【文章內(nèi)容簡介】 式的輸入和輸出，來控制生產(chǎn)各種類型機(jī)械的過程。PLC的主要功能有： (1) 較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性很高； (2) 簡單的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通用性很強(qiáng)； (3) 便于編程，使用方便； (4) 強(qiáng)大的功能，成本低； (5) 較短的設(shè)計、施工、調(diào)試周期，便于維護(hù)。 FX2N系列 PLC的系統(tǒng)組成雖然PLC有很多的品種、不同的結(jié)構(gòu)、多樣的功能，但它的系統(tǒng)組成和工作原理是基本相同的。概括起來講，系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩大部分組成，全是采納了周期性循環(huán)掃描的方式來集中采取、集中輸出工作的。它的硬件的組成是存儲器、微處理器、輸入/輸出接口電路、電源、擴(kuò)展和外設(shè)接口及編程器等。 PLC結(jié)構(gòu)框圖 PLC的工作原理PLC工作原理是建立于計算機(jī)的工作原理基礎(chǔ)上的，由用戶程序的執(zhí)行反映控制要求來完成的。每一個瞬間它的CPU僅能做一件事，也相當(dāng)于說一個CPU每一時刻僅能執(zhí)行一個操作而不能同時執(zhí)行幾個操作。整個過程可以分為三個部分。(1) 上電處理。PLC會進(jìn)行I/O模塊配置檢查，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，停電保持范圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置以及其他一些初始化處理工作可消除元件狀態(tài)的隨機(jī)性。(2) 掃描過程。當(dāng)PLC的上電處理部分完成后就進(jìn)行掃描工作過程。先是進(jìn)行輸入處理，輸入處理又稱為輸入采樣，就是要把所有外部輸入電路的通斷狀態(tài)讀入輸入映像寄存器，輸入映像寄存器進(jìn)行刷新。再把輸入通道關(guān)閉，轉(zhuǎn)到執(zhí)行程序階段。(3) 出錯處理。PLC有很強(qiáng)的自診斷功能。如果一旦CPU、RAM、I/O總線等出現(xiàn)故障或者電源異常、程序有錯等，PLC不但會提示信號燈亮，還會根據(jù)故障的嚴(yán)重程度作出反應(yīng)措施：要么只報警不停機(jī)，等待處理；要么停止執(zhí)行用戶程序，使PLC強(qiáng)制變成STOP狀態(tài)，切斷所有輸出信號等待修復(fù)。 PLC運(yùn)行框圖PLC在正常運(yùn)行的時候，CPU運(yùn)行的速度、I/O情況、用戶應(yīng)用程序長短及編程情況等決定掃描周期的長短。不同的指令它的執(zhí)行時間是不一樣的，所以選擇不同的指令用的掃描時間也是會不一樣[8]。 飲料灌裝控制系統(tǒng)的設(shè)計與程序編寫 PLC的選型在生產(chǎn)PLC的廠家中，我們比較熟悉的是生產(chǎn)FX2N系列機(jī)型的日本三菱，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件。選擇FX2N16MR001就可以達(dá)到我們設(shè)計的控制系統(tǒng)的要求[7]。 剖析評估控制任務(wù)將開關(guān)設(shè)置為自動操作模式，當(dāng)開關(guān)啟動，傳送帶驅(qū)動電機(jī)就會啟動而且會保持到停止開關(guān)動作。當(dāng)傳感器檢測到空瓶子時，傳送帶則停止運(yùn)行；當(dāng)瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動電機(jī)就會自動啟動，等到傳感器檢測到下一個空瓶子時傳送帶就又停止運(yùn)動，這樣不斷的循環(huán)；如果瓶子在傳感器的檢測下定位在灌裝設(shè)備下后，先停1秒鐘，然后再開始進(jìn)行灌裝，灌裝時間設(shè)為5秒鐘，灌裝的過程同時有報警顯示，來指示正在灌裝；5秒后，灌裝停止，同時報警也不再顯示；。同時記錄灌裝的瓶數(shù)和以每24瓶為一箱產(chǎn)品的箱數(shù)。在整個程序運(yùn)行過程中一有8個小時就會先把記錄滿箱的計數(shù)器的當(dāng)前值轉(zhuǎn)存到其他的寄存器，再對它自動清零，讓它再重新計數(shù)[9]。 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址的分配PLC系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)是PLC接線端子上的輸入/輸出信號的地址的分配。要編程就要先分配I/O地址；當(dāng)I/O地址確定后，才可繪制接線圖[5]。XO：啟動SB1；Xl：停止SB2；X2：傳感器檢測；X3：手動清零SB3；Y1：輸出傳送帶驅(qū)動KM1；Y2：灌裝設(shè)備KM2；Y3：報警顯示。 系統(tǒng)程序的設(shè)計分析和確定飲料灌裝的控制路線和要求后，然后就可以在三菱SWOPCFXGP/WINC編程軟件中編寫程序。SWOPCFXGP/WINC是一個可在Windows XP及Windows 7下運(yùn)行，應(yīng)用于FX系列可編程控制器的編程軟件。 、 所示。 PLC的選型 新建工程三菱FX2NPLC的基本指令有邏輯、計數(shù)器、定時器、比較和程序控制等等。在位邏輯指令語句表中有“與”、“或”、“輸出”指令。 通過內(nèi)部的軟延時繼電器來實(shí)行定時指令操作。用“T”來進(jìn)行表示定時器，它是對內(nèi)部時鐘計累計增量的。累計輸入的次數(shù)就用計數(shù)器，主要由一個16位的預(yù)置寄存器、一個16位的當(dāng)前值寄存器和一個狀態(tài)位組成它的結(jié)構(gòu)。根據(jù)灌裝的控制要求。 飲料灌裝的PLC控制程序 。 圖 指令表 PLC的外圍接線PLC的外圍接線圖[10]。 PLC的外圍接線圖 PLC系統(tǒng)程序的模擬調(diào)試?yán)肎X SIMULATOR 6軟件進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試過程如下： 。 仿真啟動。 傳感器設(shè)置定位。 灌裝仿真檢測到瓶子定位在灌裝設(shè)備下時，TI開始記時，1秒鐘后T1常開開關(guān)閉合，開始灌裝。 報警仿真TI工作的同時T3也開始記時，T3的長開開關(guān)閉合，T4就開始工作。 灌裝計數(shù)仿真6 MCGS組態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計 系統(tǒng)可以分成上位機(jī)和下位機(jī)的軟件的設(shè)計。在工作開始之前需要先對軟件實(shí)現(xiàn)的功能做一定的分工。系統(tǒng)軟件需要解決的問題主要有數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)的顯示、歷史記錄的查詢、數(shù)據(jù)的保存等幾個方面。經(jīng)過對MCGS和C語言的功能的分析，作出如下分工：上位機(jī)軟件主要運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件建立良好的人機(jī)界面且完成對接收的數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示、曲線繪制和歷史數(shù)據(jù)查詢等功能[11]；下位機(jī)軟件主要是由PLC、C語言控制下位機(jī)實(shí)現(xiàn)通道的選擇和數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸則由上與下位機(jī)經(jīng)過對串口的操作共同實(shí)現(xiàn)，具有較高的可行性。所以方案基本符合設(shè)計要求。 瓶流速度系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計思路：以電磁閥和電機(jī)作為被控對象。用MCGS對電磁閥和電機(jī)進(jìn)行控制，運(yùn)用安裝在于傳送帶旁邊的傳感器對瓶子的數(shù)量進(jìn)行實(shí)時測量。與此同時把傳感器所采集的瓶子數(shù)目送回控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、顯示出來。假如當(dāng)在規(guī)定時間內(nèi)顯示的瓶子數(shù)目超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目時，表示瓶流速度過高，需要調(diào)節(jié)電機(jī)速度，使其速度降低；如果在規(guī)定的時間內(nèi)顯示的瓶子數(shù)目低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目時，說明瓶流速度過低，需要調(diào)節(jié)電機(jī)的速度，使其速度提高；如果在規(guī)定時間內(nèi)瓶子數(shù)目低于最小值時，就會發(fā)出警報，表示瓶流的速度太低；相反，如果規(guī)定時間內(nèi)瓶子數(shù)目高于最大值時，也會發(fā)出警報，表示瓶流的速度太高。整個裝置用傳感器進(jìn)行瓶子數(shù)目的采集，MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行控制和顯示瓶子數(shù)量、啟動和切斷電源。 用戶窗口的建立系統(tǒng)的總體界面是監(jiān)控組態(tài)軟件啟動后除封面最先進(jìn)入的界面，主要設(shè)計了整個飲料灌裝線設(shè)備的狀態(tài)。 飲料灌裝生產(chǎn)線瓶流速度監(jiān)控的主界面 在大數(shù)的工程中所說的數(shù)據(jù)報表即是依據(jù)實(shí)際的要求以一定的格式將統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行顯示和打印，它是數(shù)據(jù)顯示、分析、查詢、統(tǒng)計、打印的最終表現(xiàn)；也是整個的工控系統(tǒng)的最終輸出的結(jié)果[12]。、實(shí)時曲線、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線的反映情況。 瓶流速度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示界面 實(shí)時數(shù)據(jù)庫的建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫是各個功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)，屬于整個系統(tǒng)的核心部分，可用來定義所有的實(shí)時數(shù)據(jù)。也有公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。實(shí)時數(shù)據(jù)庫存儲的單元，不僅是變量的數(shù)值，還是變量的特征參數(shù)（屬性）以及變量的操作方法，如：報警屬性、報警處理等[13]。把數(shù)值、屬性、方法封裝到一起的數(shù)據(jù)我們稱它為數(shù)據(jù)對象。 瓶流速度控制系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫 實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的建立實(shí)時數(shù)據(jù)報表，即對瞬時量的反映，在MCGS系統(tǒng)中用實(shí)時表格構(gòu)件來顯示。歷史數(shù)據(jù)報表是顯示歷史數(shù)據(jù)庫中提取的數(shù)據(jù)?？稍贛CGS系統(tǒng)中用歷史表格構(gòu)件來顯示。 。 瓶流速度的數(shù)據(jù)庫連接顯示屬性設(shè)置 實(shí)時曲線和歷史曲線的建立實(shí)時曲線構(gòu)件是用單個或多個曲線來顯現(xiàn)數(shù)據(jù)對象的數(shù)值的動畫圖形，實(shí)時記錄數(shù)據(jù)對象值的變化的。歷史曲線構(gòu)件能可以按照需求畫出對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)的趨勢效果圖它便于事后數(shù)據(jù)的查看和狀態(tài)趨勢的變化和規(guī)律的總結(jié)，并完成了歷史數(shù)據(jù)曲線瀏覽的功能。 曲線標(biāo)識設(shè)置窗口 實(shí)時報警組態(tài)的建立MCGS軟件中報警可由實(shí)時數(shù)據(jù)庫來自動處理。如果數(shù)據(jù)對象的值或狀態(tài)發(fā)生改變，實(shí)時數(shù)據(jù)庫就會判斷相應(yīng)的數(shù)據(jù)對象是不是發(fā)生了報警或者是產(chǎn)生的報警是不是已經(jīng)結(jié)束，且將產(chǎn)生的報警信息通知給系統(tǒng)中其它的部分，與此同時，將報警信息存入指定存盤數(shù)據(jù)庫的文件中。實(shí)際運(yùn)行的時候，如果發(fā)現(xiàn)瓶流速度過高或者過低，報警畫面將自動彈出[14]。操作員就可直接查詢當(dāng)前系統(tǒng)的故障情況，報警時間、報警變量、報警類型、報警事件、當(dāng)前值、界限值、報警描述。 實(shí)時報警的界面 腳本程序的