发布时间 : 星期六 文章基于PLC的10t桥式起重机电气控制系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
华北科技学院毕业设计（论文）
图5.1.1-1 可编程控制器基本结构示意图 5.1.2 西门子S7-200结构及工作原理
1. S7-200系列PLC介绍
S7-200系列PLC功能强、速度快、具有模块化、具有极高的可靠性、极丰富的指令集、实时特性、良好的通信能力等。
它的强大功能使其无论是在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。可以根据对象的不同，选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。
2. 西门子 S7-200主要功能模块介绍 (1) CPU模块
S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/0点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。从CPU模块的功能来看，CPU模块为CPU222。这里介绍CPU222。
CPU222它有8输入/6输出，I/0共计14点。和CPU 221相比，它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展，因此是应用更广泛的全功能控制器。 (2)I/0扩展模块
当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/0扩展，I/O扩展包括I/0点数的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量I/0扩展模块有:输入扩展模块EM221有两种:8种DC, 8点AC输入;输出扩展模块EM222有三种:8点DC晶体管输出，8点AC输出、8点继电器输出。输入/输出混合扩展模块EM2323有六种:分别为4点((8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点(8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)继电器输出。
(3)功能扩展模块
当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以扩展特殊功能模块.如要求进行PROFIBUS-DP现场总线连接时，就需要EM277 PROFIBUS-DP模块，在这里主要介绍模拟量输出模块EM232。
EM232模块提供了有2输出模拟量通道，具有12位的分辨率，且具有多输入，输出信号范围。其内部集成了D/A转换器、放大器等多种功能的电路，可用于复杂的控制场合。
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基于PLC的10t 桥式起重机的电气控制系统设计
它能够不用外部放大器而与传感器直接相连，可根据输出模拟量的大小，通过其外置的D工P开关选择不同的档位及分辨率，且模拟量的输出可作为测量传感器的恒流源使用。
西门子S7-200 PLC的工作原理：
各种PLC具体工作原理大同小异都采用扫描工作方式。西门子S7 - 200PLC的工作过程:PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环过程可归纳为公共处理、程序执行、扫描周期计算处理、I/0刷新和外设端口服务五个工作阶段，一次循环所用的时间称为一个工作周期(或扫描周期)，其长短与用户程序的长短以及PLC机本身性能有关，其数据级ms级，典型值为几十ms。
5.2 西门子S7-226 PLC的介绍
本设计中PLC控制系统所选用型号为西门子S7-226PLC，图5.2-1是226PLC输入输出端子排布图。24个数字输入点分成两组。第一组由输入端I0.0~I0.7、I1.0~I1.4共13个输入点组成，每个外部输入信号如按钮、行程开关、光电开关均由输入端接入，经过一个直流电源接至公共端1M；第二组由输入端I1.5~I1.7、I2.0~I2.7共11输入点组成，每个外部信号由各输入端经一个直流电源接至公共端2M。由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为个输入检测点的电源。图中M、L+两个端子提供DC24V/400mA的传感器电源，这个电源也可以作为输入端的检测电源使用。16个数字量输出点分成三组。第一组由输出端Q0.0~Q0.3共4个输出点与公共端1L组成；第二组由输出端Q0.4~Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成；第三组输出端Q1.1~Q1.7共7个输出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经工作电源与公共端相连。输出端右侧的L1、N是PLC本身的工作电源输入端，其输入电压为AC120/240V。
图5.2-1 西门子S7-226PLC接线端子图
表5.2-1 CPU226的主要技术数据
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华北科技学院毕业设计（论文）
CPU特性 本机输入(I) 本机输出(O) 高速计数器
CPU226 24 16
6个，32位，每个30KHz
高速脉冲输出
调
模拟电位器 定时中断数/个 外部硬件输入中断数/个
输入滤波时间/ms 程序存储器
2个，20KHz，脉宽可
2个，8位精度 2 4
0.2~12.8
8KB，典型值为2.6K条指令
数据存储器/字 扩张I/O模板数量/个 最大数字量(I/O) 最大模拟量(I/O) 内部继电器(M)数/个 定时器(T)总数/个 计数器(C)总数/个 本机通信口数量/个 本机通信接口类型
1024 7 128/120 28/7或14 256 256 256 2 RS-485
西门子S7-226PLC配有数字量输入输出模块(EM223),在一块模块上既有数字量输入点，又有数字量输出点，这种模块使系统配置更加灵活，图5.2-2是数字量输入输出模块 EM223接线端子图，EM223的技术性能如表5.2-2所示。
表5.2-2 数字量输入输出模块(EM223)的主要技术数据 型号
EM223数字量(DC输入/继电器输出)组合模块
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基于PLC的10t 桥式起重机的电气控制系统设计
总体特性 外形尺寸：71.2mm×80mm×62mm 功耗：3W
输入特性 本机输入点数：16路数字量输入 输入电压：最大DC30V，标准DC24V 隔离：光隔离，AC500V,1min,4点/组 输入延时：最大4.5ms
电缆长度：不屏蔽350m，屏蔽500m
输出特性 本机输出点数：16路数字量输出 输电出压：最大DC5~30V 输出电流：2.0A/点
隔离：光隔离，AC500V,1min,4点/组 输延出时：最大10ms
电缆长度：不屏蔽150m，屏蔽500m
耗电 输入接线端子
(16点端子) 输出接线端子
(16点端子)
从CPU的DC5V(I/O总线)耗电150mA
1M,0.0、0.1、?0.7为第一组，1M为第一组的公共端 2M,0.0、0.1、?0.7为第二组，2M为第二组的公共端
1L,0.0、0.1、0.2、0.3为第一组，1L为第一组的公共端 2L,0.4、0.5、0.6、0.7为第二组，2L为第二组的公共端 3L,0.0、0.1、0.2、0.3为第三组，3L为第三组的公共端 4L,0.4、0.5、0.6、0.7为第四组，4L为第四组的公共端 M为DC24V电源负极端，L+为DC24V电源正极端
图5.2-2 EM223模块接线端子图
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