PC控制系统设计要点研究电子工程师论文范文

　　摘要：计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。

　　关键词：自动控制,可编程序控制器,系统,设计,应用

　　在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述PC控制系统设计时应该注意的问题。

　　硬件选购目前市场上的PC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PC的重要原因。那么，如何选购PC产品呢?

　　1.系统规模首先应确定系统用 PC单机控制，还是用PC形成网络，由此计算PC输入、输出点。数，并且在选购PC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。

　　2.确定负载类型根据PC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

　　4.编程器的选购 PC编程可采用三种方式：

　　一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。

　　二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。

　　5.尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。

　　输入回路的设计

　　1.电源回路 PC供电电源一般为 AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。

　　2.Pc上DC24V电源的使用各公司 PC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PC的运行)。

　　3. 外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源;但该电源的“—”端不要与 PC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PC的运行。

　　4.输入的灵敏度各厂家对PC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列Pc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4.5mA，关断电流小于1.5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PC的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PC的输入端。

　　输出回路的设计

　　1.各种输出方式之间的比较

　　(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A/点;但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms

　　(2)晶闸管输出：带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.

　　(3)晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V的负载，最大输出负载电流为0.5A/点，但每4点不得大于0.8A。

　　当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次/min以下时，既可采用继电器输出方式;也可采用PC输出驱动达林顿三极管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。

　　2.抗干扰与外部互锁当 PC输出带感性负载，负载断电时会对PC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PC。

　　当两个物理量的输出在PC内部已进行软件互锁后，在PC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

　　3.“GOM“点的选择不同的 PC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的 PC产品;当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因 PC内部一般没有熔丝。

　　4.PC外部驱动电路对于 PC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

　　PC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

　　扩展模块的选用

　　对于小的系统，如80点以内的系统.一般不需要扩展;当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构;同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。

　　各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

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