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1、压缩机自动控制系统程序设计正文大学毕业设计论文压缩机自动控制系统程序设计第一章 可编程逻辑控制器基础知识1. PLC概述在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。应用广泛。但是传统的电器控制系统存在体积大，可靠性低，查线和排除故障困难等缺点，特别是接线复杂、不易更改，对生产工艺的变化的适应性差。1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC，获得了成功。从此，可编程控制器这一新技术迅速发展起来。1.1 PLC的定义可变程序控制器（Programmable Controller）简称PLC，是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心

2、，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新兴工业控制装置。国际电工委员会（IEC）1987年在可编程控制器标准草案第三稿中定义如下：“可变程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。1.2 PLC的特点PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有许多独特的优

3、点。主要有以下特点：(1)可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强是PLC最重要的特点之一。它采用了一系列的硬件和软件的抗干扰措施。(2)编程简单，使用方便目前，大多数PLC采用的语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。(3)通用性强，灵活性好，功能齐全PLC是通过软件实现控制的，其控制程序便在软件中，对不同的控制对象都可以采用相同的硬件进行配置。(4)设计简单，维护方便由于PLC用软件代替了传统电气控制硬件，控制柜的设计、安装界限工作量大为减少。PLC的用户程序大部分可在实验室进行调试，缩短了应用设计和调试周期。(5)体积小、重量轻、能耗低由于采用了集成电路，实现机电一体

4、化的理想控制设备。1.3 PLC分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、控制规模等进行大致分类。根据PLC的结构形式可分为整体式、模块式、叠装式三类。整体式PLC是将电源CPU、I/O接口等部件都集中在一个机箱内；模块式PLC是将PLC各组成部分分别做成若干个单独的模块；叠装式PLC是将整体式和模块式结合起来。按PLC的控制规模，PLC可分为小型机、中型机、大型机。小型机，控制点数小于256点，用户程序存储器的容量小于8K字。中型机的控制点数一般在256点-2048点范围内，用户程序存储器的容量小于50K字。大型机的控制点数在2048点以上，用

5、户程序存储器的容量达50K字以上。1.4 PLC现状与趋势PLC作为工控机的一员,在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。据统计,当今世界PLC生产厂家约150家,生产300多个品种。PLC在工控机市场中占有主要地位,并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时,只用作离散量的控制,其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等,最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能,它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域,广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战,各厂家正采取措施不断改进产品,主要表现为以下几个方面：(1)微型、

6、小型PLC功能加强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。（2）集成化发展趋势加强由于控制内容的复杂化和高难度化,使PLC向集成化方向发展,PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等,并强化了通讯能力和网络化,尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。（3）向开放型转变 现在开发以PC为基础、在WINDOWS平台下,符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC。2 S7-200基本组成SIEMENS SIMATIC S7-200由基本单元(S7-200 CPU模块),个人计算机(PC)或编程器，STEP7-Micro/WIN 32编程软件及

7、通信电缆组成，是叠装式小型PLC。它指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑。如图3-1所示：图3-1 S7-200 PLC系统的构成(1）基本单元（S7-200 CPU模块）S7-200 CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。在CPU模块的顶部端子盖内有电源及输出端子;在底部端子盖内有输入端子及传感器电源；在中部右侧前盖内有CPU工作模式开关、模拟量调节电位器和扩展I/O连接接口；在模块的左侧分别有状态指示灯、存储卡、及通信口。如图3-2。图3-2 S7-200 CPU模块(2）扩展单元S7-200 模块提供了一定数量的

8、本机I/O，扩展模块提供了附加的输入输出点（见图3-3）图3-3 带有扩展模块的CPU3）个人计算机（PC）或编程器个人计算机（PC）或编程器装上STEP7-Micro/WIN32 编程软件后，即可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监控等。PLC在正式运行时，不需要编程器。4）STEP7-Micro/WIN32编程软件STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，它支持32位Windows95，Windows98和Windows NT4.0使用环境。它的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、系统组态等。5）通信电缆通信电缆使PLC用来与个人计算机实现通信的。可以用PC

9、/PPI电缆；使用通信处理器时，可用多点接口电缆；使用MPI卡时，可用MPI卡专用通信电缆。6）人机界面文本显示器TD200不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示/确认方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量状态。过程参数可在显示器上显示，并可以随时地修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和测试系统时，可以进行参数设置和诊断。3. S7-200模块主要技术指标3.1 S7-200一般性能S7-200 CPU S7-200系列PLC可提供4种不同的基本型号的8

10、种CPU供选择使用。主要性能指标如下：表3-1 S7-200 CPU主要性能指标S7-200PLC CPU221CPU222CPU224CPU226集成数字量输入/输出 6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出可连接的扩展模块数量不可扩展2个7个7个最大可扩展的数字量输入/输出范围 不可扩展78点168点248点最大可扩展的模拟量输入/输出范围 不可扩展10点35点35点用户程序区 4K4K8K8K数据存储区 2K2K5K5K数据后备时间（电容） 50小时50小时50小时50小时后备电池200小时200小时200小时200小时编程软件 Step7-Micro/WINStep7-Micr

11、o/WINStep7-Micro/WINStep7-Micro/WIN标志寄存器/计数/定时器256/256/256256/256/256256/256/256256/256/256通讯接口 1*RS4851*RS4851*RS4852*RS485外部硬件中断 4444支持的通讯协议 PPI，MPI，自由口PPI，MPI，自由口，Profibus DPPPI，MPI，自由口，Profibus DPPPI，MPI自由口，Profibus DP实时时钟 外置时钟卡（选件）外置时钟卡（选件）内置时钟卡内置时钟卡外形尺寸（W*H*D）mm 90*80*6290*80*62120*80*62196*80

12、*623.2 CPU224性能S7-200 CPU224一般性能如下表所示：表3-2 S7-200 CPU224一般性能电源电压DC24V,AC100-230V电源电压波动DC20.4-28.8,AC84-264(47-63HZ)环境温度湿度水平安装0-55，垂直安装0-45，5%-95%大气压860-1080hPa保护等级IP20到IEC529输出给传感器的电压DC24V(20.4-28.8)输出给传感器的电流280mA,电子式短路保护（600mA）为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K字节/典型职位2.6K条指令数据后备整个BD1在EEPROM中无需维护，在RAM中当前的DB1表

13、职位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持，后备时间190h,插入电池后备200天编程语言LAD,FBD,STL程序结构一个主程序快（可以包括子程序块）程序执行自由循环、中断控制、定时器控制（1-255ms）子程序级8级指令集逻辑运算、应用功能位操作执行时间0.37s扫描时间监控300ms（可重启动）内部标志位256，可保持：EEPROM中0-112计数器0-256，可保持：256，6个高速计数器定时器可保持：256 4个定时器，1ms-30s 16个定时器,10ms-5min 236个定时器，100ms-54min接口一个RS485通信接口可连接的编程器/PCPG740,PG760,PC(

14、AT)本机I/O口数字量输入：14，其中4个可用作硬件中断，14个用于高速功能数字量输出：10，其中2个可用作本机功能，模拟电位器：2个可连接的I/O数字量输入/输出：最多94/74个模拟量输入/输出：最多28/7（或14）AS接口输入/输出：496最多可扩展模块7个CPU224输入特性如表3-3所示。表3-3 S7-200 CPU224 输入特性类型源型或汇型输入电压DC24V,“1”信号：14-35A,“0”信号：0-5A隔离光耦隔离，6点和8点输入电流“1”信号：最大4mA输入延迟（额定输入电压）所有标准输入：全部0.2-12.8ms(可调节)中断输入：（I0.0-0.3）0.2-12.8ms(可调节)高速计数器：（I0.0-0.5）最大30KHZCPU224输出特性如表3-4所示。表3-4 CPU224的输出特性类型晶体管输出继电器输出额定负载电压DC24V(20.4-28.8V)DC24V(4-30V) AC24-230V(20-250V)输出电压“1”信号：最小DC20VL+/L-隔离光电隔离，5点继电器隔离，3点和4点最大输出电流“1”信号：0.75A“1”信号：2A最小输出电流“0”信号：10A“0”信号：0mA输出开关容量阻性负载:0.75A灯负载：5W阻性负载:2A灯负载：DC30W,AC200W我们现场所选用的为CPU224的继电器输出类型，其端子接