机电一体化技术毕业设计完整版

表3.4数字量输出点数统计表 数字量输出 皮带电机开 洒水装置电磁阀 皮带电机关 警铃 给煤机启动、停止 状态指示灯 就地箱故障显示灯 总计 点数 7 7 7 1 2 10 5*7 69 考虑到前面的设计中I/O点数可能有疏漏，并考虑到I/O端的分组情况以及隔离与接地要求，应在统计后得出的I/O总点数基础上，增加10％到15％的裕量。考虑裕量后的I/O总点数即为I/O点数估计值。选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数估计值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30％的裕量。

（2） 存储器容量选择

PLC的I/O点数估算值大小，在很大程度上反映了PLC系统的功能要求，因此可以在I/O点数估算值的基础上计算对PLC存储器容量的需求。目前，大多用统计经验公式进行存储器容量估算。这种方法是以PLC处理每个信息量所需存储器数的统计平均经验值为依据，乘以信息量数再考虑一定的裕量计算得到存储器需要容量。作为一般应用下的一种经验公式是：

存储器容量(KB)?(1.1~1.25)?(DI?10?DO?5?AI/O?100)/1024 其中：DI为数字量输入总点数；

DO为数字量输出总点数； AI/O为模拟量I/O通道总数。

DI点数估计值为164×1.15=189，DO点数估计值为69×1.15=80，AI通道估计值

为14×1.15=17个。所以存储器容量为:

1.2×(189×10+69×5+17×100)/1024=4.62KB

工程实践中，大多采用粗略估算，加大裕量，实际选型时参考此值采用就高不

就低的原则。

（3） 响应速度

PLC是为工业自动化而设计的通用控制器，不同档次的PLC的响应速度一般能满足起应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者应用中的某些功能或信号有特别的速度要求时，确定PLC的型号就应特别慎重。

通过上面的计算，考虑系统通讯和冗余的要求，选用SIMATIC S7-300系列中的

CPU315-2 DP是最合适的。其中最主要的原因是CPU315-2 DP是S7-300系列中唯一带现场总线(PROFIBUS) SINEC L2-DP接口的CPU模块。内置80KB RAM，随机存储器为48KB，最大数字量I/O点数为1024个，最大模拟量I/O通道数为128个。最大配置4个机架，32块模块。满足设计需要。 3.2.2数字量模块选择

1、数字量输入模块的选择及外部连线

数字量输入模块SM321：数字量输入模块用于将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。直流输入模块各输入点所对应的电路都相同，它们有一个公共的端子，即有一个公共汇入集点，因此直流输入方式又称为直流汇点输入方式。交直流输入模块各输入电路都相同，但它们各个输入电路可能有一个公共端子，称为汇点输入方式；也可能没有公共端子，而是彼此独立，互不影响，称为分隔式输入方式。

输入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等待CPU采样。采样时，信号通过背板总线进入到输入映像区。数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择，即直流16点输入，直流32点输入，交流16点输入，交流8点输入模块。模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有输入电压时，二极管亮。

输入模块的选择时应注意以下几方面：a.根据现场设备与模块之间的距离来选

择模块电压水平，其传输距离不宜太远；b.模块的同时接通点数不宜太多，一般来讲，同时接通点数不要超过输入点数的60%；c.为提高控制系统的可靠性，应考虑其门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远。

综合考虑以上几点，本次设计中选用直流32点输入的输入模块SM321（6ES7 321-1BL00-0AA0）。操作台输入开关量有23个点，远程I/O主提升皮带输入开关量有38个，其他皮带输入开关量点数都少于20个。故操作台输入模块SM321选1块，主提升皮带远程I/O选2块，其余皮带远程I/O各选1块，一共选9块输入模块SM321。

输入模块是通过输入端子与外部用户输入设备相连接的。输入模块通常有若干个输入点。每一个输入点能接受一个来自用户输入设备所发出的开关信号。输入模块与外部用户输入设备的接线分汇点式输入接线和分隔式输入接线两种基本接线形式。汇点式输入接线如下图，各输入电路有一个公共端（汇集端）COM，可以是全部输入端为一组，共用一个公共端和一个电源；也可以是将全部输入点分为几组，每组有一个公共端和独立的一个电源。汇点式输入接线即可以用于直流输入模块，也可用于交流输入模块。直流输入模块的电源一般由PLC本身的电源供给，交流输入模块的电源由用户提供。本项目输入模块的外部接线如附图所示，它采用汇点式直流输入方式。

(a) (b)

输入模块用户接线用户电源AC输入模块24VAC用户电源COM

图3.2 汇点式输入接线（a 直流模块 b 交流模块）

2、数字量输出模块的选择和外部连线

SM322数字量输出模块的作用是将S7-300的输出信号传给外部负载（即用户输出设备），并将S7-300内部低电平信号转换成外部所需要电平的输出信号。因此每一个输出点的输出电路可等效为一个输出继电器，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电机、灯和电动机启动器。按负载回路使用电源的不同，可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块三种。按输出开关器件的种类不同又可分为晶体管输出方式、可控硅输出方式和继电器触点输出方式三种。晶体管输出方式的模块只能带直流负载，属于直流输出模块；可控硅输出方式的模块只能带交流负载，属于交流输出模块；继电器触点输出方式的模块可带直流负载，也可带交流负载，属于交直流两用输出模块。从响应速度来看，晶体管响应最快，继电器最慢；从安全隔离效果和应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。

数字量输出模块SM322有七种型号输出模块可供选择，即16点晶体管输出、32点晶体管输出、16点可控硅输出、8点晶体管输出、8点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出模块。模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑“1”时，二极管发光。

本次设计中，数字量输出驱动的主要是指示灯和电磁阀，考虑到安全性和皮带的不频繁启动的特性，故选用16点继电器输出的模块SM322（6ES7 322-1BH10-0AA0），输出16个点，带隔离，8点为一个组，24 VDC 额定负载电压。操作台和各远程I/O分别选1块，共选用8块。

模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的。输出模块通常有若干个输出点，每一个输出点能驱动一个用户输出设备（负载）。典型用户输出设备有继电器、接触器、电磁阀线圈以及信号灯等。输出模块与外部用户输出设备的接线分为汇点式输出接线和分隔式输出接线两种基本接线形式。