【文章內(nèi)容簡介】 系列（輸出類型同上）：最多可控制 2048點（使用遠程 I/O）， 程序容量大 16K， 30K 步，可擴展到 120K 步， CUP運行世界最快（ 1ms/20 步，快速起運 以下） 。 FPO 系列（輸出同上）：世界產(chǎn)品體積最小，掃描周期 1ms，選擇點從 10到 128點。 各種 常用 PLC 詳述 請參閱由于慶廣編著 清華大學出版社出版的《可編程控制器原理及系統(tǒng)設計》。 ④ 三菱 FX 系列可編程控制器介紹： FX 系列可編程控制器是當今國內(nèi)外最新，最具特色、最具代表性的微型 PLC。特與日本三菱電機公司研發(fā)的。在 FX 中，除基本的指令表編程方式外，還可以采用梯形土編程及對應機械動作流程進行順序設計的 SFC 順序功能圖編程，而且這些程序可互相轉(zhuǎn)換。在 FX 系列PLC 中設置了高數(shù)計數(shù)器，對來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進行中斷處理，擴大了 PLC的應用領域。其 FX2N PLC還可以采用作為擴展 設備的硬件計數(shù)器，可獲取最高 50kHz的高速脈沖。 FX 系列 PLC 基于“基本功能、高速處理、便于使用”的研發(fā)理念，使其具有數(shù)據(jù)傳送與比較，四則運算與邏輯運算、數(shù)據(jù)循環(huán)與移動等應用指令系統(tǒng)。除此之外，還具有輸入輸出刷新、中斷、高速計數(shù)器比較指令、高速脈沖輸出等告訴處理指令，以及在 SFS 控制方面，將機械控制的標準動作封裝化的狀態(tài)初始化指令等，使功能大大增加。 FX系列 PLC 在特殊控制方面不但具備模擬量輸入輸出控制，而且具有定位控制幾 PID系統(tǒng)控制。在通信方面，能夠方便地與 PC計算機鏈接實現(xiàn)數(shù)據(jù)交 換與管理。 7 2 全自動煮飯機控制系統(tǒng)的 PLC選型和資源配置 本章主要介紹 全自動煮飯機控制系統(tǒng)的 PLC選型和資源配置 .首先根據(jù)控制要求判斷出所需的外圍設備 ,并判斷出最佳的 PLC 及 CPU 型號。最后是要做好資源配置工作 ,并簡單的介紹了一下 I/O接口。 為下一章的系統(tǒng)設計做好基礎工作。 控制系統(tǒng)構成 根據(jù)上一節(jié)提出的控制要求 ,能夠基本判斷出全自動煮飯機所需的外圍設備。在這個設計中我們的最終想法實在無人參與的情況下完成變大米為米飯的課程， 所以我們能夠提前想象到設計中應該用到的元器件等等。首先我覺得必須要有一個儲米的容器 ,因為只有這樣才能適時地保證大米供應，為了在以后設計中便于理解我將之取名為儲米倉，有了儲米倉當然一定要有一個通道 ,用來完成從儲米倉取米。這樣才能保證大米的有序進入 ,而這個通道要完成 8 自動控制就必然設定一個電磁閥。這是其功能及控制要求決定的。又因為我們在日常生活中買的大米都是必須經(jīng)過清洗才能加工進食的 ,所以在本設計中也必須有一個能進行清洗的裝置 ,在這個裝置中應該包括一個進水通道 ,一個排水通道和一個攪拌機。為了在以后設計中便于理解我 將之取名叫作洗米倉。當大米在攪拌倉完成清洗工作后 ,就是要完成大米的烹飪過程。因為現(xiàn)在市面上已經(jīng)具有了包括模糊控制理論在內(nèi)的米加工工具 ,如電飯煲（其工作原理在這兒暫不介紹，如須進一步了解請參閱 yaochenglong 在百度網(wǎng)上發(fā)表的《電飯煲的工作原理》一文，所以本設計只需在設計中鑲嵌一個類似裝置即可。當然在設計中必須涉及到對其的控制。 根據(jù)控制要求這套全自動煮飯機的外圍設備大概包括 :啟動按鈕 ,停止按鈕 ,人數(shù)選擇按鈕 ,水位判斷開關，水位檢測設備 ,電磁進米閥 ,電磁進 /排水閥 ,攪拌電動機 ,煮飯倉開關。 制系統(tǒng)圖 控制系統(tǒng)圖是在控制要求既定的情況下最直觀的觀看 PLC對外圍設備的控制 .因為所用的外圍設備都要與 PLC 的 I/O 接口相連 ,所以在完成外圍設備的選擇后 ,決定 PLC 就成為最主要的工作了。因為只有在 PLC 確定的情況下 ,才有辦法完成控制系統(tǒng)的設置。 針對不同的 PLC有著不同的設計思維方法，由于 I/O 接口不同有可能還涉及都增添各種模塊等?，F(xiàn)在市面上PLC品種齊全，各個生產(chǎn)廠家更是為自己的產(chǎn)品設計了獨特的編成軟件?，F(xiàn)在市面上比較普便的 PLC 產(chǎn)品有西門子公司的 S7200 系列， OMRON 公司的 C200H 系列，松下 FP 系列等。詳細介紹請參閱由汪曉平等編著的《可編成控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導航》。由于作者本人比較早接觸西門子公司生產(chǎn)的 S7200 系列 PLC，而且因其具有體積下、運行速度高、功能強等特點，所以我在本設計中采用了西門子公司的 S7200系列 PLC，再根據(jù)設計中可能用到的 I/O數(shù)等參數(shù)分析在本設計中最適合的 CPU為 CPU224。 S7200 CPU224的主要技術指標見附錄。 全自動煮飯機的 控制系統(tǒng)圖如圖 。 9 圖 全自動煮飯機控制系統(tǒng)圖 PLC框架配置圖 根據(jù)大概的全自動煮飯機 的外圍設備數(shù)及控制要求 ,再結(jié)合經(jīng)濟性來綜合考慮 ,我認為此套設計采用散西門子公司的 S7200系列整體式 PLC性價比優(yōu)勢最高 .首先 , S7200I/O設備齊全并豐富 ,無須再單獨增加 另外的電源模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊。 PLC框架配置圖如圖 所示。 圖 PLC 框架配置圖 I/O接口 由于 CPU模塊有 14點數(shù)字量輸入，有 10點數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入 /輸出模塊。采用 I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應的輸入地址是 ～ ,輸出端子對應的輸出地址 是 ～ 。 主要 I/O接口有 ： ① I/O擴展接口。用于擴展 PLC的輸入輸出點數(shù)，它可將主機與 I/O擴展單元連接起來。 ② 智能 I/O接口。這種接口具有獨接口是 PLC主機與外部設備之間的連接電路，為提高抗干擾能力，一般輸出接口均有光電隔離電路。 來自現(xiàn)場的檢測元件信號及指令元件信號經(jīng)輸入接口近入 PLC，檢測元件指傳感器、按鈕、寄存器的觸點、行程開關等，由這些元件檢測工業(yè)現(xiàn)場的壓力、位置、電流、電壓、溫度等物理量即為檢測元件信號，而指令信 號是指操作者在控制臺或鍵盤上發(fā)出的信號，如啟動、停止等。這些信號有的是開關量，有的是模擬量，有的是直流信號，有的是交流信號，所以要根據(jù)輸入信號的類型選擇合適的輸入接口。 由 PLC發(fā)出的各種控制信號經(jīng)輸出接口去控制和驅(qū)動負載，如控制電動機的啟動、停止和正反轉(zhuǎn)，控制指示燈的亮和滅，控制電磁閥的開閉、繼電器線圈的通斷電等?？刂曝撦d的輸出信號形式不同，所以也要根據(jù)具體情況選擇和合適的輸出接口。 為了擴展 PLC的功能，除了 I/O接口外， PLC還配置了其他一些接口立的微處理和控制軟件，用于適應和滿足復雜控制功能的要求 ，如：位置閉環(huán)控制模塊、 PID調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制模塊、高速計數(shù)模塊（其計數(shù)品率可達計時千赫以上）等。 ③ 通信接口。用于將 PLC 與計算機、打印機等外部設備相連，也可以構成集散型控制系統(tǒng)或局域網(wǎng)。 10 ④ A/D和 D/A接口。由于 CPU只能處理數(shù)字信號，當輸入輸出信號為模擬量時，則需要A/D和 D/A接口進行信號轉(zhuǎn)換。 PLC各功能模塊的選用，應根據(jù)系統(tǒng)控制的需要進行合理的配置。 CPU模塊采用西門子的 CPU224（ AC/DC/繼電器 ）模塊，本來 224型 CPU最大可連接的擴展模塊數(shù)量是 7 個，它控制著整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地運行，同時由于該模塊采用交流 220V供電，并且自帶 14個數(shù)字量輸入點和 10個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動煮飯機控制系統(tǒng)的要求，所以不要需要另外的電源模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊，但由于本設計中涉及到時間的定時開機。而編程軟件不能大度實現(xiàn)控制要求，所以我在控制系統(tǒng)中加入了一個時鐘模塊。 3 全自動煮飯機控制系統(tǒng)程序設計和調(diào)試 在本章中主要介紹全自動煮飯機的工作流程 ,這是下一節(jié)軟件實現(xiàn)的基礎 .并介紹了西門子公司專為 S7200設計的編程軟件 STEP7MICRO/WIN32。 編程軟件 編程軟件采用西門子公司為其生產(chǎn)的 PLC而設計的編程軟件 STEP7MICRO/WIN32， 它是 11 基于 Windows 的應用軟件， 它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)?，F(xiàn)在加上全中文化程序后，可在去中文的界面下進行操作，用戶使用起來更加方便。其操作界面見圖 。 圖 STEP7Micro/WIN32編程軟件界面 STEP7Micro/WIN32 編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應用軟件的開發(fā) ， 其主要實現(xiàn)以下功能。 ① 在脫機（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機方式時，計算機與 PLC斷開連接，此時能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計算機的磁盤上。 ② 在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關系的 PLC直接進行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。 ③ 在編輯程序的過程中進行語法檢查，可以避免一些語法錯誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯誤處的下方自動加紅色波浪線，語句表的錯誤行前自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。 ④ 對用戶程序進行文檔管理，加密處理等。 ⑤ 設置 PLC 的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。 PLC與計算機間的連接見圖 圖 PLC 與計算機間的連接 有關 STEP7MICRO/WIN32 的詳細介紹請參照 由 于慶廣編著清華大學出版社出版的《可編程控制器原理及系統(tǒng)設計》。第六章編程軟件部分。 程序的流程圖、構成和相關設置 流程圖 流程圖通常被稱為邏輯流程圖，這是種用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行過程，反映輸入與輸出的關系。邏輯流程圖會使整個程序脈絡清楚，便于分析控制程序，查找故障點及調(diào)試 12 程序和維修程序。有時對一個復雜的程序，直接用語句表和梯形圖編程可能覺得難以下手，則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制 PLC程序。 在這個控制系統(tǒng)中我主要做了正常運行，和強制停止兩 個運行過程，所以在這之前就要畫出這兩個運行狀況的工作流程圖，以便下一章的軟件設計。 ① 正常運行流程圖 正常運行過程： 1) 將進米量通過人數(shù)選擇按鈕設定 儲米倉進米電磁閥開通時間 ，按下“啟動”按鈕，開始進米，達到設定時間，停止進米； 2) 進米停止兩 s后開始進水；當進水達到設定高度時停止進水 。 3) 進水停止兩 s后開始攪拌大米洗凈； 4) 攪拌達到 60s后停止攪拌 ,停止 2s后開始排水； 5) 排水計時 60s后停止排水，停止 2s； 6) 然后再進水，重復 (2)～ (4)步，如此循 環(huán) 3次； 7) 當完成攪拌過程后大米就通過洗米倉的排米電磁閥將大米送入煮米倉，等待 10s后煮米