【文章內(nèi)容簡介】 的抗干擾能力。直流輸入的接口電路如圖 32 圖 32 直流輸入的接口電路 輸出接口電路 輸出接口電路通常有 3種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外部負(fù)載。 擴(kuò)展接口和通信接口 PLC 的擴(kuò)展接口的作用是將 擴(kuò)展單元 和功能模塊與基本單元相連，使 PLC 的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機(jī)、其他的 PLC 或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)“人 機(jī)”或“機(jī) 機(jī)”之間的對話。 電源 PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 PLC 的 中央處理器 、 存儲器 等電路提供 5V、 12V、 24V 直流電源，使 PLC 能正常工作。 的特點(diǎn) （一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F系列 PLC平均無故障時(shí)間高達(dá) 30萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU的 PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC的機(jī)外電路來說，使用 PLC構(gòu)成控 制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少 5 到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （二）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方 便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （四）容易改造 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造。 PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （五）體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的 1/2~1/10。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制器。 PLC 的工作方式 輸入采 樣階段。在此階段，順序讀入所有輸入端子通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，即使輸入信號發(fā)生變化，內(nèi)存中輸入信息也不變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才能讀入信息。 程序執(zhí)行階段。 PLC對用戶程序進(jìn)行掃描。 輸出刷新階段。當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢通過隔離電路，驅(qū)動功率放大器，電路是輸出端子向外界輸出控制信號驅(qū)動外部負(fù)載。 PLC工作流程圖如圖 33： 6 PLC 工作過程流程 圖 33 PLC 選型 對控制器的基本要求是，能夠?qū)崟r(shí)顯示采集閥門狀態(tài)信息，并加以分 析、判斷，控制電動閥門的正確運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示電動閥門的開度，同時(shí)保持與控制中心的通信。 考慮開關(guān)量輸入輸出的數(shù)量，模擬量輸入精度及連鎖等各方面情況，選用三菱 PLC系列 FX2n48MR，本機(jī)帶有 24個(gè)輸入點(diǎn)和 24個(gè)輸出點(diǎn)， FN2N是 FX2N系列中功能最強(qiáng)速度最高的微型 PLC，內(nèi)置用戶存儲器 8K步，可擴(kuò)展到 16K步，最大可擴(kuò)展到 256個(gè) I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能（ PID、高速計(jì)數(shù)、 A/D、 D/A、等）。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。 Fx2N4AD 特殊功能模塊簡介 [3] 、簡介 Fx2N4AD模塊特殊模塊有四個(gè)輸入通道。輸入通道接收模擬信號并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，這成為 A/D轉(zhuǎn)換。 Fx2N4AD最大分辨率是 12位。 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） Fx2N4AD和 FX2n主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)， Fx2N4AD消耗 FX2n主單元或有源擴(kuò)展單元 5V電源槽 30mA的 電流。 7 、外形尺寸 圖 34 ． 3 配線 配線圖如圖 35： 圖 35 8 安裝使用說明 環(huán)境指標(biāo) 項(xiàng)目 說明 環(huán)境指標(biāo)（除下面一項(xiàng)之外） 與 FX2n 主單元的相同 耐壓絕緣電壓 5000VAC,1 分鐘（在所有端子和地之間） 表 31 電源指標(biāo) 項(xiàng)目 說明 模擬電路 24DC177。 10%,55mA (源于主單元的外部電源 ) 數(shù)字電路 5VDC,30mA（源于主單元的內(nèi)部電源） 表 32 性能指 標(biāo) 模擬輸出 表 33 模擬輸入繼續(xù) ...... 9 圖 36 注：預(yù)設(shè)范圍根據(jù)模擬模塊緩沖存儲器的適當(dāng)設(shè)置進(jìn)行選擇。所選電流 /電壓輸入必須和正確的輸入端子連接相匹配。 緩沖存儲器（ BFM）的分配 表 34 10 續(xù)表 34 帶 *號的緩存器（ BFMS）可以使用 TO指令從 PLC 寫入。 不帶 *號的緩沖存儲器的數(shù)據(jù)可以使用 FROM 指令讀入 PLC 在從模擬特殊功能模塊讀出數(shù)據(jù)之前，確保這些設(shè)置已經(jīng)送入模擬特殊功能模塊中。否則，將使用模塊里面以前保存的數(shù)值。 緩沖存儲器提供了利用軟件調(diào)整偏移和 增益值的手段。 偏移（截距）：當(dāng)數(shù)字輸出為 0時(shí)的模擬輸入值。 增益（斜率）：當(dāng)數(shù)字輸出為 +1000 時(shí)的模擬輸入值。 通道選擇 通道的初始化由緩沖存儲器 BFM0中的 4位十六進(jìn)制數(shù)字 H0000控制。第一位字符控制通道 1，而第四個(gè)字符控制通道 4。設(shè)置每一個(gè)字符的方式如下： O=0：預(yù)設(shè)范圍（ 10V到 10V） O=2：預(yù)設(shè)范圍（ 20mA到 20mA） O=1：預(yù)設(shè)范圍 (+4mA到 +20mA) O=3:通道關(guān)閉 OFF 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換速度的改變 在 FX2n的 BFM15中寫入 0或 1，就可以改變 A/D轉(zhuǎn)換的速度。不過要注意下列幾點(diǎn)： 為保持高速轉(zhuǎn)換率，盡可能少地使用 FROM/TO指令。 注：當(dāng)改變了轉(zhuǎn)換速度后， BFM14將立即設(shè)置到缺省值，這一操作將不考慮他們原有的數(shù)值。如果速度改變作為正常程序執(zhí)行的一部分時(shí)，請記住此點(diǎn)。 Fx2N4DA 特殊功能模塊簡介 [4] Fx2N4DA模塊特殊模塊有四個(gè)輸出通道。輸出通道接收數(shù)字信號并轉(zhuǎn)化成等價(jià)的模擬信號，這成為 D/A轉(zhuǎn)換。 Fx2N4DA最大分辨率是 12位。 基于輸入 /輸出的電壓電流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 0到 20mA，（分辨率： 20uA），可被每個(gè)通道分別選擇。 Fx2N4DA和 FX2n主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)， Fx2N4DA共有 32個(gè)緩沖存儲器（每個(gè)是 16位）。 Fx2N4DA占用 FX2n擴(kuò)展總線的 8個(gè)點(diǎn)。這 8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出。Fx2N4DA消耗 FX2n主單元或有源擴(kuò)展單元 5V電源槽 30mA的電流。 11 表 35 緩沖存儲器 (BFM)的分配 FX2n4DA和 MPU之間通過緩沖存儲器（ 16位 32點(diǎn) RAM）傳輸數(shù)據(jù) [BFM0]輸出模式選擇： BFM0的值使每個(gè)通道的模擬輸出和電流輸出之間切換。采用 4位十六進(jìn)制數(shù)的形式，第一位數(shù)字是通道 1（ CH1）的命令，而第二位數(shù)字則是通道 2的（ CH2） ,以此類推，這四個(gè)數(shù)字值分別代表下列項(xiàng)目： O=0：設(shè)置電壓輸出模式（ 10V到 10V） O=1：設(shè)置電流輸出模式（ +4mA到 +20mA） O=2：設(shè)置電流輸出模式（ 0mA到 +20mA） . 8Fx2N4ADPT 特殊功能模塊 Fx2N4ADPT特殊功能模塊將來自四個(gè)箔溫度傳感器（ PT100， 3線， 100Ω）的輸入信號放大，并將 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 12位的可讀數(shù)據(jù)，存儲在主處理單元（ MPU）中，攝氏度和華氏度數(shù)據(jù)都可讀取，讀分辨率是 176。 C到 176。 C/176。 F到176。 F，所有的數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)設(shè)置都可以通過 Fx2N4ADPT占用 Fx2N擴(kuò)展總線的 8個(gè)點(diǎn)。這 8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入或輸出。 Fx2N4ADPT消耗 FX2n主單元或有源 12 擴(kuò)展單元 5V電源槽 30mA的電流。 ． 1 外形尺寸 圖 37 環(huán)境指標(biāo) 項(xiàng)目 說明 環(huán)境指標(biāo)（除下面一項(xiàng)之外） 與 FX2n 主單元的相同 耐壓絕緣電壓 5000VAC,1 分鐘（在所有端子和地之間） 表 36 . 電源指標(biāo) 項(xiàng)目 說明 模擬電路 24V177。 10%,50mA 數(shù)據(jù)電路 50VDC,30mA（源于主單元的內(nèi)部電源） 表 37 性能指標(biāo) 項(xiàng)目 攝氏度 華氏度 通過讀取適當(dāng)?shù)木彌_區(qū) ,可以得到 ℃和176。 F兩種數(shù)據(jù) 模擬輸入信號 箔溫度 PT100 傳感器（ 100Ω）， 3線，4 通道（ CH1， CH2， CH3， CH4），3850PPM/℃ ,DIN43760,JISC16041989 傳感器電流 1mA 傳感器 100Ω PT100 補(bǔ)償范 圍 100℃ 到+600℃ 148 到+1112 數(shù)字輸出 1000 到6000 1480 到+11120 12 位轉(zhuǎn)換 11 數(shù)據(jù)位 +1符號位 13 最小可測溫度 ℃ 到℃ 176。 F 到176。 F 總精度 全范圍的177。 1%（補(bǔ)償范圍）參考 節(jié)的特殊 EMC 考慮 轉(zhuǎn)換速度 4通道 15ms 表 38 模擬輸入繼續(xù) ...... 圖 38 緩沖存儲器（ BFM）的分配 BEM 內(nèi)容 *14 將被平均的 CH1到 CH4的平均溫度可讀值（ 1到 4,096）缺省值 =8 *58 CH1到 CH4在 ℃ 單位下的平均溫度 *912 CH1到 CH4在 ℃ 單位下的當(dāng)前溫度 *13*16 CH1到 CH4在 176。 F單位下的平均溫度 *17*20 CH1到 CH4在 176。 F單位下的當(dāng)前溫度 *21*27 保留 *28 數(shù)字范圍錯(cuò)誤鎖存 29 錯(cuò)誤狀態(tài) 30 識別號 K2040 31 保留 表 39 各模塊接線圖如下： 14 15 16 17 、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類 根據(jù)控制模式的不同，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可以 分為兩大類： （ 1）開關(guān)型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能接受“開”、“關(guān)”或“?！毙盘?，啟動次數(shù)達(dá) 600次 /小時(shí)。 （ 2）調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)：可以接受“開”“關(guān)”或“停”信號和模擬控制信號，甚至可以組成總線控制網(wǎng)絡(luò)，啟動次數(shù)可達(dá) 1200次 /小時(shí)以上。 電動調(diào)節(jié)閥的選型 本項(xiàng)目中，有用到模擬量的電動伺服閥，也用到了開關(guān)量的電動閥。 （ 1）模擬量電動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 依據(jù)工藝條件控制要求，電動執(zhí)行器的作用是能夠控制其閥門開和大小，從而控制甲醛和乙醇的量。比例為 1:~。為保證工作安全，本項(xiàng)目選用 QS智能 型電動