【文章內容簡介】 可編程控制器 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內存、電源模塊、底板或機架。 PLC 的組成框圖如圖 31 所示。 微 處 理 器存 儲 器電 源輸入單元輸出單元S BS QS AK MY VH L 圖 31 PLC 的組成框圖 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 （ 1） CPU CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和 數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)總線構成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是 PLC 不可缺少的組成單元。 CPU 速度和內存容量是 PLC 的重要參數，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 （ 2） I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O）完成的 。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關量輸入（ DI），開關量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 常用的 I/O 分類如下： 開關量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（ 420mA， 020mA）、電壓型（ 010V，05V， 1010V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit 等。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按 I/O 點數確定模塊規(guī)格及數量， I/O 模塊可多可少，但其最大數受CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。 （ 3）編程器 編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。 （ 4） 電源 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。 可編程控制器 PLC 的工作原理： PLC 工作時，接受從現場輸入設備送來的狀態(tài)和數據，通過輸入接口將信號存入輸入映像寄存器或者數據寄存器中，同時用掃描的方式監(jiān)視輸入的狀態(tài)信號。之后 PLC 按照程序存儲器中程序存放的先后順序逐條讀取指令，完成各種數據的運算傳遞和存儲等功能。在編譯解釋之后按照指令規(guī)定的任務完成各種運算和操作，最 后通過輸出接口把控制信號傳給執(zhí)行機構，同時PLC 可以響應各種外部設備的工作請求以實現輸出控制制表打印或數據通信等功能。 二、 PLC 的選擇 FX 系列 PLC 的基本單元內有 CPU、 I/O 接口電路、存儲器及標準電源。擴展單元用于擴展 I/O 點數，其內部設有標準電源可供擴展模塊使用。擴展模塊也是用于增加 I/O 點數及改變 I/O 特性，其電源從基本單元或擴展單元上取得。 FX 系列有各種點數及各種輸出類型的基本單元、擴展單元和擴展模塊，他們可以自由混合配置，使系統(tǒng)配置靈活方便，其內部有一個 16 位的CPU 和一個專用邏輯處理器，執(zhí)行 、響應速度很快和高速計數器，像 FX2N的 PLC 給用戶提供了 298 條功能指令。由此可見， FX2N 系列的 PLC 為單元式結構，但其功能強大、組合靈活，可與模塊式 PLC 媲美。 為了控制方便，烘干室每個區(qū)都有一個獨立的 PLC，每個控制器需要有38 個輸入點和 33 個輸出點。本次設計選擇型號為 FX2N80M 的 PLC，它有40 個輸入點和 40 個輸出點。 FX2N 系列 PLC 是 FX 家族中最先進的系列，它的執(zhí)行速度更快，通訊功能更加齊全，為工業(yè)自動化控制提供最大的靈活性和控制能力，同時它可以連接各種特殊模塊，使數據處理更加簡單通信更加方便。 三、 I/O 點的分配 烘干室各區(qū)配置的 PLC 完全相同，接線與控制過程也相同。所以只列出一區(qū)的 I/O 點分配情況。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 表 31 輸入節(jié)點配置 X0 自動選擇 X13 11 排濕風機啟動 X1 手動選擇 X14 11 排濕風機停止 X2 停止 X15 12 排濕風機啟動 X3 11 吊扇啟動 X16 12 排濕風機停止 X4 11 吊扇停止 X17 13 排濕風機啟動 X5 12 吊扇啟動 X20 13 排濕風機停止 X6 12 吊扇停止 X21 14 排濕風機啟動 X7 13 吊扇啟動 X22 14 排濕風機停止 X10 13 吊扇停止 X23 傳動鏈啟動 X11 14 吊扇啟動 X24 傳動鏈停止 X12 14 吊扇停止 X25 自動啟動 X26 11 吊扇變頻器正常 X36 11 吊扇過電荷 X27 12 吊扇變頻器正常 X37 12 吊扇過電荷 X30 13 吊扇變頻器正常 X40 13 吊扇過電荷 X31 14 吊扇變頻器正常 X41 14 吊扇過電荷 X32 11 風扇變頻器正常 X42 11 風扇 過電荷 X33 12 風扇變頻器正常 X43 12 風扇 過電荷 X34 13 風扇變頻器正常 X44 13 風扇 過電荷 X35 14 風扇變頻器正常 X45 14 風扇 過電荷 表 32 輸出節(jié)點配置 Y0 11 吊扇高速 Y14 11 風扇高速 Y1 11 吊扇中速 Y15 11 風扇中速 Y2 11 吊扇低速 Y16 11 風扇低速 Y3 12 吊扇高速 Y17 12 風扇高速 Y4 12 吊扇中速 Y20 12 風扇中速 Y5 12 吊扇低速 Y21 12 風扇低速 Y6 13 吊扇高速 Y22 13 風扇高速 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 Y7 13 吊扇中速 Y23 13 風扇 中速 Y10 13 吊扇低速 Y24 13 風扇低速 Y11 14 吊扇高速 Y25 14 風扇高速 Y12 14 吊扇中速 Y26 14 風扇中速 Y13 14 吊扇低速 Y27 14 風扇低速 Y30 11 吊扇啟動 Y34 11 風扇啟動 Y31 12 吊扇啟動 Y35 12 風扇啟動 Y32 13 吊扇啟動 Y36 13 風扇啟動 Y33 14 吊扇啟動 Y37 14 風扇啟動 Y40 傳動鏈 167。 FX2N4AD 的簡介 FX2N4AD 是一個模數轉換模塊，它可以 把生產現場連 續(xù)變化的模擬信號行轉換成適合 PLC 內部處理的數字信號。輸入的模擬信號經運算放大器放大后進 A/D 轉換，再經光電藕合器為 PLC 提供一定位數 的數字信號。 一、 FX2N4AD 的 結構 （ 1） FX2N4AD 模擬特殊模塊有四個輸入通道，輸入通道接收模擬信號并將其轉換成數字量，這稱為 A/D 轉換。 FX2N4AD 最大分辨率是 12 位。 （ 2）基于電壓或電流的輸入 /輸出的選擇通過用戶配線來完成，可選用的模擬值范圍是 10V 到 10VDC（分辨率 5mV）。并且 /或者 4 到 20mA， 20到 20mA（ 分辨率： 20uA） 。 （ 3） FX2N4AD 和 FX2N 主單元之間通過緩沖存儲器交換數據，FX2N4AD 共有 32 個緩沖存儲器（每個 16 位） 。 （ 4） FX2N4AD 占用 FX2N 擴展總線的 8 個點。這 8 個點可以分配成輸入或輸出。 FX2N4AD 消耗 FX2N 主單元或有源擴展單元 5V 電源槽 30mA的電流 。 二、 FX2N4AD 的安裝注意事項 （ 1）模擬輸入通過雙絞屏蔽電纜來接收，電纜應遠離電源線或其他可能產生的電線 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 （ 2）如果輸入有電壓波動，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個平滑電容器（ ～ ， 25V） （ 3）如果使用電流輸入 ，請互連 V+和 I+端子。 （ 4）如果存在電氣干擾，請連接 FG 的外殼地端和 FX2N4AD 的接地端。 （ 5）連接 FX2N4AD 的接地端與主單元的接地端?？尚械脑?，在主單元使用 3 級接地。 三、 緩沖寄存器（ BFM）的簡介 PLC 與 FX2N4AD 的通信是通過緩沖寄存器（ BFM）進行的。 表 33 緩沖寄存器（ BFM） 0 通道初始化，缺省值為 H0000 1~4 存放通道 1~4 的采樣值，用于求平均值 5~8 存放四個通道的平均輸入采樣值 9~12 每個輸入通道當前值存放 13~14 保留 15 用于選擇 AD 轉換速度： 0 為正常速度， 15ms；如為 1，則選擇高速， 6ms 16~19 保留 20 復位到缺省值預設，缺省值為 0 21 禁止調整偏移量、增益值，缺省值為 0 22 偏移、增益調整 23 偏移值，缺省值為 0 24 增益值，缺省值為 5000 25~28 保留 29 錯誤狀態(tài) 30 識別碼： K2020 31 不能使用 編程中用到的重要寄存器： （ 1）在 BFM0 中寫入十六進制 4 位數字 H進行 A/D 模塊通道初始化，最低位數字控制 CH1， 最高位控制 CH4。 =0 時設定輸入范圍為 10~10V，河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 =1 時，設定輸入范圍為 4mA~20mA， =2 時，設定輸入范圍為 20~20mA，=3 時關斷通道。由于該系統(tǒng)采用的溫濕度傳感器信號為電流，所以系統(tǒng)的BFM 的值設為： H1111。 （ 2）狀態(tài)信息 BFM29 表 34 狀態(tài)信息 BFM29的位設備 開 ON 關 OFF b0：錯誤 b1b4中任何一個為 ON 如果 b2到 b4中任何一個為ON，所有通道的 A/D轉換停止 無錯誤 b1：偏移 /增益錯誤 在 EEPROM中的偏移 /增益數據不正?；蛘哒{整錯誤 增益 /偏移數據正常 b2：電源故障 24V DC電源故障 電源正常 b3：硬件錯誤 A/D轉換器或其它硬件故障 硬件正常 b10：數字范圍錯誤 數字輸出值小于 2048或大于2047 數字輸出值正常 b11：平均采樣錯誤 平均采樣數不小于 4097，或不大于 0（使用缺省值 8） 平均正常（在 1到 4096之間） b12：偏移 /增益調整禁止 禁止 BFM21的（ b1， b0）設為（ 1， 0） 允許 BFM21的（ b1， b0）設為（ 1， 0） （ 3）識別碼 BFM30 可以使用 FROM 指令讀出特殊功能模塊的識別 號， FX2N4AD 單元的識別號是 K2020。 四、 FX2