【文章內(nèi)容簡介】 優(yōu)點而廣泛用于工業(yè)控制中,在實際應(yīng)用中涉及的問題很多?？傊? 在PLC 選型時應(yīng)遵循以下注意事項:1) 根據(jù)PLC 是單機控制還是形成網(wǎng)絡(luò)、輸入輸出點數(shù)、控制功能確定PLC 的規(guī)模, 并且在選購PLC 時要在實際需要點數(shù)的基礎(chǔ)上留有一定余量。2) 用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標, 一般存儲容量越大、速度越快的PLC 價格就越高, 應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用 PLC 產(chǎn)品。3) 根據(jù)用戶程序開發(fā)量的大小與難易, 開發(fā)周期的長短以及資金情況合理配備編程器。4) 在滿足要求的情況下盡量選擇比較熟悉的機種和機型。5) 根據(jù)不同的控制要求, 選用合適規(guī)模的PLC , 避免造成太多的資源浪費。6) 冗余系統(tǒng)不是必選的, 要充分考慮系統(tǒng)的性能價格比。7) 盡量選用大公司的產(chǎn)品, 其產(chǎn)品質(zhì)量比較有保障, 且技術(shù)支持、售后服務(wù)較完善, 有利于產(chǎn)品擴展與軟件升級。8) 經(jīng)常了解PLC 產(chǎn)品的發(fā)展趨勢和市場動態(tài), 選擇技術(shù)經(jīng)濟指標高的PLC 產(chǎn)品。 I/O 點的配置根據(jù)設(shè)計主要技術(shù)指標：車房信號臺功能：1）井口、井下提升信號的數(shù)字顯示及文字提示。包括運人、運物、檢修等工作方式的燈光顯示信號；上、下、慢上、慢下、停車、急停等工作執(zhí)行信號的燈光和數(shù)顯信號。2）存儲井口信號臺本次、前次等的打點信號。井口信號臺功能：1）完成各種提升信號的按鈕檢測、顯示及聲音提示。包括運人、運物、檢修、水平聯(lián)系等選擇按鈕；上、下、慢上、慢下、停車、急停等信號按鈕。2）完成本水平及井下各種信號的閉鎖和監(jiān)控。3）完成向車房發(fā)送信號的功能。4）完成本次、前次等的打點信號的存儲。井下信號臺功能蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 11 頁 共 91 頁1）完成各種提升信號彈按鈕檢測、顯示及聲音提示包括工作方式信號，工作執(zhí)行信號及其它信號。2）完成本水平各種信號的閉鎖功能。3）完成向進口發(fā)送信號的功能。由上述功能的要求可以將 I/O 點的配置如下表：輸入信號點數(shù) 輸出信號點數(shù)井口信 號臺總開關(guān)信號 1 點 信號解除 1 點要罐信號 1 點搖臺信號 2 點罐位信號 1 點井下各信號臺要罐信號 1 點搖臺信號 2 點罐位信號 1 點慢上信號 1 點慢下信號 1 點公有信號慢上信號 1 點慢下信號 1 點運礦信號 1 點運物信號 1 點運人信號 1 點目的地選擇信號 5 點鎖罐信號 1 點停車信號 1 點急停信號 1 點檢修信號 1 點罐位信號顯示 5 點要罐信號顯示 5 點上行信號顯示 1 點下行信號顯示 1 點慢上、下信號顯示 2 點停車信號顯示 1 點急停信號顯示 1 點檢修信號顯示 1 點信號解除 1 點鎖罐信號顯示 1 點搖臺信號顯示 5 點蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 12 頁 共 91 頁 根據(jù)要求選擇出的 PLC本設(shè)計要求采用三菱產(chǎn)品對系統(tǒng)進行設(shè)計，根據(jù)實際情況本設(shè)計采用 FX 系列：FX 系列的輸入輸出點數(shù)可以達到 16~128 點，配置擴展單元后可以達到 256 點，其速度快，基本指令的執(zhí)行速度為 12ms/步。容量大，具有 8K 步的 EPROM 和 2K 步的RAM，豐富的軟元件，內(nèi)附高速計數(shù)器，有 6 個和普通的輸入口兼容的高速計數(shù)器兼容的輸入點，最高計數(shù)頻率大達 10KHz。在 20 世紀 90 年代三菱公司推出 FX2N 系列產(chǎn)品，它是小型化，高速蝦，高性能和所有方面都相當于 FX 系列中最高檔次的超小型程序裝置。系列配置靈活，固定，再基本單元上連接擴展單元或者擴展模塊，可進行 16 到 256 點的靈活輸入/輸出組合，程序容量大，內(nèi)置 800 步的 RAM，最大可擴展至 16K 步，編程指令豐富。FX 系列的系列序號 0S， 0N，1N，2N，2NC 等。網(wǎng)路amp。數(shù)據(jù)通信：連接到世界上最流行的開放式網(wǎng)路CCLink， Profibus DP和DeviceNet或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)如ASI或I/O LINK 解決你的通信需求。串行通信選項包括RS232，RS422或RS485?？紤]到以上的各種設(shè)計需要，我們在本次設(shè)計 PLC 選用了三菱的 FX2N128MR001型號 PLCFX2N128M 端子排列蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 13 頁 共 91 頁 上位機選擇選擇操作界面簡潔、編程便捷、使用方便、與 PLC 通信良好的 19IPC610 型機架安裝工業(yè)電腦機箱，配上 19 DisplayFPM3190 平板顯示屏實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和狀態(tài)顯示，簡化了面板的設(shè)計、便于運行參數(shù)的修改、增加系統(tǒng)控制的靈活性，同時縮減了系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的時間。研華工控機：帶 ATX 主板選項的 4U 高 14 槽機架安裝機箱 Main Features 4U 高 14 槽機架安裝機箱 多種電源選項 帶濾網(wǎng)的熱插拔 86CFM 冷卻風扇 可選 ATX 主板版本 IPC610 是 19 機架安裝工業(yè)電腦機箱，專為任務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用而設(shè)計。此機箱可容納一個 14 槽 PCI/ISA 總線無源底板或者標準 ATX 主板，并支持各種電源?？缮湘i的面板門可防止在未經(jīng)許可的情況下對機箱進行訪問。一個熱插拔過濾冷卻風扇能夠使整個機箱內(nèi)的空氣保持正壓。通過其螺絲夾和防振安裝的驅(qū)動器托架，IPC610 能夠在沖擊、振動和灰塵較多的惡劣環(huán)境下工作。19 DisplayFPM3190 工控顯示屏：The FPM3190 is a 19inch color TFT LCD flat panel monitor specifically designed for industrial applications. 產(chǎn)品特點：19 寸 SXGA TFT LCD 分辨率達到 1280*1024輸入信號自動識別 最高亮度可達 250cd/ m2 多掃描功能：支持 SXGA，XGA，SVGA，VGA 和文本模式 支持多信號輸入:VGA,DVI,Video 和 SVideo 不銹鋼機箱,符合 NEMA4/IP65 標準的防銹前面板 支持面板安裝,壁掛式安裝,機架安裝和 VESA 懸臂安裝以上位計算機 IPC610 作主站，PLC 作從站，由主站發(fā)指令進行通信，從站應(yīng)答，蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 14 頁 共 91 頁主、從站之間通過 RS232C 或 RS422 接口通信。串行通信作為上位機和下位機聯(lián)系的橋梁，因此上位機通信模塊設(shè)計在整個設(shè)計程序占有非常重要的地位。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及計算機網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，計算機通信技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。作為傳統(tǒng)的計算機通信方式的串行通信，由于具有線路簡單、應(yīng)用靈活、可靠性高等一系列優(yōu)點長期以來獲得了廣泛的應(yīng)用。計算機串行通信在數(shù)據(jù)財經(jīng)、數(shù)據(jù)通信、故障檢測、計算機遠程監(jiān)控等方面有廣泛的實用價值，特別在 Windows 下的串口通信可以充分利用 Windows 下的軟件資源優(yōu)勢，實現(xiàn)多任務(wù)條件下對外部的數(shù)據(jù)傳輸、信息收集和處理。在本系統(tǒng)中，我們采用了性能/價格比較高的計算機構(gòu)成廠級的監(jiān)控工作站。在 PLC 與上位計算機之間采用 RS485 和 RS232C 標準通信接口進行通信。在兩級計算機控制系統(tǒng)中，最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)就是上位機。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免因上位機的故障導(dǎo)致系統(tǒng)控制失靈，所有采集到的信號都反饋到 PLC 當中。上位機需要通過串行通信取得所需的數(shù)據(jù)信息，并通過串行通信將必要的控制信息和參數(shù)設(shè)置信息寫入 PLC 的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。因此，串行通信作為上位機和下位機聯(lián)系的唯一方式，在整個系統(tǒng)中具有非常重要的作用。計算機與計算機或計算機與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換的方式主要有串行通信和并行通信兩種方式，其中串行通信指的是數(shù)據(jù)逐位傳輸?shù)姆绞?。由于串行通信方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。1）串行通信串行通信方式又可分為兩種：同步串行通信方式和異步串行通信方式。：同步串行通信是以數(shù)據(jù)塊（字符塊）為信息單位傳送，每幀信息可以包含很多字符。同步通信要求通信雙方以相同的速率進行，而且要準證確協(xié)調(diào)，通常通過共享一個時鐘或定時脈沖源保發(fā)送方和接收方準確同步。這種通信方式的效率較高，但是對時鐘同步要求非常嚴格，成本較高。：異步串行通信以字符為信息單位傳送。雙方需要遵守異步通信協(xié)議，以字符為數(shù)據(jù)單位，發(fā)送方傳送字符的時間間隔不確定。每個字符傳輸都以起始位開始，以停止位結(jié)束。通信雙方所指定的字符的數(shù)據(jù)位數(shù)，奇偶校驗方法和停止位數(shù)必須相同。其傳輸效率比同步通信方式低，但是成本較低。異步通信是在以起始位開始、停止位結(jié)束的一個字符內(nèi)按約定的頻率進行同步接收。各個字符之間允許有間隙，而且兩個字符之間的間隔是不固定的。在同步通信方式中，不僅同一字符中的相鄰兩位間的時間間隔要相等，而且相鄰字符間的時間間隔蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 15 頁 共 91 頁也要求相等，這也是同步通信和異步通信方式的主要差別所在。因此，異步串行通信一般用在數(shù)據(jù)傳送時間不能確知，發(fā)送數(shù)據(jù)不連續(xù)，數(shù)據(jù)量較少和數(shù)據(jù)傳輸速率較低的場合；而同步串行通信則用在要求快速、連續(xù)傳輸大批量數(shù)據(jù)的場合2）串行通信接口標準在串行通信時，要求通信雙方都采用一個標準接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進行通信。在設(shè)計通信接口時，一般都采用標準接口以提高其通用性。本系統(tǒng)中，上、下位機進行通信首先面臨的問題就是通信標準的選擇問題。 接口標準RS232C 接口標準（全稱 EIARS232C 標準）是在 1969 年由美國電子工業(yè)聯(lián)合會（EIA，Electronic Industrial AssociateRemended Standard232C）與 Bell 公司、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同開發(fā)的用于串行接口的通信協(xié)議。它最初是為遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE（Data Terminal Equipment）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（Data Communication Equipment）而制定的 [46]。雖然這個標準的制定沒有考慮計算機系統(tǒng)的應(yīng)用要求，但是廣泛的用于計算機與終端或外設(shè)之間的連接。 接口標準RS485 標準也是一種平衡傳輸方式的串行接口標準，它和 RS422A 兼容并且擴展了 RS422A 的功能。本系統(tǒng)中，上位機和下位機的通信運用了以上標準中的 RS485 和 RS232C 兩種通信標準。計算機具有標準 RS232C 接口，而 PLC 具有標準 RS485 接口，兩者通過電纜和 RS485/RS232C 轉(zhuǎn)換模塊連接。 MCGS 組態(tài)軟件概述MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2022等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書第 16 頁 共 91 頁一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 與眾不同、個性獨特良好的體系結(jié)構(gòu)，合理的程序設(shè)計，周到的用戶理念MCGS成功的度過開發(fā)期，也使北京昆侖通態(tài)快速的成為工控行業(yè)的佼佼者。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點， 具體說MCGS具有如下的特點： 1）全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的使用習慣和要求，真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，可運行于Microsoft Windows95/98/Me/NT/2022等多種操作系統(tǒng)；2）龐大的標準圖形庫、完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的漂亮、生動的工程畫面；3）全新的ActiveX動畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計劃曲線、相對曲線、多行文本、通用棒圖等，使您能夠更方便、更靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。4）支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動；此外，獨特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令相結(jié)合，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。5）簡單易學(xué)的類Basic腳本語言與豐富的MCGS策略構(gòu)件，使您能夠輕而易舉地開發(fā)出復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)。6）強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場情況的第一手數(shù)據(jù)。7）方便的報警設(shè)置、豐富的報警類型、報警存貯與應(yīng)答、實時打印報警報表以及靈活的報警處理函數(shù)，使您能夠方便、及時、準確地捕捉到任何報警信息。8）完善的安全機制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，MCGS還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以保護組態(tài)開發(fā)者的成果。9）強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以及各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。10）良好的可擴充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機制，方便地擴展MCGS組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進行連接。11）提供了WWW瀏覽功能，能夠方便地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場控制與企業(yè)