可编程逻辑控制器(PLC)的经典控制实验室的设计和实现.pdf

可编程逻辑控制器(PLC)的经典控制实验室的设计和实现 Yousif I。 Al Mashhadany 电气工程系，工程学院，安巴尔大学，巴格达，伊拉克 邮箱：yousif_phd@hotmail。com 2011年10月31日收到；2011年12月1日修订；2011年12月9日接受 文摘 本片文章介绍了基于PLC 的经典控制系统实验室的设计和实现。为了设计和 实现系统，我们需要制作两个部分。首先是PLC 的软件部分，其次是实验项目的 相关硬件。用于设计PLC控制系统的元件包含了LS工业系统公司GM7-DR40 24/16数字 I / O 和单一的模拟 I / O 模块，两个Atonic 公司的光电传感 器:BR100-DDT-P和BEN10M-TFR。一个5路的近似传感器，四个CD4511B驱动的 CMOS BCD7段译码器 ，两个继电器:2-poles和3-poles，六个电压表、一个安 培计、一个直流电机和24 V直流电源以及若干连接器和齿轮。通过执行了24 组经典控制理论实验得到了令人满意的结果，满足了控制理论在本科阶段由PLC 控制取代旧的由PID控制器执行的实习系统。 关键词:PLC控制系统;光电传感器 1.介绍 PLC开发于20世纪60年代末，为消除因不断变化的复杂的继电器基本控制 系统而造成的大量成本消耗。这些系统是一成不变的。每当生产要求改变或控制 序列不得不被修改时他们的主要布线需要重置或完全被新系统所代替。变化频繁 时就会变得非常昂贵。这个由PLC灵活取代继电器系统的想法是工控行业革命性 的一步。 多年来PLC 已应用于很多领域。他们是一些需要相对缓慢的数据监控子系统 的控制要素:辐射监控、人身安全、火灾和烟雾报警器等。所有这些子系统都是 符合成本效益并且非常可靠的。熟练的技术人员可以不需要任何帮助就能很容易 地添加新的设备来控制或改变操作条件来实现新的控制功能。 在控制实验室的软件开发工具和设备支持DirectNet PLC的一些想法，成为 一个新的PLC控制软件库的基础。该软件作为一个DirectNet主要部分通过任何 RS-232通口，由三个主要部分组成：一个PLC驱动程序的状态机控制模块、一个 设备支持模块和一个共同的串口驱动程序。 一个单一的印刷电路板都可以都可以获得一个基本的PLC如图1所示。他们 有时被称为单板PLC或开放式PLC。这些都是完全自足的 （除了电源）。当安装 在系统中时，它们只是安装在螺纹支架的一个控制柜。 图1.开放式框架PLC 在印刷电路板上螺丝头可接输入、输出和电源电线。通常这些单元不是可扩 展的，这就意味着额外的输入，输出，和内存将不能被添加到基本单位。不过， 一些更复杂的模型可以通过电缆连接的扩展板，提供额外的I / O。因此，除了 少数例外，当使用这种类型的PLC，系统设计者必须留意指定的单元有没有足够 的输入，输出和编程能力来处理系统的当前需要和未来任何可能需要的修改。单 板PLC非常便宜，易于编程，体积小，能耗小。但是，一般来说，他们没有太多 的输入和输出端口，且指令集有限。所以这种类型的plc只适合小的，相对简单 的控制程序应用。 2.模块的硬件设计 PLC要监视和控制一个过程，输入，输出是非常重要的。输入和输出都可以 分为两种基本类型:逻辑或连续。考虑一个灯泡的例子。如果它只能打开或关闭， 这是逻辑控制。如果光强可调，那它就是连续的。连续值看起来更直观，但逻辑 值是首选，因为他们更准确，控制更简单。因此很多使用逻辑输入和输出的控制 应用程序 （包括PLC）广泛应用于大多数应用程序中。 在输出到驱动器的进程中是允许PLC导致某些事情发生的。下面给出的流行 的驱动器简短列表是根据普及程度排列的。 电磁阀-液压或气流的逻辑开关。 电机启动器-电机启动时往往需要很大的电流，所以需要一个电机启动器， 其实就是一个大的继电器。 伺服电机-PLC 的连续输出可以改变一个变量的速度或位置。 通常PLC 的输出多为继电器，但它们也可以是直流输出的固态电子晶体管或 交流输出的双向可控硅。连续输出需要特殊的带有数模转换器的输出驱动，也可 以用另一个模块为PLC模拟o / p。 传感器物理信号转化为电信号送给输入。下面列出了相对受