PLC多种液体混合自动灌装控制系统的设计(5)
相关元件主要技术参数及原理如下：
①额定电流：10.3A；
②工作电压：20~250V。
(7) PLC的选择
传统上的控制方法，往往采用继电器——接触器的控制。这种控制系统不但复杂，而且大量的硬件接线致使系统可靠性大大的降低，也间接降低了设备的工作效率。采用PLC，则较好地解决了这一问题，PLC控制是一种将自动控制技术、计算机技术和通信技术结合在一起的新型的工业化自动控制设备，不仅能够实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现与上位计算机等一系列智能设备之间的通信[9]。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合自动灌装控制过程中，完全能够满足控制要求。且具有操作简单、运行可靠稳定、工艺参数修改方便、编程简单方便、自动化程度高等优点。
本控制系统选用德国西门子公司生产的S7-200 CPU 224型PLC，开关量为14输入接口、10输出接口，可连接多个扩展模块。之所以选用这种PLC，主要考虑S7-200系列PLC有以下一些特点：
①S7-200系列属于小型整体式PLC，具有极高的可靠性、丰富的指令集和内置的集成功能、强大的通信能力和品种丰富的扩展模块。除能实现一般的逻辑控制外，还可进行运动控制、复杂数据处理，甚至可直接控制变频器实现电动机调速控制。而且各类PLC产品的指令系统都具有向上兼容性，便于应用程序的移植。
②快速的CPU处理速度、大程序容量。可以单机运行，用于替代继电器控制系统，也可以用于复杂的自动化控制系统。
③具有极强的通信功能，在网络控制系统中也能充分发挥其作用。
④具有极高的性价比，在中国占有很大的市场份额。
PLC主要有6部分组成，包括CPU(中央处理器)、存储器、输入／输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。其一般结构图如图5所示。
图5 PLC系统结构图
(1) 中央处理器
与通用计算机中的CPU一样，PLC中的CPU也是整个系统的核心部件，主要功能如下：
①诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误；
②采集现场的状态或数据，并送人PLC的寄存器中；
③逐条读取指令，完成各种运算和操作；
④将处理结果送至输出端；
⑤响应各种外部设备的工作请求。
(2) 存储器
存储器包括系统程序存储器和用户存储器，各功能如下。
系统程序存储器：用以存放系统管理程序、监控程序及系统内部数据[10]。PLC出厂前已将其固化在只读存储器ROM或PROM中，用户不能更改。
用户存储器：包括用户程序存储区及工作数据存储区，这类存储器一般由低功率的CMOS-RAM构成，其中的存储内容可读出并更改。
(3) 输入/输出接口电路
输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关及编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能够接受及处理的数字信号。
输出接口电路：采用功率放大电路，将CPU处理后的信号转换成现场所需要的强电信号输出，从而驱动电磁阀、接触器等外部设备的通电与断电。
(4) I/O模块
输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是，通过各种I/O接口模块与外界联系而实现的[11]。输入模块和输出模块是PLC与现场I/O装置或设备之间的连接部件，起着PLC与外部设备之间传递信息的作用。通常I/O模块上还有状态显示和I/O接线端子排，以便于连接和监视。
(5) 电源模块
PLC的电源是指将从外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入/输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块[12]。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备提供标准电源。