【正文】 絡(luò)技術(shù)、圖形處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、文字錄入 (掃描、手寫、語(yǔ)音 )技術(shù)、多媒體技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝的發(fā)展，特別是高速度的 CPU 的發(fā)展。傳統(tǒng)的鍵盤輸 入方式將受到觸摸屏輸入方式的挑戰(zhàn)。 在工控領(lǐng)域 ,PLC 與觸摸屏結(jié)合運(yùn)用的技術(shù)已越來(lái)越為工程人員所了解與熟悉 ,由于觸摸屏具有操作簡(jiǎn)便、界面美觀直接、編程容易掌握、與 PLC 通訊良好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,它正迅速地滲入各個(gè)行業(yè) ,發(fā)揮自動(dòng)化控制的最大優(yōu)勢(shì)。觸摸屏信息輸入方式必將成為工業(yè)控制信息輸入的主要手段。 人機(jī)界面在 PLC 工控系統(tǒng)中的應(yīng)用 如今， HMI（人機(jī)界面）的核心價(jià)值正在不斷地迅速改變。它應(yīng)具有基于快速開(kāi)發(fā) IT（資訊技術(shù)）的先進(jìn)操作手段，從操作到維護(hù)的“ FA 設(shè)備繼承”和滿足各種現(xiàn)場(chǎng)需求的“柔性系統(tǒng)構(gòu)造”。 HMI 和三菱的 GOT 實(shí)現(xiàn)了巨大的改變和進(jìn)步，以使其適應(yīng)未來(lái)。 GOT900 系列，它能在 21 世紀(jì)更好的滿足用戶的各種需求。三菱開(kāi)發(fā)了用于個(gè)人電腦，且與 GOT 繪圖資料相容的 HMI 軟體“ SoftGOT”，通過(guò)使用“ IT”（資訊技術(shù)）和“ Windows 環(huán)境多媒體功能”，它能集中地處理生產(chǎn)資料。 “ SoftGOT”帶有一種全新的概念，它能在個(gè)人電腦上實(shí)行 GOT900 的功能，并能創(chuàng)建未來(lái)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 可編程序控制器在工廠自動(dòng)化 FA 中占有舉足輕重的地位。技術(shù)的不斷發(fā)展極大地促進(jìn)了基于 PLC 為核心的控制系統(tǒng)在控制 功能、控制水平等方面的提高。同時(shí)對(duì)其控制方式、運(yùn)行水平的要求也越來(lái)越高，因此交互式操作界面、報(bào)警記錄和打印等要求也成為整個(gè)控制系統(tǒng)中重要的內(nèi)容。對(duì)于那些工藝工程較復(fù)雜，控制參數(shù)較多的工控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，尤其顯得重要。新一代工業(yè)人機(jī)界面的出現(xiàn)，對(duì)于在構(gòu)建 PLC 工控系統(tǒng)時(shí)實(shí)現(xiàn)上述功能，提供了一種簡(jiǎn)便可行的途徑。 為了增強(qiáng) PLC 系統(tǒng)的監(jiān)控能力，一些廠家又設(shè)計(jì)了用于開(kāi)發(fā) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件和硬件產(chǎn)品，三菱公司的 GOT900 系列圖形操作終端和開(kāi)發(fā)軟件 DUWIN27 就是其中較有特色的一種。GOT900 系列圖形操作終端是專門為 PLC 系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)， DUWIN27 則提供了圖形操作終端監(jiān)控軟件開(kāi)發(fā)工具和運(yùn)行環(huán)境，是一種高性能的 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件。它不但能實(shí)現(xiàn)一般組態(tài)軟件所具有的監(jiān)控功能，還有多種專為 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展監(jiān)控功能。適應(yīng)面廣，支持三菱公司的多種 PLC 產(chǎn)品。 第二章 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成 在本設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)控制器由 PLC 構(gòu)成。 PLC 選用三菱公司 FX2N系列。該系列PLC 不但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)或設(shè)備的控制十分方便，而且 可以組成多種結(jié)構(gòu)的工業(yè)控制局域網(wǎng)。作為現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的 PLC 基本單無(wú)，除了執(zhí)行常規(guī)的順序邏輯控制功能外，還用作壓力控制器，執(zhí)行閉環(huán)調(diào)節(jié)功能。 PLC 擴(kuò)展了一個(gè)模擬量輸入單元 FX4AD 和一個(gè)模擬量輸出單元 FX2DA，組成系統(tǒng)的過(guò)程量 I／ O 通道。系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)元件主要是操作按鈕、開(kāi)關(guān)及觸點(diǎn)，其他執(zhí)行元件有繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈和聲、光報(bào)警器等開(kāi)關(guān)動(dòng)作設(shè)備，這些信號(hào)都由 PLC 基本單元和擴(kuò)展單元控制。 上位機(jī)選用三菱公司 GOT900 系列圖形操作終端 F940GOT，該終端專用于與 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和對(duì) PLC 進(jìn)行監(jiān)控，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)通訊能力，可跟 PLC 網(wǎng)絡(luò)中的主控站或從站連接， 6 對(duì)任一站的運(yùn)行和通訊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可與上位機(jī)進(jìn)行通訊。終端自身也可作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)普通站，與本層中其他站點(diǎn)進(jìn)行通訊。 PLC 的硬件認(rèn)識(shí)、軟元件概述及功能特征 PLC 的硬件認(rèn)識(shí) FX2N 系列為小型 PLC，采用單元式結(jié)構(gòu)形式。 FX2N – 32MR PLC 面板由三部分組成，即外部端子（輸入 /輸出接線端子）部分、指示部分和接口部分，各部分分別有各自的組成及功能。 外部接線端子包括 PLC 電源（ L、 N）、輸入用直流電源（ 24+、 COM）、 輸入端子（ X）、輸出端子（ Y）、運(yùn)行控制（ RUN）和機(jī)器接地等。它們位于可拆卸的端子板上，每個(gè)端子均有對(duì)應(yīng)的編號(hào)，主要完成電源、輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的連接。 指示部分包括各輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)指示、機(jī)器電源指示（ POWER）、機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)指示（ RUN）、用戶程序存儲(chǔ)器后備電池指示（ BATT）和程序錯(cuò)誤或 CPU 錯(cuò)誤指示（ PROGE、 CPUE）等，用于反映 I/O 點(diǎn)和機(jī)器的狀態(tài)。 FX2N 系列 PLC 有多個(gè)接口，打開(kāi)接口蓋或面板可觀察到。主要包括編程器接口、存儲(chǔ)器接口、擴(kuò)展接口和特殊功能模塊接口等。在機(jī)器 面板的坐下角，還設(shè)置了一個(gè) PLC 運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SW1，它有 RUN 和 STOP 兩個(gè)位置， RUN 使機(jī)器處于運(yùn)行狀態(tài)（ RUN 指示燈亮）； STOP使機(jī)器處于停止運(yùn)行狀態(tài)（ RUN 指示燈滅）。當(dāng)機(jī)器處于 STOP 狀態(tài)時(shí)，可進(jìn)行用戶程序的錄入、編輯和修改。 FX2N 系列 PLC 機(jī)器上有兩組電源端子，分別完成 PLC 電源的輸入和輸入回路所用直流電源的供出。 L、 N為 PLC 電源端子， FX2N 系列 PLC 要求輸入單相交流電源，規(guī)格為 AC85～ 264V 50/60Hz。 24+、 COM 是機(jī)器為輸入回路提供的直流 24V 電源，為減少接線，其 正極在機(jī)器內(nèi)已與輸入回路連接，當(dāng)某輸入點(diǎn)需加入輸入信號(hào)時(shí)，只需將 COM 通過(guò)輸入設(shè)備接至對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)，一旦 COM 與對(duì)應(yīng)點(diǎn)接通，該點(diǎn)就為“ ON”，此時(shí)對(duì)應(yīng)輸入指示就點(diǎn)亮。機(jī)器輸入電源還有一接地端子，該端子用于 PLC 的接地保護(hù)。 I/O 端子（輸入 /輸出）是 PLC 的重要外部部件，是 PLC 與外部設(shè)備（輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）連接的通道，其數(shù)量、類別也是 PLC 的主要技術(shù)指標(biāo)之一。一般 FX2N 系列 PLC 的輸入端子（ X）位于機(jī)器的一側(cè)，輸出端子（ Y）位于機(jī)器的另一側(cè)。 I/O 點(diǎn)的作用是將 I/O 設(shè)備與 PLC 進(jìn)行連接，使 PLC 與 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)成系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)輸入設(shè)備（元件）得到信息（輸入），或?qū)⒔?jīng)過(guò)處理后的控制命令通過(guò)輸出設(shè)備（元件）送到現(xiàn)場(chǎng)（輸出），從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。 PLC 的軟元件概述 PLC 控制系統(tǒng)的由硬件和軟件兩個(gè)部分組成。 PLC 內(nèi)部有許多被成為繼電器（輸入繼電器、輔助繼電器、輸出繼電器）、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等的軟元件（這些軟元件在本設(shè)計(jì)中都有所應(yīng)用）。任何一個(gè)軟元件均有無(wú)數(shù)個(gè)觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)在 PLC 內(nèi)部可隨意使用。用這些軟元件的線圈和觸點(diǎn)可構(gòu)成與繼電器――接觸器控制相關(guān)類似的控制電路（梯形圖）。 1）輸入繼電器 X、輸出繼電器 Y 輸入、輸出繼電器是 I/O 點(diǎn)在 PLC 內(nèi)部的反映。 輸入端子是 PLC 從外部接受信號(hào)的窗口，與輸入端子連接的輸入繼電器（ X）是電子繼電器。若外部輸入開(kāi)關(guān)閉合，輸入繼電器動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 輸出端子是是 PLC 向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口，輸出繼電器的輸出觸點(diǎn)接倒 PLC 的輸出端子上，若輸出繼電器動(dòng)作，其輸出觸點(diǎn)閉合，對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)指示發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮。 2）輔助繼電器 M 7 輔助繼電器與輸入輸出繼電器不同，它是一種程序用繼電器，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，因此不能讀取外部輸入 ，不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，所以在輸出端子上就找不到它們，但可以通過(guò)它們的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器，再通過(guò)輸出繼電器驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 輔助繼電器分以下三種類型。 M0～ M499，共 500 個(gè)點(diǎn)。 有停電保持功能的輔助繼電器 M500～ M1023，共 524 個(gè)點(diǎn)。這些輔助繼電器即使 PLC 停電，也能保持動(dòng)作狀態(tài)，故稱停電保持繼電器。 M8000～ M8255，共 256個(gè)點(diǎn)。這些輔助繼電器與 PLC 的狀態(tài)、時(shí)鐘、標(biāo)志、運(yùn)行方式、步進(jìn)順控、中斷、出錯(cuò)檢測(cè)、通信、擴(kuò)展和高速計(jì)數(shù)等有密切關(guān)系，在 PLC 技術(shù)應(yīng)用中起著非常重要的作用。 3）狀態(tài)軟元件 S 狀態(tài)元件是一種步進(jìn)梯形圖或 SFC 表達(dá)工序號(hào)用的繼電器，在不做工序號(hào)使用時(shí)，也可作為與輔助繼電器相同的一般接點(diǎn) /線圈來(lái)編程使用，也可以用作信號(hào)器，用作外部故障診斷使用。 4）定時(shí)器 T 定時(shí)器是將可編程控制器內(nèi)的 1ms， 10ms， 100ms 等時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)它達(dá)到規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，輸出接點(diǎn)就工作。定時(shí)器利用時(shí)鐘脈沖可測(cè)量范圍為 ～ 秒。定時(shí)器作為時(shí)間元件相當(dāng)于時(shí)間繼電器，為字、位復(fù)合軟元件，由設(shè)定值寄存器（字）、當(dāng)前值寄存器（字）和 定時(shí)器觸點(diǎn)（位）組成。使用定時(shí)器時(shí)應(yīng)掌握其設(shè)定值、當(dāng)前值和定時(shí)器觸點(diǎn)三個(gè)要素。 5）計(jì)數(shù)器 C PLC 內(nèi)部有對(duì)元件信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器同樣為字、位復(fù)合軟元件，由設(shè)定值寄存器（字）、當(dāng)前值寄存器（字）和計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)（位）組成。 6）數(shù)據(jù)寄存器 D 數(shù)據(jù)寄存器是存儲(chǔ)數(shù)值數(shù)據(jù)的元件。 FX2N可編程控制器的數(shù)據(jù)寄存器全是 16 位的（最高位為正負(fù)位），用二個(gè)寄存器組合就可以處理 32 位（最高位為正負(fù)位）數(shù)值。 7）常數(shù) K、 M 可編程控制器使用的各種數(shù)值中， K 為十進(jìn)制整數(shù)值， H 為十六進(jìn)制數(shù)值。這些可用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè) 定值和當(dāng)前值，以及應(yīng)用指令的操作數(shù)來(lái)使用。 8）指針 指針有分支用和中斷用的兩種，分支用指針用于指定 FNC00（ CJ）條件跳轉(zhuǎn)，或中斷指針用于指定輸入中斷，定時(shí)中斷，計(jì)數(shù)中斷的中斷子程序。 FX2N 系列 PLC 的功能特征 FX2N系列 （如圖 1） 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng) 于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。 它 是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 它有以下功能特征： 1） 統(tǒng)配置既固定又靈活 在基本單元上連接單元或擴(kuò)展，可進(jìn)行 16～ 256 點(diǎn)的靈活輸入出組合。 2）編程簡(jiǎn)單 它 包含的指令種類有基本指令 27 種，步進(jìn)梯形指令 2 種，應(yīng)用指令 128 種。其中 2 個(gè)應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡(jiǎn)單指令。 3）備有可自由選擇，豐富的品種 可選用 16/32/48/64/80/128/點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小 8 點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 可 根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。 4）令人放心的高性能 程序容量：內(nèi)置 8000 步 RAM（可輸入注釋）可使用存儲(chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至 16K 步。 圖 1 8 5）高速運(yùn)算 6）適用于多種特殊用途 （ 1）還可應(yīng)用在模擬控制、定位控制等特殊用途。 （ 2） FX2N 系列中， 1 臺(tái)基本單元最多可連接 8 臺(tái)擴(kuò)展模塊或特殊功能模塊 。 （ 3）高速脈沖輸入。 （ 4）定位。 （ 5） RS232C 機(jī)器通訊 。 7）外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化 （ 1）通過(guò)安裝機(jī)能擴(kuò)充板，可將與外部設(shè)備通訊端口置 1 個(gè)通道。 （ 2）一臺(tái) FX2N 主機(jī)可安裝一個(gè)機(jī)能擴(kuò)充板。 ① RS232C 通信用 FX2N－ 232－ BD： 可以同各種 RS232 接口內(nèi)置設(shè)備進(jìn)行通訊，可以和個(gè)人電腦連接。 ② RS485 通信用 FX2N－ 485－ BD： 可以同個(gè)人電腦等計(jì)算機(jī)連接，可以再同 1 臺(tái)基本單元并連連接， 可以在 FXON， FX2N 間作簡(jiǎn)易 PLC 間進(jìn)行連接。 ③ RS422 通信用 FX2N－ 422－ BD： 可以同編程工具， DU， GOT 等連接。 （ 3） 機(jī)能擴(kuò)充板 （ 4） 在使用 FX2N－ 485－ BD及 FXON－ 485ADP的 FX2N 系列間，可作簡(jiǎn)易 PLC 通信連接。 圖形操作終端的基本特征、系統(tǒng)構(gòu)成及功能 基于本設(shè)計(jì)作為高校畢業(yè)設(shè)計(jì)，且考慮到教學(xué)設(shè)備的價(jià)格問(wèn)題，所以本設(shè)計(jì)采用的是F940GOT 圖形操作終端。在現(xiàn)實(shí)工業(yè)中，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇不同的圖形操作終端。比如你想設(shè)計(jì)一個(gè)污水處理廠控制系統(tǒng)，可以采用 A985GOT，它的顯示器屏幕尺寸較大 ，解析度高，顯示的顏色也多（ 256 種），也可以用 A975GOT。下面就介紹一下 F940GOT 的特征和功能。 F