【正文】 LC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類： 取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力 、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）， PLC采用相應(yīng)的 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。 PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù) 據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 PLC通信含 PLC間的通信及 PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的 PLC都具有通信接口，通信非常方便。 PLC的應(yīng)用特點(diǎn) ，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。 ，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外， PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種 數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 ，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。 ，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接 線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及 建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 （ 2）安裝與布線 ● 動(dòng)力線、控制線以及 PLC的電源線和 I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與 PLC和 I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將 PLC的 IO線和大功率線分開走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。 ● PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi) PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線（二者之間距離應(yīng)大于 300mm）。與 PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián) RC消弧電路。 ● PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的 1/10. （ 3） I/O端的接線 輸入接線 ● 輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)， 輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。 ● 輸入 /輸出線不能用同一根電纜，輸入 /輸出線要分開。 ● 盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 輸出連接 ● 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。 ● 由于 PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。 ● 采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的 使用壽命， 因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 ● PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。 4 花樣噴泉設(shè)計(jì)方案 PLC 型號(hào)的選擇 對(duì)于小的系統(tǒng)，如 80 點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)．一般不需要擴(kuò)展；當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，就要擴(kuò)展。不同公司的產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足要求時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件編制 時(shí)要注意。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠家也有一些規(guī)定，請(qǐng)看相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)。各公司的擴(kuò)展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PLC 的這種模塊化設(shè)計(jì)為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。 PLC 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 當(dāng)用 PLC 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，其難度比 PLC 單機(jī)控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機(jī)型，對(duì)其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲(chǔ)容量也應(yīng)仔細(xì)了解。否則，不能適應(yīng)你的實(shí)時(shí)要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外，對(duì)通信接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考 慮。最后，還要向 PLC 的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和軟件技術(shù)支持及詳細(xì)的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(tǒng)大小而定。湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 軟件編制 在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC 產(chǎn)品的軟件說(shuō)明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。 確定所選 PLC 從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 8 個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn) 8 個(gè)，參照 三菱FX2N PLC 產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí) 際價(jià)格，選用主機(jī)為 FX2N 48MR 的 PLC 為系統(tǒng)核心控制 . 花樣噴泉 I/O 分配 PLCI/O 分配簡(jiǎn)介 一般 I／ O 模塊的價(jià)格占 PLC 價(jià)格的一半以上。 PLC 的 I／ O 模塊有開關(guān)量 I／ O 模塊、模擬量 I／ O 模塊及各種特殊功能模塊等。不同的 I／ O 模塊，其電路及功能也不同，直接影響 PLC 的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。 1） 輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí) 開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以 直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流 5V、 12V、 24V、 48V、 60V 等；交流110V、 220V 等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般 5V、12V、 24V 用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如 5V 輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò) 10 米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 2）輸入接線方式 開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式 。 a) 匯點(diǎn)式輸入 b)分組式輸入 匯點(diǎn)式的開關(guān)量 輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（ COM）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。 3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量 對(duì)于選用高密度的輸入模塊 (如 32 點(diǎn)、 48 點(diǎn)等 )，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的 60％。 4）輸入門檻電平 為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱 PLC 說(shuō)明書。 開關(guān)量輸出模塊的選擇 開關(guān)量輸出模塊是將 PLC 內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 1）輸出方式 開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。 繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò) 1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷 的場(chǎng)合。 對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。 湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 分組式輸出 b)分隔式輸出 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用 于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù) PLC 輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式 PLC 既有分組式輸出，也有分隔式輸出。 開關(guān)量輸出模塊的輸出電流 (驅(qū)動(dòng)能力 )必須大于 PLC 外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。 4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量 選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，如一個(gè) 220V／ 2A 的 8 點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受 2A 的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流并不是 16A(82A) ，通常要比此值小得多。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的 60％。 5)輸出 的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān) 開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。 模擬量 I／ O 模塊的選擇 模擬量 I／ O 模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與 PLC 內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（ A／ D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出 (D／ A)模塊是將 PLC 內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。 典型模擬量 I／ O 模塊的量程為 10V~+10V、 0~+10V、 4~20mA 等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。 湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 特殊功能模塊的選擇 目前， PLC 制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的 I／ O 模塊，有的還推出了自帶CPU 的智能型 I／ O 模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、 PID 控制模塊、通信模塊等 . 系統(tǒng) I/O 分配表 輸入 X000 啟動(dòng) (SB0) X001 停止 (SB1) X002 連續(xù)循環(huán) (SB2) X003 單步 (SB3) X004 花樣 1 檔 (SB4) X005 花樣 2 檔 (SB5) X006 花樣 3 檔 (SB6) X007 花樣 4 檔 (SB7) 輸出 Y001 1 號(hào)噴頭 (KM1) Y002 2 號(hào)噴頭 (KM2) Y003 3 號(hào)噴頭 (KM3) Y004 4 號(hào)噴頭 (KM4) PLC 外部接線圖 接據(jù)系統(tǒng)控制要求 ,PLC 外部接線圖如下 :湖北工業(yè)大學(xué)商 貿(mào)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11