【文章內(nèi)容簡介】 方便地實現(xiàn)延時、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強制 I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運算、顯示、監(jiān)控、打印、及報表生成等功能。 （ 5）設(shè)計、施工、調(diào)試、的周期短 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 6 用繼電接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進行安裝調(diào)試，以后修改起來十分不便。而采用 PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在 PLC 到貨前進行，因 而縮短了設(shè)計周期，使設(shè)計和施工可同時進行。 （ 6）體積小，維護操作方便 PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。 PLC 的輸入 /輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 （ 7）易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 PLC 可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 （ 8）可實現(xiàn)三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運動控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。 PLC 的主 要功能 （ 1） 條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。 （ 2） 定時 /記數(shù)控制功能 定時 /記數(shù)控制功能指用 PLC 提供的定時器、記數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或記數(shù)控制，以取代時間繼電器和記數(shù)繼電器。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。 （ 4） 步進控制功能 步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一 道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。 （ 5） A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過 A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 （ 6） 運動控制功能 運動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 （ 7） 過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 7 （ 8） 擴展功能 擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元（即 I/O 擴展單元）模塊來增加輸入輸出 點數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 PLC 的控制功能。 （ 9） 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 （ 10） 通信聯(lián)網(wǎng)功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、 PLC 與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。 （ 11） 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中 的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強制 I/O 狀態(tài)。 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機相似。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 如圖 所示， PLC 控制系統(tǒng)由輸入量 — PLC— 輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測 的各種信號均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC 外部輸入端子，作為 PLC 的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。由此可見， PLC 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。 PLC 各部分的作用 (1) 中央處理器 CPU 是由控制器和運算器組成的。運算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進行算術(shù)運算和邏輯運算。控制器的作用是控制整個計算機的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下： ① 診斷 PLC 電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。 ② 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀 態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入 PLC 的寄存器中。 ③ 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作。 ④ 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 ⑤ 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 8 圖 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 (2) 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 二大部分是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 (3) 輸入輸出接口 電路 PLC 通過輸入輸出（ I/O）接口電路實現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過 PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成 CPU 所能接受和處理的數(shù)字信號。 (4) 電源 PLC 的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 的 CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 (5) 輸入輸出 I/O 擴展接口 若主機單元的 I/O 點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O 擴展單元與主機單元相連接。 (6) PLC 的基 本工作原理 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 PLC 的掃描全過程如圖 所示。 ① 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 9 ② 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條 執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 ③ 輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 圖 PLC 的掃描全過程 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進行一次 I/O 刷新，即每一個掃描周期 PLC 只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故 使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見，若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的 I/O 刷新期間輸出才會發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行， PLC 在一個工作周期的大部分時間里實際上是外設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往 往要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 10 第 2 章 松下電工 PLC 編程工具介紹 松下電工 PLC 編程工具簡介 概述 日本松下電工公司開發(fā)的 PLC 編程軟件有三種： ① DOS 環(huán)境下使用的 NPSTGR ② Windows 環(huán)境下 FPSOFT ③ Windows 環(huán)境下 FPWINGR ● NPSTGR 采用的是典型的 DOS 界面。具有中、英文兩種版本。因 NPSTGR 開發(fā)的比較早，對近幾年生產(chǎn)的 FPO、 FP2 等系列 PLC 不支持。 ● FPWINGR 軟件采用的是典型的 Windows 界面。具有中、英文兩種版本。由于FPWINGR 是新近開發(fā)出來的軟件，其各項功能更趨合理、使用更加方便。 ● FPSOFT 軟件是早期開發(fā)的，它的出現(xiàn)開創(chuàng)了 Windows 環(huán)境的 PLC 編程軟件的先河。但由于它開發(fā)得較早，雖大部分功能與上述 FPWINGR 相似，但有些功能不如FPWINGR 那樣完善 FPWINGR 軟件 操作說明 (1) 認識 FPWIN－ GR FPWIN GR 界面各部分名稱及分布： ? 輸入段欄 顯示當(dāng)前正在輸入的回路。通過單擊輸入欄中的 [Enter]或按鍵盤中的 [Enter]鍵確認輸入內(nèi)容。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 11 ? 功能鍵欄 在編寫程序時： ① 用鼠標點擊 “功能鍵欄 ” 實現(xiàn)指令輸入。 ② 用功能鍵 “F1”～ “F12”與 “SHIFT” 的組合實現(xiàn)指令輸入。 ③ 用功能鍵 “F1”～ “F12”與 “CTRL”的組合實現(xiàn)指令輸入。 各個按鈕左下角的數(shù)字表示所對應(yīng)的功能鍵號。第 1 段、第 2 段中分布的是主要指令的快捷鍵。第 1 段的操作只需按功能鍵即為有效。第 2 段的操作需同時按 Shift + 功能鍵有效。第 3 段中分布的是功能的快捷鍵。第 3 段的操作需同時按 Ctrl + 功能鍵有效。 (a) 在功能鍵欄中輸入 [F1]、 [F2]、 [F4]、 [F8]或 [SHIFT]+[F1]（ [F2]、 [F8]）時，將顯示觸點線圈的基本指令如下圖： X：輸入外部輸入 Y：輸入外部輸出 R：輸入內(nèi)部繼電器 L：鏈接繼電器 P：脈沖繼電器 T：定時器觸點 C：輸入計數(shù)器觸點 E：輸入錯誤警告繼電器 比較：輸入數(shù)據(jù)比較指令 NOT/： 將到光標位置為止的運算結(jié)果反轉(zhuǎn) INDEX：輸入索引修飾 №清除： 清除輸入?yún)^(qū)段中的設(shè)備編號 ↑↓：用于上升沿檢出 /下降沿檢出的圖形符號。能否使用本功能取決于所用 PLC 機型。 (b) 在功能鍵欄中輸入 [F5]時，將顯示定時器 /計數(shù)器指令 (TM/CT)。 TMX ：輸入 秒定時器 TMY ：輸入 1 秒定時器 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 12 TMR ：輸入 秒定時器 TML ：輸入 秒定時器 CT： 在輸入?yún)^(qū)段中輸入計數(shù)器 INDEX：在輸入?yún)^(qū)段中輸入索引修飾 (c)在功能鍵欄中輸入 [SHIFT]+[F5]時，將顯示比較指令 (CMP)。 D： 在進行雙字 (32 位 )比較指令時輸入 =： 相等比較時輸入 ： 大于比較時輸入 ： 小于比較時輸入 (d) 在功能鍵欄中輸入 [F6]、 [SHIFT]+[F6]或 [SHIFT]+[F9]時，將顯示高級指令列表。 高級指令有以下兩種類型： FUN： 每次掃描執(zhí)行型指令，按 [F6]鍵。 PFUN：微分執(zhí)行型指令，按 Shift + [F6]鍵。 在高級指令列表中： 左側(cè)選擇指令的類型，右側(cè)會顯示出該類型中的相關(guān)指令。按指令的序號排列。下部顯示相應(yīng)指令的說明。選擇 [OK]，指令出現(xiàn)在編輯畫面中。 一個高級指令出現(xiàn)在編輯畫面后，需添加相應(yīng)的指令參數(shù)， 將光標移到指令中的[??????]位置處進行添 加。 這時功能鍵欄變?yōu)橄聢D。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告 13 WX：輸入 WX (以字指定的外部輸入 ) WY：輸入 WY (以字指定的外部輸出 ) WR：輸入 WR (以字指定的內(nèi)部繼電器 ) WL： WL (以字指定的鏈接繼電器 ) DT：輸入 DT (數(shù)據(jù)寄存器 ) LD：輸入 LD (鏈接數(shù)據(jù) ) FL：輸入 FL (文件寄存器 ) SV：輸入 SV (定時器 計數(shù)器的設(shè)定值 ) EV