【導(dǎo)讀】還是手動(dòng)的操作方式，對(duì)于人員緊缺的企業(yè)來(lái)說(shuō)，造成人力、財(cái)力的浪費(fèi)。合理選擇PLC類型，設(shè)計(jì)循環(huán)水控制系統(tǒng)。池內(nèi)5個(gè)水位測(cè)量位置，有7臺(tái)水泵進(jìn)行抽水控制；水泵工作狀態(tài)按水位高度決定；每一臺(tái)泵的起動(dòng)關(guān)閉過(guò)程按照指定順序進(jìn)行；手動(dòng)自動(dòng)程序隨時(shí)安全切換。工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法。律責(zé)任和一切后果。長(zhǎng)足的發(fā)展，有了越來(lái)越多的應(yīng)用。PLC以其可靠性高、靈活性強(qiáng)、易于擴(kuò)展、通用。性強(qiáng)、使用方便等特點(diǎn)，在許多化工行業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用。不僅給出了PLC、液位變。I/O分配表、程序流程圖、梯形圖及MCGS組態(tài)軟件圖，通過(guò)調(diào)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

　　

【正文】 0）位置 1，則 BFM23 和 BFM24 的設(shè)定值即可送入通道 CH1 的零點(diǎn)寄存器和增益寄存器；若設(shè)置 BFM21 中（ b1,b0）為（ 1， 0），則禁止該通道零點(diǎn)和增益的調(diào)整。 ⑥工作狀態(tài) FX2N4AD 模塊當(dāng)前狀態(tài)的信息存放在其緩沖存儲(chǔ)器的 BFM29，如表 所示。程序可使用 FROM 指令將模塊 BFM29 中的信息（ 16 位）讀到 PLC的位組合元件（如 K4M0），若 b10 位（ M10）為 0，表明通道設(shè)置 及采樣值正常，即可讀取當(dāng)前采樣值。 表 BFM29 狀態(tài)位信息表 注： b4~b b13~b15 未定義； BFM21 的設(shè)置不為 1。 若 FX2N4AD 工作狀態(tài)正常，程序中可使用 FROM 指令，將模塊緩沖寄存器BFM5~BFM8 中存放的采樣平均值讀到 PLC 基本單元指定的數(shù)據(jù)寄存器中。 18 小結(jié)：隨著 FX2N 系列 PLC 的廣泛應(yīng)用， 4AD 特殊功能模塊在各個(gè)領(lǐng)域也被廣泛的使用。而 2AD 模塊大多應(yīng)用于溫度的測(cè)量，針對(duì)本研究課題測(cè) 液位高度 和 輸出設(shè)備的特點(diǎn)，故選用 4AD 特殊功能模塊。 上位機(jī) (MCGS)與 PLC 通信 為了能夠使上位機(jī)（ MCGS）通信連接上，須把定義好的數(shù)據(jù)對(duì)象和 PLC 內(nèi)部變量進(jìn)行連接，具體操作步驟如下： ①在設(shè)備窗口中雙擊設(shè)備窗口圖標(biāo)進(jìn)入。 ②單擊工具條中的 “ 工具箱 ” 圖標(biāo)，打開 “ 設(shè)備工具箱 ” 。 ③在可選設(shè)備列表中，雙擊 “ 通用串口父設(shè)備 ” ，然后雙擊 “ 三菱 FX 系列編程口 ”，出現(xiàn) “ 通用串口父設(shè)備 ” ， “ 三菱 FX 系列編程口 ” ，如 圖 所示。 圖 設(shè)備窗口 ④雙擊 “ 通用串口父設(shè)備 ” ，進(jìn)入 “ 通用串口設(shè)備屬性編輯 ” 對(duì)話框（見 圖 ），按三菱 FX 系列編程口的通用要求，做如下設(shè)置： ? 串口端口號(hào)（ 1~255）設(shè)置為： 1COM2； ? 通信波特率設(shè)置為： 69600； ? 數(shù)據(jù)位位數(shù)： 07 位； ? 數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式： 2偶校驗(yàn)； ? 其他設(shè)置為默認(rèn) 。 [9] 圖 通用串口設(shè)置 19 ⑤雙擊 “ 三菱 FX 系列編程口 ” ，進(jìn)入 “ 設(shè)備屬性設(shè)置窗口 ” ，如 圖 所示。根據(jù)本課題所選的 PLC 類型選擇 2FX2N CPU。如 圖 中 “ 通道名稱 ” 默認(rèn)為只讀 X0000~只讀 X0007,因?yàn)樵?課題只需 7 個(gè)輸入通道， 故需要去掉一個(gè) Y7；因?yàn)樵撗芯空n題需要 6 個(gè)輸出通道， 3 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器， 故 只需要添加只寫 Y0000~Y0006 和只讀 DWUB0000~DWUB0002。如 圖 所示。 ⑥通過(guò)與 PLC 的配合使用進(jìn)行通道連接并進(jìn)行通道調(diào)試。 圖 設(shè)備屬性設(shè)置 20 圖 三菱 FX 系列編程通道屬性默認(rèn)設(shè)置 圖 三菱 FX 系列編程通道屬性設(shè)置 21 第四章 化肥生產(chǎn)廢熱水池水循環(huán)系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì) 在選取了基于三菱 PLC 為核心的廢熱水降溫控制系統(tǒng)的 硬件后，為了配合完成該系統(tǒng)的預(yù)定功能，接下來(lái)將重點(diǎn)介紹該系統(tǒng)功能 實(shí)現(xiàn)的軟件流程圖及具體的軟件實(shí)現(xiàn)。 控制系統(tǒng) I/O 分配 由于該 化肥生產(chǎn)廢熱水池水循環(huán)系統(tǒng) 需要 7 個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)接口、 1 信 道的模擬量輸入信號(hào)接口和 7 個(gè)輸出信號(hào)接口，所以本系統(tǒng)選擇了三菱 FX2N 作為該系統(tǒng)的核心控制器， I/O 接口大于 2048 個(gè)，該系統(tǒng)中 PLC 的 I/O 資源分配如下： （ 1）數(shù)字量輸入部分 數(shù)字量輸入模塊將該系統(tǒng) PLC 器件的輸入接口分配給外圍控制設(shè)備，共用到了PLC 器件的 7 個(gè) I/O 接口，根據(jù)這些接口的特點(diǎn)只需 1 個(gè)模塊。分配信息如表 所示。 表 數(shù)字量輸入地址分配表 （ 2）模擬量輸入部分 該部分主要將與 PLC 相連的特殊功能模塊 4AD 的輸入地址對(duì)應(yīng)分配給外部設(shè)備，系統(tǒng)通過(guò)判斷這些輸入模擬量的信息對(duì)該系統(tǒng)所處 的工藝流程進(jìn)行判斷與控制。具體分配信息如表 所示。 表 模擬量輸入模塊 1 輸入地址分配表 （ 3）數(shù)字量輸出部分 該部分主要將 PLC 器件數(shù)字量輸出模塊的地址分配給外部設(shè)備，系統(tǒng)通過(guò)這些地址輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的控制與狀態(tài)信息顯示等，數(shù)字量輸出模塊輸出地址分配表 所示。 表 數(shù)字量輸出模塊輸出地址分配表 22 （ 4）數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 液位變送器的電流輸入，經(jīng)過(guò) 4AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量存放在 PLC 的 數(shù)據(jù)寄存器 D1中， 實(shí)際 液高、電流、 D1 對(duì)照 如表 所示。 表 實(shí)際液高、電流、 D1 對(duì)照表 控制系統(tǒng)的程序流程圖 結(jié)合該系統(tǒng)的控制要求，該 廢熱水降溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用三菱公司的 FX2N系列 PLC， 作為該系統(tǒng)的控制器件，接下來(lái)將針對(duì)該系統(tǒng)的控制要求編寫其實(shí)現(xiàn) 流程圖和梯形圖 。 （ 1） 實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng) 自動(dòng)控制部分 的軟件流程圖如圖 所示。 23 圖 系統(tǒng) 自動(dòng) 控制流程圖 （ 2） 實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng) 手 動(dòng)控制部分 的軟件流程圖如圖 所示。 開始 與 PLC 聯(lián)機(jī) 測(cè)的液高經(jīng) PLC 處理存 D1 中 Y D1=100 100D1=300 300D1=500 500D1=700 700D1=900 2 號(hào)泵運(yùn)行 1 號(hào)泵 運(yùn)行 1~4 號(hào)泵 運(yùn)行 1~5 號(hào)泵 運(yùn)行 1~7 號(hào)泵 運(yùn)行 結(jié)束 Y Y Y Y Y 24 圖 系統(tǒng) 手動(dòng) 控制流程圖 GXDeveloper 編程軟件 GXDeveloper 編程軟件簡(jiǎn)介 三菱 GXDeveloper 編程軟件是應(yīng)用于三菱系列 PLC 的中文編程軟件，可在Windows9x 及以上操作系統(tǒng)中運(yùn)行。 GXDeveloper 的功能十分強(qiáng)大，集成了項(xiàng)目管理、程序鍵入、編譯鏈接、模擬仿真和程序調(diào)試等功能，主要如下： （ 1）在 GXDeveloper 中，可通過(guò)線路符號(hào)、列表語(yǔ)言及 SFC 符號(hào)來(lái)創(chuàng)建 PLC程序，建立注冊(cè)數(shù)據(jù)和 設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)。 （ 2）創(chuàng)建 PLC 程 序以及將其存儲(chǔ)為文件，用打印機(jī)打印。 （ 3）該程序可在串行系統(tǒng)中與 PLC 進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)文件傳送、操作監(jiān)控以及各種測(cè)試功能。 （ 4）該程序可脫離 PLC 進(jìn)行仿真調(diào)試 。 [10] 隨著三菱 GXDeveloper 編程軟件的發(fā)展和不斷完善，該軟件在社會(huì)上得到了廣泛的應(yīng)用?；趯?shí)驗(yàn)室的設(shè)備及所學(xué)知識(shí)的限制，針對(duì)該 研究課題使用三菱 PLC的特點(diǎn)，故選用三菱 GXDeveloper 編程軟件進(jìn)行程序的編程工作。 化肥生產(chǎn)廢熱水池水循環(huán)系統(tǒng)的控制程序 控制 程序如附圖 1 所示。 開始 觀察水位用 A 表示（單位： m） Y A=1m 1mA=3m 3mA=5m 5mA=7m 7mA=9m 2 號(hào)泵運(yùn)行 1 號(hào)泵 運(yùn)行 1~4 號(hào)泵 運(yùn)行 1~5 號(hào)泵 運(yùn)行 1~7 號(hào)泵 運(yùn)行 結(jié)束 Y Y Y Y Y 25 圖 初始化設(shè)置 如圖 所 示，按下 啟動(dòng)按鈕 x0，線圈 m100 得電 并自鎖，此時(shí) m100 常開觸電閉合，將 0 號(hào)模塊的 0 號(hào)緩沖寄存器 的通道初始化 恢復(fù)出廠設(shè)置 ；將 21 號(hào)緩沖存儲(chǔ)器的零點(diǎn)和增益值調(diào)整恢復(fù)初始值；將 22 號(hào)緩沖存儲(chǔ)器的零點(diǎn)（偏移量）、通道增益設(shè)置恢復(fù)出廠設(shè)置；將 23 號(hào)緩沖存儲(chǔ)器的零點(diǎn)（偏移量）設(shè)置恢復(fù)初始值；將 24 號(hào)緩沖存儲(chǔ)器的增益值設(shè)置恢復(fù)初始值。 圖 通道設(shè)置 如圖 所示， 讀 0 號(hào)模塊 BFM30 中識(shí)別碼送 D0 中，比較識(shí)別碼是否正確，根據(jù)該研究課題的特點(diǎn)， 設(shè)置通道 CH4~CH2 關(guān)閉，通道 CH1 為電流輸入（ +4~+20mA），讀 BFM29 中狀態(tài)信息送 K4M10,M M20 為常閉時(shí)表示無(wú)差錯(cuò)，工作正常，讀取采樣平均值存放在數(shù)據(jù)寄存器 D1 中。 26 圖 泵的控制部分 如圖 所示，泵的控制部分包括自動(dòng)控制 和手動(dòng)控制 兩個(gè) 部分。 （ 1） 泵的自動(dòng)控制部分 ： 當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器 D1 中的值大于等于 0（實(shí)際液位為 0m）小于 等于 100（實(shí)際液位為 1m） 時(shí)， y0 線圈得點(diǎn)， 1 號(hào)泵工作； 當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器 D1中的值大于 100（實(shí)際液位為 1m） 小于等于 300（實(shí)際液位為 3m） 時(shí)， y0 和 y1線圈得點(diǎn)， 1 號(hào)和 2 號(hào)泵工作； 當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器 D1 中的值大于 300（實(shí)際液位為 3m）小于等于 500（實(shí)際液位為 5m） 時(shí)， y0~y3 線圈得點(diǎn)， 1~4 號(hào)泵工作； 當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器 D1 中的值大于 500（實(shí)際液位為 5m） 小于等于 700（實(shí)際液位為 7m） 時(shí)， y0~y527 線圈得點(diǎn)， 1~6 號(hào)泵工作； 當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器 D1 中的值大于 700（實(shí)際液位為 7m） 小于等于 900（實(shí)際液位為 9m） 時(shí)， y0~y6 線圈得點(diǎn)， 1~7 號(hào)泵工作。 （ 2） 泵的手動(dòng)控制部分：將 x2 置 1， y0 線圈得點(diǎn)， 1 號(hào)泵工作；將 x2 置 0，x3 置 1， y0 和 y1 線圈得點(diǎn)， 1 號(hào)和 2 號(hào)泵工作；將 x3 置 0， x4 置 1， y0~y3 線圈得點(diǎn)， 1~4 號(hào)泵 工作； 將 x4 置 0， x5 置 1， y0~y5 線圈得點(diǎn)， 1~6 號(hào)泵工作；將 x5置 0， x6 置 1， y0~y6 線圈得點(diǎn)， 1~7 號(hào)泵工作。 注： 本程序主要用到了比較指令（ CMP）、區(qū)間比較指令（ ZCP）和傳送指令（ MOV）。 上位機(jī) (MCGS)的界面 根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)思路， 該系統(tǒng) 模擬了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制情況，如圖 所示。讀取的數(shù)據(jù) 存放在數(shù)據(jù)寄存器 D1 中， 實(shí)際水位存放在數(shù)據(jù)寄存器 D2 中 。七臺(tái)泵依次編號(hào)為 1~7 號(hào)。 啟動(dòng)按鈕是自動(dòng)控制的啟動(dòng)按鈕，停止按鈕是自動(dòng)控制的停止按鈕；用放水指示燈來(lái)表示放水電磁閥的工作與否，指示燈 亮 紅色時(shí)為未工作狀態(tài)，指示燈亮綠色時(shí)為工作狀態(tài)。手動(dòng)控制部分用開關(guān)來(lái)控制，通過(guò)操作人員觀察廢熱水池中液位的高低來(lái)手動(dòng)控制泵的運(yùn)行。設(shè)置了 5 個(gè)手動(dòng)開關(guān)，分別是當(dāng)水位 =1m時(shí) 泵的啟停開關(guān)、當(dāng) 1m水位 =3m 時(shí)泵的啟停開關(guān)、當(dāng) 3m水位 =5m 時(shí)泵的啟停開關(guān)、 5m水位 =7m 時(shí)泵的啟停開關(guān)、 7m水位 =9m 時(shí)泵的啟停開關(guān) 。 圖 模擬仿真界面 注： 循環(huán) 策略中的 腳本程序 如下： IF d1=100 THEN D2=1 ENDIF IF d1=300 THEN D2=3 28 ENDIF IF d1=500 THEN D2=5 ENDIF IF d1=700 THEN D2=7 ENDIF IF d1=900 THEN D2=9 ENDIF 程序的調(diào)試與分析 通過(guò) MCGS 組態(tài)軟件對(duì)所編的程序進(jìn)行調(diào)試與分析，調(diào)試界面如圖 所示。 圖 模擬 調(diào)試 界面 當(dāng) PLC 與 MCGS 組態(tài)軟件通信無(wú)誤的情況下， 自動(dòng)控制 進(jìn)行如下操作： （ 1）給 4AD 的輸入端 輸入 4~ 的電流， PLC 讀取的數(shù)據(jù)為 100，實(shí)際水位顯示為 1， 此時(shí) 1 號(hào)泵工作。 （ 2） 給 4AD 的輸入端 輸入 ~（不包括 ）的電流 ， PLC 讀取的數(shù)據(jù)為 300，實(shí)際水位顯示為 3，此時(shí) 1 號(hào)和 2 號(hào)泵工作。 （ 3）給 4AD 的輸入端輸入 ~12mA（不包括 ）的電流， PLC 讀取的數(shù)據(jù)為 500，實(shí)際水位顯示為 5，此時(shí) 1~4 號(hào)泵工作。 （ 4）給 4AD 的輸入端輸入 12~（不包括 12mA）的電流， PLC 讀取的數(shù)據(jù)為 700，實(shí)際水位顯示為 7，此時(shí) 1~6 號(hào)泵工作。 29 （ 5）給 4AD 的輸入端輸入 ~（不包括 ）的電流， PLC 讀取的數(shù)據(jù)為 900，實(shí)際水位顯示為 9，此時(shí) 1~7 號(hào)泵工作。 注：操作開始前必須先按下啟 動(dòng)按鈕 SB1，而按下停止按鈕 SB2，自動(dòng)控制系統(tǒng)將會(huì)停止工作。 手動(dòng)控制進(jìn)行如下操作： （ 1）通過(guò)操作人員觀察，當(dāng)水位 =1m 時(shí)，將 水位 =1m 的啟停開關(guān)置 1，此時(shí)， 1 號(hào)泵工作。 （ 2）通過(guò)操作人員觀察，當(dāng) 1m水位 =3m 時(shí)，將水位 =1m 的啟停開關(guān)置 0，同時(shí)將 1m水位 =3m 的啟停開關(guān)置 1，此時(shí)， 1 號(hào)和 2 號(hào)泵工作。 （ 3） 通過(guò)操作人員觀察，當(dāng) 3m水位 =5m 時(shí)，將 1m水位 =3m 的啟停開關(guān)置 0，同時(shí)將 3m水位 =5m 的啟 停開關(guān)置 1，此時(shí)， 1~4 號(hào)泵工作。 （ 4）通過(guò)操作人員觀察，當(dāng) 5m水位 =7m時(shí)，將 3m水位 =5m 的啟停開關(guān)置 0，同時(shí)將 3m水位 =5m 的啟停開關(guān)置 1，此時(shí)， 1~6 號(hào)泵工作。 （ 5）通過(guò)操作人員觀察，當(dāng) 7m水位 =9m 時(shí)，將 5m水位 =7m 的啟停開關(guān)置 0，同時(shí)將 7m水位 =9m 的啟停開關(guān)置 1，此時(shí)， 1~7 號(hào)泵工作。 分析：在 調(diào)