【文章內(nèi)容簡介】 輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有狀態(tài)和數(shù)據(jù) ，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應單元內(nèi)，輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （ 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC總是由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路 進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯青島科技大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 9 形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 （ 3） 輸出刷新階段 當用戶程序結(jié)束后， PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，在經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是 PLC 真正的輸出 [19]。 —— 是 PLC 的核心部分。與通用微機 CPU一樣， CPU在 PC 系統(tǒng)中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞。其功能： Page 10 10 （ 1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器； （ 2）接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； （ 3）診斷電源和 PC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯誤； （ 4）在 PC 進入運行狀態(tài)后： a） 執(zhí)行用戶程序 —— 產(chǎn)生相應的控制信號（從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去啟閉有關的控制電路） b）進行數(shù)據(jù)處理 —— 分時、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運算任務 c） 更新輸出狀態(tài) —— 輸出實施控制（根據(jù)運算結(jié)果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等） 系統(tǒng)程序存儲器 —— 存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應用功能子程序、命令 解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng)參數(shù) 青島科技大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 11 *不能由用戶直接存取 用戶存儲器用戶程序存儲器 —— 存放用戶程序。即用戶通過編程器輸入的用戶程序。 功能存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)） —— 存放用戶數(shù)據(jù) PC 的用戶存儲器通常以字（ 16 位 /字）為單位來表示存儲容量。 注意：系統(tǒng)程序直 接關系到 PC 的性能，不能由用戶直接存取，所以，通常PC 產(chǎn)品資料中所指的存儲器形式或存儲方式及容量，是指用戶程序存儲器而言。 輸入輸出接口是 PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。 PLC 的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。 現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給 PLC 各種控制信號，如限位開 關、操作按鈕、選擇開關以及其他一些傳感器輸出的開關量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成 CPU 能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將 CPU 送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設備的執(zhí)行元件。 1)輸入接口 輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關、行程開關、繼電器觸頭等開關量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。 以圖 2 所示的直流輸入接口電路為例， R1 是限流與分壓電阻， R2 與 C 構(gòu)成濾波電路，濾波后 的輸入信號經(jīng)光耦合器 T 與內(nèi)部電路耦合。當輸入端的按鈕 SB 接通時，光耦合器 T 導通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成 PLC 能處理的 5V標準信號電平 (簡稱 TTL)，同時 LED 輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。 圖 2 直流輸入接口電路 濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強電干擾進入 PLC。由于輸入電信號與 PLC 內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為 5V的 TTL 送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給 CPU。 2)輸出接口 輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有 Page 12 12 接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥 (模擬量 )、調(diào)速裝置 (模擬量 )、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似 ，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。 微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上， CPU 通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。 3)其它接口 若主機單元的 I/O 數(shù)量不夠用，可通過 I/O 擴展接口電纜與 I/O 擴展單元 (不帶 CPU)相接進行擴充。 PLC 還常配置連接各種外圍設備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、 EPROM 寫入等功能。 編程器作用是將用戶編寫的程序下載至 PLC 的用戶 程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示 PLC 狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。 編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型 PLC 的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。 目前 PLC 制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助 PLC 編程支持軟件，當個人計算機安裝了 PLC 編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和 PLC 之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向 傳送、監(jiān)控PLC 運行狀態(tài)等。 PLC 的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供 CPU、存儲器等所需的直流電，是整個 PLC 的能源供給中心。 PLC 大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關穩(wěn)壓電源，許多 PLC 電源還可向外部提供直流 24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。 三菱 FX 系列 PLC 簡介 及型號說明 三菱公司的 FX 系列 PLC 是比較具有代表性的微型 PLC，除具有基本指令表編程以外，還可以采用梯形圖編程及對應機械動作流程進行順序設計的 SFC（ Sequential Function Chart）順序功能圖編程，而且這些程序可以相互轉(zhuǎn)換。在FX 系列 PLC 中還設置了高速計數(shù)器、各種應用指令及模塊，大大的擴大 展 了本系列 PLC 的功能和應用領域。 FX 系列 PLC 型號的含義如下： 青島科技大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 13 其中系列名稱：如 0、 0s、 1s、 0N、 1N、 2N 等 單元類型： M— 基本單元 E— 輸入輸出混合擴展單元 Ex— 擴展輸入模塊 EY— 擴展輸出模塊 輸出方式： R— 繼電器輸出 S— 晶閘管輸出 T— 晶體管輸出 特殊品種： D— DC 電源， DC 輸出 Al— AC 電源， AC（ AC100～ 120V）輸入或 AC 輸出模塊 H— 大電流輸出擴展模塊 V— 立式端子排的擴展模塊 C— 接插口輸入輸出方式 F— 輸入濾波時間為 1ms的擴展模塊 例如 FX2N— 32MT— D表示 FX2N 系列， 32 個 I/O 點基本單位，晶體管輸出，使用直流電源， 24V 直流輸出型。 本章小結(jié) 本章系統(tǒng)全面的介紹了有關 PLC 的基本知識，其型號、優(yōu) 勢、功能及組成和各部分的作用 ，使讀者能夠?qū)删幊炭刂破饔?總體全面的了解。 3 自動化立體倉庫的系統(tǒng)設計 立體倉庫的基本組成 Page 14 14 自動化立體倉庫是機械和電氣、強電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主要由貨物儲存系統(tǒng)、貨物存取和傳送系統(tǒng)、控制和管理等三大系統(tǒng)所組成。貨物存儲系統(tǒng)由立體貨架的貨格 (托盤或貨箱 )組成，貨架按照排、列、層組合而成立體倉庫儲存系統(tǒng)；貨物存取和傳送系統(tǒng)承擔貨物存取、出入倉庫的功能，它由有軌或無軌堆垛機、出入庫輸送機、裝卸機械等組成；自動化立體倉庫視情況不同采取不同的控制方式：有的倉庫只 采取對存取堆垛機、出入庫輸送機