【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 序器。如果操作順序很少或根本不會(huì)改變，就沒有必 要使用重編程功能的PLC。 2． 考慮環(huán)境因素 PLC 需要工作在一定的環(huán)境下，高溫和振動(dòng)將會(huì)影響 PLC系統(tǒng)的電子設(shè)備，就限制了 PLC 的使用。 3． 故障保護(hù) 在 PLC 系統(tǒng)中，必須提供一個(gè)輸入電壓來停止設(shè)備。這些系統(tǒng)沒有故障保護(hù)。 4． 固定回路操作 當(dāng)系統(tǒng)要做周期性更新時(shí)，用 PLC 系統(tǒng)更新。 PLC 的功能 1． 開關(guān)量控制： PLC 可以完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和順序邏輯運(yùn)算控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。 2． 模擬量控制：如溫度，壓力，流量，液位都屬于模擬量。 3． 定時(shí) /計(jì)數(shù)控制： PLC 具有很強(qiáng)的定 時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。 4． 數(shù)據(jù)處理：新型 PLC 都具有數(shù)據(jù)處理能力，不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印，甚至浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等功能。 5． 聯(lián)網(wǎng)與通信： PLC 可與上為計(jì)算機(jī)或同位 PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的信息控制和管理，是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著 PLC 技術(shù)的推廣、應(yīng)用， PLC 將進(jìn)一步向以下幾個(gè)方向發(fā) 展 ： 1． 標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但 不同廠家生產(chǎn)的 PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于 PLC 的普及。 2． 小型化：隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，小型機(jī)的功能將進(jìn)一步完善，PLC 的結(jié)構(gòu)必將更為緊湊，體積更小，使安裝和使用更為方便。 3． 模塊化 :采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、方便。 4． 低成本 :使 PLC 在經(jīng)濟(jì)上能與繼電器電路抗衡，成為繼電器的替代品。 5． 高功能 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、 PID 調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。最后 PLC 的普及是機(jī)電一體化的必然趨勢(shì)，也就是說實(shí)現(xiàn)機(jī)電一石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 體化也是 PLC 發(fā)展的一個(gè)重要方向。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 PLC 硬軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)施 PLC 控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì) 分析被控對(duì)象并提出要求 1． 被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。 2． 控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。 確定輸入輸出設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選 擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 選擇合適的 PLC類型 根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。 在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比，選擇有三菱公司生產(chǎn)的 Fxos 系列的 PLC 類型。 F1 系列機(jī)的最大 I/O 點(diǎn)數(shù)為 120 點(diǎn)，指令的平均執(zhí)行時(shí)間為 12us/步，用戶程序存儲(chǔ)容量為 1000 步。它有一個(gè) 6 位 BCD 碼高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率為 2KHZ。 分配 I/O 點(diǎn) 分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 /輸出分配表或者畫出輸入 /輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工 。 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于傳感器和開關(guān)及控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，典型的交流 I/O信號(hào)為 24240V，直流 I/O 信號(hào)為 5— 24V。 根據(jù)控制要求確定 I/O 點(diǎn)數(shù)，輸入應(yīng)該有 6 個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、預(yù)留傳感器（可根據(jù)要求設(shè)置），以及檢測(cè)下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。相應(yīng)地 ，有相應(yīng)的 5 個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 位和回位限位，共計(jì) 10 個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及 5 個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥。共需 I/O 點(diǎn) 23 個(gè)，其中 17 個(gè)輸入， 6 個(gè)輸出。 圖 411 I/O接線圖 由于該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制，且所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)不多。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選擇的 PLC 機(jī)型為三菱 Fxos 型。 根據(jù)所選擇的 PLC 機(jī)型，對(duì) PLC 的 I/O 點(diǎn)分配編號(hào)。通過 I/O 連接， 即可實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)分揀裝置的控制。建立 I/O 地址分配圖如下 ： 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 輸入繼電器 外部器件 輸出繼電器 外部器件 X000 料倉光電傳感器 Y000 下料氣缸電磁閥 X001 料倉前限位 Y001 傳送帶電機(jī) X002 料倉后限位 Y002 氣缸一電磁閥 X003 鐵傳感器 Y003 氣缸二電磁閥 X004 氣缸一前限位 Y004 氣缸三電磁閥 X005 氣缸一后限位 Y005 氣缸四電磁閥 X006 鋁傳感器 X007 氣缸二前限位 X010 氣缸二后限位 X011 顏色傳感器 X012 氣缸三 前限位 X013 氣缸三后限位 X014 光電傳感器 X015 0 氣缸四前限位 X016 氣缸四后限位 圖 412 I/O地址分布表 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 本課題的 PLC 梯形圖編輯使用 GX Developer 編程軟件。 GX Developer 可以石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 創(chuàng)建 Q 系列、 QNA 系列 、 A 系列 (包括運(yùn)動(dòng)控制器 (SCPU))、 FX 系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化 (簡(jiǎn)稱為 GPPA) [13]。 GX Developer 特點(diǎn)：軟件的通用；性充分利用 Windows 的優(yōu)勢(shì)使操作性能大幅度地提高；程序的標(biāo)準(zhǔn)化；豐富的編程語言；訪問其它站時(shí)的設(shè)置簡(jiǎn)單；可以與可編程控制器 CPU 以各種方式進(jìn)行連接；豐富的調(diào)試功能。 由于本系統(tǒng)選擇的 PLC型號(hào)為 FX2N32MR001，所以本系統(tǒng)編程用仿照 STL指令編寫程序， 梯形圖 如圖 421 所示。 本章對(duì)材料分揀裝置編程設(shè)計(jì)做了講述，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性， 可以加入變頻器，系統(tǒng)中由 PLC 完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。利用對(duì) PLC 軟件的設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。 PLC 使用應(yīng)注意的問題在應(yīng)用 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。 （ 1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 。 （ 2）系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單 。 （ 3）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠 。 （ 4）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)。 系統(tǒng)功能圖 功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì) PLC 的順序控制程序的有力工具。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。 功能表圖一般主要有步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作組成。由系統(tǒng)程序流程圖繪制出來的系統(tǒng)功能表圖如圖 422 所示。 將程序輸入 PLC 當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程 序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下車機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。 編程時(shí)應(yīng)注意： （ 1）認(rèn)真分析被控對(duì)象的工藝過程的控制要求，用功能流程圖的形式，表示程序設(shè)計(jì)的思想，為編程做好準(zhǔn)備； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 421 PLC梯形圖程序 （ 2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與 PLC 外部電路圖 或； PLC 軟繼電器編號(hào)對(duì)照表及程序功能流程圖進(jìn)行編程； （ 3）要嚴(yán)格遵守梯形圖、指令語句表的格式規(guī)則，編寫程序。 2． 進(jìn)行軟件測(cè)試 程序輸入 PLC 后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。 在軟件測(cè)試的同時(shí)應(yīng)該先熟悉三菱 PLC 的程序編制。 在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫 PLC 程序了。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 422 系統(tǒng)的功能表圖 程序模 擬調(diào)試 在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功 。 硬件實(shí)施 PLC 硬件設(shè)計(jì)是指 PLC 外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，在硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選Y 0 0 0Y 0 0 1Y 0 0 2Y 0 0 2Y 0 0 3Y 0 0 3Y 0 0 4Y 0 0 4Y 0 0 5Y 0 0 5Y 0 0 0M 3 0 2M 3 0 3C 2 0 0M 3 1 2M 3 1 3M 3 1 4M 3 1 5M 3 1 6M 3 1 7M 3 0 7M 3 1 0M 3 1 1M 3 0 4M 3 0 5M 3 0 6 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0M 3 0 1M 3 0 0M 8 0 0 2X 0 0 0X 0 0 1X 0 0 2X 0 0 4X 0 0 5X 0 0 3 X 0 0 3 X 0 0 6X 0 0 7X 0 1 0X 0 0 3 X 0 0 6 X 0 1 1X 0 1 2X 0 1 3X 0 1 5X 0 0 3 X 0 0 6 X 0 1 1 X 0 1 4X 0 1 6C 2 0 0 C 2 0 0 X 0 0 0C 2 0 0 X 0 0 0X 0 0 3 X 0 0 6 X 0 1 1 X 0 1 4石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 擇（如控制按鈕、開關(guān)及計(jì)量保護(hù)裝置的輸入信號(hào)等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)等。硬件設(shè)計(jì)還包括 PLC 輸入輸出通道的分配，為了便于程序設(shè)計(jì)和閱讀，常做出 I/O 通道分配表，表中包含有 I/O 編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱及功能等。 PLC 的軟件設(shè) 計(jì) 在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊 分塊的目的就是把一個(gè)復(fù)雜的工程，分解成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的小任務(wù) ， 這樣就把一個(gè)復(fù)雜的大問題化為多個(gè)簡(jiǎn)單的小問題 ， 這樣可便于編制程序 ， 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過 PLC 編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE 運(yùn)行 文件。 分配定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整 PLC 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操