【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jì)、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(chǔ)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(jì)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(gè)瞬間它的CPU僅能做一件事，也相當(dāng)于說一個(gè)CPU每一時(shí)刻僅能執(zhí)行一個(gè)操作而不能同時(shí)執(zhí)行幾個(gè)操作。整個(gè)過程可以分為三個(gè)部分。(1) 上電處理。PLC會(huì)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(cuò)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(cuò)等，PLC不但會(huì)提示信號(hào)燈亮，還會(huì)根據(jù)故障的嚴(yán)重程度作出反應(yīng)措施：要么只報(bào)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(hào)等待修復(fù)。 PLC運(yùn)行框圖PLC在正常運(yùn)行的時(shí)候，CPU運(yùn)行的速度、I/O情況、用戶應(yīng)用程序長(zhǎng)短及編程情況等決定掃描周期的長(zhǎng)短。不同的指令它的執(zhí)行時(shí)間是不一樣的，所以選擇不同的指令用的掃描時(shí)間也是會(huì)不一樣[8]。 飲料灌裝控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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?cè)O(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的要求[7]。 剖析評(píng)估控制任務(wù)將開關(guān)設(shè)置為自動(dòng)操作模式，當(dāng)開關(guān)啟動(dòng)，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)啟動(dòng)而且會(huì)保持到停止開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)傳感器檢測(cè)到空瓶子時(shí)，傳送帶則停止運(yùn)行；當(dāng)瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，等到傳感器檢測(cè)到下一個(gè)空瓶子時(shí)傳送帶就又停止運(yùn)動(dòng)，這樣不斷的循環(huán)；如果瓶子在傳感器的檢測(cè)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(shí)間設(shè)為5秒鐘，灌裝的過程同時(shí)有報(bào)警顯示，來指示正在灌裝；5秒后，灌裝停止，同時(shí)報(bào)警也不再顯示；。同時(shí)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(gè)程序運(yùn)行過程中一有8個(gè)小時(shí)就會(huì)先把記錄滿箱的計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值轉(zhuǎn)存到其他的寄存器，再對(duì)它自動(dòng)清零，讓它再重新計(jì)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(jì)的基礎(chǔ)是PLC接線端子上的輸入/輸出信號(hào)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：?jiǎn)?dòng)SB1；Xl：停止SB2；X2：傳感器檢測(cè)；X3：手動(dòng)清零SB3；Y1：輸出傳送帶驅(qū)動(dòng)KM1；Y2：灌裝設(shè)備KM2；Y3：報(bào)警顯示。 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)數(shù)器、定時(shí)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(shí)繼電器來實(shí)行定時(shí)指令操作。用“T”來進(jìn)行表示定時(shí)器，它是對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)累計(jì)增量的。累計(jì)輸入的次數(shù)就用計(jì)數(shù)器，主要由一個(gè)16位的預(yù)置寄存器、一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器和一個(gè)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(dòng)。 傳感器設(shè)置定位。 灌裝仿真檢測(cè)到瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，TI開始記時(shí)，1秒鐘后T1常開開關(guān)閉合，開始灌裝。 報(bào)警仿真TI工作的同時(shí)T3也開始記時(shí)，T3的長(zhǎng)開開關(guān)閉合，T4就開始工作。 灌裝計(jì)數(shù)仿真6 MCGS組態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)可以分成上位機(jī)和下位機(jī)的軟件的設(shè)計(jì)。在工作開始之前需要先對(duì)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(gè)方面。經(jīng)過對(duì)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(duì)接收的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(duì)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(jì)要求。 瓶流速度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路：以電磁閥和電機(jī)作為被控對(duì)象。用MCGS對(duì)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(duì)瓶子的數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。與此同時(shí)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(shí)間內(nèi)顯示的瓶子數(shù)目超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目時(shí)，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(shí)間內(nèi)顯示的瓶子數(shù)目低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目時(shí)，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(shí)間內(nèi)瓶子數(shù)目低于最小值時(shí)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，表示瓶流的速度太低；相反，如果規(guī)定時(shí)間內(nèi)瓶子數(shù)目高于最大值時(shí)，也會(huì)發(fā)出警報(bào)，表示瓶流的速度太高。整個(gè)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(dòng)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(dòng)后除封面最先進(jìn)入的界面，主要設(shè)計(jì)了整個(gè)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(bào)表即是依據(jù)實(shí)際的要求以一定的格式將統(tǒng)計(jì)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(jì)、打印的最終表現(xiàn)；也是整個(gè)的工控系統(tǒng)的最終輸出的結(jié)果[12]。、實(shí)時(shí)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是各個(gè)功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)，屬于整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，可用來定義所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。也有公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)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(bào)警屬性、報(bào)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(duì)象。 瓶流速度控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表，即對(duì)瞬時(shí)量的反映，在MCGS系統(tǒng)中用實(shí)時(shí)表格構(gòu)件來顯示。歷史數(shù)據(jù)報(bào)表是顯示歷史數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)連接顯示屬性設(shè)置 實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線的建立實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件是用單個(gè)或多個(gè)曲線來顯現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象的數(shù)值的動(dòng)畫圖形，實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)對(duì)象值的變化的。歷史曲線構(gòu)件能可以按照需求畫出對(duì)應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)效果圖它便于事后數(shù)據(jù)的查看和狀態(tài)趨勢(shì)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(shí)設(shè)置窗口 實(shí)時(shí)報(bào)警組態(tài)的建立MCGS軟件中報(bào)警可由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來自動(dòng)處理。如果數(shù)據(jù)對(duì)象的值或狀態(tài)發(fā)生改變，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)判斷相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象是不是發(fā)生了報(bào)警或者是產(chǎn)生的報(bào)警是不是已經(jīng)結(jié)束，且將產(chǎn)生的報(bào)警信息通知給系統(tǒng)中其它的部分，與此同時(shí)，將報(bào)警信息存入指定存盤數(shù)據(jù)庫(kù)的文件中。實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)瓶流速度過高或者過低，報(bào)警畫面將自動(dòng)彈出[14]。操作員就可直接查詢當(dāng)前系統(tǒng)的故障情況，報(bào)警時(shí)間、報(bào)警變量、報(bào)警類型、報(bào)警事件、當(dāng)前值、界限值、報(bào)警描述。 實(shí)時(shí)報(bào)警的界面 腳本程序的