PLC监控器的研制与开发论文

1 PLC监控器的研制

(1) PLC的基本结构。

PLC采用了典型的计算机结构, 主要由CPU、RAM、ROM和输入输出接口电路等组成。如果将PLC看作一个系统, 该系统由输入变量叶PLC叶输出变量组成。外部的各种开关信号、模拟量信号均作为PLC的输入变量, 它们经PLC外部输入到内部寄存器中, 经PLC运算处理后送到输出端子, 它们是PLC的输出变量。

(2) PLC的基本工作原理。

PLC虽具有微机的许多特点, 但它的工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式, 如常见的键盘扫描方式或沁扫描方式, 有键按下或沁动作则转入相应子程序, 无键按下则继续扫描。PC则采用循环扫描工作方式, 在PLC中, 用户程序是按先后次序存放的, CPU从第一条指令开始树了稠字, 直到遇到结束符又返回第一条执行, 如此周而复始不断循环。

2 PLC监控器的设计

(1) PLC监控器硬件系统的设计。

CPU电路:AT89C52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微型计算机。它带有8K字节的FLASH程序存储器。该器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术制造, 与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容。通过把通用的8位CPU和FLASH ROM集成在一个芯片上, 89C52成为一个高效的微型计算机, 可用于解决复杂的控制问题, 且成本较低。

电源电路的设计:由于PLC控制系统大多用DC24V作为输入信号的标准电源, 现场的光电、接近开关的操作电源基本上也是采用24VDC, 为方便起见PLC监控器也用24VDC作为操作电源, 用DC/DC变换器将24VDC变为25VDC作为IC的工作电源。1.5V电源电路:变换器的核心集成电路选用了美国MOTOROLA的MC34063A, 该器件内部包括:具有温度补偿的基准电源、比较器、可控占空比振荡器、驱动器和大电流输出开关。该集成电路可实现直流电压升压、降压和电压极性转换等功能, 同时所用外部元件很少。时钟电路设计:自动化控制系统中, 有时需要对某些设备进行定时控制, 比如说塑料成型机械, 在正式生产之前, 要对塑料原料加热, 可能要半个小时以上。如果在职员上班之前半小时定时启动加热器, 则可以多生产半个小时的产品。又如当设备出现异常时, 需要记录当时的状况及其发生的时刻。而很多型号的PLC其内部不带实时时钟, 因此特意在本监控器中加入了实时时钟电路以弥补PLC的不足。CPU监控器电路:由于本监控器同PLC一起配套, 用于设备的自动化控制系统中。而现场环境一般很恶劣, 存在各种形式的干扰。为了保证设备稳定可靠运行, 必须解决电压CPU监控器电路由于本监控器同PLC一起配套, 用于设备的自动化控制系统中。

(2) PLC监控器软件系统的设计。

软件系统的设计:PLC监控器需要完成的任务主要有四个:按键状态的读入、时钟信息的读入、与PLC通信、预设画面的显示。为了确保CPU能及时收到按键的状态, 要求C P U必须在尽可能短的时间内定时读74HC166。因此, 这部分任务适合放在定时中断子程序中。关于监控器与PLC通信, 考虑到PLC的回复帧数据的时机是不定的, 随着PLC的机型及PLC自身的用户程编乏量的多少而不同, 因此另设串口接受中断子档字处理PLC回复将大大减少CPU由于等待所浪费的时间。监控器与PLC通信的实现:监控器发送协议是在Ims定时中断程序中完成的, 而接受PLC响应则是通过串口中断完成的。由于整个通信过程没有在同一程序下完成, 发送协议过程和接受回复过程的状态以及它们之间的联动就不容易掌握和控制, 解决的办法是使用很多标志位, 通过标志位实现两个程序之间的信息交流。画面数据的显示实现:监控器利用通信协议实现了同PLC之间的信息交流。但是读入的信息如何呈现在人面前, 人们操作PLC、设定有关数据的情形如何把握等, 这些问题就要靠LCD液晶显示器来解决了。可以说这部分是监控器最重要的、最关键的, 绝大部分的程序都与显示器有关。文件格式的定义及画面数据的下载:通过计算机编辑得到的画面数据需要作为一个文件保存, 而且要通过RS232串口传送给PLC监控器。因此对文件的格式必须进行定义以便CPU正确处理。本系统需要写入的虽然不是程序代码, 但是参照该标准一样可以实现数据的写入, 而且可以缩短开发时间。所谓画面数据的下载, 指的是计算机将做好的画面数据通过串口传送HY62256中保存起来。因此在计算机中需要有专门的文件传送应用程序。这部分程序已用C++BUILDER编制好, 文件名为脚记旬e.exe。

3 PLC监控器实验系统的主要功能和应用情况

(1) 可编程控制器综合实验装置。

目前每台实验装置已经开发出了20个实验项目, 基本训练实验有:程序输入实验、检查和运行程序实验、转储与加载程序实验、逻辑指令实验、定时、计数指令实验、分支、跳转指令实验、特殊功能指令实验、数据处理指令实验。模拟实际工业控制的实验有:数值运算实验、天塔之光实验、交通信号灯控制实验、水塔水位自动控制实验、自控成型机实验、自控轧钢机实验、多种液体自动混合实验、自动送料车控制实验、邮件分拣机实验、电机正反转控制及星角启动实验、电梯控制实验、八段码显示实验。

(2) 多功能自动控制电梯模型。

多功能自动控制电梯模型是可编程控制器课程的教学模型, 可演示可编程控制器对电梯的控制情况, 可视效果很好。模型和可编程控制之间的接线均通过接线板利用插头进行连接, 所以, 使用方便灵活。利用该模型可以开发出以下实验项目:行程控制试验、时间控试验、顺序控制试验、电机控制试验、集选控制电梯的模拟运行实验等10余种实验项目。

4 结语

在PLC监控器的研制和开发中, 编制程序是最重要的一环, 对于比较复杂的实际控制系统可采取分块编程。PLC的编程方法易学难精, 其中的技巧需要在实际的使用中一步步提高、完善。PLC监控器因其结构紧凑、编程简易、抗干扰性强、可靠性高而广泛应用于工业控制中, 我们以可编程序控制器取代继电器, 进行改造, 取得了较满意的效果, 与继电器逻辑控制相比, 控制柜尺寸小、元件大量减小, 故障率大大降低, 且安装、调试、维护方便。

摘要：PLC监控器是80年代以来迅速发展的新一代工业控制装置, 它除可以替代传统的继电接触器控制线路所有的功能外, 还可以方便地用软件实现工艺上一些新的要求和复杂的逻辑控制, 其可靠性高、应用方便, 所以得到广泛应用且发展迅速, 已成为当代工业自动化强有力的工具。本文综合介绍了PLC监控器的研制和开发。

关键词：PLC监控器,研制,开发

参考文献

[1] 汪晓光, 孙晓英.可编程控制器原理与应用, 上册[M].机械工业出版社, 2001.

[2] 常斗南, 李全利, 等.可编柳字控制器原理[M].应用·实验机械工业出版社, 1998.