自考論文PC控制系統設計的要點(diǎn)
自考論文PC控制系統設計的要點(diǎn)
摘要：該文指出 PC控制系統設計，硬件要確定PC單機還是PC網(wǎng)絡(luò )，80點(diǎn)以?xún)鹊南到y選用不須擴展模塊的PC單機，PC輸入輸出點(diǎn)數要留有10％余量，存儲容量和指令執行速度是重要指標，手持編程器易于現場(chǎng)調試，選用大公司的 PC產(chǎn)品；輸入回路中電源為 AC85—240V、DC24V時(shí)，應加裝電源凈化元件，PC內、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接；輸出回路中輸出方式：繼電器輸出適用于不同公共點(diǎn)間帶不同交、直流負載，電流達2A／點(diǎn)；晶體管輸出適宜高頻動(dòng)作，響應時(shí)間 0.2ms。每個(gè)“COM”點(diǎn)加一熔絲。用手持編程器編程先畫(huà)梯形圖再編程。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 可編程序控制器 系統 設計 應用
在現代化的工業(yè)生產(chǎn)設備中，有大量的數字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開(kāi)閉，產(chǎn)品的計數，溫度、壓力、流量的設定與控制等，工業(yè)現場(chǎng)中的這些自動(dòng)控制問(wèn)題，若采用可編程序控制器(PC)來(lái)解決自動(dòng)控制問(wèn)題已成為最有效的工具之一，本文敘述PC控制系統設計時(shí)應該注意的問(wèn)題。
硬件選購目前市場(chǎng)上的PC產(chǎn)品眾多，除國產(chǎn)品牌外，國外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德國的SIEMENS，韓國的LG等。近幾年，PC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性?xún)r(jià)比越來(lái)越高，這是眾多技術(shù)人員選用PC的重要原因。那么，如何選購PC產(chǎn)品呢?
1．系統規模首先應確定系統用 PC單機控制，還是用PC形成網(wǎng)絡(luò )，由此計算PC輸入、輸出點(diǎn)。數，并且在選購PC時(shí)要在實(shí)際需要點(diǎn)數的基礎上留有一定余量(10%)。
2．確定負載類(lèi)型根據PC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統的穩定運行是很重要的。
3．存儲容量與速度盡管?chē)飧鲝S(chǎng)家的PC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區別。目前還未發(fā)現各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個(gè)公司的開(kāi)發(fā)軟件都不相同，而用戶(hù)程序的存儲容量和指令的執行速度是兩個(gè)重要指標。一般存儲容量越大、速度越快的PC價(jià)格就越高，但應該根據系統的大小合理選用PC產(chǎn)品。
4．編程器的選購 PC編程可采用三種方式：
一是用一般的手持編程器編程，它只能用商家規定語(yǔ)句表中的語(yǔ)句編程。這種方式效率低，但對于系統容量小，用量小的產(chǎn)品比較適宜，并且體積小，易于現場(chǎng)調試，造價(jià)也較低。
二是用圖形編程器編程，該編程器采用梯形圖編程，方便直觀(guān)，一般的電氣人員短期內就可應用自如，但該編程器價(jià)格較高。
三是用 IBM個(gè)人計算機加PC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PC開(kāi)發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現場(chǎng)調試。
因此，應根據系統的大小與難易，開(kāi)發(fā)周期的長(cháng)短以及資金的情況合理選購PC產(chǎn)品。
5．盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保障，且技術(shù)支持好，一般售后服務(wù)也較好，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級。
輸入回路的設計
1．電源回路 PC供電電源一般為 AC85—240V(也有DC24V)，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1：1隔離變壓器等)。
2．Pc上DC24V電源的使用各公司 PC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施(因為該電源的過(guò)載或短路都將影響PC的運行)。
3. 外部DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等，而PC上DC24V電源容量不夠時(shí)，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“—”端不要與 PC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相連，否則會(huì )影響PC的運行。
4．輸入的靈敏度各廠(chǎng)家對PC的輸人端電壓和電流都有規定，如日本三菱公司F7n系列Pc的輸入值為：DC24V、7mA，啟動(dòng)電流為4．5mA，關(guān)斷電流小于1．5mA，因此，當輸入回路串有二極管或電阻(不能完全啟動(dòng))，或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)(不能完全切斷)，就會(huì )有誤動(dòng)作，靈敏度下降，對此應采取措施。另一方面，當輸入器件的輸入電流大于PC的最大輸入電流時(shí)，也會(huì )引起誤動(dòng)作，應采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PC，Bp輸入元件的公共點(diǎn)電位相對為負，電流是流出 PC的輸入端。
輸出回路的設計
1．各種輸出方式之間的比較
(1)繼電器輸出：優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)之間可帶不同的交、直流負載，且電壓也可不同，帶負載電流可達2A／點(diǎn)；但繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)作的.負載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負載電流的增加而減少，一般在幾十萬(wàn)次至Jl百萬(wàn)次之間，有的公司產(chǎn)品可達1000萬(wàn)次以上，響應時(shí)間為10ms
(2)晶閘管輸出：帶負載能力為0．2A／點(diǎn)，只能帶交流負載，可適應高頻動(dòng)作，響應時(shí)間為1ms.
(3)晶體管輸出：最大優(yōu)點(diǎn)是適應于高頻動(dòng)作，響應時(shí)間短，一般為0.2ms左右，但它只能帶 DC 5—30V的負載，最大輸出負載電流為0．5A／點(diǎn)，但每4點(diǎn)不得大于0．8A。
當你的系統輸出頻率為每分鐘6次以下時(shí)，應首選繼電器輸出，因其電路設計簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負載能力強。當頻率為10次／min以下時(shí)，既可采用繼電器輸出方式；也可采用PC輸出驅動(dòng)達林頓三極管(5—10A)，再驅動(dòng)負載，可大大減小電流。
2．抗干擾與外部互鎖當 PC輸出帶感性負載，負載斷電時(shí)會(huì )對PC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負載應在其旁邊并接續流二極管，對交流感性負載應并接浪涌吸收電路，可有效保護PC。
當兩個(gè)物理量的輸出在PC內部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PC的外部也應進(jìn)行互鎖，以加強系統的可靠性。
3．“GOM“點(diǎn)的選擇不同的 PC產(chǎn)品，其“COM”點(diǎn)的數量是不一樣的，有的一個(gè)“COM”點(diǎn)帶8個(gè)輸出點(diǎn)，有的帶4個(gè)輸出點(diǎn)，也有帶2個(gè)或1個(gè)輸出點(diǎn)的。當負載的種類(lèi)多，且電流大時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶1—2個(gè)輸出點(diǎn)的 PC產(chǎn)品；當負載數量多而種類(lèi)少時(shí)，采用一個(gè)“COM”點(diǎn)帶4—8個(gè)輸出點(diǎn)的PC產(chǎn)品。這樣會(huì )對電路設計帶來(lái)很多方便，每個(gè)“COM”點(diǎn)處加一熔絲，1—2個(gè)輸出時(shí)加2A的熔絲，4—8點(diǎn)輸出的加5—10A的熔絲，因 PC內部一般沒(méi)有熔絲。
4．PC外部驅動(dòng)電路對于 PC輸出不能直接帶動(dòng)負載的情況下，必須在外部采用驅動(dòng)電路：可以用三極管驅?zhuān)部梢杂霉虘B(tài)繼電器或晶閘管電路驅動(dòng)，同時(shí)應采用保護電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管(LED)指示。印制板應做成插拔式，易于維修。
PC的輸入輸出布線(xiàn)也有一定的要求，請看各公司的使用說(shuō)明書(shū)。
擴展模塊的選用
對于小的系統，如80點(diǎn)以?xún)鹊南到y．一般不需要擴展；當系統較大時(shí)，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統總點(diǎn)數及擴展模塊的數量都有限制，當擴展仍不能滿(mǎn)足要求時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò )結構；同時(shí)，有些廠(chǎng)家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持擴展模塊，因此，在進(jìn)行軟件編制時(shí)要注意。當采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠(chǎng)家也有一些規定，請看相關(guān)的技術(shù)手冊。
各公司的擴展模塊種類(lèi)很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PC的這種模塊化設計為用戶(hù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了方便。
PC的網(wǎng)絡(luò )設計
當用PC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)，其難度比PC單機控制大得多。首先你應選用自己較熟悉的機型，對其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執行速度和用戶(hù)程序存儲容量也應仔細了解。否則，不能適應你的實(shí)時(shí)要求，造成系統崩潰。另外，對通信接口、通信協(xié)議、數據傳送速度等也要考慮。
最后，還要向 PC的商家尋求網(wǎng)絡(luò )設計和軟件技術(shù)支持及詳細的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統大小而定。
軟件編制
在編制軟件前，應首先熟悉所選用的 PC產(chǎn)品的軟件說(shuō)明書(shū)，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫(huà)出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯，速度也快。編程結束后先空調程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設備上調試。
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