PLC实验箱改造方案设计的理念分析

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）10-0006-02
　　一、原有设备落后，实验效果差
　　PLC原理及应用课程是电子信息、自动化、机电一体化等专业的一门重要课程，该课程为一门应用学科，实践性非常强。目前，内蒙古电子信息职业技术学院开设PLC原理及应用基础实验的PLC实验室使用的是天津源峰科技公司的TVT-90A3型箱式PLC训练装置，该实验箱配备的是松下FP1-C40主机，此主机高级指令少，程序存储空间小，可扩展性差，随着行业的发展，松下的主机在国内市场应用中已大幅减少。学院新采购的MPS柔性系统、电梯、机械手等综合实训教学设备在PLC主机选配上主要是西门子和三菱的主机，所以为了方便教学，需要对PLC实验箱进行更换主机的改造。
　　二、实验箱改造方案设计
　　TVT-90A3箱式PLC实验箱采用模块化设计，由主机区、主机接口单元与指令训练区、实验单元板三部分组成。如图1所示：
　　图1 改造前的TVT-90A3 PLC实验箱
　　为了减少投入成本，充分利用原来落后、淘汰的资源，经论证得出：只要将原主机更换为符合功能需求的新型主机，完善主机接口单元线路，保留原实验单元板，即可满足实验教学要求。
　　（一）PLC的选型
　　PLC按照I/O点数分为：小型（128点以下）、中型（129～512点）和大型（513点以上）三类，根据实验教学项目分析，小型PLC的I/O点数、指令功能和存储容量等性能指标都能满足要求，选定时，可依照如下过程来完成。
　　第一、确定厂商
　　对中、小型PLC的目标用户而言，市场上主要生产厂商的PLC产品均能满足其要求，所以在产品选型时，价格是十分重要的因素。日本产品在该领域一直占有优势，但西门子在推出新一代小型PLC产品S7-200后，其价格与日本产品相差不大，已经与日本主要产品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC领域取得了类似的市场地位。近年来，由于具有明显的价格优势，中国台湾的部分PLC厂商在小型PLC领域也抢占了一部分市场。相比各家厂商，西门子的市场占有率更高，其产品功能强大、运行稳定、可扩展功能块较多以及适用多种人机界面和监控组态软件。近年来，学院新采购配备有PLC的教学设备中，也以西门子的产品为主。综上所述，为了保证实验教学所使用PLC主机的一致性，确定使用西门子的产品。
　　第二、通过I/O点数确定主机具体型号
　　1.需求分析
　　TVT-90A3实验箱主机接口单元I/O点数为：输入24点，输出24点，4个A/D点和4个D/A点。根据所有实验单元板所需I/O点数分析，PLC主机 I/O点数为24DI/24DO可以完成基本实验和综合实训。实验箱接口单元虽然有A/D、D/A接口，但没有可以与其配合使用的实验单元板，所以此功能将在下一步的S7-200产品参数对比中分析是否选配。
　　2.S7-200产品参数对比
　　通过表1所示，CPU 224xp与CPU 226两款主机I/O点数较多，结合表2和表3按照需求分析得出：
　　方案1：CPU 224XP+EM 223 DI16/DO16=DI30/DO26
　　方案2：CPU 226+EM222 DO8=DI24/DO24
　　两种组合方案都可以满足要求，但方案1中CPU 224XP主机虽然集成了A/D功能，但其模拟量输入输出点只有2/1，而且实验箱内没有与之对应使用的实验板，使得该方案所有I/O点不能全部有效利用。而方案2总的I/O点数与需求点数正好相同，并且市场报价低于方案1，组合后的整体尺寸相对较小，方便今后增加功能模块。所以最终确定使用方案2的组合。
　　（二）主机与接口单元接线设计
　　三、实验箱改造实施及测试
　　1.更换主机，并按照图2所示完成I/O接线焊接，实验箱改造后主机区如下图所示：
　　图3改造后的TVT-90A3 PLC实验箱主机区
　　2.使用PC/PPI电缆将PC机COM口与实验箱主机通讯端口连接，并在PC机安装STEP 7 - MicroWIN V4.0编程软件，编写如下测试程序：
　　下载程序后，使用导线连接输入/输出公共端，依次连接开关SA0和输入端CH0～CH17，HL0发光管和输出端CHO～CH17，拨动开关SA0，HL0发光管和主机面板上对应的Q0.0～Q2.7指示灯会依次点亮，表示主机工作正常，线路连接正确，改造完成。
　　参考文献：
　　[1]刘文斌、孙晓瑛，可编程控制器（PLC）多功能实验箱的设计与制做，实验技术管理，2000.3
　　[2]白新庄，PLC的选型探讨，石油化工自动化，2005.5
　　[3]闵国新，单片机实验室改造方案设计与实现，大众期刊，2009.12

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