【正文】 系 統(tǒng) 程 序 流 程 圖系 統(tǒng) 程 序 流 程 圖 如 圖 31 所 示 。 打 開(kāi) PLC 菜 單 下 的 transferswrite(寫(xiě) 出 )， 輸 入 程 序 步 數(shù) ， 按 確 定 即 可 下 載 程 序 到 PLC 上 。 （ 若 想 打 開(kāi) 已 有 文 件 ， 打 開(kāi) File（ 文 件 ）菜 單 下 的 Open（ 打 開(kāi) ） 子 菜 單 ， 選 擇 正 確 的 文 件 和 PLC 型 號(hào) 后 ， 按 回 車(chē) 鍵即 可 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13圖 28 復(fù) 位 電 路第 三 章 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì)PLC 程 序 輸 入 可 以 通 過(guò) 手 持 編 程 器 、 專(zhuān) 用 編 程 器 或 計(jì) 算 機(jī) 完 成 。 關(guān) 斷 時(shí) ， 承 受 正 反 向 峰值 電 壓 為 ， 考 慮 到 晶 閘 管 的 過(guò) 載 能 力 小 及 環(huán) 境 溫 度 的 變 化 等 因 素 ，V晶 閘 管 的 額 定 電 流 應(yīng) 為 ：~)~(??額 定 電 壓 應(yīng) 為 ：TUVTN960)(根 據(jù) 以 上 計(jì) 算 ， 主 回 路 的 二 只 晶 閘 管 選 擇 為 KP2010(參 數(shù) 為 ：20A， 1KV， ， 3V) 脈 沖 輸 出 通 道由 于 PLC 有 很 強(qiáng) 的 抗 干 擾 性 和 可 靠 性 ， 且 FX2N48MR001 為 繼 電 器 輸出 ——2A/1 點(diǎn) （ KP2010 晶 閘 管 的 觸 發(fā) 電 流 和 電 壓 分 別 為 和 3V） ，因 而 FX2N48MR001 的 輸 出 點(diǎn) 能 可 靠 地 觸 發(fā) 晶 閘 管 導(dǎo) 通 ， 而 無(wú) 須 設(shè) 計(jì) 光 電隔 離 和 功 率 放 大 。晶 閘 管 由 正 向 導(dǎo) 通 到 關(guān) 斷 時(shí) ， 由 于 空 穴 積 蓄 效 應(yīng) ， 晶 閘 管 反 向 阻 斷 能 力的 恢 復(fù) 需 要 一 段 時(shí) 間 。 它 的 關(guān)斷 完 全 是 由 其 在 主 電 路 中 承 受 的 電 壓 和 電 流 決 定 的 。 調(diào) 整 多 圈 電 位器 RP， 使 =50*=569mV， 當(dāng) 爐 溫 為 280℃ 時(shí) ，=， =569mV， 于 是 =0。 然 后 送 PLC 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 進(jìn) 行A/D 轉(zhuǎn) 換 ， 得 到 表 示 溫 度 的 電 壓 數(shù) 字 量 ， 再 用 軟 件 進(jìn) 行 標(biāo) 度 變 換 與 誤 差 補(bǔ) 償 ，得 到 測(cè) 溫 點(diǎn) 的 實(shí) 際 溫 度 值 。 給 定 值 范 圍 為 280~700℃ ， 若 輸 入 值 超 過(guò) 給 定 值 范 圍 ， 系 統(tǒng)會(huì) 發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào) （ 亮 紅 燈 ） 。1%（ 對(duì) 于 10～ +10V范 圍 ）177。 三 菱 FX2N—48MR PLC， 為 繼 電 器 輸 出類(lèi) 型 ， 其 輸 入 、 輸 出 點(diǎn) 數(shù) 皆 為 是 24 點(diǎn) ， 可 擴(kuò) 展 模 塊 可 用 的 點(diǎn) 數(shù) 為 48~64,內(nèi) 附 8000 步 RAM。 當(dāng) 恒 溫 時(shí) 間 到 、 輸 入 錯(cuò) 誤 或 系 統(tǒng) 發(fā) 生 故 障 時(shí) ， 系 統(tǒng) 發(fā) 出 報(bào)警 信 號(hào) ， 同 時(shí) 用 三 個(gè) 數(shù) 碼 管 對(duì) 電 阻 爐 溫 度 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 顯 示 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2（ 3） 電 源 同 步 信 號(hào) 產(chǎn) 生 電 路 ： 主 要 功 能 是 產(chǎn) 生 與 電 源 同 步 的 周 波 信 號(hào) 。 而 以 PLC 為 核 心的 控 制 系 統(tǒng) ， 雖 然 成 本 較 高 ， 但 PLC 本 身 就 有 很 強(qiáng) 的 抗 干 擾 性 和 可 靠 性 ，因 而 系 統(tǒng) 的 硬 件 設(shè) 計(jì) 也 簡(jiǎn) 單 得 多 。 在 許 多 復(fù) 雜 的 生 產(chǎn) 過(guò)程 中 難 以 實(shí) 現(xiàn) 的 目 標(biāo) 控 制 、 整 體 優(yōu) 化 、 最 佳 決 策 等 ,熟 練 的 操 作 工 、 技 術(shù)人 員 或 專(zhuān) 家 、 管 理 者 卻 能 夠 容 易 判 斷 和 操 作 ,可 以 獲 得 滿(mǎn) 意 的 效 果 。 本 系統(tǒng) 對(duì) 溫 度 檢 測(cè) 和 調(diào) 節(jié) 環(huán) 節(jié) 做 了 進(jìn) 一 步 的 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) ， 使 該 系 統(tǒng) 更 實(shí) 用 、 易 行和 可 靠 ， 同 時(shí) 也 提 高 了 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 和 減 輕 人 工 勞 力 負(fù) 擔(dān) 。 達(dá) 到 恒 溫 控 制 目 的 。在 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 ,自 動(dòng) 化 給 人 們 帶 來(lái) 了 極 大 的 便 利 和 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 上 的 保 證 ,同 時(shí) 也 減 輕 了 人 員 的 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ,減 少 了 人 員 上 的 編 制 。 以 微 機(jī) 為 核 心 控 制 系 統(tǒng) 雖 然 成 本 較 低 ，但 微 機(jī) 的 可 靠 性 和 抗 干 擾 性 較 差 而 使 其 硬 件 設(shè) 計(jì) 較 復(fù) 雜 。（ 2） PLC： 主 要 完 成 PID 調(diào) 節(jié) 功 能 以 及 數(shù) 據(jù) 變 換 。 數(shù) 字 控 制 器 根 據(jù) 恒 溫 給 定 值 與 實(shí)0Q際 爐 溫 Q 的 偏 差 e（ k） 按 積 分 分 離 PID 控 制 算 法 ， 得 到 輸 出 控 制 量u（ k） ， 控 制 晶 閘 管 導(dǎo) 通 時(shí) 間 ， 調(diào) 節(jié) 爐 溫 的 變 化 使 之 與 給 定 恒 溫 值 一 致 ， 達(dá)到 恒 溫 控 制 目 的 。 它 有 27 條 基 本 指 令 ， 其 基 本 指 令 的執(zhí) 行 速 度 超 過(guò) 了 很 多 大 型 PLC。32mA， 單 元 會(huì) 被 損 壞 ）數(shù) 字 輸 出12位 的 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 以 16位 二 進(jìn) 制 補(bǔ) 碼 方 式 存 儲(chǔ) （ 2048~+2047）分 辨 率 5mV 20μ A總 體 精 度177。表 26 輸 入 、 輸 出 信 號(hào) I/O 地 址 表輸 入 地 址 功 能 說(shuō) 明 輸 出 地 址 功 能 說(shuō) 明Y0 VT1 觸 發(fā) 脈 沖 （ 電 源 正 半 波 ）X0電 源 周 波 信 號(hào)輸 入 端 Y1 VT2 觸 發(fā) 脈 沖 （ 電 源 負(fù) 半 波 ）X1 溫 度 給 定 允 許 Y4 恒 溫 完 成 指 示 信 號(hào)X2 啟 動(dòng) /關(guān) 閉 Y5 斷 偶 報(bào) 警南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7Y6 溫 度 給 定 超 出 范 圍 報(bào) 警X10~X21 SB2~SB11Y10~Y2312 位 8421（ 三 組 ） BCD 碼 輸出 溫 度 值 給 定 電 路按 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 共 設(shè) 計(jì) 了 十 個(gè) 開(kāi) 關(guān) 按 鍵 ， 作 為 溫 度 給 定 值 的 輸 入 端 口 ， 接收 十 進(jìn) 制 數(shù) 。圖 22 溫 度 檢 測(cè) 基 本 結(jié) 構(gòu)溫 度 傳 感 器 將 測(cè) 溫 點(diǎn) 的 溫 度 變 換 為 模 擬 電 壓 ， 其 值 一 般 為 mA 級(jí) ， 需南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8要 放 大 為 滿(mǎn) 足 A/D 轉(zhuǎn) 換 要 求 的 電 壓 值 。 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 恒 溫 值 為 400~600℃ ， 本 系 統(tǒng) 選2u取 測(cè) 溫 范 圍 為 280~700℃ ， 將 280℃ 作 為 測(cè) 溫 起 點(diǎn) （ 零 點(diǎn) ） 。 它 是 一 種 半 控 型 器 件 ， 是 一種 可 以 利 用 控 制 信 號(hào) 控 制 其 導(dǎo) 通 而 不 能 控 制 其 關(guān) 斷 的 電 力 電 子 器 件 。 根 據(jù) 電 熱 爐 的 數(shù) 字 模 型 可 知 ， 溫 度 的 增 量 與它 消 耗 的 電 能 成 正 比 ， 而 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 與 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) 成 正 比 ， 因此 ， 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) n 與 控 制 輸 出 控 制 量 u（ k） 的 關(guān) 系 為n=K*u(k)式 中 ， K= / 為 比 例 系 數(shù) （ 約 為 1） ， 為 一 個(gè) 控 制 周 期 內(nèi) 的 電 源maxntumaxn周 波 數(shù) ， 溫 度 偏 差 不 同 ， 則 u（ k） 、 n 不 同 ， 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 亦 不 同 ， 達(dá)到 了 根 據(jù) 溫 度 偏 差 調(diào) 節(jié) 輸 入 電 能 ， 保 證 爐 溫 按 要 求 變 化 的 目 的 。） ， 流 過(guò) 每 個(gè) 晶 閘 管 的 平 均 電 流 為 。 設(shè) 計(jì) 電 路 如 圖 28 所 示 。?首 先 打 開(kāi) File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 New（ 新 文 件 ） 子 菜 單 ， 選 擇 FX2N PLC 型 號(hào) ， 進(jìn) 入 程 序 編 制 環(huán) 境 。（ 3） PLC 程 序 下 載正 確 連 接 好 編 程 電 纜 ， 打 開(kāi) 編 程 界 面 的 PLC 菜 單 下 的 Ports(端 口 設(shè) 置 )選擇 正 確 的 串 行 口 、 傳 送 頻 率 后 ， 按 OK。 其 輸 入 、 輸 出 地 址 表 如 表 26 所 示 。 否 則 輸 入 出 錯(cuò) 報(bào) 警 （ Y6=1） 。本 程 序 設(shè) 計(jì) 以 為 一 個(gè) 控 制 周 期 ， 當(dāng) 控 制 周 期 到 才 讀 取 A/D 轉(zhuǎn) 換結(jié) 果 。 自 然 降 溫 無(wú) 需 控 制 和 檢 測(cè) 溫 度 ， 自 由 升 溫 只 需 監(jiān) 視 爐 溫 是 否 到 達(dá) 恒溫 值 ， 只 有 恒 溫 段 需 要 控 制 與 檢 測(cè) 爐 溫 。 因 而 使p調(diào) 試 較 為 簡(jiǎn) 單 方 便 。 若 e（ k） 大 于 10， 則 送 240 給 D30（ u（ k） ） ； 若 e（ k） 小 于 10 而大 于 5 時(shí) ， 則 進(jìn) 行 PD 算 式 運(yùn) 算 （ 去 掉 （ 42） 中 的 積 分 項(xiàng) e（ k） 的 剩iK余 項(xiàng) ） 。 當(dāng) 電 源 負(fù)半 波 到 來(lái) 時(shí) （ 由 高 電 平 變 低 電 平 ） ， 若 晶 閘 管 允 許 觸 發(fā) 標(biāo) 志 為 1，)(sgnku則 在 Y1 端 產(chǎn) 生 一 個(gè) 觸 發(fā) 脈 沖 ， 經(jīng) 光 電 隔 離 和 功 率 放 大 后 觸 發(fā) 晶 閘 管 VT2導(dǎo) 通 ， 使 電 源 負(fù) 半 波 加 到 電 阻 絲 上 ， 使 負(fù) 載 得 到 一 個(gè) 完 整 的 電 壓 波 形 。 D25 為 0 而 采 樣 周 期 未 到 D26被 清 0， 系 統(tǒng) 將 不 再 對(duì) 晶 閘 管 輸 出 觸 發(fā) 脈 沖 。 報(bào) 警 程 序?qū)?A/D 轉(zhuǎn) 換 的 數(shù) 字 量 與 2047 比 較 ， 若 連 續(xù) 兩 次 檢 測(cè) 到 A/D 轉(zhuǎn) 換 的 數(shù)字 量 大 于 2047， 則 表 示 斷 偶 ， 系 統(tǒng) 輸 出 斷 偶 報(bào) 警 信 號(hào) ， Y5 為 ON， 亮 紅燈 。（ 3） 基 于 PLC模 擬 量 控 制 和 過(guò) 程 控 制 實(shí) 現(xiàn) 溫 度 控 制 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27致 謝本 文 是 在 夏 慶 觀 和 路 紅 老 師 的 悉 心 指 導(dǎo) 下 完 稿 的 。 同 時(shí) ， 要 盡 量 抑 制 干 擾 ， 尤 其 是 控 制 回 路 之 外 的 干 擾 。 通 過(guò) 功 能 模 塊 實(shí) 現(xiàn) 了 對(duì) 模 擬 量 、 開(kāi) 關(guān)量 、 脈 沖 量 的 轉(zhuǎn) 換 ， 從 而 達(dá) 到 了 對(duì) 上 述 變 量 的 控 制 ， 以 及 顯 示 、 報(bào) 警 等 功 能 。經(jīng)譯碼器譯成相應(yīng)的段碼，送七段 LED 顯示。圖 39 晶 閘 管 觸 發(fā) 準(zhǔn) 備 程 序 圖 310 數(shù) 字 觸 發(fā) 程 序數(shù) 字 觸 發(fā) 器 功 能 的 PLC 程 序 如 下 圖 311 所 示 ：當(dāng) X2 為 ON 時(shí) ， 將 u（ k） 送 D25 作 觸 發(fā) 周 波 數(shù) n， 將 其 與 0 比 較 ，若 n 大 于 0， 則 置 位 D26（ 觸 發(fā) 允 許 標(biāo) 志 ） 允 許 觸 發(fā) 并 將 Y0 和 Y1 置1。 由 于 晶圖 36 數(shù) 字 控 制 器 程 序南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22閘 管 移 相 觸 發(fā) 存 在 很 大 的 諧 波 干 擾 “污 染 ”電 網(wǎng) ， 本 系 統(tǒng) 采 用 過(guò) 零 觸 發(fā) ，觸 發(fā) 器 的 組 成 如 圖 38 所 示 。除 上 述 兩 種 情 況 外 ， 系 統(tǒng) 均 進(jìn) 行 PD 調(diào) 節(jié) ， 去 掉 （ 32） 中 的 e（ k） 。令 （ 31）iPiT?TKdpd?則 有 式 （ 32） )]2()(2)[)()]1()[)1() ??????? kekekeKku dip式 中 ， 、 、 分 別 為 調(diào) 節(jié) 器 的 比 例 、 積 分 、 微 分 系 數(shù) (待 定 參 數(shù) )。 標(biāo) 度 變 換 程 序另 外 針 對(duì) 本 次 設(shè) 計(jì) 所 選 擇 的 功 能 模 塊 FX2N4AD 的 輸 入 輸 出 特 性 ， 有280～ 700℃ 經(jīng) 零 點(diǎn) 遷 移 后 所 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 字 量 為 0～ 2047（ 0～ 10V 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 字量 ） ， 通 過(guò) 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 得 到 的 溫 度 的 數(shù) 字 量 存 入 D0， 根 據(jù) 此 特 性 ， 輸 入 數(shù) 據(jù)對(duì) 應(yīng) 的 模 擬 量 應(yīng) 該 為 數(shù) 字 量 占 2047 的 百 分 比 ， 即 實(shí) 際 溫 度 =（ 700280）*數(shù) 字 量 /2047+280≈ 數(shù) 字 量 *21/102+280。根 據(jù) 三 菱 公 司 的 用 戶(hù) 手 冊(cè) 中 的 模 塊 編 號(hào) 規(guī) 則 ， FX2N4AD 直 接 連 PLC 的 為0 號(hào) 模 塊 。 （ PLC 指 令 見(jiàn)附 錄 一 ， 總 程 序 見(jiàn) 附 錄 三 ） 。（ 6） 程 序 打 印打 開(kāi) File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 Page Setup（ 頁(yè) 面 設(shè) 置 ）