【文章內(nèi)容簡介】 位數(shù)字密碼保護(hù)您的程序。 硬件原理圖下圖是整個系統(tǒng)的硬件原理圖，該圖是指導(dǎo)整個設(shè)計的最重要部分。軟件的設(shè)計和硬件的設(shè)計都是再該圖指導(dǎo)下完成的。本次設(shè)計中所選用的型號是FX2N48ER三菱PLC。 圖31硬件原理圖 硬件模塊設(shè)計 溫度傳感器的選擇 Q64TCTT、Q64TCRT是將來自外部溫度傳感器的輸入值轉(zhuǎn)換為16位帶符號二進(jìn)制數(shù)據(jù)。自動進(jìn)行PID運(yùn)算以達(dá)到目標(biāo)溫度，利用晶體管的輸出向外部進(jìn)行輸出的以溫度控制為目的的模塊。Q64TCTTBW、Q64TCRTBW是在Q64TCTT、Q64TCRT上附帶以來自外部電流傳感器的輸入為基礎(chǔ)的加熱器斷線探知功能的模塊?？蛇M(jìn)行在線更換。性能規(guī)格 項目 型號 Q64TCTT 控制輸出 晶體管輸出 溫度輸入點(diǎn)數(shù) 4通道/模塊 可以使用的熱點(diǎn)偶/白金測溫電阻 參照“可以使用的溫度傳感器類型和溫度測定范圍、數(shù)據(jù)分辨率” 精度 環(huán)境溫度：25℃177。5℃ 輸入范圍幅度（177。%） 環(huán)境溫度：0℃～55℃ 輸入范圍幅度（177。%） 冷接點(diǎn)溫 輸入溫度：0℃～55℃ 177。℃以內(nèi) 度補(bǔ)償 輸入溫度：100℃～150℃ 177?！嬉詢?nèi) 精度 輸入溫度：150℃～200℃ 177。℃以內(nèi) 采樣周期 （與使用通道數(shù)無關(guān)，保持恒定 控制輸出周期 1～100s 輸入電阻 1MΩ 輸入濾波器 0～100s(0:輸入濾波器OFF) 傳感器補(bǔ)償值設(shè)置 ﹣℃～℃ 傳感器輸入斷線時的動作 擴(kuò)大比例處理 溫度控制方式 PID ON/OFF脈沖或2位置控制 PID常數(shù)范圍 PID常數(shù)設(shè)置 可以利用自動調(diào)諧進(jìn)行設(shè)置[7]。 水位傳感器的選擇水位傳感器就相當(dāng)于壓力開關(guān)。當(dāng)你設(shè)定好一個壓力值以后，注水后產(chǎn)生水壓，達(dá)到壓力值后就自動通電，達(dá)到了開關(guān)的作用。1. DXYK3系列液位顯示控制儀的傳感器垂直安裝于被測液體中在液體浮力的作用下，內(nèi)部帶有磁鋼的浮球，隨液位變化而產(chǎn)生位移。磁鋼的磁場作用于傳感器檢測管內(nèi)的濕（干）簧管，使其觸點(diǎn)吸合或斷開，形成傳感器輸出阻值的變化。通過顯示表將阻值的變化轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的LED發(fā)光二極管亮熄，從而模擬出被測液位的高低變化，當(dāng)液位在兩濕（干）簧管之間時不吸合，顯示表保持上一位置，直到下一濕（干）簧管動作，保證其不出現(xiàn)暗區(qū)。2. 液位報警點(diǎn)是預(yù)先設(shè)定的，當(dāng)液位達(dá)到預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)時，顯示表內(nèi)繼電器動作，通過繼電器觸點(diǎn)的通斷，給出相應(yīng)上、下限報警信號及輸出控制信號，以實現(xiàn)液位顯示和控制的自動化[8]。 主功能I/O連線圖 圖32 主功能I/O連線圖第4章 軟件系統(tǒng)調(diào)試 三菱編程軟件簡介FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時器、計數(shù)器等，但它們與真實元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時器，C代表計數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)萚9]。1. 輸入繼電器 （X）PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000 ～ X007，X010 ～X017，X020 ～X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。2. 輸出繼電器（Y）PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000 ～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。3. 輔助繼電器（M）PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)。在FX2N中普遍途采用M0～M499，共500點(diǎn)輔助繼電器，其地址號按十進(jìn)制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。4. 定時器（T）在PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計時間達(dá)到設(shè)定值時，其輸出觸點(diǎn)動作，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作。定時器通道范圍如下：100 ms定時器T0～T199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：～ ；10 ms定時器T200～T245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：～；1 ms積算定時器 T246～T249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：～；100 ms積算定時器T250～T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：～； 5. FX2N系列的基本邏輯指令基本邏輯指令是PLC中最基本的編程語言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法，各種型號的PLC的基本邏輯指令都大臺大同小異，現(xiàn)在我們針對FX2N系列，逐條學(xué)習(xí)其指令的功能和使用方法。每條指令及其應(yīng)用實例都以梯形圖和語句表兩種編程語言對照說明。 (1) 輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明：符號 功 能 梯形圖表示 操作元件LD（?。?常開觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,SLDI（取反） 常閉觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,SOUT（輸出） 線圈驅(qū)動 Y，M，T，C，S,FLD與LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT 指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 (2) 觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI）符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件AND（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,SANDI（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,SOR（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，SORI （ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，SAND、ANDI指令用于一個觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。OR、ORI是用于一個觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 (3) 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB）符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無含有兩個以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個ORB指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令，但這時ORB指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個ANB指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 (4) 程序結(jié)束指令（END）符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件END（結(jié)束） 程序結(jié)束 無在程序結(jié)束處寫上END指令，PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序，并立即輸出處理。若不寫END指令，PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用END指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的END指令。 (5) 梯形圖的設(shè)計與編程方法梯形圖是各種PLC通用的編程語言，盡管各廠家的PLC所使用的指令符號等不太一致，但梯形圖的設(shè)計與編程方法基本上大同小異。首先確定各元件的編號，分配I/O地址。利用梯形圖編程，首先必須確定所使用的編程元件編號，PLC是按編號來區(qū)別操作元件的 。我們選用的FX2N型號的PLC，其內(nèi)部元件的地址編號如下表所示，使用時一定要明確，每個元件在同一時刻決不能擔(dān)任幾個角色。一般講，配置好的PLC，其輸入點(diǎn)數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)），故I/O的分配實際上是把PLC的入、出點(diǎn)號分給實際的I/O電路，編程時按點(diǎn)號建立邏輯或控制關(guān)系，接線時按點(diǎn)號進(jìn)行接線。 (1) 每個繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號，每個元件的觸點(diǎn)使用時沒有數(shù)量限制。 (2) 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點(diǎn)(3) 線圈不能直接接在左邊母線上。 (4) 在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。 (5) 在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動——即從左向右流動，層次的改變只能從上向下[10]。 程序中的問題及調(diào)試程序中最主要的問題是雙線圈的輸出問題，而且程序較長，所以一定要仔細(xì)檢查程序，以避免這個問題[11]。在洗浴功能模塊中由于EE2被多次調(diào)用，且因為編程中采用的是順序控制流程圖設(shè)計思想，不自覺地就會長生雙線圈輸出問題。編程完成之后，可以通過軟件中的程序檢查功能找出問題所在。在本次設(shè)計中，遇到的主要就是這個問題。通過對程序檢查并進(jìn)行合并，然后再上機(jī)驗證，直至最后消除該問題。在這個過程中，必須反復(fù)調(diào)試，修改程序。剛開始的時候我沒有通盤考慮整個程序的功能，往往是改掉一個地方，另一個地方又出了問題，這樣甚至越改問題越多。后來在老師和同學(xué)的提示下，我從整體進(jìn)行了重新考慮，把各個模塊當(dāng)成一個系統(tǒng)來考慮，這樣一步步的問題被一個個解決掉。另一個問題是我剛開始對PLC的循環(huán)掃描的工作原理不甚理解，結(jié)果把一些常閉線圈直接接在左母線上，導(dǎo)致一通電工作就一團(tuán)亂，程序出現(xiàn)了令人不可理解的東西，后來，發(fā)現(xiàn)這個問題后，把常閉線圈用常開代替，程序仿真時才出現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。 仿真圖較多，將放在附錄一欄中。第5章 抗干擾和系統(tǒng)的可靠性設(shè)計 概述隨著工業(yè)的發(fā)展，PLC管飯的應(yīng)用于復(fù)雜惡劣環(huán)境中，如果PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計過程能夠進(jìn)行可靠性設(shè)計，那么早工業(yè)現(xiàn)場中的使用可靠性會大大提高。因此有必要分析影響PLC控制系統(tǒng)可靠性因素及改進(jìn)措施?？垢蓴_的原則是抑制干擾源、破壞干擾通道和提高受控體的抗干擾能力。硬件抗干擾技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計時的首選措施。它能有效抑制干擾源，阻斷干擾輸出通道。軟件抗干擾能起到輔助作用。 電源的干擾及改進(jìn)措施電源對PLC控制系統(tǒng)的干擾情況很多，主要通過供電線路德阻抗耦合長生的，其中大功率用電設(shè)備是主要干擾源，它的啟動、運(yùn)行都將產(chǎn)生空間電磁干擾，并在線路上功能產(chǎn)生感應(yīng)電路和電壓。同時供電電網(wǎng)內(nèi)部的變化，如開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備啟停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊，影響PLC系統(tǒng)、變送器供電電源和PLC系統(tǒng)直接連接的電器儀表的供電電源等。對于PLC系統(tǒng)的供電的電源，一般都采用隔離性能較好的隔離變壓器；對于拜年送氣和和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大的配電器，以減少干擾。在干擾較強(qiáng)或?qū)煽啃砸筝^高的場合，可以在PLC的交流電源輸入端家接待屏蔽層的隔離變壓器和低通濾波器。 系統(tǒng)布線干擾及改進(jìn)措施PLC控制系統(tǒng)有幾十乃至幾百個輸入、輸出通道分布在其中，導(dǎo)線之間形成的互相耦合，主要為電容性耦合、電感性耦合和電磁場輻射三種形式。在PLC的控制系統(tǒng)中，由前兩種耦合造成的干擾是主要的，第三種是次要的，他們對控制系統(tǒng)主要造成共模形式的干擾。共模干擾在信號線與地之間傳輸，屬于非對成性干擾。消除干擾的方法：1）不顯示遠(yuǎn)離高壓線，I/O限英語控制線分開走線，應(yīng)使用屏蔽電纜。2）交流線與直流線、輸入線與輸出線分開走線。3）開關(guān)量、模擬量I/O線最好也分開敷設(shè)。傳送模擬信號最好采用屏蔽線，而且屏蔽線的屏蔽層一段接地。4）PLC的基本單元與擴(kuò)展單元之間電纜傳送的信號電壓低、頻率高，很容易受干擾。不能與其他線敷設(shè)在同一線槽內(nèi)。 環(huán)境干擾及改進(jìn)措施 環(huán)境因素也存在干擾問題，如工作環(huán)境的溫度、濕度問題，防振問題散熱問題等。因此在使用PLC工作時一定要兼顧考慮到這些問題，選擇適合的環(huán)境來運(yùn)行PLC。同時抗干擾措施還有冗余設(shè)計，故障檢測程序的設(shè)計和軟件容錯等。可知PLC控制系統(tǒng)的可靠性不僅取決于PLC硬件本身的質(zhì)量好壞，而且與周邊設(shè)備的質(zhì)量、硬件的安裝方式、軟件的編制等有很大關(guān)系。如何在硬件配置上提高系統(tǒng)對外界環(huán)境的抗干擾能力，以及提高軟件對不同的工藝、設(shè)備情況做出準(zhǔn)確、合理的判斷能力，是提高系統(tǒng)可靠性的重要手段。結(jié) 論 本設(shè)計是基于個人衛(wèi)生護(hù)理機(jī)器人