第 7章 可编程序控制器应用系统的设计.ppt

7.4 控制系统设计举例 7.4.1 植物灌溉的PC控制系统 根据不同植物生长的特点和要求，对灌溉系统提出以下控制功能要求：A区有两小块采用喷雾，每喷2分钟，停5分钟，工作时间要求每天7点开始，17点停止；B区采用旋转式喷头进行喷灌，分为两组喷灌工作，每组每工作5分钟，停20分钟，每天9点开始，14点停止；C区也分为两组，交替工作，每隔2天灌溉一天。考虑到系统的可靠性和经济性，要求系统有手动控制和自动控制功能。如果遇到阴雨天会自动停止对沙床苗圃和盆栽花卉的灌溉。温室滴灌不仅要受时间控制，而且要求具有温度、湿度测控功能，即温度、湿度达到某一控制点就报警并改变程序的运行方式。系统在自动(或手动)工作方式时，能自动(或手动)控制供水水泵的运行与停止和各电磁阀的开关。 根据上述控制对象的工作过程，在A区、B区、C区分别设4个、2个、2个电磁阀，分别控制不同作物的灌溉，用1个继电器控制供水的水泵。为了避免意外事故或故障的发生，系统设有声光报警系统。本系统只有数字开关量的输入而无模拟量的输入，凭可编程控制器本身的抗干扰能力已能满足要求。因此该植物灌溉控制属于一个典型的PC控制系统。为了系统能正常运行，特设计报警灯和报警器试验按钮，系统每次运行前可进行检查。系统的具体设计过程如下： 1) I/O点数的估算 系统输入信号： 自动/手动选择开关，需要1个输入端； 报警器和报警灯试验有一个按钮，占有一个输入端； 自动工作方式时，总开、总停按钮需要2个输入端； 故障报警消音按钮，需要1个输入端； 1个雨量传感器，需要1个输入端； 4只湿度传感器，需要4个输入端； 4只温度传感器，需要4个输入端。 以上共需14个输入信号点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留出15%的备用点，即14×15%=2.1，取3个点，这样共需用17个输入点。 系统输出信号： A、B、C三个灌溉区共有8个电磁阀，需用8个输出端； 一台水泵，需用1个控制输出端； 系统自动和手动指示、水泵运行指示，需要三个输出端； 温度、湿度报警和报警器分别占用一个输出端。 以上共需要15个输出点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留出15%的备用点，即15×15%=2.3，取3个点，这样共需用18个输出点。 2) 用户应用程序占用内存大小的估算 用户应用程序占用多少内存与I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等因素有关，因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，此应用程序占用内存的大小可作如下估算： 开关量输入：15×10=150字节； 开关量输出：18× 8=144字节； 定时器/计数器：(10×3+2×3)×2=72字节。 共计366字节，再加上程序存储空间和备用存储空间，初步估计共需1 K字节。 3) PC型号的选择 因为本系统是对开关量进行控制的应用系统，而且对控制速度要求也不高，所以可选用完全能满足该控制要求的、由日本OMRON公司生产的CPM2A系列40点编程控制器。 4) 系统I/O点的分配 表7.4.1 CPM2A I/O分配表 输入 00002总开 00003总停 00004阴雨传感器输入触点 00005、00006、00007、00008均为温度传感器输入触点 00100、00101、00102、00103均为湿度传感器输入触点 00010灯报警器试验开关 00011泵试验开关 00104消音按钮 输出 01000、01001、01002、01003、01004、01005、01006、01007分别为1号电动阀到8号电动阀输出 01101自动指示灯 01102手动指示灯 01103温度报警灯 01104湿度报警灯 01105水泵运行指示灯 01106报警器输出 01100水泵输出 内部继电器 04000、02000、03000、22000、21000、20600等 定时器/计数器 T1M001～TIM012 CNT021～022 图7.4.1 输入/输出端子接线图 (a) 输入端子接线图；(b) 输出端子接线图 图7.4.1 输入/输出端子接线图 (a) 输入端子接线图；(b) 输出端子接线图 002 001 003 004 005 006 007 008 5) 系统软件的设计 该系统软件可以按各区功能编制不同的模块进行设计，主要包括主程序、A区、B区、C区和报警区模块。可以先设计系统逻辑梯形图，然后编写程序，并进行系统模拟调试，没有错误后再投入现场试运行，最