基于PLC的开放式数控车床控制系统开发英文文献.docVIP

基于PLC高速I/O口模拟信号的测量与控制 Hongtao Ma, Xiaojun Wang, FenPing Zhou College of Information Science Engineering Hebei University of Science Technology Shijiazhuang,China miracle@, ma-hongtao@ 摘 要 频率信号是从外部V/F转换器的电压信号得到的，然后被发送到PLC的高速计数器。作为主机，西门子S7-200系列PLC的CPU222被使用。通过PLC编程，高速I/O通道测量出输入电压。高速数字脉冲由PLC的PWM脉冲发生器产生的脉冲周期的数字转化为电压幅度可调后外部RC低通滤波电路过滤器，以实现输出模拟控制信号。该方法通过更换昂贵的模拟I/O模块来减少测量和控制系统的费用。给出外围电路的设计和PLC程序。通过分析和比较数据，发现该系统可以实现± 0.1％的准确度。 关键词： PLC，高速I/O口，A/D 介 绍 可编程控制器具有可靠性高，编程简单易学，使用方便，体积小的优点。它可以实现顺序逻辑控制和模拟自动控制按照工艺要求，因此它被广泛应用于工业领域，也作出了良好的控制效果。在某些由PLC控制的系统中，通常会遇到测量模拟电压信号。在这种情况下，PLC的模拟扩展用以进行一些转换工作。但这些模块的价格接近于中小型PLC的价格，而且只提供少量的输入口。此外，更多的一个模块被连接为了实际应用的需要，这样使其成本上升从而降低性价比。[1-8] 基于西门子S7-200系列PLC的CPU222，使用PLC的高速数字I/O通道与低成本的外接V/F转换器将电压信号转换成频率信号，然后发送到PLC的高速计数器。通过PLC编程，实现输入电压测量。利用PLC的高速PWM脉冲发生器产生具有可变占空比的数字脉冲。通过外部RC低通滤波电路，可以得到变幅电压。这个方法在没有特别昂贵的模拟I/O模块完成了测量和控制，从而降低了系统的成本。 二、 电路设计 A．模拟输入电路 CPU222主机只能接受数字输入信号，作者设计的外部V/F转换器用于把0-10V电压信号转换为0-10kHz的频率信号。V/F转换器采用美国NS公司的LM331集成电路。LM331的主要特点包括：（1）宽动态范围，高达100dB；（2）良好的线性关系，最大非线性是真小于0.01%，实质具有更好的低频率0.1Hz的线性；（3）高精度转换，数字分辨率可达12位；（4）简单的外围电路，仅需少量的外部组件，轻松地确保其准确性。 采用V/F转换电路如图1所示。该电路可实现对10Hz到10kHz的范围，± 0.03％的线性度。 图 1 V/F 转换器电路 该电路输出频率计算公式如下： RS=R4+RP1。根据图1中的原件参数来调节电位计RP1，因此通过改变RS的值来使Fout的值上升到10kHz。 LM331实现输出频率信号送入PLC的高速计数器端口。计时器也开始在开始计算时间，使输出频率f =的D / t，其中d表示计数器的值和T表示计数时间。 T可能会设定计时器了，所以价值f可以能够计算出，如果我们知道D的PLC的处理和储存的价值函数f，使一个A / D转换实施。 B．输入电压的测量方法 S7-200系列PLC有HSC0-HSC5 6个高数计数器。每个计数器可以在不同的模式下执行来实现不同的功能。在本文中的V/F转换器的输出频率为0-10kHz，对应输入电压为0-10V，也就是说，比例为1mV/Hz。 首先，高速计数器的控制位MB47是由16进制的FC来实现的。这就是说：升序计数，更新现值，更新当前值，激活HSC1。 然后计数器HSC1定为运行模式0使用HDEF指令，即复位输入，开始投入的方向和选择外部输入不存在的。复位电流值寄存器SMD48值是0，预设值寄存器SMD52与FFFFH设置。注册SMB34的时间间隔是100毫秒的中断设置。定时器中断分配给中断0，并允许中断。最后HSC1是开始数的指令。 中断服务例程调用0去读每100毫秒计数器HSC1计数的值，然后清除它。输入电压可以根据转换关系，通过HSC1的值来计算。这里一个0?10kHz时的V / F转换器采用，因此，在100ms的时间，1000门脉冲可以累积最多。它相当于1000h10 = 10000脉冲可在一秒钟内积累，相当于实际10V的输入电压。假定计算值200 100ms的大门，那么它的实际电压为2V。这样这是10V/1000 = 0.01V = 10mV的分辨率可收购。 一组由PLC高速计数器来记录V/F转换器的脉冲数的实验结果数据在表1中。 表1. 每100ms记录V/F脉冲实验结果 从实验结果可以看到这种方