《PLC可编程控制器在经过控制系统实验装置中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC可编程控制器在经过控制系统实验装置中的应用.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、PLC可编程控制器在经过控制系统实验装置中的应用随着当代科学技术的飞速开展，不仅对消费经过自动化，也对消费治理提出了更高的要求。通过计算机网络技术把自动控制与计算机治理系统结合起来，集治理和经过控制为一体是当今工业自动控制开展的趋势。复杂的经过控制系统，常采用两级网络拓扑构造，底层用现场总线以便控制装置尽可能靠近被控消费经过现场，上层采用工业以太网，监控级相对集中于主控室内，进而实现对消费经过的集中治理和分散控制。这样构成的控制系统具有实时性好、可靠性高、抗干扰才能强等优点，比传统DCS系统更经济，更可靠。为了适应这一形式的开展要求，进步实验教学质量，使工科学生在校期间就能受到良好的工程理论锻
2、炼，因此开发了基于工业以太网及现场总线的经过控制系统实验装置。2系统配置及网络构造实验装置控制系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统两局部构成。整个网络采用两层网络拓扑构造，上层为工业以太网，用于上位机PC之间以及上位机和下位机PLC之间的通讯，底层为PROFIBUS-DP现场总线，用于下位机PLC主站DPM1和四个从站DPS1-DPS4之间的通讯，其中，PLC主站和从站控制液位、压力和温度流量等经过控制实验装置。系统用SIMATICSTEP7软件进展网络组态、硬件组态以及PLC控制程序的编写，并用组态软件SIMATICWinCC实现了上位机与PLC的动态连结。整个系统组成如图1所示:al
3、ign=center图1经过控制系统实验装置构造图/align2.1现场局部现场局部是所需控制的液位、温度流量和压力实验装置，变送器将采样数据转换成420mA的电流信号，直接接入SM334模块模拟量输入/输出模块，经模/数转换变成027648的数字量。开关量的输入输出接入SM323模块数字量输入输出模块。2.2控制单元控制单元采用西门子PLC,S7-300系列PLC功能强大，采用模块化设计，有中央处理单元CPU、各种信号模块SM、通讯模块CP、功能模块FM、电源模块PS、接口模块IM等，有多种规格的CPU可供选择。通过CPU上集成有PROFIBUS-DP接口、MPI接口或者通讯模块可以连接AS
4、-I接口、PROFIBUS总线和工业以太网系统。本系统主站采用西门子S7-300系列PLC，其CPU为315-2DP。它执行指令时间短，扫描1000条指令不需10ms，足以知足控制的时间要求。主站还带2个信号处理模块DI16/DO16、AI4/AO2和一个通讯模块CP343-1用于上位机和PLC之间通过工业以太网进展通讯。从站选用PROFIBUS-DP分布式I/OET200M，带2个信号处理模块DI16/DO16和AI4/AO2，从站没有中央处理器单元，各从站之间经IM153接口模块通过DP总线进展连接。组态之后，添加的分布式I/O与PLC站中的本地I/O具有统一的编址。2.3上位机上位机为四
5、台工控机，主机界面设计采用西门子的WinCC组态软件，保证了与工控机的完全兼容。软件集成了组态、脚本语言、OPC等先进技术，提供了Windows操纵系统环境下使用各种通用软件的功能。该软件具有适用于工业消费经过的图形显示、控制和报警画面、实时和历史趋势曲线、归档以及报表打印等功能模块。另外WinCC还有对SIMATICPLC进展系统诊断的选项，给硬件的维护提供了方便。系统应用程序的开发和运行软件为STEP7V5.2，它是适用于S7-300/400PLC系列的编程、组态标准软件包。通过STEP7V5.2用户可以完成以下任务:1网络组态，设置连接和接口;2组态硬件;3编写和调试用户程序。3网络系统
6、原理PROFIBUS-DP是一种国际性、开放式的现场总线标准，主要用在工业经过控制领域。参照ISO/OSI参考模型，PROFIBUS-DP中没有第3层到第7层，直接数据链路映像DDLM提供易于进入第2层的用户接口，用户接口规定了用户及系统以及不同设备可以调用的应用功能。它是专为工业控制系统和设备级分散I/O之间的通讯设计，用于分布式控制系统的高速数据传输,其模块可取代价格昂贵的24V或者420mA并行信号线。中央控制器通过高速串行线同分散的现场设备进展通讯，多数数据交换经过是周期的,主站周期地读取从站的输入信息并向从站发送输出信息。除周期性用户数据外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需
7、的非周期性通讯，以进展配置、诊断和报警处。SIMATIC工业以太网是基于国际标准的网络，专为工业应用而优化设计，支持ISO和TCP/IP协议，通过它可快速地建立PLC与PC/PG之间的通讯。产品的开发遵循分布式的“开放式控制构造，使其具有网络组态简便即插即用、通讯可靠、网络故障恢复时间短小于0.3秒等优点。由于采取全双工共担负荷方式工作，适用于对性能要求高的工业网络，通过切换技术可以可以实现非常庞大的网络构造。4网络系统组态组态之前先要建立一个工程如Project1，在工程中插入SIMATIC300站。4.1硬件组态在HWConfig中为SIMATIC300站组态硬件，包括机架、电源槽1、CP
8、U槽2、通讯模块槽4和输入输出模块。设置集成在CPU上的DP主站接口的参数，并建立要连接到DP主站接口的PROFIBUS网络。4.2DP从站组态以ET200M站连入DP主站为例。先从硬件中选择接口模块IM153-l，连入DP主站接口的PROFIBUS网络，如图2所示，并设置此DP从站的PROFIBUS地址。地址要和IM153模块上的地址选择开关设定的地址相一致。ET200M从站配置有2个信号模块，从ET200M的DI/DO中找到相应型号模块并参加从站的相应槽中，如图3所示。在使用硬件目录时要确认你是在正确的文件夹中,例如，为ET200M选择模块应在ET200M文件夹中查找。添加的分布式I/O与
9、PLC主站中的本地I/O具有统一的编址，因此在程序中可以像访问本地I/O一样方便地访问分布式I/O，在编程时完全不必考虑一个I/O地址在物理上是通过何种方式连接的。align=center图2ET200M从站与DP主站的组态图3ET20M从站的信号模块组态/align4.3端口设置1PG/PC接口是PG/PC和PLC之间进展通讯的接口，要实现PG/PC和PLC设备之间的通讯连接，必须正确的设置该接口。在控制面板中翻开“SetPG/PCInterface，选中“S7OnLineSTEP7，再选择网卡类型。然后进入STEP7的硬件组态HWConfig中设置通讯模块的MAC地址，地址为CP343-1
10、标签上给出的物理地址，其格式是一个12位的16进制数如:08-00-06-00-44-AE。另外还需给PLC分配唯一的IP地址如:192.168.0.130及子网掩码如:255.255.255.0。2设置PROFIBUS网络:利用图形组态工具NetPro设置括PROFIBUS总线的传输速率、最高站地址、总线行规、总线参数等。系统组态完成后，应下载到PLC，并调试使硬件之间连通。4.4程序的编写和调试STEP7是用于S7-300/400创立控制程序的标准软件，编程语言主要有:梯形图、语句表和功能块图。通常用户程序由组织块OB、功能块FB。功能FC和数据块DB构成。OB1为主程序循环块，是必须的。
11、根据控制程序的复杂程度，对简单程序可将所有的程序放入OB1中进展线性编程，假如程序比拟复杂应进展构造化编程，将程序用不同的逻辑块加以构造化，通过OB1调用这些逻辑块。对一个实际的经过控制，按照所采用的控制策略编写用户程序，模拟调试后下载到PLC，与实际系统联调，完成相应的控制功能。5WinCC监控通讯组态WinCC提供SIMATICS7Protocolsuite.CHN驱动程序，此驱动程序支持多种类型的网络协议，通过它的通道单元可以与各种SIMATICS7-300/400PLC进展通讯，详细选择通道单元的类型要看WinCC与自动化系统的连接类型。本系统选择工业以太网通道单元，工业以太网是工业环
12、境中最有效的一种子网，它适用与治理层和现场层通讯。首先添加SIMATICS7ProtocolsuiteCHN驱动程序，然后在“SIMATICS7ProtocolSute下选择“IndustrialEthemet通道单元，翻开“连接属性输入连接名称，在连接参数中输入所要连接的PLC的通讯模块CP343-1的MAC地址，PLC中CPU所在的机架号和插槽号。此处的插槽号应是CPU所在的插槽号，不是通讯模块所在的插槽号。然后，用户根据详细的经过控制任务，在新建的连接下建立变量，把变量和PLC中所要连接的地址对应起来，与PLC建立连接。最后利用WinCC完成各种显示画面和数据的组态。6完毕语本文所建立的
13、现场总线控制网络，通过接入标准以太网，还可以实现远程监控。该实验装置是根据自动化专业及相关专业教学的特点，基于经过控制根底上集PLC技术、网络技术为一体的先进的实验装置，采用了多种常用控制算法和理论，除包含常见的PID算法外，还增加了模糊控制、人工神经网络控制等先进的控制策略。1贾东耀,汪仁煌.工业控制网络构造的开展趋势.工业仪表与自动化装置,2002,1152赵先新,曹学军.SIEMENSS7系统工业通讯网络.电气传动自动化,2003,243刘锴,周海.深化浅出西门子S7-300PLC.北京:北京航空航天大学出版社,20044苏昆哲.深化浅出西门子WinCCV6.北京:北京航空航天大学出版社,2004