温度压力加热的过程控制

常州工学院（成人教育）毕业设计（论文）题目温度压力加热的过程控制副标题性质毕业设计毕业论文学生姓名徐柳艳年级2008级教学点无锡技师学院专业工业电气自动化指导教师高姝烨评定成绩优良中及格不及格摘要“过程控制工程”是一门工业自动化专业的专业必修课。自动化仪表，包括模拟仪表，智能仪表，微型计算机是构成过程控制的重要自动化技术工具，是实现工业生产过程自动化的重要装置，也是实现过程控制的前提。现代工业生产过程往往是流程复杂，规模庞大，同时往往又具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等特点。为了保证生产安全、稳定、可靠地进行，对过程参数的检测和自动控制提出了更严、更高的要求。实现工业生产过程自动化，不仅能够把生产过程控制在最佳的工况下运行，减少原材料和动力的消耗，降低成本。实现优质、高产、低消耗的目标，而且能够保证安全生产，防止事故发生。延长设备使用寿命，提高设备利用率，减轻劳动强度，改善劳动条件，保护环境卫生，维护生态平衡等等。过程控制是控制理论，生产工艺，计算机技术和仪器仪表知识等相结合的一门综合性应用学科。过程控制的任务是在了解，熟悉，掌握生产工艺流程与生产过程的静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，应用控制理论、现代控制技木、分析、设计、整定过程控制系统。压力温度的过程控制就是通过水泵供水，使B103水箱水位超过上液位时，水泵停止供水，加热棒开始加热，当温度达到35度时，温度不会再继续上升或下降，温度将始终保持在35度，从而达到恒温的效果。关键词温度压力过程控制恒温目录摘要1第一章概述31设备简介32设备清单3第二章过程控制的简介43过程控制的发展概况44过程控制的基础知识5第三章设备硬件构成与规格75设备构成76各模块功能761水泵控制8611使用水泵的注意事项862加热器控制963比例阀控制964电磁阀控制965超声波液位传感器1066电容式接近开关1167PT100温度传感器1168压力传感器1169PLC部分12691可编程控制器的分类13692可编程控制器的构成13693可编程控制器的工作原理16610模拟量扩展模块接线图及模块设置16611模拟量值和A/D转换值的转换18612温度压力加热的过程控制197设备规格2571设备使用环境要求258设备运行2581通电调试前准备2582基本调试步骤259设备的维护及异常判断2591设备的维护、保养2592设备异常现象及其检查方法26第四章致谢27第五章参考文献28附录29第一章概述1设备简介整个实训台由机械结构，传感器，执行元件，控制台所组成，以满足过程控制中所需要的对流量、温度、压力、液位等变量的监控。2设备清单序号内容数量单位1过程控制模型1套2实训操作台1台3西门子200系列PLC1套4实训用线1套5过程控制系统实训台使用手册1本第二章过程控制的简介3过程控制发展概况过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。40年代以后，工业生产过程自动化技术发展很快。尤其是近些年来，过程控制技术发展更为迅猛。纵观过程控制的发展历史，大致经历了如下几个阶段50年代前后，一些工厂企业的生产过程实现了仪表化和局部自动化。这是过程控制发展的第一个阶段。这个阶段的主要特点是过程检测控制仪表普遍采用基地式仪表和部分单元组合式仪表多数是气动仪表，过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统；被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数。控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减小主要扰动对生产过程的影响。自60年代来，随着工业生产不断发展，对过程控制提出了新的要求随着电子技术的迅速发展，也为自动化技术工具的完善创造了条件，从此开始了过程控制的第二个阶段。在仪表方面，开始大量采用气动和电动单元组合仪表。在过程控制理论方面，除了仍然采用经典控制理论解决实际工业生产过程中遇到的问题外。现代控制理论得到应用，为实现高水平的过程控制奠定了理论基础。从而过程控制由单变量系统转向多变量系统。70年代以来，过程控制得到很大发展。随着现代工业生产的迅猛发展。随着大规模集成电路制造成功与微处理器的相继问世。使功能丰富的计算机的可靠性大大提高、性价比又大大提高，尤其是工业控制器采用了冗余技术和软硬件的自诊断措施。这是过程控制发展的第三个阶段。这一阶段归纳主要特点是对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算机系统进行多参数综合控制，或者由多台计算机对生产过程进行控制和经营管理。在自动化技术工具方面有了新的发展，诸如以微处理器为核心的智能单元组合仪表包括可编程调节器和系列智能仪表的开发和广泛应用。80年代以后，工业过程控制得到了一个飞跃的发展。一方面现代控制理论与主要解决单回路系统控制的经典控制理论相比较从本质上解决了一般多变量系统的控制问题、包括线性系统、时变系统、非线性系统、微分差分系统等，从而大大促进了过程控制的发展。另一方面，过程控制的结构已从包括许多手动控制的分散局部控制改变为具有高度自动化的集中、远动控制中心，使得过程控制的概念有了很大的发展，它不仅包括数据采集与管理、基本过程控制，而且包括先进的管理系统、调度和优化等。自从进入20世纪90年代以来，自动化技术发展很快，并获得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争能力等方面起着越来越巨大的作用。目前，世界各工业发达国家，正集中全力进行工厂综合自动化技术的研究。所谓综合自动化，就是在自动化技术、信息技术、计算机控制和各种生产加工技术的基础上，从生产过程的全局出发，通过生产活动所需的各种信息的集成，把控制、优化、调度、管理、经营、决策融为一体，形成一个能适应各种生产环境和市场需求、多变性的、总体最优的高质量、高效益、高柔性的管理生产系统。4过程控制系统基础知识一过程控制系统的组成过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度TEMPERATURE，压力PRESSURE，流量FLUX，液位POSITION，成分，粘度，湿度和PH酸碱度或氢离子浓度等这样一些过程变量的系统二过程控制系统的分类过程控制系统的分类方法很多，若按被控参数的名称来分，有温度、压力、流量、液位、成分、PH等控制系统；按控制系统完成的功能来分，有比值、均匀、分程和选择性控制系统；按调节器的控制规律来分，有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；按被控量的多少来分，有单变量和多变量控制系统；按采用常规仪表和计算机来分，有仪表过程控制和计算机过程控制。三过程控制的特点过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的，大致可归纳如下连续生产过程的自动控制过程控制一般是指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量地控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的如采样控制系统等，但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表包括电动仪表和气动仪表模拟仪表和智能仪表和电子计算机看作一台仪表等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的、过程检测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器包括计算机、调节阀等。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。被控过程是多种多样的、非电量的在现代工业生产过程中，工业过程很复杂。由于生产规模大小不同，工艺要求各异，产品品种多样，因此过程控制中的被控过程是多种多样的。诸如石油化工过程中的加热塔、化学反应器、流体传输设备，热工过程中的锅炉、热交换器；冶金过程中的转炉、平炉；机械工业中的热处理炉等。它们的动态特性多数具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些机理复杂如发酵、生化过程等的过程至今尚未被人们所认识，所以很难用目前过程辨识方法建正其精确的数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制由于被控过程具有大惯性、大滞后大时延等特性，因此决定了过程控制的控制过程多属慢过程。另外，在石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、制药等工业生产过程中，往往采用一些物理量和化学量如温度、压力、流量、液位、成分、PH等来表征其生产过程是否正常，因此需要对上述过程参数进行自动检测和自动控制，故过程控制多半为参量控制。过程控制方案十分丰富随着现代工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。对过程控制的要求越来越高。过程控制系统的设汁是以被控过程的特性为依据的。由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半所属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方案是十分丰富的。通常有单变量控制系统、也有多变量控制系统；有仪表过程控制系统，也有计算机集散控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求的控制系统。如单回路控制、串级控制、前馈反馈控制、比值控制、分程控制、选择性控制、高级新型过程控制系统如专家系统、模糊控制，以及正将成为过程控制主流的集散控制系统。集散控制系统DCS是把自动化技术、计算机技术、通信技术、故障诊断技术、冗余技术和图形显示技术融为一体的装置。这种系统在结构上是分散的，就是将计算机分装到工段或装置，这不仅使系统危险分散，消除了全局性的故障点，提高了系统的可靠性，同时能方便灵活地实现各种新型的控制规律与算法。这种系统由于是分组的，因此便于实现现代化的最佳管理，并使工业生产过程自动化开始进入控制管理一体化的新模式。第三章设备硬件构成与规格5设备构成图中A机械结构B101B102B103为上中下三个有机玻璃水箱；B104为不锈钢储水罐；连线中15MM管道可自由拆卸和拼装B传感器FIC为涡轮式流量计；PLC为压力传感器；TIC为PT100温度传感器；LICI,LIC2，LIC3，LIC4为电容式接近开关；LIC5为超声波液位传感器C执行元件PI01为增压水泵；VI01VI05为手动阀门；VI06VI08为电动比例阀；VI09为电磁管道阀；EI01为加热器6各模块功能61水泵控制水泵控制分为连续控制和间歇控制，以实现对水流量和压力的无极控制。控制方式由自锁按钮来控制，按钮按下表示处于连续控制方式，按钮未按下表示处于间歇控制方式。在连续控制方式下水泵电机的转速根据控制电压或电流的大小而改变；在间歇控制方式水泵电机按额定转速工作。连续工作方式分电流控制个电压控制，由纽子开关进行选择，电流、电压控制信号可由PLC模拟量输出信号引出，按接线要求接入相应的插孔。间歇控制只需要24V电压，使用PLC的开关量输出信号控制。水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。衡量水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。611使用水泵的注意事项1、如果水泵有任何小的故障切记不能让其工作。如果水泵轴的填料完全磨损后要及时添加，如果继续使用水泵会漏气。这样带来的直接影响是电机耗能增加进而会损坏叶轮。2、如果水泵在使用的过程中发生强烈的震动这时一定要停下来检查下是什么原因，否则同样会对水泵造成损坏。3、当水泵底阀漏水时，有些人会用干土填入到水泵进口管里，用水冲到底阀处，这样的做法实在不可取。因为当把干土放入到进水管里当水泵开始工作时这些干土就会进入泵内，这时就会损坏水泵叶轮和轴承，这样做缩短了水泵使用寿命。当底阀漏水时一定要拿去维修，如果很严重那就需要更换新的。4、水泵使用后一定要注意保养，比如说当水泵用完后要把水泵里的水放干净，最好是能把水管卸下来然后用清水冲洗。5、水泵上的胶带也要卸下来，然后用水冲洗干净后在光照处晾干，不要把胶带放在阴暗潮湿的地方。水泵的胶带一定不能沾上油污，更不要在胶带上涂一些带粘性的东西。6、要仔细检查叶轮上是否有裂痕，叶轮固定在轴承上是否有松动，如果有出现裂缝和松动的现象要及时维修，如果水泵叶轮上面有泥土的也要清理干净。7、水泵和管道的接口处一定要做好密封，因为如果有杂物进入的话都会对水泵内部造成损坏。8、对于水泵上的轴承也是检查的重点，用完后检查轴承是否有磨损，如果水泵用的时间长的话轴承里的小滚珠会碎，所以当水泵用过后在轴承上最好是涂一层润滑油更好的保护水泵轴承。62加热器控制加热器的控制方式与水泵的基本相同，可用模拟量输出和开关量输出对其进行控制以实现对温度的调节63比例阀控制比例阀通过420MA的电流信号来控制阀的开度以此来调节流经阀门的流量和压力。可由PLC模拟量输出信号引出，按接线要求接入相应的插孔。64电磁阀控制整个实训台有3个电磁阀，VI06为电磁阀1；VI07为电磁阀2；VI08为电磁阀3，电磁阀的控制只需要24V的开关量信号，使用PLC的开关量输出信号控制。电磁阀是利用电能流经线圈产生电磁吸力将阀芯克服弹簧或自重力吸引分常开与常闭两类通常用于切断油,水,气等物质的流通配合压力,温度传感器等电气设备实现自动控制它主要分以下几个种类1直动式电磁阀原理通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25MM。2分布直动式电磁阀原理它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点在零压差或真空、高压时亦能可靠动作，但功率较大，要求必须水平安装。3先导式电磁阀原理通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点流体压力范围上限较高，可任意安装需定制但必须满足流体压差条件。65超声波液位传感器超声波液位传感器通过010V的电压输出来反映当前测得的液位高度，随着液位的增高输出电压逐渐变大实际输出变化可以根据要求诊定。该传感器的供电电压为24V，可根据插孔上的文字进行接线，输出信号可连接到邻近以太网实训台的PLC模拟量输出处。超声波传感器的诊定在液位最低点（由老师指定）按下诊定按钮并保持3秒左右指导红灯闪烁表示诊定开始，随后再按一下按钮表示采样到最低水位，然后提高水位到指定位置再按一下按钮表示采样到最高水位，诊定完成，此时传感器的输出为最低水位输出为0V最高水位输出为10V。如果诊定时先采样最高水位然后再采样最低水位那么传感器的输出就为最高水位输出0V最低水位输出10V66电容式接近开关电容式接近开关以开关量输出的方式来反映定点液位是否到达，在此系统中起到一定的保护作用，2个水箱B101和B102都是用电容式接近开关来采集上下位置的液位信号，其中左边一组上下液位信号插孔所对应的是B101水箱的液位；右边一组对应B102水箱。B101水箱当下液位信号消失的时候应停止水泵的工作，否则会造成水泵的损坏；当上液位有信号是表明水箱的储蓄量即将到达，需要关闭所有回水的阀门。该传感器的供电电压为24V，可根据插孔上的文字进行接线，输出信号可连续到PLC开关量输入处。67PT100温度传感器PT100温度传感器通过424MA的电流信号来反馈当前水温，随着温度升高输出电流变大。它的端接于PLC模拟量输入的AI1上，端接于PLC模拟量输入的COM上。68压力传感器压力传感器通过420MA的电流信号来反馈当前压力的大小，压力越大电流越大。该传感器为二线制输出，需将它的端接于24V上，端接于PLC模拟量输入的AI上，PLC模拟量输入上的COM接24V。69PLC部分PLC部分将内部西门子200系列PLC的开关量输入输出及模拟量输入端子引出，可以按照该款PLC的接线规范将外部控制信号接入PLC以及将PLC的输出信号接出来驱动控制设备。配置数量为16DI,16D0，4AI。PLC的硬件的主机由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等几大部分组成，此外配备的各种外部设备如计算机可通过通信接口与主机连接。可编程序控制器（简称PLC）是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置，PLC是电子技术、计算机技术与继电逻辑自动控制系统相结合的产物。PLC作为自动控制系统中的一个核心部件，要使它能在控制系统中充分发挥其功能，就必须了解PLC的结构、工作原理等。691可编程控制器的分类1、按硬件的结构类型分类可编程控制器是专门为工业生产环境设计的。为了便于在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机有很大区别，常见的有单元式、模块式及叠装式三种结构。2、按应用规模及功能分类为了适应不同工业生产过程的应用要求，可编程控制器能够处理信号的输入信号数量是不一样的。一般将一路信号称作一个点，将输入点和输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少，可将PLC分为超小（微）、小、中、大、超大等五种类型。可编程控制器还可以按功能分为低档机、中档机及高档机。而可编程控制器按功能划分及按点数规模划分是有一定联系的。一般大型、超大型机都是高档机。机型和机器的结构形式及内部存储器的容量一般也有一定的联系，大型机都是模块式机，具有很大的存储容量。3、按可编程控制器的软件分类可编程控制器的软件包含系统软件和应用软件两大部分。（1）系统软件系统软件包含系统的管理程序，用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。（2）应用软件应用软件也叫用户软件，是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。根据控制要求若使用导线连接继电接触器来确定控制器件间逻辑关系方式叫做接线逻辑。用预先存储在PLC机内的程序实现某种控制功能，就是人们所指的存储逻辑。另外应用软件是一定控制功能的表述。同一台用于不同的控制目的时，需要编制不同的应用软件。应用软件存入PLC后如需改变控制目的可多次改写692可编程控制器的构成尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。（1）中央处理单元（CPU）同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用有三类通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器如AMD29W等。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面1）接收从编程器输入的用户程序和数据。2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。3）通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。4）从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。5）根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。（2）存储器存储器主要有两种一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。系统程序是由PLC的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。（3）输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力。另外，I/O接口上通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护。PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口。常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出，其基本原理电路如图4所示。继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高，但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC输入/输出（I/O）点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。（4）通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。（5）智能接口模块智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。PLC的智能接口模块种类很多，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。（6）编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC厂家生产，专供该厂家生产的某些PLC产品使用，它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。简易型编程器只能联机编程，而且不能直接输入和编辑梯形图程序，需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜，它可以直接插在PLC的编程插座上，或者用专用电缆与PLC相连，以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒，可用来储存用户程序，如三菱的FX20PE简易编程器。智能编程器又称图形编程器，本质上它是一台专用便携式计算机，如三菱的GP80FXE智能型编程器。它既可联机编程，又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序，使用更加直观、方便，但价格较高，操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器，提供录音机接口和打印机接口。专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于PLC产品不断更新换代，所以专用编程器的生命周期也十分有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置，用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改PLC的梯形图程序，又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。（7）电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。（8）其它外部设备除了以上所述的部件和设备外，PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。PLC内部的半导体存储器称为内存储器。有时可用外部的磁带、磁盘和用半导体存储器做成的存储盒等来存储PLC的用户程序，这些存储器件称为外存储器。外存储器一般是通过编程器或其它智能模块提供的接口，实现与内存储器之间相互传送用户程序。人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。最简单、最普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。对于PLC系统，还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为独立的节点接入PLC网络。693可编程控制器的工作原理PLC是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。即PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。周而复始。610模拟量扩展模块接线图及模块设置EM235是模拟量输入模块。CPU通过此模块可以采集于本模块相连接现场的模拟信号，比如压力、流量等。可接受电流、电压信号，也可连接两线制变送器。EM235有4路模拟量输入通道，同时还包括了一路模拟量输出通道，输出电压、电流信号用于连续的控制。EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。图1图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X和X；对于电流信号，将RX和X短接后接入电流输入信号的“”端；未连接传感器的通道要将X和X短接。对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。（后面将详细介绍）EM235的常用技术参数模拟量输入特性模拟量输入点数4电压（单极性）010V05V01V0500MV0100MV050MV电压（双极性）10V5V25V1V500MV250MV100MV50MV25MV输入范围电流020MA数据字格式双极性全量程范围3200032000单极性全量程范围032000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出10V电流输出020MA数据字格式电压3200032000电流032000分辨率电流电压12位电流11位下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。611模拟量值和A/D转换值的转换假设模拟量的标准电信号是A0AM（如420MA），A/D转换后数值为D0DM（如640032000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系AF（D）可以表示为数学方程A（DD0）（AMA0）（DMD0）A0。根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系DF（A）可以表示为数学方程D（AA0）（DMD0）（AMA0）D0。具体举一个实例，以S7200和420MA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是640032000，即A04，AM20，D06400，DM32000，代入公式，得出A（D6400）（204）（320006400）4假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400162560048MA。又如，某温度传感器，1060与420MA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出T70（AIW06400）2560010可以用T直接显示温度值。模拟量值和A/D转换值的转换理解起来比较困难，该段多读几遍，结合所举例子，就会理解。为了让您方便地理解，我们再举一个例子某压力变送器，当压力达到满量程5MPA时，压力变送器的输出电流是20MA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为01MPA时，压力变送器的电流应为4MA，A/D值为（32000/20）46400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPA）的计算公式为VW0的值AIW0的值64005000100/320006400100（单位KPA）612温度压力加热的过程控制1、按下启动按钮开始运行程序,如果蓄水箱液位高于下液位1，启动水泵，一旦水泵低于下液位1，立即停止水泵，等水位重新低于下液位1后再开启水泵。2、开始运行程序后将比例阀设定为全开状态，停止运行时将比例阀关闭。3、通过模拟量输入通道采集压力信号（关闭向加热水箱供水阀门），在运行状态下当压力大于等于100KP时，打开电磁阀1，对高水箱进行放水，当液位高于上液位时，关闭电磁阀1，同时打开电磁阀2放水。4、当液位低于下液位2时，关闭电磁阀2（打开阀门向加热水箱进行供水）。5、向加热水箱供水1分钟后，开始加热（保证水位高于加热器的情况下才可以进行加热），通过模拟量输入通道采集温度信号。当温度高于35度时，停止加热，并打开电磁阀3放水。6、按停止按钮后所有动作停止，关闭比例阀PLC为信号输出。（1）输入输出点及地址编