[優(yōu)秀畢業(yè)設計精品] 基于西門子PLC液體藥品成分混合的控制設計

1、0 畢業(yè)設計 基于西門子基于西門子 plcplc 液體藥品成分混合的控制設計液體藥品成分混合的控制設計系系 部部 電子信息工程電子信息工程 專專 業(yè)業(yè) 名名 稱稱 電子信息科學與技術電子信息科學與技術 班班 級級 電子信息科學與技術電子信息科學與技術 2 2 班班 姓姓 名名 學學 號號 指指 導導 教教 師師 2010 年 11 月 28 日i 基于西門子基于西門子 plcplc 液體藥品成分混合的控制設計液體藥品成分混合的控制設計 摘 要 plc 是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置，也可以說它是一種用程序來改變控制功能的計算機。隨著微處理器、計算機和通信技術的飛速發(fā)展，可編程序控制器

2、plc 已在工業(yè)控制中得到廣泛應用，而且所占比重在迅速的上升。plc 主要由 cpu 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成。它應用于工業(yè)混合攪拌設備，使得攪拌過程實現(xiàn)了自動化控制、并且提升了攪拌設備工作的穩(wěn)定性，為攪拌機械順利、有序、準確的工作創(chuàng)造了有力的保障。本文所介紹的多種液體混合的 plc 控制程序可進行單周期或連續(xù)工作，具有斷電記憶功能，復電后可以繼續(xù)運行。另外，plc 還有通信聯(lián)網(wǎng)功能，再通過 wincc 組態(tài)，可直接對現(xiàn)場監(jiān)控、更方便工作和管理。關鍵詞：可編程序控制器 plc；液位傳感器； 定時器；iibased on plc control system of mixing e

3、ffcieng abstractcomputer technology as the core of plc in the general automatic control equipment, it is a kind of program to change control function of the computer. as microprocessors, computer and communication technology, the rapid development of plc programmable controller has widely applied in

4、 industrial control, and the proportion of the rapid rise in. plc mainly consists of cpu module, input and output module and programming module device. it is applied in industry, mixing equipment mixing process realized automation control, and improved the stability, agitate equipment work for the m

5、ixing machine smoothly, orderly, accurate working creates powerful guarantee. this paper introduces various liquid mixture of plc control procedures can be a single cycle or continuous working memory function, can continue running after, wired back. in addition, plc and communications, networking wi

6、ncc configuration, but through direct to site monitoring and management, and more convenient.key words: : plc programmable controller, level sensor, the timer,0目錄目錄第一章 引言.1第二章 總體方案設計.3第三章第三章 硬件設計硬件設計.53.1 硬件選型，根據(jù) plc 的輸入、出點數(shù)，控制功能選擇適用型號的 plc.53.1.1 plc 機型選擇.53.1.2 plc 容量選擇.73.1.3 i/o 模塊的選擇.73.1.4 電源模

7、塊的選擇.93.1.5 設備型號選擇.103.2 外部接線圖.103.3 系統(tǒng)安全設計，可靠性、實用性強.11第四章 程序設計.134.1 設計程序的流程圖 .134.2 i/o 分配表.144.3 控制程序設計，最大限度的滿足被控對象的控制要求.154.3.2 程序設計.17第六章 系統(tǒng)調(diào)試.226.1 系統(tǒng)模擬調(diào)試，在編程軟件和仿真軟件對控制程序調(diào)試.22第七章 總結.247.1 本設計的整體內(nèi)容和要求.247.2 本設計的功能和優(yōu)點.247.3 本次設計的心得體會.25結論.26致 謝.271參考文獻.280第一章引第一章引 言言1.1plc 的創(chuàng)始和發(fā)展過程為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周

8、期，適應產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正在向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方向發(fā)展。在煉油、化工、制藥等行業(yè)中,多種液體混合是必不可少的工序, 而且也是其生產(chǎn)過程中十分重要的組成部分。但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì), 以致現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣, 不適合人工現(xiàn)場操作。另外, 生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠等特點, 這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。所以為了幫助相關行業(yè), 特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制, 從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題。借助實驗室設備熟悉工業(yè)生產(chǎn)中 plc 的應用，了解不同公司的

9、可編程控制器的型號和原理，熟悉其編程方式，而多種液體混合裝置的控制更常見于工業(yè)生產(chǎn)中，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，尤其見于化學化工業(yè)中，便于學以致用。 plcplc 的中國現(xiàn)狀的中國現(xiàn)狀 我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍偏低，plc 產(chǎn)品的應用空間還很大。例如機械行業(yè)，80%以上的設備仍使用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器控制?？梢哉f，plc 在我國工業(yè)中的應用潛力還遠沒有得到充分發(fā)揮，大部分小型企業(yè)尚未完全應用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品。在未來愈見激烈的市場競爭中，這部分企業(yè)勢必需要應用自動化系統(tǒng)以提升自身實力，這將是 plc 市場壯大的一塊良好培養(yǎng)基。 1中國加入 wto 后，越來越多跨國企業(yè)把制造基地轉移至中國。制造

10、業(yè)的控制主要以離散控制為主，plc 是該領域控制系統(tǒng)的首選，制造企業(yè)為提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，必然會大量采用 plc，從而為 plc 的應用提供廣闊的市場應用前景。 2007-2012 年中國 plc 市場規(guī)模及預測(單位：億元)資料來源：中國自動化網(wǎng) plc 市場研究報告我國開始研制 plc 產(chǎn)品是上世紀 70 年代中期。90 年代，由于 plc 應用不斷深入，國內(nèi)又掀起研制 plc 的高潮，雖然仍是小型 plc，批量亦不大，但其功能、質(zhì)量和可靠性比 70 年代的產(chǎn)品有明顯的提高。 為盡快提升我國 plc 的技術水平，引進 plc 的先進生產(chǎn)技術，中外合資或外商獨資企業(yè)在國內(nèi)開始批量生產(chǎn)

11、plc。西門子公司率先在大連建立 plc 生產(chǎn)企業(yè)；歐姆龍公司在上海生產(chǎn)的 plc 遠銷海內(nèi)外。 目前，中國 plc 市場的 95以上被國外品牌占領。值得欣慰的是，國內(nèi)已有具有較強實力的公司開始拓展 plc 業(yè)務，并在中國 plc 市場有了一定響應。北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司就是一個典范。 plcplc 的行業(yè)應用的行業(yè)應用 冶金作為大型 plc 最大的應用行業(yè)，占據(jù)了大約 1/4 的市場。冶金行業(yè)各控制環(huán)節(jié)要求精度高，控制點數(shù)多，故而是大中型 plc 應用的主要行業(yè)。就中國而言，我們的冶金行業(yè)的現(xiàn)狀是非常落后、裝備技術水平低，相信隨著下游市場要求的提高和競爭的加劇，將帶來大量的技術改造項

12、目和高端生產(chǎn)線的投資。中國已有 6000 多家冶金企業(yè)，有大量在用的 plc 產(chǎn)品和眾多升級換代及備品備件市場。2汽車業(yè)是最有潛力的 plc 行業(yè)之一，主要需對各生產(chǎn)線的工位進行控制，plc 的應用數(shù)量多，但控制點數(shù)并不高，多在 300 個 i/o 左右，以中型 plc 為主。 電力行業(yè)本身的自動化水平很高，對 plc 的應用規(guī)?；鶖?shù)很大，是大中型plc 應用的又一大行業(yè)。plc 系統(tǒng)在電力施工機械中得到廣泛應用，并有良好的市場和空間。在化工行業(yè)，plc 市場保持著穩(wěn)定增長。未來化工行業(yè)在合成材料和有機化工領域投資應該會增大，這些領域項目對于自動化產(chǎn)品的需求量比較大。同時，由于對化工行業(yè)環(huán)保要

13、求的提高，化工廠需要對周邊的水處理和循環(huán)系統(tǒng)進行改造，會對自動化產(chǎn)品產(chǎn)生一些新增要求。 plcplc 的未來發(fā)展的未來發(fā)展 許多年前就有人預言，plc 將要被 pc-based 控制系統(tǒng)取代。但 plc 的銷售仍以十分穩(wěn)定的增長率逐年上升。目前的 plc 已經(jīng)與十年前大不相同，十年后的 plc 與如今的 plc 也勢必不同；但有兩個方面是不變的：其一，plc 會提供穩(wěn)定的控制響應；其二，高度的可靠性?？梢灶A見的 plc 發(fā)展趨勢如下： 一是向高速度、大容量方向發(fā)展。為提高 plc 的處理能力，要求 plc 具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的 plc 的掃描速度可達 0.1ms/k

14、步左右。存儲容量方面，有的 plc 最高可達幾十兆字節(jié)。為擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。 二是向超大型、超小型兩個方向發(fā)展。當前中小型 plc 比較多，為了適應市場的多種需要，今后 plc 要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個方向發(fā)展?，F(xiàn)已有 i/o 點數(shù)達 14336點的超大型 plc，使用 32 位微處理器，多 cpu 并行工作和大容量存儲器。最小配置的 i/o 點數(shù)為 816 點，以適應單機及小型自動控制的需要。 三是 plc 大力開發(fā)智能模塊，加強聯(lián)網(wǎng)通信能力。 plc 廠商不斷開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠程 i/o 模塊、通信和人機

15、接口模塊等。這些帶 cpu 和存儲器的智能 i/o 模塊，既擴展了 plc 功能，又使用靈活方便，擴大了 plc 應用范圍。四是增強外部故障的檢測與處理能力。3根據(jù)統(tǒng)計資料表明：在 plc 控制系統(tǒng)的故障中，cpu 占 5%，i/o 接口占15%，輸入設備占 45%，輸出設備占 30%，線路占 5%。前兩項共 20%故障屬于plc 的內(nèi)部故障；其余 80%的故障屬于 plc 的外部故障。因此，plc 生產(chǎn)廠商都致力于研制、發(fā)展用于檢測外部故障的專用智能模塊，以期進一步提高系統(tǒng)的可靠性。 五是編程語言多樣化。在 plc 系統(tǒng)結構不斷發(fā)展的同時，plc 的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了

16、大多數(shù) plc 使用的梯形圖語言外，陸續(xù)出現(xiàn)了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言等。多種編程語言的并存、互補與發(fā)展是 plc 進步的一種趨勢。 我們一同簡略回顧 plc 一路走來的歷程，分析在中國所處的現(xiàn)狀，展望未來可能發(fā)展的趨勢。我們同所有開發(fā)生產(chǎn) plc、受益于 plc 的人們一樣，樂于見到 plc 在未來的年月里，有更穩(wěn)健的發(fā)展，更廣闊的空間。尤其希望看到中國的 plc 自主開發(fā)能力的提升，和應用市場的拓展。plc（可編程控制器）在現(xiàn)代的自動化行業(yè)中應用廣泛，為適應工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，plc 機有以下特點： 1.1. 可靠性高，抗

17、干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強工業(yè)生產(chǎn)對控制設備的可靠性要求：平均故障間隔時間長故障修復時間（平均修復時間）短任何電子設備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：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)境條件恢復正常，系統(tǒng)也隨之恢復正常。但對 plc 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。永久性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。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正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；

18、如果能在 plc 上增加一些診斷措施和適當?shù)谋Ｗo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4部，就能降低 plc 的平均修復時間。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，停止運行等待修復外，還使 plc 具有了很強的抗干擾能力。硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路，大量開關動作由無觸點的電子存儲器完成，i/o 系統(tǒng)設計有完善的通道保護和信號調(diào)理電路。 屏蔽對電源變壓器、cpu、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。 濾波對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式

19、的濾波，如 lc 或 型濾波網(wǎng)絡，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。 電源調(diào)整與保護對微處理器這個核心部件所需的+5v 電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整，以適應交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。 隔離在微處理器與 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。 采用模塊式結構這種結構有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。軟件措施：有極強的自檢及保護功能。故障檢測軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、

20、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。5信息保護與恢復當偶發(fā)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行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。設置警戒時鐘 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，預示了程序進入死循環(huán)，立即報警。加強對程序的檢查和校驗一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備停電后，利用后備電池供電，有關狀態(tài)及信息就不會丟失。plc 的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。

21、它要求能承受幅值為1000v，上升時間 1ns，脈沖寬度為 1s 的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達 45 萬小時甚至更長時間。 2 .通用性強，控制程序可變，使用方便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)設備更新的情況下，不必改變 plc 的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，plc 除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。 3.功能強，適應面廣現(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)

22、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。 4.編程簡單，容易掌握目前，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)電氣技術人員的讀圖習慣6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方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀 plc 的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學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。 5.減少了控制系統(tǒng)的設計及施工的工作量由于 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

23、、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設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。6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便plc 是將微電子技術應用于工業(yè)設備的產(chǎn)品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于 plc 的強抗干擾能力，易于裝入設備內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的 f1-40m 型 plc 為例：其外型尺寸僅為 305110110mm，重量 2.3kg，功耗小于 25va；而且具有很好的抗振、適應環(huán)境溫、濕度變化的能力。現(xiàn)在三菱公

24、司又有 fx 系列 plc，與其超小型品種f1 系列相比：面積為 47%,體積為 36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達 24128 點。計算機的出現(xiàn)給大規(guī)模工業(yè)自動化帶來了曙光。1968 年，美國最大的汽車制造廠商通用汽車（gm）公司提出了公開招標方案，設想將功能完備、靈活、通用的計算機技術與繼電器便于使用的特點相結合，把計算機的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費大量的精力進行計算機編程，也能像繼電器那樣方便地使用。這個方案首先得到了美國數(shù)字設備（dec）公司的積極響應，并中標。該公司于 1969 年

25、研制出了第一臺符合招標要求的工業(yè)控制器，7命名為可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡稱 plc（有的稱為 pc），并在 gm 公司的汽車自動裝配線上試驗獲得了成功。plc 一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好、設計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術人員和工業(yè)界廠商的極大關注，生產(chǎn) plc 的廠家云起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 plc 中的應用，使 plc的功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。采用基于 plc 的控制系統(tǒng)來取代原來由單片機、繼電器等構成的控制系統(tǒng)，采用模塊化結構，具有良好的可移植性和可維護性。對提高企業(yè)生產(chǎn)

26、和管理自動水平有很大的幫助，同時又提高了生產(chǎn)線的效率、使用壽命和質(zhì)量，減少了企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的波動，因此具有廣闊的市場前景。用 plc 進行開關量控制的實例很多，在冶金、機械、紡織、輕工、化工、鐵路等行業(yè)幾乎都需用到它，如燈光照明、機床電控、食品加工、印刷機械、電梯、自動化倉庫、液體混合自動配料系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線等方面的邏輯控制，都廣泛應用 plc 來取代傳統(tǒng)的繼電器控制。本次設計是將 plc 用于多種液體混合灌裝設置的控制，對學習與實用是很好的結合。1.2 西門子 plc s7 200作為全球自動化領域技術、標準與時常的領導者，有著 150 余年歷史的西門子公司，以其一貫的樸實、穩(wěn)健的作風和博大精

27、深的創(chuàng)新文化，致力于以最先進的自動化技術與產(chǎn)品，向用戶提供具有前瞻性的和最優(yōu)可靠的解決方案，以現(xiàn)實用戶最大限度的可持續(xù)發(fā)展和長期的利益保障。全集成自動化技術tia（totally intergrated automation）是西門子自動化系統(tǒng)技術與產(chǎn)品的核心思想和主導理念。tia 集高度的集成統(tǒng)一性和前所未有的開放性于一身，標準化的網(wǎng)絡體系結構、統(tǒng)一的編程組態(tài)環(huán)境和高度一致的數(shù)據(jù)集成，使 tia 為企業(yè)實現(xiàn)了橫向和縱向的信息集成：領先的通訊標準、基于組件的自動化技術（cba）與 it 集成，使 tia 對全球自動化市場的產(chǎn)品和服務范圍真正開放。 simatic s200 系列可編程控制器是西

28、門子全集成自動化系統(tǒng)中的控制核心，是其集成與開放特性的重要體現(xiàn)。該系列 plc 繼承了西門子上一代 plc simatic s5 系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠和故障率低的精髓，將先進的控制思想、現(xiàn)代通訊技術和 it 技術的最新發(fā)展集于一身，在 cpu 運算速度、程序執(zhí)行效率故障自診8斷、聯(lián)網(wǎng)通訊、面向工藝和運動控制的功能集成以及實現(xiàn)故障安全的容錯與冗余技術等方面取得了業(yè)界公認的成績。不斷創(chuàng)新的 plc 編程組態(tài)工具 step7 采用 simatic 軟件的集成統(tǒng)一架構，為實現(xiàn) plc 編程組態(tài)的易用性和友好性以及與上位機組態(tài)系統(tǒng)的集成統(tǒng)一性提供了一個功能強大、風格一貫的軟件平臺，符合 iec611313 的

29、多種高級編程語言的補充，使 plc 在實現(xiàn)復雜工藝編程、多重回路調(diào)節(jié)、甚至模糊控制（fuzzy control）和神經(jīng)元控制（neuron control）等智能控制算法時具有類似高級編程語言的特點和優(yōu)勢。此外，simatic s7200plc 集成強大通訊功能，是其得以成功的另一個重要方面。如今profibus 有超過 1200 余家會員單位，全球的總安裝節(jié)點已經(jīng)突破 1000 萬，是全球公認的工業(yè)現(xiàn)場總線標準的領跑者；新一代工業(yè)以太網(wǎng)標準 proflnet 的提出，為以太網(wǎng)在工業(yè)領域更大范圍的應用提供了技術保障，憑借集成統(tǒng)一的通訊，simatic s7200 在現(xiàn)實車間級、工廠級、企業(yè)級乃

30、至全球企業(yè)鏈的生產(chǎn)控制與協(xié)同管理中起到中堅作用。幾年以前，當控制界在圍繞 plc、dcs 和基于 pc 的解決方案，爭論何者將成為控制系統(tǒng)主流時，當人們在為如何突破“自動化孤島”而積極思考、探索和憂慮時，攜全集成自動化的利念，西門子提出通過不斷豐富和發(fā)展 plc 的控制功能和總線通訊技術，實現(xiàn)了橫跨工廠自動化和過程自動化兩大自動化領域的統(tǒng)一的控制策略。如今 simatic s7200 plc 在全球自動化各個領域的廣泛應用和成功經(jīng)驗，充分證明了 plc 解決方案的強大生命力和多種不同控制系統(tǒng)在技術、歷年突飛猛進的過程中殊途同歸的必然趨勢。cpu 224 cn本機集成14 輸入/10 輸出共24

31、 個數(shù)字量i/o 點?？蛇B接7 個擴展模塊，最大擴展至168 路數(shù)字量i/o 點或35 路模擬量i/o 點。16k 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6 個獨立的30khz 高速計數(shù)器，2 路獨立的20khz 高速脈沖輸出，具有pid 控制器。1 個rs485 通訊/編程口，具有ppi 通訊協(xié)議、mpi 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o 端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。9四種cpu 具有 集成的24v 負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），cpu 221，cpu222 cn 具有180ma 輸出， cpu 224 cn，cpu 224xp cn，cpu 226 cn 分

32、別輸出280，400ma?？捎米髫撦d電源。 不同的設備類型cpu 221 和cpu 222226 cn 各有2 種類型cpu，具有不同的電源電壓和控制電壓。 本機數(shù)字量輸入/輸出點cpu 221 具有6 個輸入點和4 個輸出點，cpu 222 cn 具有8 個輸入點和6 個輸出點，cpu 224cn 具有14 個輸入點和10 個輸出點，cpu 224xp cn 具有14個輸入點和10 個輸出點，cpu226 cn 具有24 個輸入點和16 個輸出點。 本機模擬量輸入/輸出點cpu 224xp cn 具有2 個輸入點，1 個輸出點。 中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 高速計數(shù)

33、器cpu 221 和cpu 222 cn4 個高速計數(shù)器（30khz），可編程并具有復位輸入，2 個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90的a/b 相增量編碼器cpu 224 cn/224xp cn/226 cn6 個高速計數(shù)器，具有cpu221/cpu 222 cn 相同的功能。 cpu 222 cn/224 cn/224xp cn/226 cn可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序。 模擬電位器cpu 221/cpu 222 cn 1 個cpu224 cn/224xp cn/226 cn2 個cpu 221 和

34、cpu 222 cn /224 cn/224xp cn/226 cn 還具有 脈沖輸出2 路高頻率脈沖輸出，用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。 實時時鐘例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或?qū)^程進行時間控制。 eeprom 存儲器模塊（選件）可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。 電池模塊：用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200 天（10 年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。1112131.4 傳統(tǒng)的液體混合設備的控制存在的問題鑒于攪拌設備的廣泛

35、應用，隨著近年來工業(yè)技術的發(fā)展，流體混合技術在上世紀 60 到 80 年代期間得到了迅猛發(fā)展,其重點主要是對于常規(guī)攪拌槳在低粘和高粘非牛頓均相體系、固液懸浮和氣液分散等非均相體系中的攪拌功耗、混合時間等宏觀量進行實驗研究。長期以來,雖然有大量設計經(jīng)驗和關聯(lián)式可用于分析和預測混合體系,但將攪拌反應器從實驗室規(guī)模直接放大到工業(yè)規(guī)模,仍是十分危險的,至今仍然需要通過逐級放大來達到攪拌設備所要求的傳質(zhì)、傳熱和混合。這種方法不但耗費巨額的資金和大量的人力物力,而且設計周期很長。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)高度發(fā)達的美國，化學工業(yè)由于攪拌反應器設計不合理所造成的損失每年約為 10100 億美元。 因此，從更微觀更本質(zhì)的

36、角度,例如采用先進的測試手段和建立合理的數(shù)學模型,獲取攪拌槽中的速度場、溫度場和濃度場,不僅對開發(fā)新型攪拌設備，而且對攪拌設備的優(yōu)化設計具有十分重要的經(jīng)濟意義,對放大和混合的基礎研究具有現(xiàn)實的理論意義。 而對于攪拌設備的研究，除功率問題外，有關攪拌的流體力學研究具有重要意義。這方面已做了許多工作，但尚需擴大和深入。在液體中進行攪拌時，攪拌器的功能不僅引起液體的整個運動，而且要在液體中產(chǎn)生湍動，湍動程度與攪拌器使液體旋轉而產(chǎn)生的旋渦現(xiàn)象有密切關系。這些旋渦因經(jīng)常地互相撞擊和破裂，使液體受到劇烈的攪拌。由此可見在攪拌操作中，對于流體力學理論的研究是極其重要的。1.5 液體混合設備的發(fā)展趨勢用 pl

37、c 來代替?zhèn)鹘y(tǒng)液體混合設備控制近代化學工業(yè)中，流動的物料不再只是一些低粘度的牛頓型流體，許多高粘度流體也常常遇到，尤其是各種各樣的高分子溶液以及混有催化劑粒子的漿狀流體等非牛頓型流體的應用日益廣泛。它們與通常的牛頓型流體具有不同的流動特性，所以對于非牛頓型液體的研究是當今的一個重要課題。對高粘度流體，特別是非牛頓型流體的攪拌傳熱的研究，也是近年來的一個方向。聚合釜的傳熱特性與其中所用的攪拌器的型式關系甚大。14隨著科學技術的發(fā)展。設備有大型化發(fā)展的趨勢，也需求攪拌設備大型化。如國外聚合釜的容積已由最初的 840m3擴大到 60100m3，最火的已達到140m3。采用大型聚臺釜可大大減少操作和檢

38、修人員，有利于自動化，減少投資，提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。隨著容積的大型化，釜型逐漸由細長型向矮胖型發(fā)展。而且采用底部攪拌的方式越來越多，多用三葉后掠式攪拌器。三葉后掠式攪拌器是目前大型聚合釜采用的一種較好攪拌器。因它排出量大，釜內(nèi)液相循環(huán)充分，每分鐘可達 510 次，能促使釜內(nèi)反應均勻一致。 攪拌也可以在管路中進行，采用在管路中安裝裝置的辦法對氣-液系和液-液系進行混合。例如采用噴射泵對水及醋酸丁酯進行混合；在石油精制中，也采用使液體流過設置在管路中的銳孔板或擋板，以便使兩種液體進行接觸。還有在管道中放入攪拌器的，即所謂管道攪拌。可見，科學技術的發(fā)展帶動了攪拌應用面的擴大。攪拌技術的發(fā)展又使

39、得攪拌設備大型化。為了提高攪拌的全自動化和穩(wěn)定性能，就需要一個功能更強、性能更好的系統(tǒng)做支持。在本設計中我將引入 plc 來實現(xiàn)其攪拌控制功能。1.6 引入 plc 來實現(xiàn)其液體藥品混合設備的控制功能本設計基于采用可編程序控制器（plc）的設計方案，實現(xiàn)對液體混合攪拌的控制。以 plc s7-200 為主要控制器。根據(jù)攪拌設備的功能特性、運作順序等，設計中可選用電磁閥、時間繼電器來實現(xiàn)液體的流入和時間上的延時，從而滿足其控制要求。根據(jù)控制要求，可以看出此程序是一個很典型的順序控制問題。這樣就可以先按照攪拌設備的先后運行順序畫出相應的順序功能圖，然后在根據(jù)順序功能圖畫梯形圖，最后再用仿真軟件對其

40、進行調(diào)試仿真。這樣就可以實現(xiàn) plc 對混合攪拌控制程序的設計。第二章 總體方案設計2.1 方案設計15整個設計過程是按思想工藝流程設計，為設備安裝、運行和保護檢修服務。設計的編寫按照國家關于電氣自動化工程設計中的電氣設備常用基本圖形符號（gb4728）及其他相關標準和規(guī)范編寫。設計原則主要包括：工作條件；工程對電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟、合理、合用，減小設備成本。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。對于本課題來說，如果液體混合系統(tǒng)部分

41、是一個較大規(guī)模工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級，新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)設備和工藝現(xiàn)況來構成并需盡可能的利用舊系統(tǒng)中的元器件。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。從企業(yè)的改造要求可以看出在新控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。要實現(xiàn)整個液體混合控制系統(tǒng)的設計，需要從怎樣實現(xiàn)各電磁閥的開關以及電動機啟動的控制這個角度去考慮，現(xiàn)在就這個問題的如何實現(xiàn)以及選擇怎樣的方法來確定系統(tǒng)方案。2.2 總體方案論證，系統(tǒng)是將計算機技術、plc 、網(wǎng)絡技術和工業(yè)自動化技術緊密結合起來，采用分布式

42、的數(shù)據(jù)采集，集中式的數(shù)據(jù)處理。就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 （1）繼電器控制系統(tǒng) 控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的電壓、電流、轉速、時間及溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動控制及保護。系統(tǒng)復雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應速度慢。 （2）單片機控制 16 單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構上包括 cpu、

43、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部 i/o 信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 i/o 接口電路，硬件設計、制作和程序設計的工作量相當大。 （3）工業(yè)控制計算機控制 工控機采用總線結構，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、實用性強、功能復雜的領域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開關量控制有些大材小用。且其外部 i/o 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、插座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 （4）可編程

44、序控制器控制 可編程序控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設計和制作硬件裝置，只須確定可編程序控制器的硬繭配制和設計外部接線圖，同時采用梯形圖語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應工藝條件的變化。 可編程控制器(plc)從上個世紀 70 年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制系統(tǒng)，起初它主要是針對開關量進行邏輯控制的一種裝置，可以取代中間繼電器、時間繼電器等構成開關量控制系統(tǒng)。隨著 30 多年來微電子技術的不斷發(fā)展，plc也通過不斷的升級換代大大增強了其功能。現(xiàn)在 plc 已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功

45、能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由 plc 為主構成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。故選擇 plc 來實施本次設計。 (1) 開關量的邏輯控制 這是 plc 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 17 (2) 運動控制plc 可以用于圓周運動或直線運動的控制，世界上各主要 plc 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 (3) 閉環(huán)過

46、程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 (4) 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代 plc 具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (5) 通信及聯(lián)網(wǎng)plc 通信含 plc 間的通信及 plc 與其它智能設備

47、間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各 plc 廠商都十分重視 plc 的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 plc 都具有通信接口，通信非常方便。2.3 系統(tǒng)方案的設計思想，控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用和維護方便。物料混合設備要節(jié)能、安全、高效和滿足生產(chǎn)及應用要求。 （1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強plc 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場

48、合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 plc 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。18 （3）易學易用，深受工程技術人員歡迎 plc 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 plc 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同

49、時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （5）體積小，重量輕，能耗低 （6）硬件配套齊全，擁護使用方便，適應性強第三章 硬件設計3.1 硬件選型，根據(jù) plc 的輸入、出點數(shù)，控制功能選擇適用型號的 plc 3.1.1 plc 機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應考慮的因素如下所述。 （1）結構合理 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好、維修量較小的場合，選用整體式結構的 plc；否則，選用模塊式結構的 plc，物料混合控制系統(tǒng)的設計選用整體式結構

50、的 plc 能夠達到要求。 （2）功能強、弱適當 對于開關量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的plc，西門子公司的 s7-200 系列機或歐姆龍公司的 com1。 （3）機型統(tǒng)一19 plc 的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把 plc 的 i/o 和 cpu 放在一塊印刷電路板上，并封裝在一個殼體內(nèi)，省去了插接環(huán)節(jié)，因此體積小、價格便宜。但由于整體式結構的 plc 功能有限，只適用于控制要求比較簡單的系統(tǒng)。一般大型的控制系統(tǒng)都使用模塊式結構，這樣功能易擴展，比整體式靈活。一個大型企業(yè)選用 plc 時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的 plc，其模塊可互為備用，以便備件

51、的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術人員的培訓；其外部設備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系統(tǒng)的多臺 plc 聯(lián)成一個多級分布式控制相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。物料混合控制系統(tǒng)控制要求比較簡單選擇整體式結構的 plc （4）是否在線編程 plc 的特點之一是使用靈活。當被控設備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。plc 的編程分為離線編程和在線編程兩種。離線編程的 plc，其主機和編程器共用物料混合控制系統(tǒng)采用離線編程 （5）plc 的環(huán)境適應性由于 plc 是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠家都把它設計成能在

52、惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。盡管如此，每種 plc 都有自己的環(huán)境技術條件，用戶在選用時，特別是在設計控制系統(tǒng)時，對環(huán)境條件要進行充分的考慮。一般plc 及其外部電路（i/o 模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境條件下可靠工作：溫度 工作溫度 055，最高為 60儲存溫度 -4085濕度 相對濕度 5%95%(無凝結霜)振動和沖擊 滿足國際電工委員會標準電源 交流 200v，允許變化范圍為-15%15%，頻率為 4753hz 瞬間停電保持 l0ms環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體對于需要應用在特殊環(huán)境下的 plc，要根據(jù)具體的情況進行合理的選擇。可編程序控制器( plc) 選用cp

53、u 224 ac/dc/ rly, 型號為6es7 214 - 1bd20 0xb0 ,共有14 點輸入, 10 點輸出。該cpu指令處理周期短, 每執(zhí)行1k語句僅需0. 8 ms , 并有浮點數(shù)學運算, 加、減計數(shù)器同時運行, 硬件、定時控制中斷, 20內(nèi)部數(shù)據(jù)和信息采用后備鋰電池保存, 保存時期1 年。cpu 224 最多可擴展35 路模擬量、168 路開關量, 完全可以滿足2 期增加的撈渣機和碎渣機聯(lián)鎖控制的需求。本期在cpu 上擴展了一塊模擬量輸入模塊em231 用于過流檢測, 型號為6es7231 - 0hc20 - 0xb0。同時在控制柜中設一臺控制變壓器bk-250 ,380/

54、120 v ,110 v ,100 v , 其中120 v 作為plc 電源, 110 v 作為模塊電源, 100 v 用作電流變送器電源。在變壓器380 伏側設一帶鎖電源開關, 作為控制系統(tǒng)電源總開關。 3.1.2 plc 容量選擇 plc 容量包括兩個方面：一是 i/o 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。plc 容量的選擇除滿足控制要求外，還應留有適當?shù)脑Ａ?，以做備用。根?jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的 10%25%考慮裕量。對于開關量控制系統(tǒng)，存儲器字數(shù)為開關量 i/o 乘以 8；對于有模擬量控制功能的 plc，所需存儲器字數(shù)為模擬內(nèi)存單元數(shù)乘以 100。通常，一條邏輯指令

55、占用存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位及算術運算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶钫加么鎯ζ鲀蓚€字。各種指令占存儲器的字數(shù)可查閱 plc 產(chǎn)品使用手冊。i/o 點數(shù)也應留有適當裕量。由于目前 i/o 點數(shù)較多的 plc 價格也較高，若備用的 i/o 點的數(shù)量太多，將使成本增加。根據(jù)被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)，并考慮到今后的調(diào)整和擴充，通常 i/o 點數(shù)按實際需要的 10%15%考慮備用量。 3.1.3 i/o 模塊的選擇plc 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 i/o 接口模塊來實現(xiàn)的。 通過 i/o 接口模塊可以檢測被

56、控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)。同時控制器又通過 i/o 接口模塊將控制器的處理結果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構來實現(xiàn)控制。外部設備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構所需的信息電平也是各種各樣的，而 plc 的 cpu 所處理的信息只能是標準電平，所以 i/o 接口模塊還需實現(xiàn)這種轉換。plc 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，plc 的 i/o 接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實際需要，plc 相應有許多種 i/o 接口模塊，包括開關量21輸入模塊、開關量輸出模塊、模

57、擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇使用。 （1）確定 i/o 點數(shù)i/o 點數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對功能進行擴展。對一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，i/o 點數(shù)就可能有所不同。 （2）開關量 i/o標準的 i/o 接口用于同傳感器和開關（如按鈕、限位開關等）及控制（開/關）設備（如指示燈、報警器、電動機起動器等）進行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流 i/o信號為 24240v（ac），直流 i/o 信號為 524v（dc）。 （3）選擇開關量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與plc 輸入模塊距離的遠近來選擇電平的高低。一般 24v

58、以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠。如 12v 電壓模塊一般不超過 10m，距離較遠的設備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如 32 點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的 60%。 （4）選擇開關量輸出模塊時應從以下三個方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價格便宜，使用電壓范圍廣，導通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流的能力強，且有隔離作用。但繼電器有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅(qū)動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過 1

59、hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，如果負載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到接通時有沖擊電流，要留有足夠的余量。三是允許同時接通的輸出點數(shù)。在選用輸出點數(shù)時，不但要核算一個輸出點的驅(qū)動能力，還要核算整個輸出模塊的滿負荷負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。22 3.1.4 電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的

60、額定輸出電流必須大于處理器模塊、i/o 模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則： （1）確定電源的輸入電壓； （2）將框架中每塊 i/o 模塊所需的總背板電流相加，計算出 i/o 模塊所需的總背板電流值； （3）i/o 模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值； 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地 i/o 適配器模塊時，應加上其最大電流值。 （4）如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理； 列出將來要擴展的 i/o 模塊所需的背板電流； 將所有擴展的 i/o 模塊的總背板電流值與步驟。 （5）在框架中是否有用于電源的空