【正文】 我 們學(xué) 習(xí) 了 三 菱 的 FX 系 列 PLC， 因 此 ， 選 擇 三 菱 FX2N48MR001（ 基 本 I/O點 數(shù) 為 24） 和 FX2N4AD 特 殊 功 能 模 塊 。 I/O 點 最 大 可 擴 展 到 256 點 。 I610 為 每10ms 執(zhí) 行 一 次 定 時 器 中 斷 M8058表 22 輸 入 中 斷 標(biāo) 號 指 針 表指 針 編 號輸 入 編號 上 升 中 斷 下 降 中 斷中 斷 禁 止 特 殊 輔 助 繼電 器X0 I001 I000 M8050南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）5X1 I101 I100 M8051X2 I201 I200 M8052X3 I301 I300 M8053X4 I401 I400 M8054X5 I501 I500 M8055注 ： M8050~M8058=“0”表 允 許 ； M8050~M8058=“1”表 禁 止 。15V， 單 元 會 被 損壞 ）DC ： 20～ +20mA（ 輸 入 電 阻250Ω ）（ 注 意 ： 若 輸 入 電 流 超 過177。 同 時 在 編 程過 程 中 重 點 用 到 了 BFM數(shù) 據(jù) 緩 沖 存 儲 器 ， 具 體 分 布 情 況 如 表 24所 示 。表 25 BFM29 的 狀 態(tài) 信 息 設(shè) 置29 緩 沖 器 位 ON OFFB0： 錯 誤當(dāng) b1~b4 為 ON 時 ，b0=ON若 b2~b4 任 意 一 位 為ON， A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 所有 通 道 停 止無 錯 誤B1： 偏 移 量 與 增 益 值 錯誤偏 移 量 與 增 益 值 修 正 錯誤偏 移 量 與 增 益 值 正 常B2： 電 源 不 正 常 24VDC 錯 誤 電 源 正 常B3： 硬 件 錯 誤 A/D 或 其 他 硬 件 錯 誤 硬 件 正 常B10： 數(shù) 字 范 圍 錯 誤數(shù) 字 輸 出 值 小 于 2048或 大 于 +2047數(shù) 字 輸 出 正 常B11： 平 均 值 錯 誤數(shù) 字 平 均 采 樣 值 大 于4096 或 小 于 0（ 使 用 8位 缺 省 值 ）平 均 值 正 常 （ 1~4096）B12： 偏 移 量 與 增 益 值修 正 禁 止21 緩 沖 器 的 禁 止 位（ b1,b0） 設(shè) 置 為（ 1， 0）21 緩 沖 器 的 （ b1,b0）設(shè) 置 為 （ 0， 1） 硬 件 電 路 設(shè) 計根 據(jù) 系 統(tǒng) 總 體 方 案 ， 設(shè) 計 系 統(tǒng) 的 I/O 地 址 分 配 如 表 26 所 示 。 先 按 下 溫 度 值 給 定 允 許 開 關(guān)SB1， 然 后 再 輸 入 給 定 溫 度 值 ， 先 按 下 的 數(shù) 字 為 高 位 上 的 數(shù) 值 ， 后 按 下 的 數(shù)字 為 低 位 上 的 數(shù) 值 。 其 一 般 結(jié) 構(gòu) 如 圖 22 所 示 。 爐 溫 檢 測 與 放 大 電 路 由 熱電 偶 、 低 通 濾 波 、 信 號 放 大 和 零 點 遷 移 電 路 四 部 分 組 成 。 檢 測 信 號 經(jīng) 二 級 放 大 后 送iuFX2N4AD 模 塊 ， 第 一 級 放 大 倍 數(shù) 為 50， 第 二 級 放 大 倍 數(shù) 為 ， 第 二 級放 大 還 完 成零 點 遷 移 ， 其 輸 出 電 壓 為0u)()(5621uuK????式 中 ， 為 零 點 遷 移 值 。i南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）10 過 零 檢 測 電 路按 設(shè) 計 要 求 ， 要 求 過 零 檢 測 電 路 在 每 個 電 源 周 期 開 始 時 產(chǎn) 生 一 個 脈 沖 ，作 為 觸 發(fā) 器 的 同 步 信 號 ， 其 設(shè) 計 電 路 如 圖 24（ a） 所 示 。圖 24（ b） 過 零 檢 測 電 路 的 工 作 波 形 圖 晶 閘 管 電 功 率 控 制 電 路晶 閘 管 是 晶 體 閘 流 管 的 簡 稱 ， 也 叫 可 控 硅 。晶 閘 管 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 有 兩 種 方 法 ， 一 是 采 用 移 相 觸 發(fā) 控 制 輸入 電 壓 的 大 小 ， 二 是 采 用 過 零 觸 發(fā) 控 制 輸 入 電 壓 加 到 電 熱 元 件 上 的 周 波 數(shù) 。 使 得 一 個 周期 內(nèi) 電 源 均 加 在 電 熱 元 件 上 ， 通 過 控 制 一 個 控 制 周 期 內(nèi) 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) ，就 可 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 。設(shè) 計 電 路 中 的 元 器 件 的 選 擇 如 下 ：（ 1） R 和 C 的 選 擇阻 容 吸 收 裝 置 的 參 數(shù) 按 晶 閘 管 ITN 根 據(jù) 經(jīng) 驗 值 選 取 為 ：R=80Ω C= F 電 容 C 的 交 流 耐 壓 為 ： ??? 電 阻 R 的 功 率 應(yīng) 滿 足 ：南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）12WXRUPC 086.)(8082*10 2622 ?????? 實 選 電 容 F/630V 一 只 ， 電 阻 80Ω / 一 只 。 由 于 每 個 晶 閘 管 只 導(dǎo) 通 半 個 電 源 周 波 且 本 系 統(tǒng) 采 用 過 零 觸 發(fā)（ α =0176。南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）13圖 26 脈 沖 輸 出 通 道圖 中 ， 初 始 時 ， Y0 和 Y1 都 為 低 電 平 ， 當(dāng) 系 統(tǒng) 檢 測 到 從 X0 輸 入 的 同 步 信號 為 高 （ 低 ） 電 平 時 ， Y0（ Y1） 由 低 電 平 變 高 電 平 ， 輸 出 電 流 值 為 2A 的觸 發(fā) 電 流 ， 去 觸 發(fā) 晶 閘 管 VT1（ VT2） 導(dǎo) 通 ； 當(dāng) X0 從 高 電 平 變 低 電 平 （ 從低 電 平 變 高 電 平 ） 時 ， Y0（ Y1） 脈 沖 結(jié) 束 ， 電 路 恢 復(fù) 為 初 態(tài) 。圖 27 報 警 指 示 與 顯 示 電 路 復(fù) 位 電 路復(fù) 位 電 路 由 一 個 開 關(guān) SB12 完 成 開 /關(guān) 功 能 ， 當(dāng) 按 下 開 關(guān) SB12 時 系 統(tǒng)啟 動 ， 正 常 運 行 ， 執(zhí) 行 任 務(wù) ； 當(dāng) 斷 開 SB12 時 ， 系 統(tǒng) 停 止 運 行 ， 不 執(zhí) 行 任何 任 務(wù) 。 因 此 ， 利 用 計 算 機 進 行 PLC 編 程 和 通 信 更 具優(yōu) 勢 。（ 1） 編 程?雙 擊 圖 標(biāo) ， 即 可 進 入 編 程 環(huán) 境 。 然 后 選 擇 View（ 視 圖 ） 菜 單 中 的 Tool bar（ 工具 欄 ） 、 Status（ 狀 態(tài) 欄 ） 、 Function bar（ 功 能 鍵 ） 和 Palette（ 功 能 圖 ）四 欄 。雙 擊 Option（ 選 項 ） 菜 單 下 的 Program Check（ 程 序 檢 查 ） ， 進 入 程序 檢 查 環(huán) 境 ， 即 可 對 程 序 進 行 檢 查 ， 包 括 三 項 ： 檢 查 軟 元 件 有 無 錯 誤 、 檢 查輸 出 軟 元 件 和 檢 查 各 回 路 有 無 錯 誤 。（ 5） 軟 元 件 監(jiān) 控打 開 Monitor/Test（ 監(jiān) 控 /測 試 ） 菜 單 下 的 Entry device monitor（ 進 入 元 件 遙 控 ） ， 選 擇 所 要 的 監(jiān) 控 的 軟 元 件 ， 即 可 監(jiān) 控 各 軟 元 件 。 程 序 設(shè) 計本 設(shè) 計 系 統(tǒng) 采 用 三 菱 FX 系 列 PLC 控 制 。 特 編 寫 以 下 控 制 程 序 。圖 32 讀 取 溫 度 給 定當(dāng) 溫 度 設(shè) 定 允 許 （ X1=1） 時 ， 執(zhí) 行 十 鍵 輸 入 指 令 ， 輸 入 給 定 溫 度 值 ，送 D38， 當(dāng) 給 定 值 在 280～ 700℃ 范 圍 內(nèi) 時 ， 將 給 定 值 （ D38） 再 送 D4 保存 。在 此 過 程 中 設(shè) 定 爐 溫 的 模 擬 量 送 入 FX2N4AD 模 塊 的 2通 道 （ CH2） 。 然 后 再 將BFM29 的 狀 態(tài) 信 息 分 別 寫 到 M25～ M10（ 16 位 ） 中 ， 若 無 錯 （ M10=0） 和數(shù) 字 輸 出 值 正 常 （ M20=0） ， 則 BFM 6 的 內(nèi) 容 （ CH2 通 道 的 平 均 輸 入 采 樣 值 ）將 傳 送 到 PLC 的 D0 中 。 當(dāng) 計 時 10ms 到 ， 系 統(tǒng) 執(zhí)行 I610 中 斷 服 務(wù) 程 序 ， 控 制 周 期 計 數(shù) 器 （ D27） 加 1， 將 D27 與 480 比 較 ，若 相 等 則 M331 為 ON（ 計 時 到 ） ， 同 時 將 控 制 周 期 計 數(shù) 器 （ D27） 清0。 標(biāo) 度 變 換 功 能 的 PLC 程 序 如 圖 35 所 示 ： 圖 35 標(biāo)度變換程序 恒溫控制程序（PID）設(shè)計 PID 算 法根 據(jù) 給 定 的 工 藝 要 求 ， 溫 度 控 制 分 為 三 段 ： 自 由 升 溫 段 、 恒 溫 段 和 自 然降 溫 段 。 將 其 離 散 化 ，得 )]}2()1(2)[)()]1(){[)1() ??????? kekekeku dip式 中 ， T、 、 、 分 別 為 采 樣 周 期 、 微 分 時 間 常 數(shù) 、 積 分 時 間 常 數(shù) 和diPK比 例 時 間 常 數(shù) ； e（ k） 為 本 次 采 樣 時 Q0 與 Q 之 差 。 即 有sTPiK5?pd4因 此 ， 對 四 個 參 數(shù) 的 整 定 便 簡 化 成 了 對 一 個 參 數(shù) 的 整 定 。當(dāng) e（ k） 5℃ 時 ， 按 式 （ 32） 進 行 PID 調(diào) 節(jié) 。將 實 際 溫 度 （ D5） 與 設(shè) 定 值 （ D4） 比 較 得 到 的 差 值 e（ k） 存 于D32。開始e（k）=Q0Qe（k）10Yu(k)=240N計算 PD 項u（k）=u(k1)+kp[e(k)e(k1)]+kd[e(k)2e(k1)+e(k2)]e(k)5YN計算 PD+I 項u(k)=u(k)+kie(k)u(k)u(k1)e(k1)e(k2)e(k)e(k1)保存 u(k)結(jié)束南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）22圖 37 數(shù)字控制器程序 數(shù)字觸發(fā)器程序設(shè)計 數(shù) 字 觸 發(fā) 器 組 成 與 原 理數(shù) 字 觸 發(fā) 器 按 照 調(diào) 節(jié) 器 輸 出 的 控 制 量 控 制 輸 送 給 電 阻 爐 的 能 量 。 當(dāng) 電 源 正 半 波 到 來 時 （ 由 低 電 平 變 高 電 平 ） ，)(sgn若 晶 閘 管 允 許 觸 發(fā) 標(biāo) 志 為 1， 則 在 Y0 端 產(chǎn) 生 一 個 觸 發(fā) 脈 沖 ， 經(jīng) 光 電 隔 離 和功 率 放 大 后 觸 發(fā) 晶 閘 管 VT1 導(dǎo) 通 ， 使 電 源 正 半 波 加 到 電 阻 絲 上 。電 源 在 一 個 控 制 周 期 （ ） 有 240 個 周 波 ， 而 u（ k） 的 最 大 亦 也240， 因 此 ， 晶 閘 管 在 一 個 控 制 周 期 的 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) n 與 控 制 量 u（ k） 的 關(guān)系 為n=u（ k）脈 沖 輸 出 通 道 要 求 PLC 輸 出 的 觸 發(fā) 脈 沖 為 正 脈 沖 ， 故 程 序 先 使南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）24Y0（ 或 Y1） 由 0 變 1， 延 時 約 后 （ 半 個 周 波 時 間 ） ， 再 將 Y0（ 或Y1） 置 0， 在 Y0（ 或 Y1） 端 形 成 一 個 寬 約 的 正 脈 沖 。 直 到 D25 為 0 止 。D12D121 和 D120 中的數(shù)據(jù)分別從 Y10~Y1Y14~Y17 和 Y20~Y23 端南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）26口輸出。 同 時 令 觸 發(fā) 脈 沖 個 數(shù) 為 0， 系 統(tǒng) 將 不 對 電 阻 爐加 熱 。PLC完 成 對 系 統(tǒng) 現(xiàn) 場 的 控 制 過 程 。（ 2） PLC編 程 實 現(xiàn) 積 分 分 離 PID算 法 。 隨 著 可 編 程 序 控 制 器 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，PLC已 越 來 越 多 地 應(yīng) 用 于 對 模 擬 量 的 控 制 ， 所 以 應(yīng) 增 加 D/A,A/D轉(zhuǎn) 換 及 運 算功 能 的 仿 真 。 而 PLC及 工 控 機 作 為 工 業(yè) 控 制 的 設(shè) 備 基 礎(chǔ) ， 通 過 技術(shù) 的 不 斷 革 新 ， 在 工 業(yè) 控 制 中 的 地 位 日 益 加 強 ， 并 且 成 為 工 業(yè) 控 制 技 術(shù) 進 步的 主 要 工 具 。 夏 老 師 和 路 老 師 創(chuàng) 造 性 的 學(xué) 術(shù) 思 想 、 嚴(yán)謹(jǐn) 的。 在 這 幾 個 月 的 學(xué) 習(xí) 生活 中 ， 夏 老 師 、 路 老 師 淵 博 的 學(xué) 識 ， 實 干 的 作 風(fēng) 和 寬 厚 的 師 長 作 風(fēng) ， 令 我 在生 活 、 學(xué) 習(xí) 和 思 想 上 都 受 益 匪 淺 。過 程 控 制 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 功 能 的 不 斷 完 善 ， 使 過 程 控 制 將 具 有 更 廣 闊 的 應(yīng)用 前 景 ， 對 我 國 國 民 生 產(chǎn) 生 活 各 個 領(lǐng) 域 的 自 動 化 水 平 的 提 高 都 有 著 重 要 的 意義 。（ 4） 過 零 觸