【正文】 是脈沖信號，則該脈沖信號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總是按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(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(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。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 (3) 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(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(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 PLC機型的選擇步驟與原則 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC機型的選擇PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點： (1) 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 (2) 安裝方式的選擇 PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 (3)相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 (4)響應(yīng)速度要求 PLC是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 （5)系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 (6)機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：１)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。２)機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。３)機型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 PLC容量的選擇步驟與原則 PLC的容量包括I／O點數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。 (1)I／O點數(shù)的選擇PLC平均的I／O點的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少，但必須留有一定的裕量。通常I／O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。 (2) 存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。PLC的I／O點數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。存儲容量（字節(jié)）＝開關(guān)量I／O點數(shù)10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)100。另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。根據(jù)注塑機的工藝特性、控制要求及實際輸入/ 輸出點數(shù)情況, 并考慮將來系統(tǒng)擴大功能的需要, 選定PLC 型號為三菱公司的FX2N 48MR。 注塑機PLC程序的順序控制設(shè)計順序控制的目的就是要完成上述介紹的工藝流程，讓注塑機有條不紊地按照PLC的命令工作。工藝流程中每個工序到位的檢測是通過行程開關(guān)作為傳感元件的，行程開關(guān)的狀態(tài)（開、關(guān)）就代表每個工序是否到位；而檢測出來的狀態(tài)通過光耦輸入給計算機，經(jīng)過邏輯運算處理后，再輸出控制信號去作用于具體的閥，開閉相應(yīng)的某個閥就可以讓注塑機實現(xiàn)相應(yīng)的動作。表61 電平變化表ABCDE備注接近開關(guān)+5V0微機讀取接近開關(guān)的狀態(tài)信息是反向的狀態(tài)（A點）0+5V微機輸出（C點+5V0+24V電磁閥（D）失電0+12V0電磁閥（D）得電表62 行程開關(guān)的作用說 明1X安全作用，關(guān)上安全門才能閉模3X模板閉緊，注射開始4X切斷D1電源，移模慢速5X開模結(jié)束7X預(yù)塑停止，進行冷卻9X注射完畢，開始保壓位移傳感器檢測位移量表63 注射工藝與電磁閥的對應(yīng)關(guān)系 電磁閥注塑工藝D1D2D3D4D5D6D7D8D9接近開關(guān)狀態(tài)快速閉模+++1X=1慢速閉模++4X=1注射+++++3X=1保壓++++9X=1預(yù)塑+++7X=0慢速啟模++4X=1快速啟模+++4X=0啟模停止5X=1注釋“+”電磁閥得電，“1”觸點接通，“0”觸點斷開順序控制共用了六個接近開關(guān)，輸出的控制點為九個電磁閥和一個比例流量閥及一個比例壓力閥。接近開關(guān)和位移傳感器的作用見表62。從表63可看出，注塑機整個順序控制的要求是：檢測工序到位后，注塑機就應(yīng)該打開相應(yīng)的閥執(zhí)行下一個工序，順序控制是檢測狀態(tài)（接近開關(guān)）和輸出狀態(tài)（電磁閥）的過程[6]。 料筒溫度的閉環(huán)控制在注塑機中，料筒溫度控制是十分重要的。如果溫度過高，料筒中的塑料會發(fā)生分解而變質(zhì)；如果溫度過低會使塑料塑化不良，流動性變差，制品成型不好。在注射過程中，料筒的溫度是分段控制的，以便逐段加熱，避免加熱過分激烈，而引起塑料的粘度變化，發(fā)生填充不良現(xiàn)象。料筒溫度分布狀況如圖64圖64 料筒溫度分布圖65 耦合系統(tǒng)料筒外加熱器采用分三段加熱，每一段裝一組加熱線圈，有一相電源加熱。在每段幾何中心安裝一個溫度傳感器檢測溫度，溫度要求穩(wěn)定在設(shè)定值附近，使偏差在℃范圍內(nèi)。我們可以把料筒看作一個三輸入三輸出的耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖65所示。其中第i段溫度可用式(61)表示： i=1,2,3 (61)每一段的溫度，不僅取決于本段的設(shè)定值，而且其它段的溫度對它也有一定的影響。但是由于料筒一般采用定值控制，且誤差范圍不大，這種影響可近似看作定植，這樣系統(tǒng)就可簡化為三個獨立的單輸入單輸出環(huán)節(jié)。每個單輸入單輸出環(huán)節(jié)的對象是由加熱器、料筒和熔料組成的，其傳遞函數(shù)從理論上推導(dǎo)比較復(fù)雜，可采用測試法建立其數(shù)學(xué)模型，被控對象的階躍響應(yīng)曲線如圖66所示。根據(jù)圖示曲線，用一階慣性環(huán)節(jié)家純遲延來擬合，則被控對象的傳遞函數(shù)為： （62） 料筒溫度控制方案溫變模塊把由于溫度變化而引起鉑熱電阻的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的點信號輸出，單片機經(jīng)采樣電路得到該信號，然后進行A/D轉(zhuǎn)換，采用PID算法求出控制量，計算機通過PWM輸出控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路控制固態(tài)繼電器（SSR）的直流端，通過調(diào)節(jié)給定周期中SSR的通斷次數(shù)比，來控制加熱線圈上的輸出功率，從而達到控制溫度的目的。由于采用SSR實現(xiàn)了強電（加熱墊圈部分）與弱電（PLC部分）的光電隔離，因此系統(tǒng)的抗干擾能力得以增強，工作可靠性好，簡化了控制及輔助裝置。圖66 螺桿加熱系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖料筒溫度閉環(huán)控制框圖如圖67所示圖67 溫變閉環(huán)控制框圖（1）溫度傳感器：熱電阻傳感器主要是利用溫度變化時傳感器電阻發(fā)生變化的原理測量溫度，這種溫度傳感器在常溫和較低溫區(qū)范圍內(nèi)有比熱電偶更高的靈敏度，常用于（200——650℃ ）內(nèi)的溫度測量。由于注塑機的溫度范圍一般在200℃～400℃之間，可采用應(yīng)用最為廣泛的鉑熱電阻測溫，鉑熱電阻的測溫范圍200℃～+500℃，它在氧化性介質(zhì)或高溫中有較好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，因此，利用鉑金屬制作的鉑電阻溫度傳感器有較高的精度，熱電偶測溫范圍為200℃～+1300℃（鎳鉻鎳硅），對注塑機的溫度范圍來說，鉑電阻測溫也比熱電偶精度高。另一方面熱電偶測溫時還得需要溫度冷端補償，這會增加硬件系統(tǒng)和軟件編程的難度。熱熱電阻測溫就較方便。鉑電阻的主要技術(shù)參數(shù)有：（a）鉑電阻溫度與電阻的關(guān)系在200～0℃范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值與溫度t的關(guān)系為式（63） ℃）] （63）在0～800℃范圍內(nèi)，與t的關(guān)系為式（64） （64）式中 ——溫度為t℃時的鉑電阻的電阻值 ——0℃時鉑電阻的電阻值A(chǔ)、B、C分別為常數(shù)，其值為：A=/℃B=/℃C=/℃滿足上式的鉑電阻，其溫度系數(shù)為： =/℃（b）電阻值鉑電阻溫度傳感器的精度與鉑絲的純度有關(guān)，通常用電阻比/來衡量鉑絲的純度，其中和分別為鉑電阻傳感器在100℃和0℃的電阻值。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定=。鉑電阻在0℃時的電阻值分別為兩種：100和10，其中，優(yōu)選值為100。0℃時電阻值為10的鉑電阻傳感器一般用于600℃溫度以上的測量。（2）溫變模塊溫變模塊的作用就是把非電量信號變換成電信號。該模塊把由于溫度變化而引起的鉑熱電阻的變化，轉(zhuǎn)換成4—20mA的電流信號輸出。再由I/V轉(zhuǎn)換電路將電流信號轉(zhuǎn)換成1～5V的電壓信號，直接輸入到單片機的A/D輸入端。（3） 固態(tài)繼電器（SSR）固態(tài)繼電器（SSR）是一種電子開關(guān)，無觸點工作，避免了負載電流頻繁通過觸點造成損壞，故使用壽命長，隔離性能好；輸出端與外殼間高絕緣，輸入端和輸出端之間采用光電隔離耦合，避免了輸出功率負載對輸入邏輯電路產(chǎn)生影響。因此SSR既有微弱控制信號的傳遞和轉(zhuǎn)換作用，同時又起光電隔離器件的作用，避免強弱信號的串?dāng)_，從而使控制裝置工作可靠，抗干擾能力強。溫度控制輸出由交流固態(tài)繼電器完成，通過調(diào)節(jié)SSR在給定周期內(nèi)，輸出端導(dǎo)通與關(guān)斷的次數(shù)比，來控制輸出功率。當(dāng)在SSR輸入端加直流或脈沖信號時，輸出端輸出相對于輸入端為導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)。1