【文章內(nèi)容簡介】 少、有多少輸出量、輸出功率有多大、現(xiàn)場對系統(tǒng)的響應速度有何要求、控制室與現(xiàn)場的距離有多遠等。，列出I/O地址分配表根據(jù)生產(chǎn)設備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等輸入設備和接觸器、電磁閥、信號燈等輸出設備的型號和數(shù)量。根據(jù)PLC型號，列出輸入/輸出設備與PLC的I/O地址對照表，以便繪制接線圖及編程。 分配I/O地址時應注意以下幾點：(1)把所有按鈕、行程開關(guān)等集中配置，按順序分配I/O地址；(2)每個I/O設備占用一個I/O地址；(3)同一類別的I/O設備點應盡量安排在同一區(qū)；(4)彼此有關(guān)的輸出器件，如電動機正反轉(zhuǎn)，其輸出地址應連續(xù)分配(1)繪制電動機的主電路及PLC外部的其他控制電路圖。(2)繪制PLC的I/O接線圖。注意：接在PLC輸入端的電器元件一律為常開觸點，如停止按鈕等。(3)繪制PLC及I/O設備的供電系統(tǒng)圖。輸入電路一半由PLC內(nèi)部提供電源，輸出電路根據(jù)負載的額定電壓外接電源。程序設計可用經(jīng)驗設計法或功能表設計法，或者是兩者的結(jié)合。接好硬件線路，把程序輸入PLC中，聯(lián)機調(diào)試　PLC類型選擇及模塊選擇 PLC類型的選擇系統(tǒng)設計的水平將直接影響控制系統(tǒng)的性能、設備的可靠性。這其中PLC的選型至關(guān)重要。在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定系統(tǒng)方案，下一步工作就是PLC的設計選型。選擇PLC，主要是確定PLC的生產(chǎn)廠家和PLC的具體型號。對于系統(tǒng)方案要求有分布式系統(tǒng)、遠程I/O系統(tǒng)，還需要考慮網(wǎng)絡化通訊的要求。具體的選擇內(nèi)容有以下幾個方面：PLC生產(chǎn)廠家的選擇確定PLC的生產(chǎn)廠家，主要應該考慮設備用戶的要求、設計者對于不同廠家PLC的熟悉程度和設計習慣、配套產(chǎn)品的一致性以及技術(shù)服務等方面的因素。從PLC本身的可靠性考慮，原則上只要是國外大公司的產(chǎn)品，不應該存在可靠性不好的問題。一般來說，對于控制獨立設備或較簡單的控制系統(tǒng)的場合，配套日本的PLC產(chǎn)品，相對來說性價比有一定優(yōu)勢。對于系統(tǒng)規(guī)模較大網(wǎng)絡通訊功能要求高、開放性的分布式控制系統(tǒng)、遠程I/O系統(tǒng)，歐美生產(chǎn)的PLC在網(wǎng)絡通訊功能上更有優(yōu)勢。由于本控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容相對較為簡單，故選用三菱PLC。輸入輸出(I/0)點數(shù)的估算 PLC的輸入/輸出點數(shù)是PLC的基本參數(shù)之一。I/O點數(shù)的確定應以控制設備所需的所有輸入/輸出點數(shù)的總和為依據(jù)。在一般情況下，PLC的I/O點應該有適當?shù)挠嗔俊Ｍǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10％～20％的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行調(diào)整。PLC存儲器容量的估算存儲器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，各種PLC的存儲器容量大小可以從該PLC的基本參數(shù)表中找到，例如：西門子的S7314 PLC的用戶程序存儲容量為64KB，S73152DP PLC的用戶程序存儲容量為128KB。程序容量是存儲器中用戶程序所使用的存儲單元的大小，因此存儲器容量應大于程序容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，需要對程序容量進行估算。如何估算程序容量呢?許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)(16位為一個字)，另外再按此數(shù)的25％考慮余量。PLC通訊功能的選擇現(xiàn)在PLC的通訊功能越來越強大，很多PLC都支持多種通訊協(xié)議(有些需要配備相應的通訊模塊)，選擇時要根據(jù)實際需要選擇合適的通訊方式。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：(1)PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡； (2)1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡；(3)PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；(4)專用PLC網(wǎng)絡(各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡)。為減輕CPU通信任務，根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等)通信處理器。PLC機型的選擇PLC的類型：PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類；整體型PLC的I/0點數(shù)較少且相對固定，因此用戶選擇的余地較小，通常用于小型控制系統(tǒng)。這一類PLC的代表有：西門子公司的S7200系列、三菱公司的FX系列、歐姆龍公司的CPM1A系列等。模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接，方便用戶根據(jù)需要合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)。因此，模塊型PLC的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。例如西門子公司的S7300系列和S7400系列、三菱公司的Q系列、歐姆龍公司的CVM1系列等。綜合以上初步選定FX2N機型，再根據(jù)下表和I/O輸入輸出點數(shù)，選定FX2N32MR001型PLC表31 FX2N系列的基本單元型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴展模塊可用點數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N16MR001FX2N16MSFX2N16MT8824～32FX2N32MR001FX2N32MSFX2N32MT161624～32FX2N48MR001FX2N48MSFX2N48MT242448～64FX2N64MR001FX2N64MSFX2N64MT323248～64FX2N80MR001FX2N80MSFX2N80MT404048～64FX2N128MR001FX2N128MT646448～64 PLC擴展模塊的選擇模擬量輸入模塊主要用于連接傳感器或者變送器并接受其電壓信號或者電流信號。在控制系統(tǒng)中，傳感器和變送器用于測量位移、角位移、力、壓力、應變、速度、加速度、溫度、濕度、流量等物理量。模擬量輸出模塊，用于控制被控設備，例如，電動調(diào)節(jié)閥、比例電磁鐵、比例壓力閥、比例流量閥、液壓伺服馬達、伺服電動機等，這些設備的輸出與模擬量輸出模塊給定的電壓或電流成比例，以實現(xiàn)模擬量控制。模擬量信號的標準范圍為電流是4~20mA，0~20mA，電壓是0~5V，0~10V，5~5V，10~10V等。選擇模擬量輸入、模擬量輸出模塊的主要指標為模擬量的范圍、分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、數(shù)字位數(shù)及數(shù)字量存儲格式。其他特殊功能模塊還有高速計數(shù)模塊、PID過程控制模塊、運動控制模塊、可編程凸輪開關(guān)模塊、通信模塊和網(wǎng)絡通信模塊等，用于實現(xiàn)特殊的控制功能。I/O模塊是PLC與被控對象之間的接口，模塊選擇是否合適直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。對于超小型及小型PLC，I/O模塊與主機單元連在一起，選用時同樣要考慮上述幾個方面。本控制系統(tǒng)主要是順序控制，功能較為普通，對特殊功能擴展模塊沒有太大需求?！/O地址分配及外部配線，需要輸入點7個，輸出點13個，列出其I/O分配表，如表32所示表32 組合機床PLC控制系統(tǒng)的I/O分配表輸入設備輸入點編號輸出設備輸出點編號啟動按鈕SBX0KM1(M1快進)Y1行程開關(guān)SQ1X1KM2(M1工進)Y2行程開關(guān)SQ2X2KM3(M1慢退)Y4行程開關(guān)SQ3X3KM4(M1快退)Y6行程開關(guān)SQ4X4KM5(M2正轉(zhuǎn))Y3行程開關(guān)SQ5X5KM6(M2反轉(zhuǎn))Y5行程開關(guān)SQ6X6KM7(M3快進)Y7停止按鈕SB1X7KM8(M3工進)Y8KM9(M3慢退)Y10KM10(M3快退)Y12KM11(M4正轉(zhuǎn))Y9KM12(M4反轉(zhuǎn))Y11KM13(夾具夾緊電磁閥)Y13，畫出PLC的外部接線如圖32所示圖32 組合機床PLC控制系統(tǒng)的外部接線第四章 PLC的編程 概述梯形圖和指令語言是PLC的主要編程軟件。可編程控制器的內(nèi)部編程等效元件是程序設計的重要基礎概念。不同廠家、不同系列的PLC，其內(nèi)部軟繼電器（編程元件）的功能和編號也不同。FX2N列的PLC的等效編程元件包括輸入繼電器X、輸出繼電器Y、定時器T、計數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V/Z、指針、常數(shù)等。 編程語言的形式PLC的用戶程序是設計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設計的。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準（IEC11313）。PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）。 梯形圖語言（LD） 梯形圖語言是PLC程序設計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。 梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。 梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。指令表語言（IL） 指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對應的指令表。指令表表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設計；與梯形圖有一一對應關(guān)系。其特點與梯形圖語言基本一致。功能模塊圖語言（FBD） 功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。 功能模塊圖編程語言的特點：功能模塊圖程序設計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。順序功能流程圖語言（SFC） 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復雜的場合。圖5是一個簡單的功能流程編程語言的示意圖。 順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。主要用于其他編程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結(jié)構(gòu)化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。直觀性和操作性較差。 不同型號的PLC編程軟件對以上五種編程語言的支持種類是不同的，早期的PLC僅僅支持梯形圖編程語言和指令表編程語言。目前的PLC對梯形圖（LD）、指令表（STL）、功能模塊圖（FBD）編程語言都以支持。比如，SIMATICSTEP7MicroWIN 在PLC控制系統(tǒng)設計中，要求設計人員不但對PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC對編程語言支持的種類。 PLC控制的程序設計 PLC程序的設計方法在PLC發(fā)展的初期，沿用了設計繼電器電路圖的方法來設計比較簡單的PLC的梯形圖，即在一些典型電路的基礎上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點，最后才能得到一個較為滿意的結(jié)果。梯形圖的經(jīng)驗設計法師目前使用比較廣泛的一種設計方法，該方法的核心時候輸出線圈，這是因為PLC的動作就是從線圈輸出的（可以稱為面向輸出線圈的梯形圖設計方法）?！胺g”設計法PLC的梯形圖是在繼電