畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于plc的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于PLC的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　前言5</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p>

2、;<p>　　第1.1節(jié) 可編程控制器的歷史與發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　第1.2節(jié) 用PLC設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的意義7</p><p>　　第二章系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)8</p><p>　　第2.1節(jié) 工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)8</p><p>　　2.2.1三菱FX系列PLC概述8</p><p>

3、;　　第2.2節(jié) 可編程控制器的選型和應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.2.1 可編程控制器選型的一般考慮14</p><p>　　2.2.2 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則15</p><p>　　2.2.3可編程控制器的選擇16</p><p>　　第2.4節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)22</p><p

4、>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)23</p><p>　　第3.1節(jié) 模擬量輸入輸出模塊FX-4AD23</p><p>　　第3.2節(jié) 可編程控制器PLC25</p><p>　　第3.3節(jié) FX2N-32MR型PLC28</p><p>　　第3.4節(jié) 人機(jī)界面—FXGOT 93028</p><p>

5、;　　3.4.1概述28</p><p>　　3.4.2 啟動(dòng)29</p><p>　　第4.1節(jié) 標(biāo)度變換31</p><p>　　4.1.1 標(biāo)度變換（工程量變換）—現(xiàn)場(chǎng)物理量的顯示31</p><p>　　第4.2節(jié)PLC編程軟件的應(yīng)用32</p><p>　　4.2.1 程序輸入和編輯32</

6、p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　致謝38</b></p><p>　　附錄PLC常用程序37</p><p>　　基于PLC的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)</p>

7、;<p>　　xxxxxxxxxxx</p><p><b>　　xxxx</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　這是一篇關(guān)于《基于PLC的數(shù)字典壓表的設(shè)計(jì)》的開(kāi)發(fā)論文。傳統(tǒng)的電壓表一般采用指針式面板, 精度低, 可視距離近,已不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。隨著智能化微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的

8、迅速發(fā)展, 以PLC為核心的數(shù)字電壓表已凸顯出其優(yōu)勢(shì)。本文介紹以PLC為核心的數(shù)字式電壓表設(shè)計(jì), 該電壓表具有性價(jià)比高, 使用方便, 精度高等特點(diǎn), 在工業(yè)生產(chǎn)等電子測(cè)量領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　本文首先介紹PLC的歷史與發(fā)展，并著重論述了PLC設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的意義，接著對(duì)PLC的選型進(jìn)行了分析,并對(duì)FX系列的PLC做了概述。</p><p>　　在本文的硬件部分，主要對(duì)模擬量

9、輸入輸出模塊FX-4AD，F(xiàn)X2N-32MR型PLC及人機(jī)界面F930進(jìn)行了詳細(xì)的介紹 。</p><p>　　本文對(duì)PLC的初學(xué)者而言，有著極大的引導(dǎo)入門價(jià)值。</p><p>　　【關(guān)鍵字】PLC 、FX-4AD、FX2N-32MR 、F930、數(shù)字電壓表。</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

10、t;p>　　This is one about "based on PLC Digital Voltmeter's Design" development paper. The traditional voltmeter uses the indicator type kneading board generally, the precision is low, the visual range is

11、near, did not meet the social development need. Along with the intellectualized microcomputer survey and control technology's rapidly expand, as the core digital voltmeter has highlighted its superiority take PLC. Th

12、is article introduced that take PLC as the core digital voltmeter design, this voltmete</p><p>　　This article first introduced that PLC the history and the development, and elaborated the PLC design digit vo

13、ltmeter's significance emphatically, then has carried on the analysis to the PLC shaping, and has made the outline to FX series PLC.</p><p>　　In this article hardware part, mainly has carried on the deta

14、iled introduction to FX-4AD, FX2N-32MR PLC and HMI- F930.</p><p>　　This article speaking of the PLC beginner, has the enormous guidance basic value.</p><p>　　【Key words】: PLC 、FX-4AD、FX2N-32MR 、

15、F930、Digital Voltmeter</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過(guò)多種定義?？梢钥醋魇且环N經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，整個(gè)的設(shè)計(jì)原則就是簡(jiǎn)單與實(shí)用。 </p><p>　　1968年，通用汽車公司的液壓部門為了消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，確立了第一個(gè)可編程控制

16、器的招標(biāo)指標(biāo)。該設(shè)計(jì)規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機(jī)器的停機(jī)時(shí)間，并為未來(lái)提供了可擴(kuò)展性。該招標(biāo)由DEC公司中標(biāo)，這套系統(tǒng)于1969年研制出來(lái)，這是第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為PDP-14，應(yīng)用取得成功。其后，美國(guó)的MODICON公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西歐國(guó)家的各種可編程控制器也研制成功。這些早期的

17、控制器滿足了最初的要求，并且打開(kāi)了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。</p><p>　　本文在組織結(jié)構(gòu)上做了如下的安排</p><p>　　●本文在緒論部分著重論述PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的意義</p><p>　　●本文第二章為系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)，其中包括工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，系統(tǒng)方案論證，系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　●第三章為系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)

18、現(xiàn)主要包括系統(tǒng)的硬件組成，各模塊的功能和工作原理。</p><p>　　●第四章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括工程標(biāo)度參數(shù)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)，標(biāo)度轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，顯示軟件實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　●最后為結(jié)論和總結(jié)自己的心得體會(huì)</p><p>　　本文可以為PLC的初學(xué)者提供了很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。由于本人水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，文中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，

19、請(qǐng)讀者不吝指正。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　可編程控制器的歷史與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過(guò)多種定義。可以看作是一種經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，整個(gè)的設(shè)計(jì)原則就是簡(jiǎn)單與實(shí)用。 </p><p>　　1968年，通用汽車公司的液壓部門為了消

20、除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，確立了第一個(gè)可編程控制器的招標(biāo)指標(biāo)。該設(shè)計(jì)規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機(jī)器的停機(jī)時(shí)間，并為未來(lái)提供了可擴(kuò)展性。該招標(biāo)由DEC公司中標(biāo)，這套系統(tǒng)于1969年研制出來(lái)，這是第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為PDP-14，應(yīng)用取得成功。其后，美國(guó)的MODICON公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了DSC-80控制器，19

21、73年西歐國(guó)家的各種可編程控制器也研制成功。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開(kāi)了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。</p><p>　　PLC的發(fā)展也是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，正是這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了可編程控制器的發(fā)展。 </p><p>　　從控制功能來(lái)看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段： </p><p>

22、;　?。?）、初級(jí)階段：從第一臺(tái)PLC問(wèn)世到20世紀(jì)70年代中期 </p><p>　　由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。CPU由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有：MODICON公司的084，AB公司的PDQ-IL，DEC公司的PDP-14，日立公司的SCY-022等。第一階段就采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。 </p&g

23、t;<p>　?。?）、擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期 </p><p>　　這一階段PLC產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。這一階段的產(chǎn)品有MODICON的184，284，384，西門子公司的SIMATICS3系列，富士電機(jī)公司的SC系列產(chǎn)品。 </p><p>　?。?）、通信階段：20世紀(jì)70年代

24、末期到80年代中期 </p><p>　　這一階段產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān)，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是，由于各制造商各自為政，通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時(shí)間內(nèi)，PLC就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。其次，產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時(shí)，可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的SIMATICS6系列，GOULD公司的M84，

25、884等，富士電機(jī)的MICRO和TI公司的TI530等。 </p><p>　　（4）、開(kāi)放階段：從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始 </p><p>　　由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連的參考模型OSI，使PLC在開(kāi)放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開(kāi)放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外，PLC開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級(jí)語(yǔ)言編程，并完成了編程語(yǔ)言的

26、標(biāo)準(zhǔn)化工作。</p><p>　　用PLC設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的意義</p><p>　　數(shù)字電壓表是一個(gè)具有數(shù)字顯示功能的多量程儀表, 它是測(cè)量?jī)x表可測(cè)量電壓、電流和電阻中最常用的一個(gè)測(cè)試功能項(xiàng).一旦測(cè)量?jī)x表的范圍和方式選定, 既可測(cè)量直流信號(hào),也可測(cè)量交流信號(hào)的參數(shù).有些數(shù)字表的設(shè)計(jì)是由電池驅(qū)動(dòng)且可攜帶, 而另外一些是基于主機(jī)計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)且由磁盤安裝的數(shù)字式儀表與模擬式儀表相比, 使用零件少,

27、 集成度高, 穩(wěn)定性和可靠性相對(duì)較高, 輸人阻抗高, 提高了測(cè)量精度.</p><p>　　目前許多數(shù)字測(cè)量?jī)x表的設(shè)計(jì)是基于微處理器的,本文介紹了一個(gè)用基于PLC設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表。</p><p>　　傳統(tǒng)的電壓表一般采用指針式面板, 精度低, 可視距離近,已不適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。隨著智能化微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展, 以PLC為核心的數(shù)字電壓表已凸顯出其優(yōu)勢(shì)。本文介紹以PLC為核心的數(shù)字

28、式電壓表設(shè)計(jì), 該電壓表具有性價(jià)比高, 使用方便, 精度高等特點(diǎn), 在工業(yè)生產(chǎn)等電子測(cè)量領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。</p><p>　　數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn)，它們適合在現(xiàn)場(chǎng)做手工測(cè)量，要完成遠(yuǎn)程測(cè)量并要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析處理，傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無(wú)法完成的。然而基于PLC的數(shù)字電壓表，既可以完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞，又可借助PLC，做測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無(wú)論在

29、功能和實(shí)際應(yīng)用上，都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無(wú)法比擬的特點(diǎn)，這使得它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。</p><p><b>　　系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　第2.1節(jié) 工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)</p><p>　　工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指：</p><p>　　（1）、輸入信號(hào)：0～10mA、0～20mA、4～20mA

30、</p><p>　?。?）、輸出信號(hào)：0～10mA、0～20mA、4～20mA </p><p>　　（3）、精度：0.2 % </p><p>　　（4）、線性度：0.1 % </p><p>　?。?）、隔離電壓：2000V / 1分鐘（輸入、輸出、電源及通道間相互隔離） </p><p>　?。?）、供電電源：

31、24VDC±10％ </p><p>　　第2.2節(jié) 系統(tǒng)方案論證</p><p>　　2.1.1 三菱FX系列PLC概述</p><p>　　系列序號(hào)：1S、1N、2N、2NC；即FX1S、FX1N、 FX2N、FX2NC、</p><p>　　I/O總點(diǎn)數(shù)：14-256。</p><p>　　單元類型：

32、M-基本類型。</p><p>　　E-I/O混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊。</p><p>　　EX-輸入專用模塊。</p><p>　　EY-輸出專用擴(kuò)展模塊。</p><p>　　輸出形式：R-繼電器輸出。</p><p><b>　　T-晶體管輸出。</b></p><p&g

33、t;<b>　　S-晶閘管輸出。</b></p><p>　　特殊品種：D-DC電源，DC輸出。</p><p>　　A1-AC電源、AC輸出</p><p>　　H-大電流輸出擴(kuò)展模塊（1A/點(diǎn)）。</p><p>　　V-立式端子排的擴(kuò)展模塊。</p><p>　　C-接插口I/O方式。<

34、;/p><p>　　F-輸入濾波器1MS的擴(kuò)展模塊。</p><p>　　L-TTL輸入型擴(kuò)展模塊。</p><p>　　S-獨(dú)立端子（無(wú)公共端）擴(kuò)展模塊。</p><p>　　若特殊品種一項(xiàng)無(wú)符號(hào)，說(shuō)明通常指AC電源，DC輸入，橫式端子排，繼電器輸出2A/點(diǎn)，晶體管輸出0.5A/點(diǎn)，晶閘管輸出0.3A/點(diǎn)。</p><p&g

35、t;　　2 .FX系列PLC技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　FX系列PLC的指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)，分別如表2-1、表2-2、表2-3所示</p><p>　　表2-1 FX系列PLC一般指標(biāo)</p><p>　　表2-2 FX系列PLC輸入技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　表2-3 FX系列PLC輸出技術(shù)指標(biāo)</p

36、><p>　　3． FX2N系列PLC</p><p>　　FX2N系列PLC是FX系列中最高級(jí)的模塊，它擁有無(wú)以匹敵的速度、高級(jí)的功能邏輯組件及定位控制等特點(diǎn)。</p><p><b>　　特點(diǎn)</b></p><p>　　控制點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)-256點(diǎn)（主單元：16點(diǎn)、32點(diǎn)、48點(diǎn)、65點(diǎn)、80點(diǎn)、128點(diǎn)）。</p

37、><p>　　靈活的配置。除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，6個(gè)基本FX2N單元中的每個(gè)可擴(kuò)展到256點(diǎn)的I/O</p><p>　　高速運(yùn)算?；局噶?.08us/指令；應(yīng)用指令1.52us/指令至幾百us/指令。</p><p>　　突出的寄存器容量。FX2N系列包括8000步內(nèi)置RAM寄存器，用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)展到16000步RAM或EEPROM。<

38、/p><p>　　豐富的器件資源。輔助繼電器3072點(diǎn)、計(jì)時(shí)器256點(diǎn)、計(jì)數(shù)器235點(diǎn)、數(shù)據(jù)寄存器8000點(diǎn)。</p><p><b>　　功能</b></p><p>　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能可以滿足對(duì)時(shí)間的應(yīng)用要求。</p><p>　　增加了過(guò)程控制。使用FX2N的PID指令或FX2N—2LC溫控模塊

39、可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。</p><p>　　特殊功能模塊。增加了大量的特殊功能模塊滿足單個(gè)需要，F(xiàn)X2N主單元可配置總計(jì)達(dá)8個(gè)特殊功能模塊，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)能力。可以連接到世界上最流行的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)（CC-link、Profibus 、DP 和DeviceNET）或者采用傳感器</p><p>　　很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。使

40、用32位處理、浮點(diǎn)數(shù)、方根和三角幾何指令滿足數(shù)學(xué)功能。</p><p>　　基于Windows軟件。使用GX-Developer或FX-PCS/Win-C軟件能快速、容易的開(kāi)發(fā)程序。</p><p>　　定位控制功能。通過(guò)定位模塊（FX-10GM\FX2N-20GM）或脈沖輸出模塊（FX2N-1PG）最多可達(dá)16軸的控制。</p><p>　　密碼保護(hù)。使用一個(gè)8位

41、數(shù)密碼保護(hù)程序。</p><p>　　遠(yuǎn)程維護(hù)。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信可以監(jiān)測(cè)、上傳或下載程序和數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)處的編程軟件上。</p><p>　　FX2N系列PLC主單元型號(hào)一覽表（見(jiàn)表2-4和表2-5）</p><p>　　表2-4 交流電源、24V 直流輸入類型</p><p>　　表2-5 24V 直流電源、24V直流輸入類型</p>

42、;<p>　　4．FX2NC系列PLC</p><p>　　FX2NC系列PLC是在保留了FX2N強(qiáng)大功能特色的前提下實(shí)現(xiàn)了卡片式大小的PLC。I/O接口降低了接線成本并節(jié)省了空間。</p><p><b>　　特點(diǎn)</b></p><p>　　（1）控制點(diǎn)數(shù)。16點(diǎn)-256點(diǎn)（主單元：16點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)、96點(diǎn)）。</

43、p><p>　?。?）體積小，靈活的配置。體積小，可以安裝到比標(biāo)準(zhǔn)PLC小很多的位置上?；締卧蓴U(kuò)充到256點(diǎn)的I/O?？梢允褂酶哌_(dá)4個(gè)特殊功能模塊來(lái)擴(kuò)展FX2NC的能力。</p><p>　?。?）高速運(yùn)算?；局噶?.08us/指令；應(yīng)用指令1.52us/指令至幾百us/指令。</p><p>　?。?）突出的寄存器容量。FX2NC系列包括8000步內(nèi)置RAM寄存

44、器，用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)充到16k步。</p><p>　?。?）豐富的器件資源。輔助繼電器3072點(diǎn)、定時(shí)器256點(diǎn)、數(shù)據(jù)寄存器8000點(diǎn)。</p><p><b>　　2）功能</b></p><p>　　（1）實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。使用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能可以滿足對(duì)時(shí)間的應(yīng)用要求。</p><p>　?。?）定位/模擬量控制

45、?？梢赃B續(xù)多達(dá)4個(gè)定位模擬量等特殊功能模塊，利用它內(nèi)置的功能控制兩軸（包括插補(bǔ)）或通過(guò)增加擴(kuò)展單元能控制多軸。</p><p>　　（3）網(wǎng)絡(luò)能力。通過(guò)連接擴(kuò)展板或特殊適配器實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)連接。利用CC-Link、Profibus DP和DeviceNET可以連接到世界上最流行的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)；串行通信選項(xiàng)包括RS-232C、RS-485。數(shù)據(jù)鏈接包括N：N連接、并行連接、計(jì)算機(jī)連接及I/O連接。</p&g

46、t;<p>　　（4）基于Windows軟件。使用GX-Developer或FX-PCS/Win-C軟件能快速、容易的開(kāi)發(fā)程序</p><p>　?。?）密碼保護(hù)。使用一個(gè)8位數(shù)密碼保護(hù)程序。</p><p>　?。?）遠(yuǎn)程維護(hù)。通過(guò)調(diào)制解調(diào)器通信可以監(jiān)測(cè)、上傳或下載程序和數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)處的編程軟件上。</p><p>　　3）FX2NC系列PLC主單元一覽

47、表（見(jiàn)表2-6）</p><p>　　表2-6 直流電源、24V直流輸入類型</p><p>　　第2.2節(jié) 可編程控制器的選型和應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) </p><p>　　PLC應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，主要涉及到PLC的選型和PLC軟件的編制。電氣技術(shù)人員要與工藝技術(shù)人員和機(jī)械技術(shù)人員合作，詳細(xì)了解設(shè)備生產(chǎn)工藝的具體要求和機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能，選用合適的PLC和編制出質(zhì)量

48、高的軟件，滿足生產(chǎn)設(shè)備的工藝要求。當(dāng)然，在選用時(shí)，也可向PLC生產(chǎn)廠商咨詢，選用那些既能滿足生產(chǎn)設(shè)備的工藝要求，又有高的性能價(jià)格比的PLC；選用那些有擴(kuò)展前景及售后技術(shù)服務(wù)良好的PLC及廠商。對(duì)于軟件方面，可以自己編制，也可以委托軟件開(kāi)發(fā)公司編制，對(duì)于那些復(fù)雜的工藝要求或需要網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)，如果自己的技術(shù)力量不夠，委托有關(guān)公司或廠商開(kāi)發(fā)軟件，不失為一個(gè)好辦法。</p><p>　　2.2.1 可編程控制器選型的

49、一般考慮</p><p>　　1、確定控制對(duì)象和控制范圍</p><p>　　在應(yīng)用PLC時(shí)，首先要詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過(guò)程與要求，了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的所有功能和指標(biāo)要求，與繼電—接觸器控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較后加以選擇。如果控制對(duì)象的工業(yè)環(huán)境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入輸出以開(kāi)關(guān)量為多，而用常規(guī)的繼電—接觸器控制難以實(shí)現(xiàn)，工藝流程又要經(jīng)常變動(dòng)的對(duì)

50、象和現(xiàn)場(chǎng)，用PLC進(jìn)行控制是合適的。</p><p>　　提高產(chǎn)品產(chǎn)量，保證生產(chǎn)安全，增強(qiáng)生產(chǎn)工藝的靈活性，改善信息管理等方面均可作為控制對(duì)象的目標(biāo)。必須根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)，來(lái)確定PLC的選型。如果以提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)為目標(biāo)，則把可靠性放在首位，甚至可構(gòu)成冗余控制系統(tǒng)。如果要求改善信息管理，則把PLC與上位計(jì)算機(jī)通信能力作為選擇的依據(jù)。</p><p><b>　　2、選擇機(jī)型&l

51、t;/b></p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品在可靠性上都是過(guò)關(guān)的，機(jī)型的選擇主要是指功能上如何滿足自己的需要，而不浪費(fèi)機(jī)器容量。</p><p>　　在選擇機(jī)型前，用戶首先襖對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行下列估計(jì)：</p><p>　　1)有多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，電壓分別為多少；</p><p>　　2)有多少個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出，輸出功率為多少；&

52、lt;/p><p>　　3)有多少模擬量輸入輸出點(diǎn)；</p><p>　　4)是否有特殊控制要求，如高速計(jì)數(shù)器等；</p><p>　　5)機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)的最遠(yuǎn)距離為多少；</p><p>　　6)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)PLC的響應(yīng)速度有何要求；</p><p>　　這里所講的實(shí)時(shí)響應(yīng)性主要是指PLC的掃描速度。要求處理現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的場(chǎng)合，掃描速

53、度將成為選擇的依據(jù)。</p><p>　　影響PLC響應(yīng)時(shí)間的因素有輸入信息時(shí)間、中央處理機(jī)解讀用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，并作為技術(shù)指標(biāo)衡量機(jī)械性能，一般都在10ms/1KB左右。</p><p>　　PLC的實(shí)時(shí)響應(yīng)性還將受到系統(tǒng)中速度最慢設(shè)備的限制，與上位機(jī)的通信也將增加服務(wù)時(shí)間。</p><p><b>　　內(nèi)存估計(jì)：</b></p>

54、<p>　　用戶程序所需的內(nèi)存量受下述四個(gè)因素的影響：</p><p><b>　　內(nèi)存利用率；</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)；</p><p>　　模擬量輸入輸出的點(diǎn)數(shù)；</p><p>　　程序編寫者的編程水平；</p><p>　　在編程器上用圖形編輯的程序

55、，最后是以機(jī)器語(yǔ)言的形式存放于內(nèi)存中。同樣的圖形、不同廠家的產(chǎn)品，在把圖形變成機(jī)器語(yǔ)言存放時(shí)所需的內(nèi)存量不同。我們把一個(gè)圖形中的觸點(diǎn)數(shù)與存放該圖形所代表的機(jī)器語(yǔ)言時(shí)所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。它與產(chǎn)品品種和編程水平有關(guān)。</p><p>　　I/O模塊配置及系統(tǒng)電源容量校驗(yàn)：模塊確定后，要根據(jù)每個(gè)模塊各支路同時(shí)工作，即系統(tǒng)最大可能工作需要的電流數(shù)來(lái)校核電源容量，當(dāng)各機(jī)架負(fù)載不勻時(shí)，亦可將模塊的配置予以適當(dāng)

56、的調(diào)整。</p><p><b>　　3、編制程序</b></p><p>　　編程時(shí)，首先要合理劃分模塊，其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信息名稱定義。最后經(jīng)過(guò)單塊調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)。程序必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：</p><p>　

57、　存儲(chǔ)器（包括RAM和ROM）空間的分配。它與開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存利用率和程序編寫者的編程水平有關(guān)。</p><p><b>　　專用寄存器的確定。</b></p><p>　　系統(tǒng)初始化程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　主程序的編制及調(diào)試。</p><p><b>　　故障應(yīng)急措施。<

58、;/b></p><p>　　其他輔助程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　各功能塊子程序的編制。</p><p>　　如果有通信網(wǎng)絡(luò)，還需通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2.2 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的

59、工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：</p><p>　　最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與工藝、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切集合，共同擬訂電氣設(shè)計(jì)方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。</p><p>　　2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。</p

60、><p>　　3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。</p><p>　　4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。</p><p>　　2.2.3可編程控制器的選擇</p><p>　　隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的在種類和數(shù)量越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。近年來(lái)，從美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)引進(jìn)的PLC產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠家組裝或自

61、行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列，上百種型號(hào)。PLC的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有不同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。</p><p>　　選擇恰當(dāng)?shù)腜LC去控制一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)過(guò)程時(shí)，不僅應(yīng)考慮應(yīng)用系統(tǒng)目前的需求，還應(yīng)考慮那些包含于工廠未來(lái)目標(biāo)的小需要。這樣，才會(huì)使你用最小的代價(jià)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改變或增加新功能。若考慮周到，則存

62、儲(chǔ)器的擴(kuò)充需求只要再安裝一個(gè)存儲(chǔ)器模塊即可滿足；如果具有可用的通信接口，就能滿足增加一臺(tái)外部設(shè)備的需要。對(duì)局域網(wǎng)的考慮可允許在將來(lái)將單個(gè)控制器集成為一個(gè)廠級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　機(jī)型的選擇</b></p><p>　　機(jī)型的選擇基本原則應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的功能價(jià)格比。具體應(yīng)考慮以下幾方面：</p>

63、<p>　?。?）結(jié)構(gòu)合理 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)PLC。</p><p>　　功能相當(dāng) 對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無(wú)須考慮，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。</p><p>　　對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，可選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。</p><

64、;p>　　對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。</p><p>　　根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，PLC的功能選擇有下面幾種情況。</p><p><b>　　1、替代繼電器</b></

65、p><p>　　功能要求：繼電器觸點(diǎn)輸入/輸出、邏輯線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器。</p><p>　　應(yīng)用場(chǎng)合：替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時(shí)序控制功能。</p><p><b>　　2、數(shù)學(xué)運(yùn)算</b></p><p>　　功能要求：四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開(kāi)方、對(duì)數(shù)、函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)運(yùn)算。</p><

66、p>　　應(yīng)用場(chǎng)合：設(shè)定值控制、流量計(jì)算、PID調(diào)節(jié)、定位控制和工程量單位換算。3、數(shù)據(jù)傳送</p><p>　　功能要求：寄存器和數(shù)據(jù)表的相互傳送等。</p><p>　　應(yīng)用場(chǎng)合：數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、信息管理、BAT-CH（批量）控制、診斷和材料處理等。</p><p><b>　　矩陣功能</b></p><p>　

67、　功能要求：邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位（位修改）、移位和變反等。</p><p>　　應(yīng)用場(chǎng)合：這些功能是按“位”操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報(bào)警處理等。</p><p><b>　　高級(jí)功能</b></p><p>　　高級(jí)指令：如表與塊間的傳送、檢驗(yàn)和、雙倍精度運(yùn)算、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)、平方根、PID調(diào)節(jié)等。</p>

68、<p>　　通信能力：通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器等。</p><p>　　可選模塊：如為實(shí)時(shí)多任務(wù)處理的協(xié)處理器。遠(yuǎn)程輸入/輸出擴(kuò)展能力、內(nèi)存擴(kuò)充模塊、冗余控制模塊等。</p><p>　　診斷功能：PLC的診斷功能有內(nèi)診斷和外診斷兩種。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能診斷，外診斷是中央處理機(jī)與I/O模塊信息交換診斷。</p><

69、p>　　串行接口（RS-232C）：一般中型以上的PLC都提供一個(gè)或一個(gè)以上串行標(biāo)準(zhǔn)接口（RS-232C），以便連接打印機(jī)、CRT、上位計(jì)算機(jī)或另一臺(tái)PLC。</p><p>　　機(jī)型統(tǒng)一 一個(gè)大型企業(yè)，應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。因?yàn)橥粰C(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享，配以上位計(jì)算機(jī)后，

70、可把控制各獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，相互通信，集中管理。、</p><p>　　是否在線編程 PLC的特點(diǎn)之一是使用靈活。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過(guò)程改變時(shí)，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的餓控制要求，給生產(chǎn)帶來(lái)很大方便。</p><p>　　PLC的編程分為離線編程和再線編程兩種。離線編程的PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，在編程器上有一個(gè)“編程/運(yùn)行”選擇

71、開(kāi)關(guān)或按鍵，選擇編程狀態(tài)時(shí)，CPU將失去對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，只為編程器服務(wù)，這就是所謂的“離線”編程。程序編好后，如選擇運(yùn)行狀態(tài)，CPU則去執(zhí)行而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，這時(shí)CPU對(duì)編程指令將不做出響應(yīng)。此類PLC，由于編程器和主機(jī)共用一個(gè)CPU，因此節(jié)省了大量的硬件和軟件編程器的價(jià)格也比較便宜。中小型PLC多采用離線編程。</p><p>　　再線編程的PLC，其特點(diǎn)是主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，編程器的CPU可以隨時(shí)處理由

72、鍵盤輸入的各種編程指令。主機(jī)的CPU則是完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，并在一個(gè)掃描周期的末尾和編程器通信，編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按照新送入的程序控制現(xiàn)場(chǎng)，這就是所謂的“在線”編程。此類PLC由于增加了硬件和軟件，所以價(jià)格貴，但應(yīng)用領(lǐng)域較寬。大型PLC都采用在線編程。</p><p>　　是否在線編程，應(yīng)根據(jù)被控設(shè)備工藝要求的不同來(lái)選擇。對(duì)于產(chǎn)品定型的設(shè)備和工藝不常變動(dòng)的設(shè)備，應(yīng)選用離線編程

73、的PLC；反之，可考慮選用再線編程的PLC。</p><p><b>　　輸入輸出的選擇</b></p><p>　　PLC是一種工藝控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些

74、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的信息。同時(shí)控制器又通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場(chǎng)搜集的這些信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定的距離，為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊，開(kāi)關(guān)量輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊，可以根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇使

75、用。</p><p>　　(a) 確定I/O點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)，再增加10％-20％備用量，以便隨時(shí)增加控制功能，對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O點(diǎn)數(shù)就有所不同。</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入/輸出 標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出接口可用于從傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕，限位開(kāi)關(guān)等）及控制（開(kāi)/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等）接受信號(hào)。典

76、型的交流輸入/輸出信號(hào)為24-240V，支流輸入/輸出信號(hào)為5-240V。</p><p>　　模擬量輸入/輸出 模擬量輸入輸出接口是用來(lái)感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)的。這些接口測(cè)量流量、溫度和壓力的數(shù)值，并用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。典型接口量程為-10-+10V、0-+10V、4-20mA或10-50mA</p><p>　　特殊功能輸入/輸出 在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨需要一些特殊類

77、型的切不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定（如定位、快速輸入、頻率等）的情況。用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供一些特殊的有助于最大限度減少控制作用的模塊。靈便模塊和特殊接口的模塊，都應(yīng)考慮使用。有的模塊自身能夠處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使CPU從處理耗時(shí)任務(wù)中解脫出來(lái)。</p><p>　　智能式輸入/輸出 當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的輸入/輸出模塊。所謂智能式輸入/輸出模塊，就是模塊本身帶有處理器，對(duì)是湖

78、如或輸出信號(hào)作預(yù)先處理，將其處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。</p><p>　　智能式輸入/輸出模塊有高速計(jì)數(shù)器（可做加法計(jì)數(shù)或減法計(jì)數(shù)）。凸輪模擬器（用于絕對(duì)編碼輸入）、帶速度補(bǔ)償?shù)耐馆喣M器、單回路或多回路PID調(diào)節(jié)器、ASCII/BASIC處理器、RS-232C/422接口模塊等。表2-8歸納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。</p><p>

79、　　表2-8 選擇I/O模塊的一般規(guī)則</p><p><b>　　電源的選擇</b></p><p>　　電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流的總和，以下述步驟作為選型的一般規(guī)則：</p><p><b>　　確定電源的輸入電壓</b></p&

80、gt;<p>　　將框架中每塊I/O模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出I/O模塊所需的總背板電流值。</p><p>　　I/O模塊所需的總背板電流值再加上：</p><p>　　框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值。</p><p>　　當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時(shí)，加上其最大電流值。</p><p

81、>　　如果框架中留有空槽用作將來(lái)擴(kuò)展時(shí)：</p><p>　　列出將來(lái)要擴(kuò)展的I/O模塊所需的背板電流。</p><p>　　將所有的擴(kuò)展的I/O模塊的總背板電流值與步驟3）中計(jì)算得出的總背板電流值相加。</p><p>　　確定在框架中是否有用于電源的空槽，或者將電源裝到框架的外面。</p><p>　　根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需

82、的總背板電流值，從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源。</p><p>　　4、存儲(chǔ)器類型及容量的選擇</p><p>　　PLC系統(tǒng)所用存儲(chǔ)器基本上由PROM、EPROM及PAM三種類型所組成，存儲(chǔ)能力的大小則隨機(jī)器的大小而變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6KB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力64KB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的的存儲(chǔ)需要選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的

83、擴(kuò)充設(shè)計(jì)。</p><p>　　存儲(chǔ)器容量的選擇一般有良兩種方法：</p><p>　　根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算 這種方法可精確的計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用的容量，缺點(diǎn)是要編完程序后才能計(jì)算。</p><p>　　估算法 用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。</p><p><b>　　控制目的公式</b&g

84、t;</p><p>　　代替繼電器 M=Km[(10×DI)+(5×DO)]</p><p>　　模擬量控制 M=Km[(10×DI)+(5×DO)+(100×AI)]</p><p>　　多路采樣控制 M=Km{[(10×DI)+(5×DO)+(100×AI)]+[1+采樣點(diǎn)&#

85、215;0.25]}</p><p>　　式中，DI為數(shù)字（開(kāi)關(guān)）量輸入信號(hào)；DO為數(shù)字（開(kāi)關(guān)）量輸出信號(hào)；AI為模擬量輸入信號(hào)；Km為每個(gè)接點(diǎn)所占存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)，M為存儲(chǔ)器容量。</p><p><b>　　5．軟件選擇</b></p><p>　　在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，用戶常面臨PLC的編程問(wèn)題，因?yàn)檫@是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇的產(chǎn)品的軟件

86、功能有所了解。一般，一個(gè)系統(tǒng)的軟件總是用于處理控制器具備的控制硬件的。但是，也有應(yīng)用系統(tǒng)需要控制硬件部件以外的軟件功能。例如，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)可能包括需要復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理操作的特殊控制或數(shù)據(jù)采集功能。指令集的選擇將決定實(shí)現(xiàn)軟件任務(wù)的難易程度?？捎玫闹噶罴瘜⒅苯佑绊憣?shí)現(xiàn)控制程序所需的時(shí)間和程序時(shí)間。</p><p>　　6．支撐技術(shù)條件的考慮</p><p>　　選用PLC時(shí)，有無(wú)支撐技術(shù)

87、條件同樣是重要的選擇依據(jù)。支撐技術(shù)條件包括下列內(nèi)容：</p><p><b>　　c) 編程手段</b></p><p>　　攜帶式簡(jiǎn)易編程器，主要用于小型PLC，其控制規(guī)模小，程序簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)易編程器已夠用。</p><p>　　CRT編程器，適用于中、大型PLC，除用于編制和輸入程序外，還可編寫和打印程序文本。</p><p

88、>　　IBM-PC及其兼容機(jī)編程軟件包，由于IBM-PC已得到普及推廣，它是PLC很好的編程工具，因此PLC廠商紛紛開(kāi)發(fā)適用于自己的機(jī)型的IBM-PC及其兼容機(jī)編程軟件包，并獲得成功。</p><p>　　IBM-PC及其兼容機(jī)除用來(lái)給PLC編程外，還可開(kāi)發(fā)各種監(jiān)視控制系統(tǒng)流程和工控狀態(tài)的畫面，具有報(bào)警和管理報(bào)表處理功能等，以完成上位計(jì)算機(jī)管理功能。</p><p><b>

89、;　　程序文本處理</b></p><p>　　簡(jiǎn)單程序文本處理，包括打印梯形邏輯圖、參量狀態(tài)和位置。</p><p>　　程序標(biāo)注，包括觸點(diǎn)和線圈的賦值名、網(wǎng)絡(luò)注釋等，這對(duì)用戶或軟件工程師閱讀和調(diào)試程序是非常有用的。</p><p><b>　　圖形和文本的處理。</b></p><p>　　程序存儲(chǔ)方式

90、作為技術(shù)資料檔案和備用，程序和存儲(chǔ)是必要的。</p><p>　　通信軟件包 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)或需用上位計(jì)算機(jī)管理的控制系統(tǒng)，有無(wú)通信軟件包是選用PLC的主要依據(jù)。</p><p>　　7．PLC的環(huán)境適應(yīng)性</p><p>　　由于PLC是直接用于工業(yè)控制的工業(yè)控制器，生產(chǎn)廠都把它設(shè)計(jì)成能在惡劣的環(huán)境條件下可靠的工作。盡管如此，每種PLC都有自己的環(huán)境技術(shù)條件，用

91、戶在選用時(shí)，特別是在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)環(huán)境條件要給予充分的考慮。</p><p>　　一般PLC及其外部電路（I/O模塊、輔助電源等）都能在下列環(huán)境下可靠的工作：</p><p>　　溫度 工作溫度 0-55°C，最高為60°C</p><p>　　存儲(chǔ)溫度 -40- +85°C</p

92、><p>　　濕度 相對(duì)濕度 5％-95％（無(wú)凝結(jié)霜）</p><p>　　振動(dòng)和沖擊 滿足國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　電源 AC200V，允許變化范圍為-15％- +15％，頻 率為47-53HZ</p><p>

93、;　　瞬時(shí)停電保持 10ms</p><p>　　環(huán)境 周圍空氣不能混有可燃性、爆炸性和腐蝕性氣體</p><p>　　第2.3節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)</p><p>　　傳統(tǒng)的指針式面板電壓表性價(jià)比不高, 本文介紹的以PLC為核心的數(shù)字式電壓表系統(tǒng)對(duì)此有所改進(jìn), 它由外部信號(hào)為具備0-5V的電壓源，三菱公司的FX-4AD的模擬量

94、模塊，主機(jī)單元為FX2nc-32mr的PLC，輸出采用人機(jī)界面FXGOT 930幾部分組成。</p><p>　　圖2-9 總體方案電路圖</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　第3.1節(jié) 模擬量輸入輸出模塊FX-4AD </p><p>　　1.模擬量輸入模塊FX-4AD（FX2、FX2C）</p>

95、<p>　　FX-4AD為四通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)外部連接方法及PLC指令，可選擇電壓輸入或電流輸入，是一種具有高精確度的輸入模塊。通過(guò)簡(jiǎn)易的調(diào)整或根據(jù)PLC指令可改變模擬量輸入的范圍。瞬時(shí)值和設(shè)定值等數(shù)據(jù)的讀出和寫入用FROM/TO指令進(jìn)行。FX-4AD的技術(shù)指標(biāo)如表3-1所示。</p><p>　　3-1 FX-4AD技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　2、FX-4AD

96、的使用</p><p><b>　?。ㄒ唬┠K編號(hào)</b></p><p>　　接在FX2基本單元右邊擴(kuò)展總線上的特殊功能模塊（例如FX-4AD、FX-2DA、FX-2AD-PT等），從最靠近基本單元的那一個(gè)開(kāi)始順次編為0-7號(hào)，</p><p>　?。ǘ┚彌_寄存器（BFM）分配</p><p>　　FX系列PLC與F

97、X-4AD之間的數(shù)據(jù)通信是由FROM指令和TO指令來(lái)執(zhí)行的，F(xiàn)ROM是基本單元從FX-4AD讀數(shù)據(jù)的指令，TO是從基本單元將數(shù)據(jù)寫到FX-4AD的指令， </p><p>　　表3-2FX-4AD模塊緩沖存儲(chǔ)器（BFM）的分配表</p><p>　　上表中帶*的、號(hào)的緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)可由PLC通過(guò)TO指令改寫。改寫帶*號(hào)的BFM的設(shè)定值即可改變FX-4AD模塊的運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整其輸入方式，

98、輸入增益和零點(diǎn)等。</p><p>　　從指令的模擬量輸入模塊讀入數(shù)據(jù)前應(yīng)先將設(shè)定值寫入，否則按缺省值設(shè)定值執(zhí)行。</p><p>　　PLC用FROM指令可將不帶*的BFM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入。</p><p>　　在BFM#0中寫入十六進(jìn)制4位數(shù)字H0000使各通道初始化，最低位數(shù)字控制通道1，最高位控制通道4，各位數(shù)字的意義如下：</p><p&g

99、t;　　0=0：設(shè)定輸入范圍-10V-+10V</p><p>　　0=1：設(shè)定輸入范圍+4mA-+20mA</p><p>　　0=2：設(shè)定輸入范圍-20mA-+20mA</p><p><b>　　0=3：關(guān)閉通道</b></p><p>　　例如BFM#0=H3310時(shí)，則</p><p>

100、　　CH1：設(shè)定輸入范圍-10V-10V</p><p>　　CH2：設(shè)定輸入范圍+4mA-+20mA</p><p>　　CH3、CH4：關(guān)閉該通道</p><p>　　輸入的當(dāng)前值送到BFM#9-12，輸入的平均值送到BFM#5-8。</p><p>　　各通道平均值取樣次數(shù)分別由BFM#1-4來(lái)指定。取樣次數(shù)范圍從1-4096，若設(shè)定值

101、超過(guò)該數(shù)字范圍時(shí)，按缺省設(shè)定值8次處理。</p><p>　　當(dāng)BFM#20被置1時(shí)，整個(gè)FX-4AD的設(shè)定值均恢復(fù)到缺省設(shè)定值，這是快速地擦除零點(diǎn)和增益的非缺省設(shè)定值的辦法。</p><p>　　若BFM#21的b1、b0分別置為1、0。則增益和零點(diǎn)的是設(shè)定值禁止改動(dòng)，要改動(dòng)零點(diǎn)和增益的設(shè)定值時(shí)必須令b1、b0的值分別為0、1。</p><p>　　零點(diǎn)：數(shù)字量輸

102、出為0時(shí)的輸入值。</p><p>　　增益：數(shù)字輸出為+1000時(shí)的輸入值。</p><p>　　在BFM#23和BFM#24內(nèi)的增益和零點(diǎn)設(shè)定值會(huì)被送到指定的輸入通道的在增益和零點(diǎn)寄存器中。需要調(diào)整的輸入通道由BFM#22的G、0（增益-零點(diǎn)）位的狀態(tài)來(lái)指定。</p><p>　　BFM#23和#24中設(shè)定值以mV或uA為單位，但受FX-4AD的分辨率的影響，其

103、實(shí)際應(yīng)以5Mv/20mA為步距。</p><p>　　BFM#30中存的是特殊功能模塊識(shí)別碼。PLC可用FROM指令讀入。FX-4AD的識(shí)別碼為K2010。用戶在程序中可以方便的利用這一識(shí)別 碼傳送數(shù)據(jù)前先確認(rèn)該特殊功能模塊。</p><p>　　BFM/29中中各位的狀態(tài)是FX-4AD運(yùn)行正常是否的信息。例如，b2為OFF時(shí)，表示DC24V電源正常，b2為ON時(shí)，則電源有故障。用FROM

104、指令將其讀入，即可作相應(yīng)處理。</p><p>　　第3.2節(jié) 可編程控制器PLC</p><p>　　PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同</p><p><b>　　如圖3-3所示：</b></p><p>　　一. 中央處理單元(CPU)    中

105、央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后

106、，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。</p><p>　　為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性近年來(lái)對(duì)大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)，這樣即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p><b>　　二. 存儲(chǔ)器</b></p><p&g

107、t;　　PLC的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，一般采用ROM或EPROM，PLC出廠上時(shí)，系統(tǒng)程序已經(jīng)固化在存儲(chǔ)器中，用戶不能更改；用戶程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶的應(yīng)用程序，用戶根據(jù)實(shí)際控制的需要，用PLC的編程語(yǔ)言編制應(yīng)用程序，通過(guò)編程器輸入到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，中小型PLC的用戶程序存儲(chǔ)器一般采用EPROM、EEPROM或加后備電池的RAM，其容量一般不超過(guò)8KB。&

108、lt;/p><p>　　三．PLC 常用的存儲(chǔ)器類型    1. RAM (Random Assess Memory)，這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器) ，其存取速度最快，由鋰電池支持。</p><p>　　2. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器，在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有

109、內(nèi)容保持不變(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。</p><p>　　3. EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)，這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。</p><p>　　四． PLC 存儲(chǔ)空間的分配</p><p>　　雖然各種PLC 的CP

110、U 的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)PLC 的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：</p><p><b>　　系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)；</b></p><p>　　系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)；</p><p><b>　　用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。</b></p><p>　　1.

111、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)</p><p>　　在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠商將其固化在EPROM 中，用戶不能直接存取，它和硬件一起決定了該P(yáng)LC 的性能。2. 系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)</p><p>　　系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備如：邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址

112、寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。</p><p>　　(1) I/O 映象區(qū)，由于PLC 投入運(yùn)行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)，因此它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作I/O 映象區(qū)，一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit)，一個(gè)模擬量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16 個(gè)bit)， 因此整個(gè)I/O 映象

113、區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量I/O 映象區(qū)，模擬量I/O 映象區(qū)。</p><p>　　(2) 系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)</p><p>　　除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備(邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū)，該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失，后者當(dāng)PLC

114、 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零。</p><p><b>　　1) 邏輯線圈</b></p><p>　　與開(kāi)關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器，另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。</p><p>　　2) 數(shù)據(jù)寄存器