用值。

3.4 可编程控制器

3.4.1 PLC的概述

可编程程序控制器，也称为PLC(programmable Logic controler)，即是可编程逻辑控制器。其采用计算机结构，主要包括CPU,存储器、输入、输出接口及模块、通讯接口模块、编程器和电源六个部分。如图3.4所示，PLC内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入变量，他们经PLC外部输入端子输入到内部寄存器，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算处理后送到输出端子，作为PLC的输出变量，对现场设备进行各种控制。

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电源CPU输入模块存储器输出模块通信模块编程软件 图3.4 可编程控制器基本结构示意图

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3.4.2 PLC的选型——SIEMENS S7-200 (1)S7-200系列PLC介绍

S7-200系列PLC功能强、速度快、具有模块化、具有极高的可靠性、极丰富的指令集、实时特性、良好的通信能力等。

它的强大功能使其无论是在独立运行中，或相连成网络都能实现复杂控制功能。可以根据对象的不同，选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。 (2) Siemens S7-200主要功能模块介绍 1. CPU模块

S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/0点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。从CPU模块的功能来看，CPU模块为CPU222。这里介绍CPU222。

CPU222它有8输入/6输出，I/0共计14点。和CPU 221相比，它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展，因此是应用更广泛的全功能控制器。 2.I/0扩展模块

当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时，就要进行I/0扩展，I/O扩展包括I/0点数的扩展和功能模块的扩展。典型的数字量I/0扩展模块有:输入扩展模块EM221有两种:8点DC, 8点AC输入;输出扩展模块EM222有三种:8点DC晶体管输出，8点AC

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输出、8点继电器输出。输入/输出混合扩展模块EM2323有六种:分别为4点((8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点(8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)继电器输出。 3.功能扩展模块

当需要完成某些特殊功能的控制任务时，CPU主机可以扩展特殊功能模块.如要求进行PROFIBUS-DP现场总线连接时，就需要EM277 PROFIBUS-DP模块，在这里主要介绍模拟量输出模块EM232。

EM232模块提供了有2输出模拟量通道，具有12位的分辨率，且具有多输入，输出信号范围。其内部集成了D/A转换器、放大器等多种功能的电路，可用于复杂的控制场合。它能够不用外部放大器而与传感器直接相连，可根据输出模拟量的大小，通过其外置的开关选择不同的档位及分辨率，且模拟量的输出可作为测量传感器的恒流源使用。

Siemens S7-200 PLC的工作原理：

各种PLC具体工作原理大同小异都采用扫描工作方式。Siemens S7 - 200PLC的工作过程:PLC上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环过程可归纳为公共处理、程序执行、扫描周期计算处理、I/0刷新和外设端口服务五个工作阶段，一次循环所用的时间称为一个工作周期(或扫描周期)，其长短与用户程序的长短以及PLC机本身性能有关。

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3.4.3 I/O端口分配

表3 I\\O端口分配表

I\\O点 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 用途 主回路启动 主回路停止 主令控制器零位 主令控制器向前 主令控制器向后 主令控制器加速 主令控制器减速 急停 复位 大车过电流保护 大车启动按钮 大车停止按钮 大车故障保护 大车前限位 大车后限位 小车过电流保护 小车启动按钮 I\\O点 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 I2.5 I\\O用途 I\\O点 点 小车停止按钮 Q0.1 小车电源 Q2.2 小车故障保护 Q0.2 主钩电源 Q2.3 小车左行限位 Q0.3 副钩电源 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 Q3.0 Q3.1 Q3.2 Q3.3 Q3.4 Q3.5 Q3.6 Q3.7 用途 用途 主钩正转 主钩反转 主钩变频1 主钩变频2 主钩变频3 主钩急停 主钩复位 副钩正转 副钩反转 副钩变频1 副钩变频2 副钩变频3 副钩急停 副钩复位 小车右行限位 Q0.4 大车正转 主钩过电流保Q0.5 大车反转 护 I2.6 主钩启动按钮 Q0.6 大车变频1 I2.7 主钩停止按钮 Q0.7 大车变频2 I3.0 主钩故障保护 Q1.0 大车变频3 I3.1 主钩上升限位 Q1.1 大车急停 I3.2 主钩下降限位 Q1.2 大车复位 I3.3 副钩过电流保Q1.3 小车正转 护 I3.4 副钩启动按钮 Q1.4 小车反转 I3.5 副钩停止按钮 Q1.5 小车变频1 I3.6 副钩故障按钮 Q1.6 小车变频2 I3.7 副钩上升限位 Q1.7 小车变频3 I4.0 副钩下降限位 Q2.0 小车急停 Q0.0 大车电源 Q2.1 小车复位 本设计的PLC控制的输入包括主回路的启动和停止、主令控制器的位置、电动机的限位、电动机故障输入、电动机启动和停止以及过电流保护、急停、复位等；输出包括主电路电源、急停输出、复位输出、电动机电源、电动机正反转、电动机变频器输出、过电流保护输出等。主回路启动和停止的输入将由按钮开关与PLC相连，用来

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控制总电路的接通和断开，当按下启动按钮时，系统准备待命，当按下停止按钮时，整个系统将会停止工作，此时PLC中储存的档位信息会清零，各电动机停止运行，电磁制动机构开通，这样现场工作人员的安全有了保障。PLC中主令控制器的接入，能让操作人员简便易行的控制电动机的正反转，加减速等动作。各电动机故障输入也接在PLC的输入口上，以便控制电动机的启停。急停和复位按钮是出现紧急情况时的控制按钮。限位开关是保证电动机在安全位置内的移动，过电流保护是防止由于过电流而引起的电动机过载。在PLC输出端口，主要讲述了大小车以及主副钩的变频调速，电源指示灯是否正常运行和各电机的正反转，急停、复位等。将I\\O线接入控制桥式起重机的PLC端口上，再经过软件的编程就可以实现系统的控制了。 3.4.4 PLC系统接线方式 PLC总接线图见附录二

依照大车PLC及变频器的接线示意图为例来说明PLC的接线和工作过程如图3.5所示。图中电动机的启动按钮、停车按钮，主令控制器的5个触点，以及系统安保用的各种限位设备都接在PLC的输入口上。输出口上接的是许多小型继电器。它们是用来控制变频器的输出相序及频率的，其中K1控制变频器的正向相序端，K2控制变频器的反向相序端，当K1及K2中其一接通时，变频器输出一定相序的电源，当二者都接通或都不接通时，变频器终止电源的输出，K6、K7连接的是变频器的急停及复位端子。而K3、K4、K5所连接

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