【正文】 入階段 程序執(zhí)行階段 程序執(zhí)行階段 輸出階段 程序執(zhí)行階段 輸出階段 輸入階段 河北能源職業(yè)技術學院 22 在這個階段中， PLC 讀取輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應的輸入存儲單元 。 最短響應時間：一個掃描周期剛結束就收到輸入信號，即收到這個輸入信號與開始下一個掃描周期同時，這樣的響應時間最短。 ⑶ 考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設計時應考慮到 PLC 的可擴展性。首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號和輸出要控制的設備，還有不同階段之間的關系，然后畫出程序流程圖，最后再進行程序編制。由于本次畢業(yè)設計應用的是三菱系統(tǒng)，因此，只介紹三菱 FX2N的相關知識。 微處理器是可編程控制器的運算控制中心，用于實現(xiàn)邏輯運算、數(shù)字運算，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作，完成系統(tǒng)程序和應用程序所賦予的各種任務。 ⑹ 根據(jù)運算處理的結果，更新輸出寄存器和有關標志位的狀態(tài)，經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、報表打印、數(shù)據(jù)存儲和通信等。它河北能源職業(yè)技術學院 30 的邏輯處理功能強，有數(shù)字運算和使用方便的通信接口，便于通信處理，具有高集成度、高可靠性、高功能、高運算速度和低成本等特點。工作速度越快，執(zhí)行用戶程序的時間越短，系統(tǒng)掃描周期也越短?？删幊炭刂破鞑捎脪呙韫ぷ鞣绞剑ǔ２痪哂兄袛嗵幚砉δ?。 ⑵ STOP 方式 將 CPU 面板上的鑰匙開關轉到 STOP 位置，則強制性地進入 STOP 方式，全部河北能源職業(yè)技術學院 32 OFF。 只讀存儲器 ROM 按編程方式可分為下列幾種。 ⑷ 電擦除可編程只讀存儲器 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)。按結構可分為 AND、 NAND、 NOR 和 DiNOR型等，常用的 NAND型雖然傳輸速度慢，但因采用頁傳輸或塊傳輸，適合大數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸。數(shù)據(jù)存儲器存儲可編程控制器運行過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，由于這些數(shù)據(jù)是不斷變化的，所以用隨機讀寫存儲器 RAM來存儲。 ⑴ 系統(tǒng)程序存儲區(qū)。用戶程序存儲區(qū)容量是可編程控制器重要的性能指標。PROM FX E178。 ⑶ 擴展模塊 由于 CPU 模塊本身的 I/O 點非常有限、而且先模擬量 I/O點，所以有時需要數(shù)字量 I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊等一些特殊功能模塊。進水時，電磁進水閥打開，將水河北能源職業(yè)技術學院 37 注入；排水時，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時，洗滌電動機啟動；脫水時，脫水桶啟動。 CPU 模塊采用三菱公司的 FX2N32MR001模塊，它控制著整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地運行。 表 65輸入地址分配 輸入地址 對應的外圍設備 X000 啟動按扭 X001 停止按扭 X002 水位選擇開關（高水位） X003 水位選擇開關（中水位） X004 水位選擇開關（低水位） X005 手動排水開關 X006 自動排水開關 X007 高水位浮球開關 X010 中水位浮球開關 X011 低水位浮球開關 X012 水排空浮球開關 河北能源職業(yè)技術學院 42 這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器共 5個設備。水排空后停止排水。而 您 開朗的個性和寬容的態(tài)度， 尤其是您課上如父母課下如朋友的態(tài)度使我頗為感動。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我 最 誠摯的謝意 ! 河北能源職業(yè)技術學院 50 第 八 章 參考文獻 廖常初 .可編程控制器應用技術（第三版） ， 重慶：重慶大學出版社、 1998 廖常初 .PLC 梯形圖程序的設計方法與技巧 ， 電工技術、 19981999 廖常初 周林 .PLC 的功能指令 ， 電工技術、 19992021 張立 .PLC 應用開發(fā)技術與工程實踐， 北京：人民郵電出版社、 何衍慶 .常用 PLC 應用手冊 ， 北京：電子工業(yè)出版社， 三 菱 電 機 .FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 編程手冊 .2021. 王曉軍等 .可編程控制器原理及應用，北京：化學工業(yè)出版社， 鄒金曹 .可編程控制器及其系統(tǒng)，重慶：重慶大學出版社， 張進秋等 .可編程控制器及應用實例，北京：機械工業(yè)出版社 。 河北能源職業(yè)技術學院 49 第七章 結束語 感謝我的導師 趙金洪老師 ， 您 嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣； 您 循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 圖 68進水的梯形圖 河北能源職業(yè)技術學院 45 進水到設定水位 2s 后，開始洗衣，先正轉 20s，然后再反轉 20s，這樣循環(huán) 5次后進入排水過程。 全自動洗衣機控制系統(tǒng) PLC程序 這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按扭、停止按扭、水位選擇開關（高水位、中水位、低水位）、手動排水開關、自動排水開關、高水位浮球開關、低水位浮球開關、水排空浮球開關共 11 個輸入點。 FX2N E2PROM16C P U 模 塊 圖 63 PLC框架配置圖 由于 CPU 模塊有 16 點數(shù)字量輸入，有 16點數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入 /輸出模塊。 自動洗 衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關、電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的。 CPU 主要負責程序的運 行等工作；模塊的電源不僅向 CPU供電，還要滿足與 CPU 模塊相連的其他模塊的用電需求；該模塊本身自帶一定數(shù)量的開關量 I/O 點，如果能夠滿足控制要求，則可以不再需要開關量模塊。 表 53 三菱公司 FX2N存儲器產(chǎn)品 型號 容量 存儲器類型 FXRAM8 可擴展到 16000 步 RAM FX E178。用戶程序存放在RAM 中，為防止電源掉電后程序的丟失，通常需安裝鋰電池，用于電源掉電時 對 RAM中用戶程序存儲區(qū)供電。采用電容存儲寫入的內(nèi)容，由于電容要放電，因此，為維持寫入的內(nèi)容不丟失，必須對它進河北能源職業(yè)技術學院 34 行重復讀出和寫入的操作，及它需要刷新電路配合使用。在可編程控制器中，隨機讀寫存儲器用做用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。閃存表示信息的存儲像閃電一樣，能在極短時間內(nèi)完成。 ⑶ 可擦除可編程只讀存儲器 EPROM（ Erasable Programmable Read Only 河北能源職業(yè)技術學院 33 Memory)。PROM 最為常用。如果程序上有錯誤，則不實行 RUN。除了 CPU 與內(nèi)存、輸入 /輸出、外設進行數(shù)據(jù)交換的接口外， CPU 與其他智能設備的通信接口和通信聯(lián)網(wǎng)功能也日益受到用戶的重視。 3)性能評估 對 CPU 模塊的性能可從下列方面進行評估。 ⑵ 單片機。 ⑷ 系統(tǒng)運行后，按掃描方式逐條讀取用戶程序指令。 CPU模塊還可以進行自我診斷，即當電源、存儲器、輸入 /輸出端子、通信等出故障時，它可以給出相應的指示或做出相應的動作。 河北能源職業(yè)技術學院 27 開始設計 控制要求分析 確定 I/O 設備 選擇合適的 PLC I/O 點數(shù)分配 PLC 程序設計 模擬調(diào)試 現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試 整理技術文件 設計結束 圖 41 設計步驟示意圖 河北能源職業(yè)技術學院 28 第五章 PLC的硬件知識 本章主要介紹 PLC 的各種硬件模塊，以及 PLC 硬件系統(tǒng)配置的相關知識。選擇包括機型、存儲器容量、輸入 /輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。 PLC 控制系統(tǒng)的設計應遵循以下原則： ⑴ 根據(jù)工藝流程進行設計，力求設計出來的控制系統(tǒng)能最大限度滿足控制要求。 PLC 的輸入 /輸出響應時 間 I/O 響應時間是指某一輸入信號從變化開始到系統(tǒng)相關輸出端信號的改變所需要的時間因為 PLC 的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號的時刻不同，響應時間的長短也不同。 循環(huán)掃描技術 PLC 采用循環(huán)掃描技術可以分為 3 個階段，輸入階段（將外部輸入信號的狀態(tài)傳送到 PLC）、 執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設備）。隨著 PLC 的進一步發(fā)展，特殊功能單元的應用也越來越多。 ⑶輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元是 PLC 與外部設備連接的紐帶。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲器、檢驗用戶程序、從存儲器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進行 PLC 內(nèi)部故障的診斷等。 河北能源職業(yè)技術學院 17 第二章 PLC的結構和工作原理 PLC的基本結構 PLC 實質是一種用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。例如，提供多種編程語言，供用戶使用；編程語言與計算機匯編語言比較，更易學習、掌握和理解；不少制造廠商提供的產(chǎn)品可以進行在線編程，便于程序更改；為了對運行過程進行監(jiān)視和進行模擬操作，還提供各種指令和監(jiān)視顯示；為了使操作人員能及時了解故障部位，各個模 塊設置相應的故障信號燈；此外，標準化機架、方便的通信功能等也使可編程控制器的易操作性得到提高。對于可維修的系統(tǒng)或設備，除了可靠性指標外，還有可維修性指標，通常用平均維修時間等指標來表示可維修性。包括電源冗余、 CPU 冗余、輸入 /輸出冗余和通信系統(tǒng)冗余等。因此，用戶選擇 機型時要考慮存儲器容量的可擴展性。 可編程控制器產(chǎn)品本身的發(fā)展建立在可擴展性基礎上。智能模塊種類和數(shù)量越多，說明 PLC 功能越強大。第三部分任務是用戶程序執(zhí)行，它執(zhí)行的時間隨用戶編制應用程序的不同而變化。用戶應根據(jù)實際生產(chǎn)過程中輸入 /輸出信號點數(shù)和信號類型等選擇不同種類的可編程控制器或相應的輸入 /輸出單元模塊。 用戶程序是用戶根據(jù)實際生產(chǎn)過程控制的應用要求而編寫的，因此，用戶程序存儲器的容量和數(shù)據(jù)存儲器的容量與實際過程控制的要求有關，其容量是不固定河北能源職業(yè)技術學院 13 的。 順序功能表圖編程語言是近 30年來才開發(fā)的編程語言，它采用步描述控制系統(tǒng)的各個操作狀態(tài)，對應于每個活動步，相連接的命令或動作被執(zhí)行。為此， IEC 611313 指定了標準編程語言，為便于制造商產(chǎn)品與標準的一致， PLCopen制定了三個一致性等級。另外大型 PLC 還可以采用三 CPU 構成表決式系統(tǒng)，使機器具有更高的可靠性。按其處理的輸入 /輸出點數(shù)的多少，可分為超小型、小型、中型 、大型、超大型五種類型。整體結構的可編程控制器具有輸入 /輸出點數(shù)少、體積小等優(yōu)點，適用于單體設備的開關量控制和機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)應用等場合。 為使工業(yè)生產(chǎn)過程的控制更平穩(wěn)、更可靠，實現(xiàn)優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化 —— 儀表、電子、計算機綜合的要求?？删幊炭刂破鞯臄U展靈活性是它的一個重要特點?？删幊炭刂破鞑捎玫臉藴示幊陶Z言有梯形圖、語句表、功能表圖、功能模塊圖和結構化文本編程語言等。 ⑶維修方便。更改程序的操作也可根據(jù)所需地址編號、變量或接點號等直接進行搜索或順序尋找，然后可在線或離線更改，更改的信息可在液晶或CRT 屏幕顯 示。 一份用戶選用可編程控制器原因的調(diào)查報告指出，在各種選用可編程控制器的原因中，有 93%的用戶是因為可編程控制器的可靠性高而選用的，因此可靠性高是首要原因 。 ⑵ 與通用計算機控制系統(tǒng)比較，可編程控制器可靠性提高的主要原因如下： ① 可編程控制器是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專 門設計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。在具體的國內(nèi)工業(yè)應用中，由于它不是針對某一具體的工業(yè)應用，因此它的 硬件應根據(jù)實際需要來進行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進行編寫。 河北能源職業(yè)技術學院 3 目錄 摘要 ??? ???? ????????? ???? ??? 1 前言 ? ?? ??????????????? ????? 2 第 一章 緒論 ?? ???? ??????? ????? 5 概論 ??????? ?? ????? ??????? 5 PLC 的定義 ? ??? ??????? ?????? 5 PLC 的特點 ? ?? ????????? ? ????? 5 可靠性高 ?? ????