PLC實(shí)驗(yàn)箱改造方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】PLC原理及應(yīng)用課程是電子信息、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的一門重要課程。隨著行業(yè)的發(fā)展，職業(yè)院校的PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能已影響到實(shí)踐教學(xué)效率和質(zhì)量。通過充分利用原來落后、淘汰的資源，科學(xué)選型，將原實(shí)驗(yàn)箱使用的松下FP1-C40 PLC主機(jī)更換為新型主流的西門子S7-200，并擴(kuò)展I/O接口，加強(qiáng)了PLC課程的實(shí)踐教學(xué)效果，為今后學(xué)習(xí)MPS柔性系統(tǒng)、電梯控制和機(jī)械手等綜合實(shí)訓(xùn)課程奠定了基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】PLC 實(shí)驗(yàn)箱 選型 西門子S7-200 改造

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-3089（2012）10-0006-02

一、原有設(shè)備落后，實(shí)驗(yàn)效果差

PLC原理及應(yīng)用課程是電子信息、自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的一門重要課程，該課程為一門應(yīng)用學(xué)科，實(shí)踐性非常強(qiáng)。目前，內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院開設(shè)PLC原理及應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的PLC實(shí)驗(yàn)室使用的是天津源峰科技公司的TVT-90A3型箱式PLC訓(xùn)練裝置，該實(shí)驗(yàn)箱配備的是松下FP1-C40主機(jī)，此主機(jī)高級(jí)指令少，程序存儲(chǔ)空間小，可擴(kuò)展性差，隨著行業(yè)的發(fā)展，松下的主機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用中已大幅減少。學(xué)院新采購(gòu)的MPS柔性系統(tǒng)、電梯、機(jī)械手等綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備在PLC主機(jī)選配上主要是西門子和三菱的主機(jī)，所以為了方便教學(xué)，需要對(duì)PLC實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行更換主機(jī)的改造。

二、實(shí)驗(yàn)箱改造方案設(shè)計(jì)

TVT-90A3箱式PLC實(shí)驗(yàn)箱采用模塊化設(shè)計(jì)，由主機(jī)區(qū)、主機(jī)接口單元與指令訓(xùn)練區(qū)、實(shí)驗(yàn)單元板三部分組成。如圖1所示：

圖1 改造前的TVT-90A3 PLC實(shí)驗(yàn)箱

為了減少投入成本，充分利用原來落后、淘汰的資源，經(jīng)論證得出：只要將原主機(jī)更換為符合功能需求的新型主機(jī)，完善主機(jī)接口單元線路，保留原實(shí)驗(yàn)單元板，即可滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。

（一）PLC的選型

PLC按照I/O點(diǎn)數(shù)分為：小型（128點(diǎn)以下）、中型（129～512點(diǎn)）和大型（513點(diǎn)以上）三類，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目分析，小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、指令功能和存儲(chǔ)容量等性能指標(biāo)都能滿足要求，選定時(shí)，可依照如下過程來完成。

第一、確定廠商

對(duì)中、小型PLC的目標(biāo)用戶而言，市場(chǎng)上主要生產(chǎn)廠商的PLC產(chǎn)品均能滿足其要求，所以在產(chǎn)品選型時(shí)，價(jià)格是十分重要的因素。日本產(chǎn)品在該領(lǐng)域一直占有優(yōu)勢(shì)，但西門子在推出新一代小型PLC產(chǎn)品S7-200后，其價(jià)格與日本產(chǎn)品相差不大，已經(jīng)與日本主要產(chǎn)品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC領(lǐng)域取得了類似的市場(chǎng)地位。近年來，由于具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，中國(guó)臺(tái)灣的部分PLC廠商在小型PLC領(lǐng)域也搶占了一部分市場(chǎng)。相比各家廠商，西門子的市場(chǎng)占有率更高，其產(chǎn)品功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定、可擴(kuò)展功能塊較多以及適用多種人機(jī)界面和監(jiān)控組態(tài)軟件。近年來，學(xué)院新采購(gòu)配備有PLC的教學(xué)設(shè)備中，也以西門子的產(chǎn)品為主。綜上所述，為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)所使用PLC主機(jī)的一致性，確定使用西門子的產(chǎn)品。

第二、通過I/O點(diǎn)數(shù)確定主機(jī)具體型號(hào)

1.需求分析

TVT-90A3實(shí)驗(yàn)箱主機(jī)接口單元I/O點(diǎn)數(shù)為：輸入24點(diǎn)，輸出24點(diǎn)，4個(gè)A/D點(diǎn)和4個(gè)D/A點(diǎn)。根據(jù)所有實(shí)驗(yàn)單元板所需I/O點(diǎn)數(shù)分析，PLC主機(jī) I/O點(diǎn)數(shù)為24DI/24DO可以完成基本實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)箱接口單元雖然有A/D、D/A接口，但沒有可以與其配合使用的實(shí)驗(yàn)單元板，所以此功能將在下一步的S7-200產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比中分析是否選配。

2.S7-200產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比

通過表1所示，CPU 224xp與CPU 226兩款主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)較多，結(jié)合表2和表3按照需求分析得出：

方案1：CPU 224XP+EM 223 DI16/DO16=DI30/DO26

方案2：CPU 226+EM222 DO8=DI24/DO24

兩種組合方案都可以滿足要求，但方案1中CPU 224XP主機(jī)雖然集成了A/D功能，但其模擬量輸入輸出點(diǎn)只有2/1，而且實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)沒有與之對(duì)應(yīng)使用的實(shí)驗(yàn)板，使得該方案所有I/O點(diǎn)不能全部有效利用。而方案2總的I/O點(diǎn)數(shù)與需求點(diǎn)數(shù)正好相同，并且市場(chǎng)報(bào)價(jià)低于方案1，組合后的整體尺寸相對(duì)較小，方便今后增加功能模塊。所以最終確定使用方案2的組合。

（二）主機(jī)與接口單元接線設(shè)計(jì)

三、實(shí)驗(yàn)箱改造實(shí)施及測(cè)試

1.更換主機(jī)，并按照?qǐng)D2所示完成I/O接線焊接，實(shí)驗(yàn)箱改造后主機(jī)區(qū)如下圖所示：

圖3改造后的TVT-90A3 PLC實(shí)驗(yàn)箱主機(jī)區(qū)

2.使用PC/PPI電纜將PC機(jī)COM口與實(shí)驗(yàn)箱主機(jī)通訊端口連接，并在PC機(jī)安裝STEP 7 - MicroWIN V4.0編程軟件，編寫如下測(cè)試程序：

下載程序后，使用導(dǎo)線連接輸入/輸出公共端，依次連接開關(guān)SA0和輸入端CH0～CH17，HL0發(fā)光管和輸出端CHO～CH17，撥動(dòng)開關(guān)SA0，HL0發(fā)光管和主機(jī)面板上對(duì)應(yīng)的Q0.0～Q2.7指示燈會(huì)依次點(diǎn)亮，表示主機(jī)工作正常，線路連接正確，改造完成。

參考文獻(xiàn)：

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