【文章內(nèi)容簡介】 ③ PLC 網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型 DCS 中作為 DCS的子網(wǎng)； ④ 專用 PLC 網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用 PLC 通信網(wǎng)絡(luò)）。 為減輕 CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器 [7] 。 (4)編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個(gè) CPU，編程器在編程模式時(shí)， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到 運(yùn)行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言： 順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言 應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（ IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 46 (5)診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 (6)處理速度 PLC 采用掃描方式工作 。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則 PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前， PLC 接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約 ～ ，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型 PLC 的掃描時(shí)間不大于 ；大中型 PLC 的掃描時(shí)間不大于 。 機(jī)型的選擇 (1)PLC 的類型 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對 PLC 的 分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。 ① 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 Ⅰ 整體式 PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC由不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O 和電源等，沒有 CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 Ⅱ 模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊式 PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 47 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 ② 按功能分類 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。 Ⅰ 低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制 系統(tǒng)。 Ⅱ 中檔 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 Ⅲ 高檔 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 ③ 按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù) PLC 的 I/O點(diǎn)數(shù)的多 少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。 Ⅰ 小型 PLC—— I/O 點(diǎn)數(shù) 256 點(diǎn)；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量 4K字以下。 如： GEI型 美國通用電氣（ GE）公司 TI100 美國德洲儀器公司 F、 F F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7200 德國西門子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR20/21 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 Ⅱ 中型 PLC—— I/O點(diǎn)數(shù) 256～ 2048 點(diǎn)；雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 2～ 8K 如： S7300 德國西門子公司 SR400 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU SU6 德國西門子公司 C500 日本立石公司 GEⅢ GE 公司 Ⅲ 大型 PLC—— I/O點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)；多 CPU， 16位、 32 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8～ 16K 48 如： S7400 德國西門子公司 GEⅣ GE 公司 C2021 立石公司 K3 三菱公司 ④ 按輸出形式分類 按輸 出形式分可分為 : R繼電器輸出 (有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載 )； S雙向晶閘管輸出（無觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）； T晶體管輸出（無觸點(diǎn)，帶直流負(fù)載）。 經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇 PLC 時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對 CPU 選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影 響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。 因需要 7個(gè)輸入點(diǎn)， 14 個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到實(shí)際應(yīng)用留有一定的 I/O 端口余量，且電鈴為直流負(fù)載，由于三菱 FX2N 系列的 PLC 在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢和市場，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，我們學(xué)習(xí)的也是三菱 FX2N 系列的 PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱 FX2N 32MR001 來控制該系統(tǒng) [8]。 FX2N 功能介紹 FX2N 系列是 FX系列 PLC 家族中最先進(jìn)的系列。 控制規(guī)模： 16～ 256 點(diǎn)（基本單元： 16/32/48/64/80/128 點(diǎn)） 特點(diǎn)： （ 1） 集成型高性能。 CPU、電源、輸入輸出三 位 一體。對 6種基本單元，可以以最小 8 點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出 256 點(diǎn)。 （ 2） 高速運(yùn)算 基本指令： 應(yīng)用指令 :～數(shù) 100μs/ 指令 49 （ 3） 安心、寬裕的存儲(chǔ)器規(guī)格 內(nèi)置 8000 步 RAM 存貯器 ， 安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到 16000 步。 （ 4） 豐富的軟元件范圍 輔助繼電器： 3072 點(diǎn) 定 時(shí)器： 256 點(diǎn) 計(jì)數(shù) 器 ： 235 點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器 ： 8000 點(diǎn) （ 5） 除了具有輸入輸出 16～ 256 點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 （ 6） 面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格 ① 為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能： 開發(fā)了各個(gè)范 圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要 模擬 I/O，高速 計(jì)數(shù) 器。 定位控制達(dá)到 16 軸，脈沖串輸出或?yàn)?J 和 K 型熱電偶或 Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊。 對每一個(gè) FX2N 主單元可配置總計(jì)達(dá) 8個(gè)特殊功能模塊。 ② 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信： 連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò) CCLink， Profibus Dp 和 DeviceNet 或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決您的通信需要 。 FX2N 規(guī)格型號(hào) FX2N 系列 PLC 可以分為交流輸入和直流輸入兩大類。交流輸入見表 ，直流輸入見表 [9]。 表 交流電源、 24V 直流 輸入類型 模型 I/O總數(shù) 輸入 輸出 尺寸 mm(英寸） （寬） x（厚） x（高） 數(shù)目 類型 數(shù) 目 類型 FX2N16MR001 16 8 漏型 8 繼電器 130x87x90 () FX2N16MT 晶體管 FX2N32MR001 32 16 漏型 16 繼電器 150x87x90 () FX2N32MT 晶體管 FX2N48MR001 48 24 漏型 24 繼電器 182x87x90 () FX2N48MT 晶體管 50 FX2N64MR001 64 32 漏型 32 繼電器 220x87x90 () FX2N64MT 晶體管 FX2N80MR001 80 40 漏型 40 繼電器 285x87x90 () FX2N80MT 晶體管 FX2N128MR001 128 64 漏型 64 繼電器 350x87x90 () FX2N128MT 晶體管 表 24V 直流電源、 24V 直流輸入類型 模型 I/O總數(shù) 輸入 輸出 尺寸 mm(英寸） （寬） x（厚） x（高） 數(shù)目 類型 數(shù)目 類型 FX2N32MRD 32 16 漏型 16 繼電器 150x87x90 () FX2N32MTD 晶體管 FX2N48MRD 48 24 漏型 24 繼電器 182x87x90 () FX2N48MTD 晶體管 FX2N64MRD 64 32 漏 型 32 繼電器 220x87x90 () FX2N64MTD 晶體管 FX2N80MRD 80 40 漏型 40 繼電器 285x87x90 () FX2N 系列 PLC 的技術(shù)指標(biāo)包括一般技術(shù)指標(biāo)、電源技術(shù)指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)、輸出技術(shù)指標(biāo)和性能技術(shù)指標(biāo)。表 給出了性能技術(shù)指標(biāo) [10]。 表 FX2N 性能技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)目 規(guī)格 備注 運(yùn)轉(zhuǎn)控制方法 通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn) I/O控制方法 批次處理方法（當(dāng)執(zhí)行 END指令時(shí)） I/O指令可以刷新 運(yùn)轉(zhuǎn)處理方法 基本指令： 。 應(yīng)用指令： μs 指令 編程語言 邏輯梯形圖和指令清單 使用步進(jìn)梯形圖能生成 SFC類型程序 程式容量 8000步內(nèi)置 使用附加寄存器盒可擴(kuò)展到 16000步 指令數(shù)目 基本順序指令： 27 步進(jìn)梯形指令： 2 應(yīng)用指令： 128 最大可用 298條應(yīng)用指令 I/O配置 最大硬體 I/O配置 256，依賴于用戶的選擇（最大軟件可設(shè)定地址輸入 25輸出 51 256） 輔助繼電器（ M線圈） 一般 500點(diǎn) M0到 M499 鎖定 2572點(diǎn) M384至 M3071 特殊 256點(diǎn) M8000至 8255 狀態(tài)繼電器 （ S線圈） 一般 490點(diǎn) S0至 S499 初始 10點(diǎn)（子系統(tǒng)） S0至 S9。T0至 T199 鎖定 400點(diǎn) S500至 S899 信號(hào)報(bào)警器 100點(diǎn) S900至 S999 定時(shí)器（ T） 100毫秒 范圍： 0至 200點(diǎn) T0至 T199 10毫秒 范圍： 0至 46點(diǎn) T200至 T245 1毫秒保持型 范圍： 4點(diǎn) T246至 T249 100毫秒保持型 范圍： 0至 6點(diǎn) T250至 T255