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更新時(shí)間：2022-11-23 17:44:02瀏覽次數(shù)：363
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| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,電子,電氣 | 產(chǎn)地 | 德國(guó) |
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| 品牌 | 西門子 |
西門子S120電源模塊6SL3130-6TE21-6AA4
PLC擴(kuò)展控制器的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用
可編程控制器（PLC）在眾多程控系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用。它以其高可靠性、邏輯控制的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方便靈活的控制等優(yōu)點(diǎn)，成為許多工程技術(shù)人員必須掌握的主要二次設(shè)備之一。
在實(shí)際應(yīng)用中，程控系統(tǒng)往往采用模擬屏上的設(shè)備燈來(lái)實(shí)時(shí)反映各設(shè)備狀態(tài)，而模擬屏上各設(shè)備燈的亮、滅、閃等狀態(tài)通常由PLC輸出點(diǎn)直接控制，雖然PLC處理點(diǎn)燈問(wèn)題也比較方便。但在設(shè)備燈很多（尤其是在百只以上）的情況下，如果仍由PLC直接控制點(diǎn)燈，一方面需占很多PLC輸出點(diǎn)，即需很多輸出模板和較多的投資。另一方面也占用了主機(jī)很多處理時(shí)間。當(dāng)主機(jī)負(fù)荷較高，則會(huì)影響實(shí)時(shí)性。如果能設(shè)計(jì)出一種PLC擴(kuò)展控制器，通過(guò)串行通信接受主機(jī)指令，點(diǎn)燈、熄燈、閃爍等工作由它自行完成，則一方面可以節(jié)省較多費(fèi)用，另一方面可以簡(jiǎn)化PLC的編程，提高控制的實(shí)時(shí)性。
筆者在設(shè)計(jì)半山電廠全廠輸煤程控系統(tǒng)的模擬屏的點(diǎn)燈處理時(shí)就遇到了如下情況。該系統(tǒng)采用AB公司的大型可編程控制器PLC－5，由于模擬屏上需控制的設(shè)備燈的數(shù)量多達(dá)300多只，采用PLC直接控制點(diǎn)燈，則需要16點(diǎn)、24 V的開關(guān)量輸出模板10多塊，由于需顯示皮帶的流動(dòng)效果，PLC需不停地對(duì)燈進(jìn)行控制，影響程控的實(shí)時(shí)性?；谶@種情況，筆者設(shè)計(jì)開發(fā)了以ATMEL89C2051單片機(jī)為核心的PLC擴(kuò)展控制器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燈，它通過(guò)與PLC的CPU模塊進(jìn)行通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)，以代替10多塊PLC輸出點(diǎn)。
二、擴(kuò)展控制器設(shè)計(jì)
1、整體結(jié)構(gòu)
AB公司的PLC－5的CPU模板帶一個(gè)RS－232串行通信口，PLC自身編程及與上位機(jī)的通訊通過(guò)DH＋網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，該串行口也可以由用戶自己控制使用，因此，它可以用于實(shí)現(xiàn)與擴(kuò)展控制器的通訊功能。
半山電廠輸煤程控系統(tǒng)采用的模擬屏上共有21條皮帶，長(zhǎng)短不一，都要考慮流動(dòng)效果。采用分散控制方式，每條皮帶設(shè)計(jì)1個(gè)擴(kuò)展控制器，共21個(gè)擴(kuò)展控制器，每擴(kuò)展控制器可以控制6個(gè)輸出點(diǎn)，21個(gè)擴(kuò)展控制器采用主從式樹型連接、異步串行通信。其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示（點(diǎn)燈部分以9號(hào)皮帶為例）。
2、擴(kuò)展控制器設(shè)計(jì)原理
（1）硬件設(shè)計(jì)
ATMEL公司生產(chǎn)的MCS－51兼容系列單片機(jī)89C2051單片機(jī)，內(nèi)含2 KBFlash Memory，外圍電路簡(jiǎn)單，在微型控制器中設(shè)計(jì)相當(dāng)方便。設(shè)置開關(guān)可設(shè)置控制器編號(hào)，控制器基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
由圖2可見，該控制器線路簡(jiǎn)潔，并不存在單片機(jī)系統(tǒng)中常見的外部數(shù)據(jù)RAM，外部程序ROM等外圍芯片，只需加一片232通信轉(zhuǎn)換芯片即可。整體尺寸為50 mm×50 mm，只有手掌般大小。輸出功率部分用8050三極管，開路集電極輸出，輸出電流可達(dá)1 A以上，系統(tǒng)最長(zhǎng)皮帶可有23只燈，每只燈額定電流只有20 mA，負(fù)載總電流不到0．5A。
（2）擴(kuò)展控制器軟件設(shè)計(jì)
有了以上的設(shè)計(jì)思路，2051的編程就變得比較容易了?；緦?shí)現(xiàn)方法是PLC將各條皮帶的狀態(tài)實(shí)時(shí)地分級(jí)傳送至各皮帶的的擴(kuò)展控制器，各控制器識(shí)別自身的編號(hào)后取對(duì)應(yīng)的燈信號(hào)信息實(shí)時(shí)刷新模擬屏點(diǎn)上狀態(tài)燈。皮帶燈滾動(dòng)頻率、滾動(dòng)方式（明流動(dòng)或暗流動(dòng)）都由PLC程序直接控制（用戶可在PLC的人機(jī)界面上修改）。
該程序設(shè)置兩個(gè)中斷源，其一是串行口接收中斷，接收點(diǎn)燈信息，其二是50 ms的內(nèi)部時(shí)間中斷，用來(lái)控制燈閃爍或燈流動(dòng)。主程序流程框圖如圖3所示。
三、系統(tǒng)投用情況
該系統(tǒng)自1998年11月在半山電廠安裝運(yùn)行，至今情況良好。由于擴(kuò)展控制器與PLC之間的通信采用了光電隔離，使得整個(gè)點(diǎn)燈回路與PLC安全隔離，從硬件上保證了系統(tǒng)的安全性、可靠性。
使用了擴(kuò)展控制器后，一方面節(jié)省了成本，另方面簡(jiǎn)化了PLC的編程，降低了PLC的CPU負(fù)荷，使PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了很大的改善，提高了系統(tǒng)的可靠性
西門子S120電源模塊6SL3130-6TE21-6AA4
二、簡(jiǎn)潔而不簡(jiǎn)單
對(duì)于大部分企業(yè)自我研發(fā)的3D打印切片軟件而言，為了追求簡(jiǎn)略的打印方式，往往節(jié)儉設(shè)計(jì)，從而達(dá)到所謂的“簡(jiǎn)"操作模式。同時(shí)為了提高打印機(jī)的性能，不惜把軟件和打印機(jī)限定。但對(duì)EasyPrint感到欣慰的是，該軟件在追求簡(jiǎn)潔的同時(shí)，還兼容其他品牌打印機(jī)。
1、 手動(dòng)控制：
對(duì)于3D打印機(jī)而言，手動(dòng)操控貌似可有可無(wú)的功能，部分切片軟件甚至只保留了擠出機(jī)和熱床的預(yù)熱功能。而在實(shí)際操作中，手動(dòng)控制不僅可以對(duì)噴嘴和熱床進(jìn)行水平校正，同事可以在進(jìn)行打印前對(duì)打印機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，從而避免打印過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)法擠出材料等問(wèn)題;
2、 打印過(guò)程預(yù)覽
3D打印機(jī)不同于平面打印機(jī)，3D打印機(jī)打印時(shí)間較長(zhǎng)，如果進(jìn)行更為的打印，打印時(shí)間將直線上升，特別是在某些特定場(chǎng)所，用戶可以通過(guò)打印過(guò)程預(yù)覽了解打印進(jìn)程;
3、 遠(yuǎn)程讀取SD卡
模型不在PC端?把SD卡插入打印機(jī)，直接在EasyPrint上選擇“SD卡管理器"，載入模型后，即可進(jìn)行打印，從而節(jié)省用戶操作時(shí)間;
4、 模型自動(dòng)區(qū)分
在多個(gè)模型共同打印時(shí)，EasyPrint可對(duì)模型范圍進(jìn)行區(qū)分，當(dāng)模型與模型之間有交互時(shí)，該軟件會(huì)在切片前提示用戶，避免打印出錯(cuò);
5、 個(gè)人專屬打印模式
不同的材質(zhì)和規(guī)格會(huì)打印出不同的模型，這對(duì)用戶而言是較為看重的選項(xiàng)，EasyPrint可以根據(jù)用戶的個(gè)人需求建立屬于個(gè)人的打印格式，在打印前進(jìn)行選擇，打印機(jī)即可按照個(gè)人要求進(jìn)行切片工作;
6、 兼容其他3D打印設(shè)備
EasyPrint雖然是捷泰技術(shù)開發(fā)的切片軟件，但其并沒(méi)有成為捷泰技術(shù)旗下的專屬切片軟件。其通過(guò)設(shè)置“通訊波特率"，從而使其與其他打印機(jī)相連接，同時(shí)用戶也可以設(shè)置X、Y、Z軸等數(shù)據(jù)，使EasyPrint符合其他品牌打印機(jī)的要求。
三、為桌面級(jí)3D打印機(jī)而生
從總體上看該切片軟件，其更偏向于簡(jiǎn)化3D打印工作的功能，而不是針對(duì)某一階段的用戶，雖然其簡(jiǎn)便快捷的操作模式對(duì)于初學(xué)者具有較大的吸引力，但其同時(shí)具備用戶所需的功能。
總的來(lái)說(shuō)，該軟件的終目的是為了簡(jiǎn)化3D打印流程，給用戶的體驗(yàn)效果，使3D打印變成一種樂(lè)趣和享受
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