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采用這種方式的特點是:在線性結構體系的程序可以處理PLC的高速輸入/輸出信號,以滿足的控制要求。當然,根據實際系統的需要,程序中也可以沒有高速掃描的程序段,但是,不可以將全部程序都作為高速程序。
3.分塊式結構
分塊式結構體系的PLC程序由多個程序塊組成,由統一的程序“組織塊"對各程序塊進行組織與調度,“組織塊"根據規定的條件與順序依次調用各程序塊。
采用了分塊式結構體系的PLC程序,在實際處理過程中可以根據不同的外部輸入條件與控制要求,每次循環掃描可以跳過某些程序塊,僅對需要處理的程序塊進行掃描,從而加快PLC程序的執行速度,縮短掃描時間。
根據PLC的不同,分塊式結構體系的PLC程序可以采用主、子程序結構、功能調用式結構與結構化編程等形式實現。
(1)主、子程序結構
采用主、子程序結構的PLC用戶程序,一般可以由主程序、子程序、中斷程序等不同的程序塊所組成,并且按照規定的順序排列(如在S7-200中,程序塊按照主程序、子程序、中斷程序的順序依次排列)。
在主、子程序結構程序中,主程序為PLC每次掃描都必須執行的程序塊,必須予以編制;而子程序、中斷程序可以根據實際需要進行編寫與調用。
主、子程序結構的PLC程序與線性化結構相類似,如果程序中沒有編制子程序、中斷程序,它便成了線性結構的程序。
(2)功能調用式結構
功能調用式結構的PLC程序執行過程與主、子程序結構類似,但組成程序的各邏輯塊按照不同的功能進行編排,無主、子之分。組成功能調用式結構的每一程序塊都代表著控制對象的一組相對立動作,邏輯塊由特定的“塊"進行統一的管理與調用。
在S7-300/400系列PLC中,以上用于管理與調用的程序塊稱為組織塊(OBl),其余邏輯塊分別稱程序塊(FC)、功能塊(FB)、數據塊(DB)等。
一般而言,功能調用式PLC程序在CPU的一個掃描周期內,對同一程序塊的調用次數不會超過一次;當超過一次時則稱為“結構化編程"。
(3)結構化編程
結構化編程的程序結構形式與調用式*相同,程序同樣由多個程序塊組成,并通過“組織塊"對其進行組織與管理,但它采用了“參數化編程"的方法。
采用結構化編程的程序,在同- PLC掃描周期內可以多次重復調用程序中的同一程序塊,因此,對于動作相同或相似的程序,可以通過在PLC程序中編寫一個“公用程序塊",利用重復調用來實現。
為了保證“公用程序塊"能控制不同的對象,必須將組成程序的各種操作數進行“參數化",即:
①“公用程序塊"中的所有信號的地址必須是可以變化的,即“公用程序塊"中一般不能使用“地址",而應采用“程序變量"(形式參數)進行編程。
②調用“公用程序塊"前,為了使得程序中的所有信號有明確的含義,必須對“程序變量"(形式參數)進行賦值,即將“程序變量"定義成有明確含義的地址。因此,CPU必須劃分一個的存儲器區域用于存儲這些賦值參數。S7-300/400中的“局部變量堆棧L"與“即時數據塊DI"就是為了實現這一目的而設定的存儲區域
步進可調的穩壓開關電源
:開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源。由于擁有較高的效率和較高的功率密度,開關電源在現代電子系統中的使用越來越普及。開關電源高頻化、模塊化和智能化是其發展方向。其中,步進可調、實時顯示是開關電源智能化研究方向之一。現設計開關電源,技術指標為:輸出電壓30V至36V可調,輸出電流2A,有過流保護功能,能對輸出電壓進行鍵盤設定和步進調整、步進值1V,并能實時顯示輸出電壓和電流的開關穩壓電源。
1 總體設計方案
采用AT89S52單片機為控制核心,對普通的開關電源控制部分進行優化設計,并通過軟件編程實現了對開關電源的智能控制。設計中采用隔離變壓器將市電變壓后通過整流濾波送至DC-DC升壓變換器,經過一系列的控制整合電路之后可實現設計要求。系統總體框圖如圖1.1所示。
1.1 DC-DC主回路拓撲
采用UC3842和MAX4080構成DC-DC轉換電路。UC3842是一塊功能齊全、較為典型的單端電流型PWM控制集成電路,內包含誤差放大器、電流檢測比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內部基準電源和欠壓鎖定等單元。電流控制型升壓DC-DC轉換電路,外接元器件少、控制靈活、成本低,輸出功率容易做到100W以上。當然,DC-DC轉換電路也可以采用成品模塊,若用PI公司生產的DPA-Switch設計開關電源具有集成度高、電路簡單、發熱量少、性能指標優良。
由UC3842設計的DC-DC升壓電路直接用誤差信號控制電感峰值電流,間接地控制PWM脈沖寬度,達到控制輸出端電壓的目的。開關管以UC3842設定的頻率周期開閉,使電感L儲存能量并釋放能量。當開關管導通時,電感充電,把能量儲存在L中。當開關截止時,L產生反向感應電壓,通過二管把儲存的電能釋放到輸出電容器中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制,而傳遞能量的多少由通過電感電流的峰值來控制
1.2 保護電路
在大電流的情況下容易損壞芯片,所以需要對大電流的情況給予電路保護。設計中采用單片機控制繼電器的通斷來控制電路中的電流,對輸出電路電流采樣,采樣值與額定值比較,反饋比較電路,當電流大于2.時,則產生信號使單片機進入中斷處理程序,使繼電器起動,實現DC-DC電路的斷電,從而達到保護電路的作用。單片機控制電路。該方案中單片機控制繼電器的吸合時間短,而且易于實現
數字設定及顯示電路
采用AT89S52單片機和集成芯片CD4051實現程控和步進,用單片機控制鍵盤實現輸出電壓的初始設定,可以實現電壓的步進1V,步減1V。使用液晶顯示輸出電壓和電流,可撥動轉換開關來選擇顯示電壓/電流模式。
1.4 程序設計
在設計好相關電路的基礎上,通過編程由單片機對開關電源進行智能控制。系統由單片機AT89S52控制,電源系統具有"+‰"和"-"步進功能,步進幅度為1V。同時AT89S52結合繼電器等電路實現了電路過流保護功能,并且能實時顯示開關電源的輸出電壓和電流
如何提高開關電源的效率顯得尤為重要。在提高開關電源的效率上采取了如下措施。
2.1 DC-DC轉換電路中電感在很大程度上影響系統的效率。市場上很難買到符合要求的電感,在繞制時對電感磁芯和漆包線的要求非常高,應將輸出電壓紋波降到小。
2.2 DC-DC轉換電路中開關管采用MOS管取代雙性晶體管,串聯柵電阻將衰減由MOS輸入電容、柵一源電路引線電感所產生的高頻寄生振蕩。可有效提高轉換效率,若選用幾個MOS管IRF530并聯,可進一步提率。
2.3續流二管選擇肖特基二管,其開啟時間短、管壓降小,可使電感存儲能量大,有利于提高電源轉換效率。
2.4二管、電感和MOS管的柵盡可能地靠近焊接,這樣可以減少損耗,有利于提高系統的效率。
3 測試數據和分析
3.1 電壓調整率SU
電壓調整率SU指U2在范圍內變化時,輸出電壓U0的變化率。用自耦調壓器調節U2從15V到21V之間變化,在輸出電流為2A時候,測量出輸出電壓,從而得到電壓調整率SU。
3.2 負載調整率SI
負載調整率SI指I0在范圍內變化時,輸出電壓U0的變化率。改變負載電阻,使輸出電流在0~2A以內變化時,得到負載調整率數據如下。
3.3 DC-DC變換器效率
效率η=P0/PIN,其中P0=U0I0,PIN=UINIIN。用毫伏表在DC-DC模塊端口直接讀出輸入和輸出電壓電流各值,可得變換器效率。
3.4 紋波電流
在開關電源設計中,MOS管源接上1kΩ的電阻,電源濾波處加無性電容,濾除高頻紋波。電流紋波實測數據如下
基于AT89S52的開關穩壓電源具有良好智能控制和步進功能,測試數據表明電源系統具有較高的電壓調整率和負載調整率,并具有很高的效率,電源在輸出功率下能連續安全工作足夠長的時間。當然可通過對MOS管及相關元器件選擇、電路優化設計,或選擇DC-DC成品模塊可進一步提高電源性能
多面板模塊系列 S7-300 可以進行模塊定制來滿足多變的任務。
功能模塊是智能性的,可以立執行技術任務,如計數、測量、凸輪控制、PID 控制和傳動控制。 因此它們可以減輕 CPU 的負荷。
它們可以使用在需要高等級的精度和動態響應的應用中。
.通訊模塊說明
通訊處理器用于把 S7-300 連接到不同的總線系統/通訊網絡上,以及進行點到點連接。根據應用情況和模塊的不同協議,可以提供不同的總線系統,如 PROFIBUS DP 或工業以太網
點到點連接
通過處理器(CP)進行點到點連接是一種強大而低成本的中線系統替代方案。相對于總線系統,點到點鏈接的優點在只有較少 (RS485) 設備需要連接到 SIMATIC S7 上時非常明顯。
CP 可以方便的把第三方系統連接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有高的靈活性,可以實現多種不同的物理傳輸介質、傳輸速率,甚至可以自定義傳輸協議
對于每個 CP,我們用 CD 光盤提供了組態軟件包和電子手冊,以及用于實現 CPU 和 CP 之間通訊的參數化屏幕形式和標準的功能塊