【文章內(nèi)容簡介】 ：如果 PLC 程序每次循環(huán)時(shí)間超過了 WDT 規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 ? 對(duì)程序進(jìn)行檢查和檢驗(yàn) :一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。由于采用了以上抗干擾的措施，一般 PLC 的 平均無故障時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。 ，使用方便 PLC 產(chǎn)品已系列化和模塊化， PLC 的開放制造商為用戶提供了品種齊全的 I/O模塊和配套部件。用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，不需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只需根據(jù)控制 要求進(jìn)行模塊的配置。用戶所做的工作只是設(shè)計(jì)滿足對(duì)象的控制要求的應(yīng)用程序。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需修改程序，就能變更控制功能。 PLC 應(yīng)用微電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)，簡單形式都具有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能；基本形式再加上模擬 I/O、基本算術(shù)運(yùn)算、通信能力等；復(fù)雜形式除了具有基本形式的功能外，還具有擴(kuò)展的計(jì)算能力、多級(jí)終端機(jī)制、智能 I/O、 PID調(diào)節(jié)、過程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信能力、遠(yuǎn)程 I/O、多處理器和高速數(shù)據(jù)處理能力。 對(duì)于傳統(tǒng)的電氣控制電路， PLC 為改進(jìn)和修改原 設(shè)備提供了極其方便的手段，只需通過修改或重新編寫應(yīng)用軟件，就可以用一臺(tái) PLC 實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。另外，由于 PLC 具有豐富的I/O 接口模塊，其擴(kuò)展靈活性是它的又一個(gè)重要特點(diǎn)。 、易學(xué)，便于 掌握 PLC 是由繼電器、接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。工業(yè)控制的梯形圖、功能塊、指令表和順序功能表圖（ SFC）編程，不需要太多的5 計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。新的編程工作站配有綜合的軟件工具包，并可在任何兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程。采取了與繼電器、接觸器控 制的原理相似的梯形圖語言，易學(xué)、易懂。 由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對(duì)象的控制要求配置適當(dāng)?shù)哪K，而不用去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè)工程的進(jìn)度。 PLC 的核心部件是微處理器，它的實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變 PLC 硬件設(shè)備，只需改變 PLC 中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其適合。 、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小 、能耗低、易于 實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC 的工作原理 PLC 的工作方式是采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式，掃描工作過程除了執(zhí)行用戶程序外，在每次掃描工作過程中還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)工作。即當(dāng) PLC上電后，首先進(jìn)行初始化處理，包括清除 I/O 口及內(nèi)部輔助繼電器、復(fù)位所有定時(shí)器、檢查 I/O 單元的連接等。 [2]開始運(yùn)行后， PLC 從 0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，再無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到 END 指令結(jié)束。然后再從頭開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行（ RUN）切換到停止（ STOP）工作狀態(tài)。我們把 PLC 這種執(zhí)行程序的方式稱為循環(huán)掃描工作方式。另外， PLC 對(duì)輸入、輸出信號(hào)的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)對(duì)輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，而 PLC 對(duì)輸入、輸出信號(hào)是集中批處理。下面具體介紹 PLC 的掃描工作過程。 PLC 掃描工作方式主要分 3 個(gè)階段：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣階段結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使 輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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 總是按由上而下、由左而右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(shí)，又總是按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映像中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯 形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU 按照 I/O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。 從微觀上來考察，由于 PLC 特點(diǎn)的掃描工作方式，若在程序執(zhí)行過程中，輸入信號(hào)發(fā)生改變，其輸出不能即時(shí)做出反應(yīng)，只能等到下一個(gè)掃描周期開始時(shí)采樣該變化了的輸入信號(hào)。另外，程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的輸出不是立即去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，而是6 將處理的結(jié)果存放在輸出映像寄存器中，等程序全部執(zhí)行結(jié)束，才能將映像寄存器的內(nèi)容通過鎖存器輸出到端子上。 因此 ， PLC 最顯著的不足之處是輸入 /輸出有響應(yīng)滯后現(xiàn)象。不過， PLC 的輸入 /輸出滯后現(xiàn)象對(duì)一般工業(yè)設(shè)備來說是完全允許的。但對(duì)某些設(shè)備，如需要輸出對(duì)輸入作快速反應(yīng)，這時(shí)可采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊及中斷處理等措施來盡量減少滯后時(shí)間。 從 PLC 的工作過程，可以總結(jié)以下幾個(gè)結(jié)論： （ 1）以掃描的方式執(zhí)行程序，其輸入 /輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系存在著原理上的滯后。掃描周期越長，滯后就越嚴(yán)重。 （ 2）程序執(zhí)行的時(shí)間與程序的長短及指令操作的復(fù)雜程度有關(guān)，其它基本不變。掃描周期一般為毫秒級(jí)。 （ 3）輸入 /輸出響應(yīng)滯后，不僅與掃 描方式有關(guān)，還與程序設(shè)計(jì)安排有關(guān) 。 PLC 的組成 PLC 是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。作為一種以微處理器為核心的用數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)，它的硬件配置與一般微機(jī)裝置類似，主要由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出模塊、電源和編程器幾大部分組成。 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如 圖 所示： 圖 PLC 硬件結(jié)構(gòu) （ 1）中央處理單元（ CPU） 中央處理單元（ CPU）是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予 的功能接收并存儲(chǔ)從計(jì)算機(jī)的編程軟件鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng) PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映像區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年 來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 冗余系統(tǒng)或7 三 CPU 表決式 系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 （ 2）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是存放程序及數(shù)據(jù)的地方，通常存儲(chǔ)器插裝在 CPU 模塊中。 PLC 的存儲(chǔ)器有兩部分：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器（ ROM） 和用戶程序存儲(chǔ)器（ RAM） 。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器中的程序及系統(tǒng)參數(shù)是由生產(chǎn) PLC 的廠家事先編寫并固定化好的，他關(guān)聯(lián)到PLC 的性能，不能由用戶直接存取和修改。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)兩部分。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)，用規(guī)定的 PLC 編程語言編寫的控制程序，可 由用戶任意修改或增減。 （ 3）輸入輸出接口 輸入 /輸出模塊是 PLC 的 CPU 模塊和外部控制現(xiàn)場(chǎng)相連接的橋梁，通過輸入模塊單元， PLC 能夠得到生產(chǎn)過程的各種參數(shù)；通過輸出模塊單元， PLC 能夠把運(yùn)算處理的結(jié)果送至工業(yè)過程現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制。 為了適應(yīng)控制的需要， PLC 的輸出分晶體管輸出、可控硅輸出、繼電器輸出三種形式。繼電器輸出和可控硅輸出適用于大電流輸出場(chǎng)合；晶體管輸出、可控硅輸出適用于快速、頻繁動(dòng)作的場(chǎng)合。對(duì)相同驅(qū)動(dòng)能力，繼電器輸出形式價(jià)格較低。 （ 4）智能 I/O 接口 為了實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的控制功能， PLC 配 有多種智能單元，稱為功能模塊，如A/D 單元、 D/A 單元、 PID 單元、高速計(jì)數(shù)單元、定位單元等。智能單元一般都有各自的 CPU 和專用的系統(tǒng)軟件，能獨(dú)立完成一項(xiàng)專門的工作。智能單元通過總線與主機(jī)聯(lián)機(jī)，通過通信方式接受主機(jī)的管理，共同完成控制任務(wù)。 （ 5）電源 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。小型整體式 PLC 內(nèi)部設(shè)有開關(guān)穩(wěn)壓電源，電源一方面可為 CPU 板、 I/O 板及擴(kuò)展單元提供工作電源（ DC 5V），另一方面可為外部輸入元件提供 DC 24V(200mA)的電源。 PLC 的分類 （ 1）根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 ? 整體式 PLC。整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。 ? 模塊式 PLC。模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）及各種功能模塊，模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成。 （ 2）根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型 3 種。 ? 小型 PLC：指 I/O 點(diǎn)數(shù)小于 256 點(diǎn)，單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲(chǔ)器容 量 4KB 以下，如三菱 FX0s 系列等。 ? 中型 PLC：指 I/O點(diǎn)數(shù)在 256~2048點(diǎn)之間，雙 CPU，用戶存儲(chǔ)器容量 2~8KB。 ? 大型 PLC：指 I/O 點(diǎn)數(shù)大于 2048 點(diǎn)，多 CPU， 16 位、 36 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8~16KB。如三菱 FX2N 系列等。 [3] PLC 的選型小結(jié) 為了適應(yīng)市場(chǎng)各方面的需求，各生產(chǎn)廠家對(duì) PLC 不斷的進(jìn)行改進(jìn)，推出功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更完善的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是向超小型、專用化和低價(jià)格的方向發(fā)展，以進(jìn)行單機(jī)控制；另一個(gè)是向大型、高速、多功能和分 布式全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適用現(xiàn)代化的大型工廠、企業(yè)自動(dòng)化的需求。 8 PLC 的種類繁多，需根據(jù)不同的控制要求加以選擇。本課題研究的是 廢熱水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作方式屬于連續(xù)工作制，不需要頻繁切斷控制電路， I/O點(diǎn)點(diǎn)數(shù)不需要太多，出于經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面的考慮，本課題的 PLC 應(yīng)選繼電器輸出型。其型號(hào)為 FX2N32MR，該型號(hào)表示三菱 FX2N 系列， I/O 點(diǎn)點(diǎn)數(shù)為 32 點(diǎn)的基本 PLC 單元，采用繼電器輸出。 液位變送器的選型 液位變送器的概述 液位變送器是能夠感受液面位置變化并變換成可用輸出電信號(hào)的傳感器。液位傳感器在軍事上的應(yīng)用廣泛，主要用于飛行器、艦船、戰(zhàn)車等燃油油箱、滑油油箱、液壓油油箱內(nèi)的液位及提供燃料油箱警告信號(hào)、加油量自動(dòng)控制和水箱內(nèi)水位控制等。 [4]此外，也廣泛應(yīng)用于化工廠的廢熱水池中液面高度的測(cè)量。 幾種液位變送器簡介 由 于液面測(cè)量應(yīng)用廣泛，所以液位傳感器種類也很多。以下 簡單的 介紹幾種常用的液位變送器： （ 1）靜壓式 液位變送器 靜壓式 液位變送器是通過測(cè)量液體高度而產(chǎn)生的靜壓力來測(cè)定液體液位的。當(dāng)把液位變送器的傳感器 部分投入到液體介質(zhì)中時(shí)，傳感器把液體的靜壓轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)放大后轉(zhuǎn)化成 4～ 20mA DC 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。 ： ? 結(jié)構(gòu)簡單：無任何可動(dòng)或彈性元件，因此可靠性極高，維護(hù)量極少。 ? 安裝方便：內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)尤其顯示出這一特點(diǎn)，無需任何專用工具。 ? 調(diào)整方便：零位、量程兩個(gè)電位器可在液位檢測(cè)有效范圍內(nèi)任意進(jìn)行零點(diǎn)遷移或量程的改變，兩個(gè)調(diào)整互不影響。 ? 用途廣泛；適用于高溫高壓、強(qiáng)腐蝕等介質(zhì)的液位測(cè)量。 ? 型號(hào) : HAKK500 ? 有效檢測(cè)范圍： ? 精 度： 級(jí)、 1 級(jí)、 級(jí) ? 承壓范圍：負(fù)壓、常壓、高壓 (32MPa 以下 ) ? 工作溫度： 50～ 240℃ ? 環(huán)境溫度： 20～ 75℃ ? 適用介質(zhì)：酸、堿、鹽或?qū)鬯姆蚁o腐蝕的任意介質(zhì) ? 輸出信號(hào)： 420mA、二線制 ? 供電電源：負(fù)載電阻 0750Ω DC24V ? 固定方式：螺紋安裝 M20 、 M27 2 法蘭安裝 DN1 DN2 DN50、DN80。 ? 現(xiàn)場(chǎng)顯示：模擬顯示 0100%、數(shù)字顯示、現(xiàn)場(chǎng)深度 (2) STHSB 系列射頻電容液位變送器 STHSB 系列射頻電容液位變送器是我公司吸收國外同類產(chǎn)品的技術(shù)精華研制而成的新型液價(jià)測(cè)量儀表。它可將各種物位、液位介質(zhì)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，遠(yuǎn)傳至操作控制室，供二次儀表或計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行集中顯示、報(bào)警或自動(dòng)控制。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式，可適用于高溫，高壓，強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶，防堵塞，9 防冷結(jié)以及固體粉狀，粒狀物料等特殊條件下的液位，料位，物位的連續(xù)測(cè)量，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、 食品、制藥等行業(yè)和污水處理、鍋爐汽包、煤粉包等場(chǎng)所的液位 測(cè)量。 : ?