【正文】 在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。從開始時的滿富激情到后來汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。 經(jīng)過兩個星期的設(shè)計里，過程曲折可謂一語難盡 。 第 4 章 總結(jié) 在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里老想著這樣的接法可以行得通，但實(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時間用去很多。今天的 PLC 已經(jīng)開始用于閉環(huán)控制，不僅如此，隨著其擴(kuò)展能力和通信能 力的發(fā)展，它也越來越多地應(yīng)用到了復(fù)雜的分布式控制系統(tǒng)中。 十字路口的交通燈布置如圖 445 所示： 圖 445 十字路口交通燈示意圖 圖 446 十字路口交通燈時間圖 紅燈 綠燈 綠閃 黃燈綠燈 綠閃 黃燈 紅燈 30秒33秒35秒30秒33秒35秒東西方向南北方向交通燈工作狀態(tài)圖Y27Y17Y7Y6Y6Y4 Y4 Y5 26 圖 4 45 十字路口交通燈示意圖 綠綠黃紅黃紅(a) 交通燈控制梯形圖Y17M8013Y17T2T1T2Y17ENDY4Y6Y7Y27Y5Y17T2Y17T0Y17T0K330T2K300T1K350T0T0T2T1T0綠黃紅綠黃紅Y4Y6Y7Y27Y5Y17南北通行 東西通行(b) 時序圖 27 運(yùn)行效果 本系統(tǒng)具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以組成能滿足各種控制要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。在南北方向通行時，東西方向的紅燈亮 35 秒，而南北方向的綠燈先亮 30 秒后再閃 3 秒（ 秒暗， 秒亮）后黃燈亮 2 秒。 、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。 ，因此系統(tǒng)的分析運(yùn)算能力將越來越強(qiáng)。 綜上所述，我們不難得出下面幾個結(jié)論 : 、計算機(jī)集散控制系統(tǒng)及 PLC 正在走著一條相互融合的道路。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠?？v觀各著名廠商，其 PLC 產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。要保證整個系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。硬件冗余的容錯技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會有 CPU 單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 I/0 單元冗余、而且整個系統(tǒng)都會實(shí)現(xiàn)冗余。常用的專用模塊包括 :定位模塊、溫度測量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等。怎樣才能使一個系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢 ?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。 24 可編程控制產(chǎn)品是通用的。另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。一方面是某一產(chǎn)品和第 三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺對使用者有多大的開放程度。 提高一個系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。將來會全部使用 64 位 RISC 芯片，實(shí)現(xiàn)多 CPU 并行處理 或分時處理或分任務(wù)處理，實(shí)現(xiàn)各種模塊智能化，且部分系統(tǒng)程序用門陣列電路 固化。為了使各廠家的產(chǎn)品有一個共同的參考平面，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號的 PLC 產(chǎn)品對工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個廠家產(chǎn)品的互相兼容?？偟内厔萑缦码A： 準(zhǔn)化 在工業(yè)自動化產(chǎn)品繁花似錦的今天，各生產(chǎn)廠商既互相競爭又互相合作。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展 :一個是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展 。 可編程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。 （ 10）故障診斷功能 PLC 可以對系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴(yán)重錯誤則自動終止運(yùn)行。利用某些記憶指令，可以對工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持 PLC 斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。利用編程器可以調(diào)整定時器、計數(shù)器的設(shè) 定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變 PLC 內(nèi)部邏輯信號的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。 （ 7）通訊聯(lián)網(wǎng)功能 有些 PLC 采用通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O 控制、多臺 PLC 之間的同位鏈接、PLC 與計算機(jī)之間的通訊等。中、大型 PLC 數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、 PID 運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和 CRT、打印機(jī)相聯(lián)、實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示的打印。有些 PLC 還專門設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用都極為方便。 （ 4）步進(jìn)控制功能 PLC 為用戶提供了若干個移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)由時間、計數(shù)或其他指定邏輯信號為轉(zhuǎn)步條件的步進(jìn)控制。計數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行 修改。 （ 3） 計數(shù)控制功能 計數(shù)控制功能是 PLC 的基本功能之一。定時器的設(shè)定值（定時時間）可以在編程時設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。 （ 2） 定時控制功能 定時控制功能是 PLC 的最 基本功能之一。因此， PLC 可代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，完成接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。 功能說明： （ 1） 邏輯控制功能 邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是 PLC 的最基本功能之一。而現(xiàn)在完全可以采用 PLC 控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高， 21 容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和先進(jìn)的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。即使不經(jīng)過特殊的培訓(xùn)，一般工程技術(shù)人員也能很快掌握。梯型圖同繼電器電路相似，易于掌握，便于維修。它可分為邏輯型和動作型兩大類。如：有色冶金行業(yè)的冶煉廠和選礦廠的物料輸送及配料、井下采礦皮帶輸送系統(tǒng)、選礦廠球磨機(jī)及各潤滑站系統(tǒng)、冶煉廠余熱鍋爐振打系統(tǒng)、電收塵輸灰系統(tǒng)、冶煉廠轉(zhuǎn)爐本體聯(lián)鎖和加料系統(tǒng)等，其它行業(yè)如汽車生產(chǎn)線、印刷機(jī)械、加工機(jī)床、包裝機(jī)以及日常生活的電梯控制等。 順序控制是 PLC 最基本、應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。 PLC 的內(nèi)部工作過程用圖表示為如本章末之圖： 用 PLC 設(shè)計一個控制系統(tǒng)時，必須知道有一個輸入信號后 PLC 要經(jīng)過多長時間才能有一個對應(yīng)的輸出信號，這樣才能精確的解決系統(tǒng)各個不見之間配合問題。 總之，在使用 PLC 時，可以把輸入端為一個繼電器線圈，其相應(yīng)的繼電器結(jié)點(diǎn)可以在內(nèi)部控制電路中使用，而輸出端又可以等效為內(nèi)部輸出繼電器的一個動合觸點(diǎn)，驅(qū)動外部設(shè)備。繼電器控制系統(tǒng)中沒有器件，他們的線圈自動合，動斷觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部控制電路中使用，如要與外部電路相連， 則必須通過輸出部分。 內(nèi)部控制電路是是用戶根據(jù)控制要求編制的程序，作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。輸入部分用于接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部信息或操作命令等外部輸入信息。 另外， PLC 的外部設(shè)備中還包括打印機(jī)：在用戶程序編制階段用來打印帶注解的梯形圖或指令語句表程序，以利于維修和系統(tǒng)的改造 ；外存儲器：存儲部分程序或改變生產(chǎn)工藝流程時需要調(diào)用的程序，它所存的程序也可重新裝入內(nèi)存，有 利于 PLC 的內(nèi)存程序的恢復(fù)； EPROM 寫入器：用語將用戶程序?qū)懭氲紼PROM 中去，它提供了一個非易失性的用戶程序保存方法。 主要功能 PLC 的外部設(shè)備中，最重要的就是編程器，它用來對用戶程序進(jìn)行寫入，檢查，修改和調(diào)試，也可以在線監(jiān)視 PLC 的運(yùn)行，它經(jīng)過編程器接口與 CPU 聯(lián)系，完成人 機(jī)對話。 19 各個電路和不同的掃描階段會造成輸入和輸出的延遲，這是 PLC 的主要缺點(diǎn)。 (四 )對同一個輸出單元的多次使用、修改次序會造成不同的執(zhí)行結(jié)果。 (三 ) 程序執(zhí)行完后的輸出映像寄存器的值決定了下一個掃描周期的輸出值，而在程序執(zhí)行階段，輸出映像寄存器的值即可以作為控制程序執(zhí)行的條件，同時又可以被程序修改用于存儲中間結(jié)果或下一個掃描周期的輸出結(jié)果。 由上述分析得出循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)： (一 ) 掃描過程周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、寫輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會改變 — 輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個工作周期的輸入階段才被集中讀入。 在讀輸入階段， CPU 對各個輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入輸入映像寄存器中。封鎖 I／ O 就是關(guān)閉 I／ O 掃描過程。在輸入掃描過程中， CPU 把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器；在輸出過程中， CPU 把輸出映像寄存器的值鎖定到實(shí)際輸出點(diǎn)。 CPU 在 18 處理用戶程序時，使用的輸入值不是直接從輸入點(diǎn)讀取的運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個映像寄存器：一個為輸入映像寄存器，另一個為輸出映像寄存器。個掃描周期內(nèi)都包含這個掃描過程。用戶程序的長短，會影響過程所用的時間 . 。機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一掃描周期內(nèi)部包換掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的 PLC 系統(tǒng)才有通信掃描過程，這一過程用于 PLC 之間及 PLC 與上位計算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。其它的執(zhí) 行結(jié)果錯誤可由程序設(shè)計者通過標(biāo)志位進(jìn)行處理。 WDT 是一個硬件定時器，每一個掃描周期開始前都被復(fù)位。為保證設(shè)備的可靠性，及時反應(yīng)所出現(xiàn)的故障， PLC都具有自監(jiān)視功能。典型的 PLC 在一個周期中可完成以下 5 個掃描過程。它一直周而復(fù)始地循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。如下圖所示， CPU 的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、執(zhí)行 CPU 自診斷測試及寫輸出等內(nèi)容。 5. 其它接口單元 其它接口單元用于提供 PLC 與其它設(shè)備和模塊進(jìn)行連接通信的物理?xiàng)l件。用 戶存儲器中存放的是用戶程序和運(yùn)行所需要的資源， I/O 寄存器的值作為條件決定著存儲器中的程序如何被執(zhí)行，從而完成復(fù)雜的控制功能。 3. 存儲器 17 存儲器分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。在程序執(zhí)行過程中 ,CPU 可以讀其值 ,并作為條件參加控制 ,還可以修改其值 ,而中間的變換僅僅影響寄存器的值。 CPU 可以讀其值，但不可以寫或進(jìn)行修改。其完成控制的實(shí)質(zhì)是按一定算法進(jìn)行 I／ O 變換，并將這個變換物理實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場 。它不僅可通過增加輸入輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展單元來擴(kuò)大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng) DCS 或其他上位機(jī)的 通信來擴(kuò)展功能，并與外部設(shè)備進(jìn)行交換等。這種編程的靈活性是繼電器順序控制所不能比擬的，正是由于編程的柔性特點(diǎn)，再柔性制造單元 FMC、柔性制造系統(tǒng) FMS、計算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 和計 16 算機(jī)集成流程工業(yè)系統(tǒng) CIPS，可編程控制系統(tǒng)成為主要的控制設(shè)備。 3 靈活性 編程的靈活性。報警和運(yùn)行信息的顯示等。在可編程控制器的軟件方面，也采用了一系列提高可靠性的措施?？删幊绦蚩刂破魇菫楣?