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西门子S7-300/400 PLC控制系统硬件设计
作者:Admin    更新时间:2017/12/27    点击次数:
1传感器与执行器的确定
1、传感器的确定
传感器相当于整个系统的“眼睛”,它的确定对系统有着至关重要的影响。一般来说,选择一个传感器时,应注意下面几个问题:
①测量范围;②测量精度;③可靠性;④接口类型。

2. 执行器的确定
执行器相当于整个系统的“手臂”,其重要性不言而喻。与选择传感器相对应,在选择执行器时,应考虑到下面几个问题:①输出范围;②输出精度;③可靠性;④接口类型。

2、PLC控制系统模块的选择
在硬件设计中,对输入、输出点进行估算是一个重要的工作,控制系统总的输入、输出点数可以根据实际设备的I/O点汇总,然后另加10%至20%的备用量估算。
1. 数字量I/O点数的确定
一般来说,一个按钮要占一个输入点;一个光电开关要占一个输入点;而对于选择开关来说,一般有几个位置就要占几个输入点;对各种位置开关一般占一个或两个输入点;一个信号灯占一个输出点。一般可用下式进行估算:
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2. 模拟量I/O点数的确定
模拟量I/O点数的确定,一般应根据实际需要来确定,并预留出适当的备用点即可。
3. 存储器容量的估算
    这里所说的存储器容量与用户程序所需的内存容量不同,前者指的是硬件存储器容量,而后者指的是存储器中为用户开放的部分。用户程序所需的内存容量只能做粗略的估算,它与PLC的输入/输出点数成正比,此外,还受通信数据量、编程人员水平等因素的影响。一般内存容量估算经验公式如下:
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4. 控制模块的选择
确定了PLC的输入/输出点数及存储器的容量后,下一步进行的是PLC模块的选择,主要包括CPU模块,数字量和模拟量输入/输出模块等;
(1)对于CPU模块选择,一般要考虑到以下几个问题:
1)通信端口类型
2)运算速度
3)特殊功能(如高速计数等)
4)存储器(卡)容量
5)对采样周期、响应速度的要求
(2)在选择扩展模块时,一般应注意以下方面:
1)模块的电压等级。可根据现场设备与模块间的距离来确定。当外部线路较长时,可选用交流220V电源;当外部线路较短,且控制设备相对较集中时,可选用DC24V电源。
2)  数字量输出模块的输出类型。数字量输出有继电器、晶闸管、晶体管三种形式。在通断不频繁的场合应该选用继电器输出;在通断频繁的场合,应该选用晶闸管或晶体管输出,注意晶闸管只能用于交流负载,晶体管只能用于直流负载。
3)  模拟量信号类型。模拟量信号传输应尽量采用电流型信号传输。因为电压量信号极易引入干扰,一般电压信号仅用于控制设备柜内电位器的设置,或者距离较近、电磁环境好的场合。

3控制柜设计
在大多数系统中,都需要设计控制柜,它可以将工业现场的恶劣环境与控制器隔离,使系统可靠的运行。一般来说,设计控制柜时应考虑到下面几个问题:
(1)尺寸大小。要根据现场的安装位置和空间,设计合适的尺寸大小。切忌在设计完工之后才发现在现场不能安装。而在外观方面没什么太严格的要求,只要看得简洁明了就好。
(2)电路图。在设计控制柜的电路图时,一方面要考虑到工业现场的环境,另一方面要考虑到系统的安全性。
(3)电源。在充分计算好系统所需的功率后,选择合适的电源。并根据系统需要,选择是否需要电源的备份。
(4)紧急停止。紧急停止与正常的停止运行有很大的不同,紧急停止主要从硬件的方式上确保了系统在出问题时的可靠和安全。
(5)其他。对于接线方式、接地保护、接线排的余量等问题,在设计时都要予以详细的考虑。

4、 I/O模块原理图设计
I/O模块原理图是传感器、执行器与I/O模块连接原理图。在设计时,应多查阅相关的I/O模块以及传感器和执行器的手册资料,对其连接的方式应予以充分的了解。这样在设计时才不会出现问题。同时还应考虑到裕量问题,即留出一部分I/O端口作备用,以便以后维修或者扩展之用。
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