基于西门子S7-200plc的温度和湿度检测和显示(3)

第三章 可编程控制器概述

(1)把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便价格便宜等优点结合起来。

(2)控制器的硬件是标淮的、通用的。

(3)根据应用对象、将控制内容编成软件写入控制器的用户程序内存里。 (4)控制器和被控对象连接方便。

随着微处理器和微型计算机技术的发展，70年代中期以后，PLC已广泛地用微处理器作为中央处理器，输入/输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅具有逻辑判断功能，同时还具有数据处理、PID调节和数据通信、联网等功能，总之PLC一直处于快速发展之中。

3.2.1 我国PLC的发展

我国PLC产品的研制、生产，大体上经历了从顺序控制器到1位处理器为主体的工业控制器，再到8位微处理器为主体的可编程控制器的三个发展阶段。

1974年，国内一些高校、科研单位开始研制顺序控制器，大多使用分立元件。随着我国改革开放政策的落实，同时国外PLC人大量进入我国市场，一部分随成套设备进口，一部分直接引进中小型PLC产品(大多为GE公司、西门子公司、三菱公司、立石公司等)，开始进入以8位微处理器为核心的PLC时代。

目前，可编程控制器已广泛应用子各个工业领域，并取得了明显的效益。主要表现出以下特点：使用低档机型多，中、高档机型少，使用国外进口机型多，国产机型少；使用在经济发达地区多，在经济落后地区少，用于单个设备或生产线的多、大批量产品配套的少。因此，国产化PLC的前景是令人鼓舞的，我们必须加快PLC国产化步伐，进一步推广PLC应用技术，努力培养相关专业技术人员。

3.3 PLC的系统组成与工作原理

3.3.1 PLC的组成结构

PLC本质上是一台用于控制的专用计算机，因此它与一般的控制机在结构上

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第三章 可编程控制器概述

有很大的相似性。PLC的主要特点是能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适宜于过程控制的要求来进行设计的。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。

整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。

组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m。

3.3.2 PLC的扫描工作原理

与其它计算机系统相同，PLC的CPU采用分时操作原理，每一时刻执行一个操作，随时间顺序执行各个操作。这种分时操作进程称为CPU对程序的扫描。PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环可归纳为五个工作阶段，各阶段完成的任务如下：

·公共处理。复位监控定时器(WDT)，进行硬件检查，用户内存检查等。检查正常后，方可进行下面的操作。如果有异常情况，则根据错误的严重程度发出报警或停止PLC运行。

·I/O刷新。输入刷新时，CPU从输入电路中读出各输入点状态，并将此状态写入输入映象寄存器中;输出刷新时，将输出继电器的元件映象寄存器的状态传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。

·执行用户程序。在程序执行阶段，CPU按先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行，CPU从输入映象寄存器和输出映象寄存器中读出各继电器的状态，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入输出映象寄存器中。

·外设端口服务。完成与外设端口连接的外围设备(如编程器)或通讯适配器的通信处理。

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第三章 可编程控制器概述

3.4 PLC的发展趋势

目前的可编程控制器有以下几个方面的发展趋势：

(1)向小型化、专用化方向发展。当前开发出许多简易、经济、超小型可编程控制器，以使用于单机控制和机电一体化，真正成为继电器的替代品。

(2)向大型化、复杂化、高功能、分散型、多层分布式工厂自动化网络方向发展。可编程控制器输入输出容量已超过32K，扫描速度小于1mS/千步。

（3）编程语言和编程工具朝着标准化和高级化方向发展。

可编程控制器问世时间虽然不长，但已步入成熟阶段。这种工业专用微机系统是高精技术普及化的典范，使计算机进入工业各行业，使机械设备和生产线控制更新换代。可编程控制器将成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备。

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第四章 系统的硬件方案与设计

第四章 系统的硬件方案与设计

4.1 传感器的选型与设计

传感器是本设计最重要的部件之一，它的选取好坏对整个系统而言，非常重要。现在生产传感器的公司很多，所研制的传感器类型也很多，但其性能差异并不很大。本设计在选择传感器上掌握的基本原则是稳定性好，价格低廉，使用方便。

4.1.1 集成温度传感器介绍与选型

目前主要采用近年来发展最快的半导体集成温度传感器,它内部采用差分对管等线性化技术及激光校准手段等,测温电路十分简单可靠。这类传感器在生产时已经校准,可省去标定工序,大大地方便了用户的使用。它有多种输出:如电流型、电压型、PWM型、数字型等可供用户选择。本论文着重分析电流型、电压型集成温度传感器主要特点及一些典型应用。

1.集成温度传感器LM35概述 ①LM35概述

LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。因而，从使用角度来说， LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度，在-55℃～+150℃温度范围内为±3/4℃,LM35,LM35A的额定工作温度范围为-55℃～+150℃，同时LM35C ,LM35CA在-40℃～+110℃，LM35D在0.0℃～100.0℃之间。

②LM35系列的封装形式和参数

LM35系列适合用密封的TO-46晶体管封装，而LM35C就适合于塑料TO-92晶体管封装它们有如下的特点:(1)直接用摄氏温度校准;(2)线性+l0.mV/℃比例因数;(3)保证0.5℃精度(在+25℃时);(4)-55～+150℃额定范围;(5)适用于遥控设备;(6)因晶体片微调而低费用;(7)工作在4～30V; (8)小于60μA漏泄电流;（9）较低自热，在静止空气中0.08℃; (10)只有±1/4℃非线性值:(11)低阻

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第四章 系统的硬件方案与设计

抗输出1mA:负载时0.1Ω。

参数:

电源电压:+35V～-0.2V 输出电压:+6V～-1.0V 输出电流:l0mA

输出阻抗：1mA负载时0.1Ω 漏泄电流：小于60μA 比例因数：线性+10.0mV/℃

特定工作温度范围:LM35,LM35A为-55～+150℃; LM35C,LM35CA为-40～+110℃；LM35D为0～+100℃。 ③LM35工作原理

LM35系列的内部框图如图4-3所示。由VT1、VT2构成了温度传感器，二者的发射结面积之比为10:1。A2是电压放大器。R1、R2分别为VT1和VT2发射结压降的取样电阻。VD是电流源的温度补偿二极管。由VT3和R3、R4组成了发射极输出式电路。其工作原理是利用在不同电流密度下的晶体管VT …… 此处隐藏：1738字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……