?、莶捎媚K式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常

33、工作；同時也有助于加快查找故障原因。 </p><p>　　2.1.3 軟件措施 </p><p>　　1.有極強的自檢及保護(hù)功能。 </p><p>　?、俟收蠙z測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、電壓過低及強干擾信號等。以便及時進(jìn)行處理。 </p><p>　?、谛畔⒈Ｗo(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)

34、性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 </p><p>　?、墼O(shè)置警戒時鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。 </p><p&g

35、t;　?、芗訌妼Τ绦虻臋z查和校驗——一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。 </p><p>　?、輰Τ绦蚣皠討B(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。</p><p>　　PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬～上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可

36、達(dá)4～5萬小時甚至更長時間。 </p><p>　　2.通用性強，控制程序可變，使用方便 </p><p>　　PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機控制外，在工廠自動化中也

37、被大量采用。 </p><p>　　3.功能強，適應(yīng)面廣 </p><p>　　現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。</p><p>　　4.編程簡單，容易掌握</p><p&

38、gt;　　目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。 </p><p>　　PLC

39、在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。</p><p>　　5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量 </p><p>　　由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器

40、等器件，控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 </p><p>　　6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 </p><p>　　PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的

41、強抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。以西門子公司的S7-200 CN型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。現(xiàn)在西門子公司又有S7-300、S7-400系列PLC，與其超小型品種logo系列相比：在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活更穩(wěn)定，輸入輸出可達(dá)24～128點。</p><p&

42、gt;　　2.2主要配件的選用</p><p>　　系統(tǒng)主控制采用Siemens公司S7-200系列的PLC，型號CPU224XP CN，它是Siemens公司推出的通用型可編程序控制器，I/O點數(shù)共24個點，可擴展。它具有緊湊的機身設(shè)計，電源、CPU、存儲器、輸出輸入組成一個單元的可編程序控制器，同時在AC電源DC輸入型中DC24V供應(yīng)電源。具有一定的擴展單元，強大的指令功能，為了使系統(tǒng)更加完善，保證信號的通暢

43、，系統(tǒng)還采用了Siemens公司EM232系列的模擬模塊，型號6ES7 232-0HB22-0XA0 ，模擬量輸出點數(shù)為2個點，電壓輸出范圍在-10V到+10V之間，電流輸出范圍為4-20mA，輸入阻抗在額定范圍內(nèi)電壓輸出時最小為5K，電流輸出時最大為0.5K。微型打印機采用煒煌的RMDIV40SH微型打印機，能同時打印兩個溫度值及一個壓力值，能有效記錄滅菌過程的溫度和壓力值。溫度檢測探頭采用瑞典依諾公司溫度傳感器 MEJ-1

44、0-112-230-3，該傳感器是適用于各種在線高溫控制的環(huán)境或設(shè)備，具有耐高溫、穩(wěn)定性強等特點，監(jiān)測范圍在0-200℃之間，將精確度降低到0.1℃，有利于溫度的有效控制。觸摸屏采用Siemens公司的Sm</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計部分</p><p>　　3.1 溫度檢測設(shè)備</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器產(chǎn)品特征</p>

45、<p>　　不銹鋼套管封裝，經(jīng)久耐用2、活動螺絲固定，使用方便3、按照國際IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)制造，即插即用4、多種探頭尺寸可選、適應(yīng)面廣5、高精度、高穩(wěn)定、高靈敏6、外形小巧，經(jīng)濟(jì)實用</p><p>　　表1 溫度傳感器性能</p><p>　　3.1.2 熱電偶的種類</p><p>　　常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)

46、熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。</p><p>

47、;　　3.1.3 熱電偶結(jié)構(gòu)要求</p><p>　　①組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；②兩個熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；③補償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；④保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。</p><p>　　3.1.4 熱電偶三線式接法</p><p>　　PT100溫度傳感器0℃時電阻值為100Ω，電阻變化率為

48、0.3851Ω/℃。由于其電阻值小，靈敏度高，所以引線的阻值不能忽略不計，采用三線式接法可消除引線線路電阻帶來的測量誤差，原理如下：PT100引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同(即r1=r2=r3)，測量鉑電阻的電路一般是不平衡電橋，鉑電阻(Rpt100)作為電橋的一個橋臂電阻，將導(dǎo)線一根(r1)接到電橋的電源端，其余兩根(r2、r3)分別接到鉑電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣兩橋臂都引入了相同阻值的引線電阻，電橋處于平衡狀態(tài)，

49、引線線電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響。</p><p>　　圖2 PT100原理及分度表</p><p>　　電阻式溫度傳感器(RTD,Resistance Temperature Detector)－一種物質(zhì)材料作成的電阻,它會隨溫度的上升而改變電阻值,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻係數(shù),如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。大部分電阻式溫度傳感器是

50、以金屬作成的,其中以鉑(Pt)作成的電阻式溫度檢測器,最為穩(wěn)定、耐酸堿、不會變質(zhì)、相當(dāng)線性...,最受工業(yè)界采用。PT100溫度傳感器是一種以鉑(Pt)作成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT)</p><p>　　3.2 PT100溫度變送</p><p>　　3.2.1 溫度變送器特點</p><p>　　

51、采用環(huán)氧樹脂密封結(jié)構(gòu)，因此抗震、耐溫，適合在惡劣現(xiàn)場環(huán)境中安裝使 用。</p><p>　　現(xiàn)場安裝于熱電阻、熱電偶的接線盒內(nèi)，直接輸出4~20mA，這樣既省去較貴的補償導(dǎo)線費用，又提高了信號長距離傳送過程中的抗干擾能力。</p><p>　　精度高、功耗低、使用環(huán)境溫度范圍寬、工作穩(wěn)定可靠。</p><p>　　量程可調(diào)，并具有線性化較正功能，熱電偶溫度變送器具有

52、冷端自動補償功能。</p><p>　　應(yīng)用面廣，既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)，也可作為功能模塊安裝入檢測設(shè)備中。</p><p>　　3.2.2 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　輸入：熱電阻Pt100、Cu50、Cu100 </p><p>　　熱電偶K、E、S、B、T、J、N</p><p>　　

53、輸出：在量程范圍內(nèi)輸出4~20mA直流信號可與熱電阻溫度計的輸出電阻信號成線性，可與熱電阻溫度計的輸入溫度信號成線性；可與熱電偶輸入的毫伏信號成線性，也可與熱電偶溫度計的輸入溫度信號成線性。</p><p>　　基本誤差：±0.2%、±0.5%</p><p><b>　　傳送方式：二線制</b></p><p>　　變送器

54、工作電源電壓最低12V，最高35V，額定工作電壓24V。</p><p>　　負(fù)載：極限負(fù)載電阻按RL（max）=50×（Vmm-12）計算</p><p>　　圖3 負(fù)載電阻與電壓關(guān)系圖 </p><p>　　(即24V時負(fù)載電阻可在0~600Ω范圍內(nèi)選用)額定負(fù)載250Ω。</p><p>　　注：量程可調(diào)式變

55、送器，改變量程時零點與滿度需反復(fù)調(diào)試；電偶型變送器在調(diào)試前須預(yù)熱30分鐘。</p><p>　　環(huán)境溫度影響≤0.05%1℃</p><p><b>　　正常工作環(huán)境：</b></p><p>　　環(huán)境溫度-25℃~+80℃</p><p>　　相對濕度5%~95%</p><p>　　機械振動f

56、≤55Hz振幅<0.15mm。</p><p>　　3.2.3 型號、類別</p><p>　　表4 傳感器基本性能一覽表</p><p>　　3.2.4 接線方式</p><p>　　圖5 熱電阻三線制變送器安裝接線圖</p><p>　　圖六6 熱電偶變送器安裝接線圖</p><

57、p>　　圖7 導(dǎo)軌式電偶變送器安裝接線圖</p><p>　　圖8 導(dǎo)軌式電阻變送器安裝接線圖</p><p>　　圖9 一體化液晶顯示變送器接線圖</p><p>　　3.2.5 信號隔離器</p><p>　　SBWZ/R系列信號隔離器主要與DCS、PLC等工業(yè)測控系統(tǒng)配合使用，用來完善和補充系統(tǒng)模擬I/O插件功能，增加系統(tǒng)

58、適用性和現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性。本產(chǎn)品按國際電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，采用國際上同行業(yè)公認(rèn)的調(diào)制式變壓器隔離技術(shù)，完成輸入、輸出、電源的相互隔離。在模塊內(nèi)部電路設(shè)計上，以低功耗，低溫漂技術(shù)為基礎(chǔ)，采用高品質(zhì)元器件，使產(chǎn)品能夠長期穩(wěn)定工作，同時產(chǎn)品設(shè)有輸入保護(hù)、干擾抑制、隔離等功能。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　測量精度：±0.5F

59、·S%或±0.2F·S%</p><p>　　輸入信號：各種直流線性信號</p><p>　　輸出信號：一進(jìn)一出或一進(jìn)兩出</p><p>　　工作電源：DC24V</p><p>　　工作環(huán)境：0~50℃，相對溫度≤85%，無腐蝕氣體，無強烈震動場合。</p><p>　　輸入阻抗：23

60、0Ω+輸出負(fù)載電阻</p><p>　　輸出負(fù)載電阻：50~500Ω</p><p>　　隔 離：輸入、輸出、電源間相互隔離</p><p>　　絕緣電阻：電源、輸入、輸出端子間≥100MΩ</p><p>　　絕緣強度：電源、輸入、輸出端子間1000VDC/分鐘</p><p>　　3.2.6 熱電偶溫度變送器

61、校驗步驟</p><p>　　校驗時，在輸入端接入電位差計，輸出信號為電動勢，在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標(biāo)準(zhǔn)電流表。</p><p>　　調(diào)零：反接信號輸入線，使電位差計輸出校驗現(xiàn)場室溫對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器Z，使電流表讀數(shù)為4mA。</p><p>　　調(diào)滿：正接信號輸入線，使電位差計輸出滿量程對應(yīng)電動勢，調(diào)整電位器S，使電流表讀數(shù)為20mA。（該電動

62、勢為滿度電動勢減去室溫對應(yīng)電動勢后的值）</p><p>　　3.2.7 熱電阻溫度變送器校驗步驟</p><p>　　標(biāo)定時，按以上典型接線圖接線，在輸入端接入標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（如ZX-25a），在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標(biāo)準(zhǔn)電流表。</p><p>　　改變信號源發(fā)生器（電阻箱），使之等于量程的下限值，調(diào)整電位器Z，使電流表的讀數(shù)為4 mA，改變信號源，使

63、之等于量程的上限值，調(diào)整電位器S，使電流表的讀數(shù)為20 mA即可。</p><p>　　例：輸入型號為Pt100量程為0~100℃的溫度變送器。正確接線后，電阻箱輸出100Ω，調(diào)整電位器Z，使電流表讀數(shù)為4 mA；電阻箱輸出讀數(shù)為138.50Ω(即熱電阻在100℃時對應(yīng)的電阻值)，調(diào)整電位器S，使電流表的讀數(shù)為20 mA。</p><p>　　3.3 蒸汽輸出控制</p>

64、<p>　　高溫電磁閥適用于中性純凈氣體，尤其是空氣、水、等管路的控制系統(tǒng)；廣泛應(yīng)用于船舶重工、測試設(shè)備、加濕設(shè)備、液壓設(shè)備等，工作溫度在300℃以上的導(dǎo)熱系統(tǒng)中。</p><p>　　3.3.1 蒸汽電磁閥控制</p><p>　　日常生活中我們接觸到的蒸汽常分為兩種：鍋爐蒸汽-飽和蒸汽與熱電廠出來的蒸汽-過熱蒸汽。 1、飽和蒸汽：溫度壓力相對穩(wěn)定，溫度低于250

65、℃，工作壓力低于1.6Mpa,第一種蒸汽，我們通常會選用軟密封的蒸汽電磁閥如下：1)結(jié)構(gòu)特點：本閥是由副閥和主閥兩大部件構(gòu)成的先導(dǎo)式二次開閥的電磁閥 耐熱：電磁部分、密封件部分用特種耐高溫電工材料和密封材料，并應(yīng)用了各種隔熱措施 耐磨：2)選材：閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體的潤滑作用，減少磨損，提高壽命 耐冷凝：蒸汽管道的冷凝水是影響蒸汽電磁閥動作的重要因素，本閥則不受冷凝水影響 其他用途

66、-軟密封蒸汽電磁閥。3)廣泛地應(yīng)用紡織、印刷、化工、塑料、橡膠、制藥、食品、建材、機械、電器、表面處理和科研部門以及浴室、食堂、空調(diào)等自控系統(tǒng)。2、過熱蒸汽：溫度壓力變化基數(shù)較大，溫度最高可達(dá)400℃以上，工作壓力則低于4.0Mpa,對于第二種蒸汽，我們通常會選用硬密封的蒸汽電磁閥如下： 1)結(jié)構(gòu)特點 采用金屬硬密封，提高了產(chǎn)品的使用溫度及使用壽命 2)選材：閥杯和導(dǎo)向套間巧妙地利用流體

67、的潤滑作用，以減少磨損 其他用途-硬密封蒸汽電磁閥 </p><p>　　3.3.2 結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　閥芯為不銹鋼活塞式；活塞環(huán)用特殊耐溫、耐磨材料制作</p><p>　　活塞和金屬閥腔不產(chǎn)生直接摩擦，壽命是同類產(chǎn)品十倍</p><p>　　閥體安裝方向無限制，動作響應(yīng)迅速</p><p

68、>　　特制線圈，并采用散熱的結(jié)構(gòu)方式，因此不易燒毀</p><p>　　長時間停止動作重新啟動，動作同樣靈敏</p><p>　　3.3.3 技術(shù)參數(shù)</p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：DN0.5~DN200</p><p>　　適用介質(zhì)：油、蒸汽、腐蝕性流體等</p><p>　　流通流體溫度：+300~+450℃

69、</p><p>　　介質(zhì)壓力：0.2~30Mpa</p><p><b>　　閥體材質(zhì)：不銹鋼</b></p><p>　　防護(hù)性能：防水、防爆、防腐</p><p>　　控制方式：常閉、常開</p><p>　　電源電壓：DC12~127V  AC36~380V</p

70、><p>　　連接方式：內(nèi)螺紋、法蘭，根據(jù)工況要求選擇</p><p>　　密封材質(zhì)性能：耐溫、耐壓、耐磨、防腐</p><p>　　附加功能：根據(jù)工況要求選擇</p><p><b>　　泄漏量：零</b></p><p>　　3.3.4 工作原理</p><p>　　常閉：

71、當(dāng)線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔打開，主活塞由介質(zhì)壓力推動，打開主閥口，介質(zhì)流通。</p><p>　　當(dāng)線圈斷電時，主閥口關(guān)閉，介質(zhì)截止。</p><p>　　常開：當(dāng)線圈通電時，電磁鐵芯吸合，卸壓孔關(guān)閉，主活塞由介質(zhì)壓力推動，關(guān)閉主閥口，介質(zhì)截止。</p><p>　　當(dāng)線圈斷電時，主閥口打開，介質(zhì)流通。</p><p>　　3.4

72、壓力讀取與輸出</p><p>　　3.4.1 電接點壓力讀取</p><p>　　電接點壓力表廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站、機械等工業(yè)部門或機電設(shè)備配套中測量無爆炸危險的各種流體介質(zhì)壓力。通常，儀表經(jīng)與相應(yīng)的電氣器件(如繼電器及變頻器等)配套使用，即可對被測(控)壓力的各種氣體與液體介質(zhì)經(jīng)儀表實現(xiàn)自動控制和發(fā)信(報警)的目的。</p><p>　　在電接點壓力

73、表裝置的電接觸信號針上，裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鋼，可以增加接點吸力，加快接觸動作，從而使觸點接觸可靠，消除電弧，能有效的避免儀表由于工作環(huán)境振動或介質(zhì)壓力脈動造成觸點的頻繁關(guān)斷。所以電接點壓力表具有動作可靠、使用壽命長、觸點開關(guān)功率較大等優(yōu)點。</p><p>　　3.4.2 結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　電接點壓力表由測量系統(tǒng)、指示系統(tǒng)、磁助電接點裝置、外殼、調(diào)整裝置和接線盒（插頭座）等組成

74、。一般電接點壓力表是用于測量對銅和銅合金不起腐蝕作用的氣體、液體介質(zhì)的正負(fù)壓力，不銹鋼電接點壓力表用于測量對不銹鋼不起腐蝕作用的氣體、液體介質(zhì)的正負(fù)壓力并在壓力達(dá)到預(yù)定值時發(fā)出信號，接通控制電路，達(dá)到自動控制的報警得目的。</p><p>　　電接點壓力表基于測量系統(tǒng)中的彈簧管在被測介質(zhì)的壓力作用下，迫使彈簧管之末端產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形一位移，借助拉桿經(jīng)齒輪傳動機構(gòu)的傳動并予放大，由固定齒輪上的指示（連同觸頭）逐將

75、被測值在度盤上指示出來。與此同時，當(dāng)其與設(shè)定指針上的觸頭（上限或下限）相接觸（動斷或動合）的瞬時，致使控制系統(tǒng)中的電路得以斷開或接通，以達(dá)到自動控制和發(fā)信報警的目的。</p><p>　　3.4.3 技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表盤標(biāo)度范圍、精確度等級</p><p><b>　　表10 表盤參數(shù)</b></p><p&

76、gt;　　3.4.4 安裝方式</p><p><b>　　1.徑向直接安裝</b></p><p><b>　　2.軸向直接安裝</b></p><p>　　3.徑向帶前邊直接安裝</p><p>　　4.軸向帶前邊直接安裝</p><p>　　3.4.5 接點電氣參數(shù)&l

77、t;/p><p>　　工作電壓(最高):380VAC;220VDC</p><p><b>　　最大工作電流:1A</b></p><p><b>　　持續(xù)電流;0.6A</b></p><p><b>　　最大功率:30W</b></p><p>　　電接

78、點壓力表使用工作溫度：-25℃~55℃</p><p>　　工作壓力上限：不大于儀表上限的2/3</p><p>　　工作環(huán)境振動頻率不大于25Hz，振幅不大于0.5mm</p><p>　　3.4.6 產(chǎn)品種類</p><p>　　鑒于本系列儀表不僅具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)可靠、品種規(guī)格齊全、動作穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強的特點外，而且又具有測控并茂、安

79、裝簡單、維護(hù)量小等優(yōu)點，因此，它是一般無指示、無切換差調(diào)整和無外設(shè)定裝置的壓WinCC flexible 制器所無可比擬的壓力測控儀表。</p><p>　　為滿足被測對象的各異(有耐震或耐腐蝕及防爆等要求),可選用符合要求的耐震電接點壓力表或耐腐蝕電接點壓力表及防爆電接點壓力表等。</p><p>　　普通型 　適于測量對銅合金、鐵無腐蝕作用的氣體及液體的壓力。</p>&

80、lt;p>　　防腐型　 主要測壓元件及儀表外殼均采用不銹鋼材料設(shè)計，適于測量腐蝕性較強的氣體及液體的壓力。</p><p>　　防腐耐震型　通過對表體內(nèi)充油，利用液體阻尼確保無振動顯示，適用于測量介質(zhì)強烈脈動及環(huán)境震動較大的場所。</p><p>　　防爆型 　 適用于環(huán)境有爆炸性混合物的危險場所。</p><p>　　3.5 微型打印輸出</p>

81、;<p>　　表11 通訊接口引腳定義</p><p>　　Dwonload接口默認(rèn)處于下載模式，需將下載模式轉(zhuǎn)換成通訊模式，操作如下：</p><p>　　圖12 下載模式轉(zhuǎn)換成通訊模式</p><p>　　保持觸摸屏處于斷電狀態(tài)，使用導(dǎo)線將Dwonload接口的5腳和6腳短接，</p><p>　　短接完成后，給觸摸屏通

82、電，而后取下短接導(dǎo)線，插上通訊電纜即可。</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計部分</p><p>　　4.1西門子SMART700通訊</p><p>　　4.1.1 人機界面</p><p>　　THPSSM-1型系統(tǒng)的人機界面采用西門子SMART觸摸屏。人機界面采用西門子Smart 700觸摸屏。人機界面是在操作人員和機器設(shè)備之間做

83、雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理、監(jiān)控、管理隨時可能變化的信息的多功能顯示屏幕。圖12 西門子smart700IE</p><p>　　4.1.2 連接組態(tài)PC</p><p>　　1.組態(tài)PC 能夠提供下列功能： </p><p><b>　　傳送項目；</b><

84、/p><p><b>　　傳送設(shè)備映像；</b></p><p>　　將HMI 設(shè)備恢復(fù)至工廠默認(rèn)設(shè)置；</p><p>　　備份、恢復(fù)項目數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.將組態(tài)PC 與Smart Panel 連接：</p><p><b>　　關(guān)閉HMI 設(shè)備；</b><

85、/p><p>　　將 PC/PPI 電纜的RS485 接頭與HMI 設(shè)備連接；</p><p>　　將PC/PPI 電纜的RS232 接頭與組態(tài)PC 連接。圖13 PPI電纜連接PC</p><p>　　4.1.3 連接HMI設(shè)備</p><p><b>　　表13 串行接口</b></p>&l

86、t;p>　　下表顯示了 DIP 開關(guān)設(shè)置?？墒褂?RTS 信號對發(fā)送和接收方向進(jìn)行內(nèi)部切換。</p><p>　　表14 DIP 開關(guān)設(shè)置</p><p>　　4.1.4 啟用數(shù)據(jù)通道</p><p>　　用戶必須啟用數(shù)據(jù)通道從而將項目傳送至 HMI 設(shè)備。</p><p>　　說明：完成項目傳送后，可以通過鎖定所有數(shù)據(jù)通道來保護(hù)H

87、MI設(shè)備，以免無意中覆蓋項目數(shù)據(jù)及 HMI設(shè)備映像。</p><p>　　啟用一個數(shù)據(jù)通道 - Smart Panel（Smart 700）</p><p>　　按“Transfer”按鈕，打開“TransferSettings”對話框。</p><p>　　如果 HMI 設(shè)備通過 PC-PPI 電纜與組態(tài) PC 互連， 則在“Channel 1” 域中激活“Ena

88、ble Channel”復(fù)選框。</p><p>　　使用“OK”關(guān)閉對話框并保存輸入內(nèi)容。</p><p>　　4.1.5 WinCC flexible 2008 的安裝</p><p><b>　　安裝步驟：</b></p><p>　　先裝Wincc flexible 2008 CN</p><

89、;p>　　其次裝Wincc flexible 2008_SP2</p><p>　　最后裝Smart panelHSP</p><p>　　按向?qū)崾?，一路按下【下一步】，按下【完成】，軟件安裝完畢。</p><p>　　4.1.6 工程制作</p><p>　　安裝好Wincc flexible 2008軟件后，在【開始】/【程序】

90、/【 WinCC flexible 2008】下找到相應(yīng)的可執(zhí)行程序點擊，打開觸摸屏軟件。界面如下：</p><p>　　點擊菜單[選項]里的[創(chuàng)建一個空項目]，在彈出的界面中選擇觸摸屏【Smart Line】【 Smart 700】,點擊確定，進(jìn)入如下界面。</p><p>　　在上述界面中，左側(cè)菜單選擇通訊下的雙擊“連接”，選擇通訊驅(qū)動程序（SIMATIC S7 200）。設(shè)置完成，再

91、雙擊左側(cè)菜單選擇通訊下的“變量”，建立變量表。如下圖</p><p>　　變量建立完成，再雙擊左側(cè)菜單選擇畫面下的“添加 畫面”，可以增加畫面的數(shù)量，再選擇畫面一，進(jìn)行畫面功能制作，如制作一個返回初始畫面按鈕，選擇右側(cè)“按鈕”，在“常規(guī)”下設(shè)置文字顯示，在“事件”下選擇“單擊”設(shè)置函數(shù)如下圖，在“外觀”下設(shè)置其他外觀顯示，返回功能按鈕設(shè)置完成。</p><p>　　制作指示燈，用于監(jiān)控PL

92、C輸入輸出端口狀態(tài)，選擇右側(cè)“圓”，在“外觀”下設(shè)置如下：</p><p>　　制作按鈕，用于對PLC程序進(jìn)行控制，選擇右側(cè)“按鈕”，在“事件”下設(shè)置“置位按鈕”，如下圖：</p><p>　　制作完成一個簡單的畫面如下：</p><p>　　4.1.7 工程下載</p><p>　　通過PC/PPI通信電纜連接觸摸PPI/RS422/RS

93、485接口與PC機串口。</p><p>　　觸摸屏需開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口激活“Enable Channel”復(fù)選框選中后關(guān)閉，后選擇“Transfer”啟動下載。</p><p>　　點擊下載按鈕下載工程。如下圖:</p><p>　　下載完成，觸摸屏需在開啟用數(shù)據(jù)通道選擇“Control Panel”，在彈出窗口取消選中后

94、關(guān)閉，用專用連接電纜連接PLC與觸摸屏就可以實現(xiàn)所設(shè)定的控制。</p><p>　　4.2 S7-200CN 程序控制</p><p>　　西門子的SIMATIC S7系列是市場上流行的具有代表性的可編程序控制器，它包括S7-200、S7-300、S7-4000三大類，其中S7-200是小型可編程序控制器，可以應(yīng)用于各種小型自動化系統(tǒng)，具有緊湊的設(shè)計，良好的擴展性，安全可靠的通讀，界面友

95、好的編程軟件，高速的處理能車，強大的指令集。</p><p>　　可編程序控制器是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，在今后的工業(yè)控制領(lǐng)域中它必將迅速發(fā)展并成為主統(tǒng)，通常PLC的輸入類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。</p><p>　　4.2.1 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　1.中央處

96、理器 </b></p><p>　　中央處理單元(CPU)一般由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路相連接。與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，當(dāng)PLC處于運行方式時，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。 </p>

97、;<p><b>　　存儲器</b></p><p>　　PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 </p><p>　　系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改，它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各項工作。  </p><p>　　用

98、戶存儲器包括用戶程序存儲器(程序區(qū))和功能存儲器(數(shù)據(jù)區(qū))兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序， </p><p><b>　　3.輸入單元</b></p><p>　　可編程序控制器的輸入信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入單元從廣義上分包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入映像寄存器。

99、 </p><p><b>　　輸出單元</b></p><p>　　可編程序控制器的輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸出單元從廣義上分包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸出的映像寄存器。 5.通訊接口</p><p>　　現(xiàn)代PLC一個顯著的特點就是具有通訊功能，目前主流的PLC一般都具有RS485（或RS

100、232）通訊接口，以便連接編程設(shè)備、監(jiān)視器、打印機等外圍設(shè)備，或連接諸如變頻器、溫控儀等簡單控制設(shè)備進(jìn)行簡單的主從式通訊，實現(xiàn)“人一機”或“機—機’’之間的對話。</p><p><b>　　6.I/O接口電路</b></p><p>　　S7-200 CPU22X 系列的每種主機所提供的本機I/O點的I/O地址是固定的，進(jìn)行擴展時，可以在CPU右

101、邊連接多個擴展模塊。每個擴展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。輸入與輸出模塊的地址不會沖突，模擬量控制模塊地址也不會影響數(shù)字量。常用的PLC包含4種接口，分別是開關(guān)量輸入口DI、開關(guān)量輸出口DO、模擬量輸入口AI、模擬量輸出口AO。不同種類的PLC包含不同數(shù)量的接口，設(shè)計該系統(tǒng)時，需要根據(jù)PLC的不同，相應(yīng)設(shè)計出不同特性和數(shù)量的I/O口。</p><p>　　在PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

102、中，當(dāng)需要大量的輸入輸出端口時，通常采用的方法是數(shù)據(jù)線插入擴展槽將每個模塊都設(shè)計出一定數(shù)量的開關(guān)量I/O和模擬量I/O口，這樣做的好處是可以把每個模塊都設(shè)計成一樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)在和具體的PLC系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試的時候，那么只需要根據(jù)實際PLC的I/O口數(shù)量選擇相應(yīng)接口模塊的數(shù)量，該文將設(shè)計一個具有24個DI、16個DO、4個AI、4個AO的PLC自檢測及測試系統(tǒng)。4路PWM和8路I/0位A/D轉(zhuǎn)換。其中PWM可以作為D/A使用，則每個模塊都可以設(shè)

103、計若干開關(guān)量I/O口和模擬量I/O口，而無需外部擴展A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片，將大大簡化硬件設(shè)計工作。</p><p>　　4.2.2 可編程控制器的工作原理</p><p>　　為了滿足工業(yè)邏輯控制的要求，同時結(jié)合計算機控制的特點，PLC的工作方式采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令執(zhí)行開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)

104、束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。整個過程可分為上電處理、自診斷處理、通訊服務(wù)、程序掃描。</p><p><b>　　1.上電處理</b></p><p>　　PLC上電后對系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化，包括硬件初始化和軟件初始化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 </p><p><b>

105、;　　2.自診斷處理</b></p><p>　　PLC每掃描一次，執(zhí)行—次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常。如CPU、電池電壓、程序存儲器、I／O和通訊等是否異?；虺鲥e，如檢查出異常時，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，所有的掃描便停止。 </p><p><b>　　3.通訊

106、服務(wù)</b></p><p>　　PLC自診斷處理完成以后進(jìn)入通訊服務(wù)過程。首先檢查有無通訊任務(wù)，如有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備的通訊處理，并對通訊數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理；然后進(jìn)行時鐘、特殊寄存器更新處理等工作。 </p><p><b>　　4. 程序掃描</b></p><p>　　PLC在上電處理、自診斷和通訊服務(wù)完成以后，如果工

107、作選擇開關(guān)在RUN位置，則進(jìn)人程序掃描工作階段。先完成輸入處理，即把輸入端子的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中，然后執(zhí)行用戶程序，最后把輸出處理結(jié)果刷新到輸出鎖存器中。   在上述幾個部分中，通訊服務(wù)和程序掃描過程是PLC工作的主要部分，其工作周期稱為掃描周期?？梢钥闯鰭呙柚芷谥苯佑绊懣刂菩盘柕膶崟r性和正確性，為了確?？刂颇苷_實時地進(jìn)行，在每個掃描周期中，通訊任務(wù)的作業(yè)時間必須被控制在一定范圍內(nèi)。</p><

108、p>　　PLC運行正常時， 程序掃描周期的長短與CPU的運算速度、與I/O點的情況、與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行l(wèi) KB指令所需時間來說明其掃描速度，一般為零點幾ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行時間是不同的，從零點幾μs到上百μs不等，故選用不同指令所用的掃描時間將會不同。而對于一些需要高速處理的信號，則需要特殊的軟、硬件措施來處理。 當(dāng)PLC處于正常運行時，它將不斷重復(fù)掃描過程。分析上

109、述掃描過程，如果對遠(yuǎn)程I/O、特殊模塊和其他通訊服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個階段了。</p><p>　　4.2.3 S7-200 CPU存儲器的有效范圍和特性</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進(jìn)行編程。同時也可以使用STEP 7-

110、Micro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進(jìn)行編程。 </p><p>　　STEP 7-Micro/DOS不能對CPU 221/222/224/224XP/226編程。如果使用PG/PC的串口編程，則需要使用PC/PPI電纜。 </p><p>　　如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件，則也可以通過SIMATIC CP

111、5511或CP 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達(dá)187.5kbit/s。 </p><p>　　可以利用PC/PPI 電纜和自由口通訊功能把 S7-200 CPU 連接到許多和RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備。 </p><p>　　有兩種不同型號的 PC/PPI 電纜： </p><p>　?。?）帶有RS-232口的隔離型 PC/PPI 電纜，用5個DI

112、P開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項 （見下圖）。 </p><p>　　（2）帶有RS-232口的非隔離型 PC/PPI 電纜，用4個DIP開關(guān)設(shè)置波特率。 </p><p>　　圖13 帶有RS-232口的DIP開關(guān)</p><p>　　-----當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時，PC/PPI 電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時，PC

113、/PPI 電纜是接收模式。當(dāng)檢測到RS-232的發(fā)送線有字符時，電纜立即從接收模式轉(zhuǎn)換到發(fā)送模式。當(dāng)RS-232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時，電纜又切換到接收模式。這個時間與電纜上的DIP開關(guān)設(shè)定的波特率選擇有關(guān)。</p><p>　　4.2.4 S7-200用到的可編程序控制器指令</p><p><b>　　1.子程序的調(diào)用</b></p>

114、<p>　　在編寫子程序時，子程序中用的都是全局變量，而功能塊中用到的都是局部變量L（其實功能塊也是用子程序來變寫），兩者的另一個區(qū)別是：在調(diào)用子程序時不用給子程序任何的輸入，只要一個使能就可以，而在調(diào)用功能塊時就要給功能塊輸入一些參數(shù)，一般編好的功能塊是有輸入輸出的，至于功能塊中使用了那些變量我們不用去考慮，還有一個優(yōu)點就是功能塊內(nèi)的變量是自動分配的，在變量中想添加一變量時可以直接插入而不用管它占用了那些變量地址。所以要

115、想實現(xiàn)某個功能就可以調(diào)用功能模塊，我們只需要給幾個參數(shù)，然后就直接取輸出就可以了，很方便快捷，這樣下來我們的程序就是由一個一個的功能塊完成了，直觀。</p><p>　　我們在編程時要注意，功能塊是否執(zhí)行的判斷語句不要放到功能塊的內(nèi)部開頭部分，而要放到功能塊的外部，變?yōu)槭欠裾{(diào)用功能塊而不是調(diào)用后再判斷是否執(zhí)行。</p><p>　　2.主雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)指令</p><p&g

116、t;　　工業(yè)控制過程中在用到類似電子線路中使用的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能時，往往會大費周折。這里用PLC程序模擬雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯功能，在工業(yè)控制開發(fā)中開辟了一條便利捷徑。我們知道雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有記憶特性，它有兩個穩(wěn)定的工作狀態(tài)0和1，在外加信號觸發(fā)下電路可從一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種穩(wěn)定的工作狀態(tài)。 </p><p>　　3.移位指令及應(yīng)用 </p><p>　　MOV——移動指令代碼