基于PLC和变频器的太阳能热水器控制系统设计
型控制系统 ,如柔性制造系统、过程控制系统等。
5、机器人控制
机器人作为工业过程自动生产线中的重要设备，已成为未来工业生产自动化的 3大支柱之一。现在许多机器人制造公司，选用 PLC作为机器人控制器来控制各种机械动作。随着PLC体积进一步缩小，功能进一步增强，PLC在机器人控制中的应用必将更加普遍。
6、通讯联网
PLC的通讯包括PLC之间的通讯、PLC与上位计算机和其他智能设备之间的通讯。PLC和计算机具有接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将其联成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。目前PLC与PLC的通讯网络是各厂家专用的。PLC与计算机之间的通讯，一些PLC生产厂家采用工业标准总线 ,并向标准通讯协议靠拢。 3.1.3 s7-200的概述
S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：第一，极高的可靠性。第二，极丰富的指令集。第三，易于掌握。第四，便捷的操作。第五，丰富的内置集成功能。第六，实时特性。第七，强劲的通讯能。第八，丰富的扩展模块。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU以供使用。CPU单元设计集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出，CPU 224，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。不同的设备类型CPU221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。 CPU 221具6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点。CPU 226具有24个输入点和16个输出点。中断输入允许
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基于PLC和变频器的太阳能热水器控制系统设计
以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 3.1.4 CPU224的概述
根据控制系统要求 ,首先确定 PLC 的控制规模,估算出所需要的I/O点数(数字输入/输出量、模拟输入/输出量) ,再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能，保证系统投入运行后能够替换个别故障点或弥补遗漏的点数。统计出I/O总点数后即可以确定 PLC 的控制规模 从而确定存储器(用于存储用户程序和数据)的容量。存储器容量除了根据PLC 的控制规模确定。也可以按照如下方法计算，再增加25%～30 %的备用量，以便随时增加用户程序。
一种方法是根据编程实际使用的节点数计算，即编完程序之后，根据节点数计算出实际使用容量。另一种方法是估算法，只有开关量时，所需内存总数=开关量(输入/输出)总数×10；只有模拟量输入时,所需内存总数=模拟量路数×120在模拟量输入、输出同时存在时，所需内存总数=模拟量路数×250；同时,应考虑PLC提供的内部继电器和寄存器的数量,以便节省资源。
鉴于设计共需要补水泵急停开关、循环泵急停开关、水泵变频接触器动作信号、水泵工频接触器动作信号、锅炉急停开关、靶流开关、报警器急停开关、水泵手动开关、报警器手动开关、循环泵手动开关、补水泵手动开关、锅炉手动开关共12个开关量输入，水泵变频交流接触器、水泵工频交流接触器、报警器、循环泵、补水泵、当光强不足时循环泵控制、锅炉7个开关量输出，光合辐射有效传感器，3个PT100高温型铂电阻传感器、飞思卡尔MPX5700AP压电传感器、RG-2液位传感器共6个模拟量输入及变频器一个模拟量输出。因此考虑使用CPU224并扩展两个EM235扩展单元。下面将分别介绍CPU224及EM235。
CPU 224
CPU224（如图）集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。以下是CPU224的技术规范：
物理特性 尺寸(W X H X D) 重量 功耗
120.5 x 80 x 62 mm 360 g 7 W
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CPU 224 DC/DC/DC CPU 224 AC/DC/继电器
120.5 x 80 x 62 mm 410 g 10 W
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存储器特性 程序存储器
在线程序编辑时 8192 bytes 非在线程序编辑时 12288 bytes 数据存储器 8192 bytes
装备(超级电容) 100小时/典型值(40°C
时最少70小时) (可选电池) 200天/典型值
I/O特性 本机数字量输入 14 输入 本机数字量输出 10 输出 本机模拟量输入 无 本机模拟量输出 无
数字I/O映象区 256 (128 输入/128输模拟I/O映象区
出)
允许最大的扩展I/O64(32输入/32输出) 模块
7个模块 允许最大的智能模7个模块 块
14 脉冲捕捉输入 高速计数器 6个
总数 6，每个30KHz 单相计数器 4，每个20KHz
两相计数器 2个20KHz(仅限于DC脉冲输出 输出)
常规特性 定时器总数 256个 1ms 4个 10ms 16个 100ms 236个
计数器总数 256(由超级电容或电池
备份)
内部存储器位掉电
256(由超级电容或电池19
8192 bytes 12288 bytes 8192 bytes
100小时/典型值(40°C时最少70小时) 200天/典型值
14 输入 10 输出 无 无
256 (128 输入/128输出)
64(32输入/32输出) 7个模块 7个模块 14 6个
6，每个30KHz 4，每个20KHz
2个20KHz(仅限于DC输出)
256个 4个 16个 236个
256(由超级电容或电池备份)
256(由超级电容或电池
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保持 时间中断 边沿中断 模拟电位器 布尔量运算执行时间 时钟 卡件选项 集成的通信功能 接口
PPI,DP/T波特率 自由口波特率 每段最大电缆长度
最大站点数
最大主站数 点到点(PPI主站模式) MPI连接
电源特性 输入电源 输入电压 输入电流
备份) 备份)
112(存储在EEPROM) 112(存储在EEPROM) 2个1ms分辨率
2个1ms分辨率
4个上升沿和/或4个下4个上升沿和/或4个下降沿
降沿
2个8位分辨率 2个8位分辨率 0.22ms 0.22ms 内置
内置
存储卡和电池卡
存储卡和电池卡
1个RS-485接口 1个RS-485接口
9.6,19.2和187.5kbaud 9.6,19.2和187.5kbaud 1.2kbaud至 1.2kbaud至115.2kbaud 115.2kbaud 使用隔离的中继器：使用隔离的中继器：187.5kbaud可达1000187.5kbaud可达1000米，38.4kbaud可达米，38.4kbaud可达1200米
1200米
未使用隔离中继器：50未使用隔离中继器：50米
米
每段32个站，每个网络每段32个站，每个网络126个站 126个站 32
32
是(NETR/NETW) 是(NETR/NETW) 共4个，2个保留
共4个，2个保留
(1个给PG，1个给OP) (1个给PG，1个给1OP)
20.4至28.8V DC 85 至 264V AC(47至
63Hz) 110mA(仅CPU，24V 60/30mA
DC)
(仅CPU，120/240V
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冲击电流 隔离(现场与逻辑) 保持时间(掉电)
保险(不可替换) 24V DC传感器电源 传感器电压 电流限定 纹波噪声
700mA(最大负载， 24V DC) 12A 28.8V DC时 不隔离
10ms24V DC时
3A 250V时慢速熔断
AC)
200/100mA (最大负载， 120/240V AC) 20A，264V AC时 1500V AC 20/80ms，120/ 240V AC时
2A，250V时慢速熔断
L+ 减5V 20.4 至28.8VDC
1.5A峰值，终端限定非1.5A峰值，终端限定非破坏性 来自输入电源
破坏性 小于1V峰分值 非隔离
隔离(传感器与逻辑) 非隔离 数字量输入特性 本机集成数字量输入点数 输入类型 额定电压 最大持续允许电压 浪涌电压
逻辑1信号( 最小) 逻辑0信号( 最大) 输入延迟 连接2线接近开关传感 器(Bero) 允许漏电流最大 隔离(现场与逻辑) 隔离组 高速输入速率 高速计数器逻辑
14输入
漏型/源型(IEC类型1/漏型)
14输入
漏型/源型(IEC类型1/漏型)
24V DC，4mA典型值时 24V DC，4mA典型值时 30V DC 35V DC，0.5秒 15V DC，2.5mA 5V DC，1mA 可选(0.2至12.8ms) 1mA 是
500V AC，1分钟
20KHz(单相)，10KHz(两相)
30V DC 35V DC，0.5秒 15V DC，2.5mA 5V DC，1mA 可选(0.2至12.8ms) 1mA 是
500V AC，1分钟
20KHz(单相)，10KHz(两相)
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