文档介绍：第一章系统概述
过去的工业控制系统,几乎是由清一色的继电器控制回路构成。近年来,由于世界电子技术突飞猛进的发展,特别是微处理器和数字技术的发展已使可编程控制器(简称PLC)的性能和功能有了很大的提高。PLC是一种以计算机技术为基础的、专为工业环境设计的数字运算装置。具有功能齐全、使用方便灵活、可靠性高、抗干扰能力强及易于维护维修等优点。它不仅可替代传统的继电器控制系统,还可以构成复杂的工业过程控制网络,已成为当代工业自动化的主流。
监控系统是生产过程的核心。由PLC组成的过程级控制系统,不但要采集现场数据,反映现场设备的状态,更为重要的是能够根据得到的信息自动控制生产过程的顺利进行,而且当系统出现异常故障时能作出处理。一旦处理结束,要能切换到自动状态。本文首先简要描述了系统的控制对象和控制任务;然后介绍了回转台控制系统的组成;根据生产的工艺流程和要求,讨论系统的体系结构以及硬件、软件的设计方案和实现。
回转台是车轮公司的重要设备。车轮生产工艺复杂,从德国机床加工完毕的车轮必须经过检测线的全部检测项目后,才能判为合格产品,包装后销售。回转台是连接1条车轮加工线和2条车轮检测线的设备。原先的回转台采用继电器接触器系统,已经完全老化,故障率极高,检修困难;随着第3条检测线的安装投产,该设备连接1条加工线和3条检测线,控制要求复杂,因此该系统改造必须进行。根据回转台的功能要求、工艺要求以及安全规范,结合项目所要达到的技术目标,我们采用先进的德国西门子SIMATIC S7-200可编程控制器,完成自动控制任务。
第二章 PLC的结构及基本配置
一般讲,PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下:
接口部件输出
输入接口部件
中央处理单元
CPU板
接受驱动
现场信号受控元件
电源部件

CPU的构成
PLC中的CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路,
与通用计算机一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。
CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。
CPU的寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU虽然划分为以上几个部分,但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器,由于电路的高度集成,对CPU内部的详细分析已无必要,我们只要弄清它在PLC中的功能与性能,能正确地使用它就够了。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模块总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口,用于接I/O模板或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关,用以对PLC作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
I/O模块
PLC的对外功能,主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的,按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
电源模块
有些PLC中的电源,是与CPU模块合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流220VAC或110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为24V。

大多数模块式PLC使用底板或机架,其