【正文】 算法及技巧 , 北京：機械工業(yè)出版社 , 2022 陳鐵年 可編程控制器原理與應(yīng)用，北京：國防工業(yè)出版社， 2022 6. . Shinskey . PROCESS CONTROL SYSTEMS application, design, and tuning, 7. NEW YORK. 2022 8. Norman S. Nise .Control Systems Engineering (Fourth Edition), NEW。而工控機和組態(tài)軟件結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)， 融合了較先進的自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在化工、供暖、機械、供水、水處理等多個領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來越顯著的作用。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、 SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)軟件 的 出現(xiàn)， 改變了 工控領(lǐng)域 的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；選擇余地小，不能滿足 用戶 需求 ； 難與外界進行數(shù)據(jù)交互 以及 升級和增加功能都受到嚴重的限制 的現(xiàn)狀 。基于 PLC的 壓力過程控制 系統(tǒng)，利用了工控機組態(tài)軟件的強大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力， PLC抗干擾能力強、適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點 ,以及變頻器的調(diào)速性能，融合了較先進的自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、維護容易等特點。 采樣周期太短，試著改變采樣周期。 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 通信不可靠（不穩(wěn)定）若通信狀態(tài)時而為 0，時而為 1，表示通信不可靠，原因可能有： 通信距離太遠，一般不超過 50米。若電源指示燈亮且數(shù)據(jù)接收燈也亮，但 SD燈不亮，則原因是通信參數(shù)設(shè)置與設(shè)備的格式不對。 常見故障分 析 檢查 PLC是否上電。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 第五章 調(diào)試 調(diào)試步驟 PLC串口連接 、計算機以及 PLC PLC串口通信和 MCGS串口通信 調(diào)試結(jié)果與常見故障分析 調(diào)試 調(diào)試結(jié)果：軟件與 PLC無法建立通信連接。 工控機與 PLC 的通訊通過電纜來完成 ,它將 FX2N的編程口與計算機的 RS232口相連 ,具體設(shè)置是在下位機的編程環(huán)境 (FX2N 編程軟件 )和 MCGS 組態(tài)軟件的設(shè)備窗口中完成 的。 PLC 與計算機連接 通訊 FX系列 PLC支持無協(xié)議的 RS232和 RS485通信協(xié)議兩種通信方式。 位 名字 位設(shè)為“ 1”時的狀態(tài) 位設(shè)為“ 0”時的狀態(tài) b0 錯誤 b1到 b4任何一位為 ON 無錯 b1 O/G錯誤 EEPROM中的偏移 /增益數(shù)據(jù)不正?；蛘甙l(fā)生設(shè)置錯誤 偏移 /增益數(shù)據(jù)正常 b2 電源錯誤 24VDC電源故障 電源正常 b3 硬件錯誤 D/A轉(zhuǎn)換器故障或者其他硬件故障 沒有硬件缺陷 b10 范圍錯誤 數(shù)字輸入或模擬輸出值超出指定 輸入或輸出值在規(guī)定范圍徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 范圍 內(nèi) b12 G/O調(diào)整禁止狀態(tài) BFM21沒有設(shè)為“ 1” 可調(diào)整狀態(tài) BFM21=1 （ 9） BFM30：特殊功能模塊的識別碼，可用 FROM指令讀取。一旦設(shè)置了禁止調(diào)整功能，該功能將一直有效，直到設(shè)置了允許命令（ BFM21=1）。 （ 6） BFM20：初始化：當 K1寫入 BFM20時，所有的值將被初始化成出廠設(shè)定。 （ 5） BFM10到 17：偏移 /增益數(shù)據(jù)：將新數(shù)據(jù)寫入 BFM10到 17，可以改變偏移和增益值。要復(fù)位這些值以使其成為偏移值，可將十六進制設(shè)置值寫入BFM5中。 H O O O O CH4 CH3 CH2 CH1 O=0：設(shè)置成電壓輸出模式（輸出 10V到 +10V電壓） O=1：設(shè)置成電流輸出模式（輸出 +4mA到 20mA電流） O=2：設(shè)置成電流輸出模式（輸出 0mA到 20mA電流） （ 2） BFM1， 2， 3， 4：分別表示輸出數(shù)據(jù)通道 CH1， CH2， CH3， CH4，且初始值均為 0。采用 4位十六進制數(shù)的形式。 （ 7）不要將任何單元連接到未用端子。 （ 4）將 FX2N4DA的接地端和可編程控制器的接地端連接在一起 （ 5）將電壓輸出端子短路或者連接電流輸出負載道電壓輸出端子可能會損壞FX2N4DA。 （ 3）如果輸出存在電氣噪聲或者電壓波動，可以連接一個平滑電容器（ 。 2． FX2N4DA安裝注意事項： （ 1）對于模擬輸出使用雙絞線屏蔽電纜，電纜應(yīng)遠離電源線或者其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線。 （ 3） 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個存儲器（每個 16位） （ 4） FX2N占用 FX2N擴展總線的 8個點。 （ 4）狀態(tài)信息 BFM29 BFM29的位設(shè)備 開 ON 關(guān) OFF b0:錯誤 b1b4中任何一個為 ON 如果 b2到 b4中任何一個為 ON，所有通道的 A/D轉(zhuǎn)換停止 無錯誤 b1：偏移 /增益錯誤 在 EEPROM中的偏移 /增益數(shù)據(jù)不正?；蛘哒{(diào)整錯誤 增益 /偏移數(shù)據(jù)正常 b2：電源故障 24V DC電源故障 電源正常 b3：硬件錯誤 A/D轉(zhuǎn)換器或其它硬件故障 硬件正常 b10：數(shù)字范圍錯誤 數(shù)字輸出值小于 2048或大于 2047 數(shù)字輸出值正常 b11：平均采樣錯誤 平均采樣數(shù)不小于 4097，或不大于0（使用缺省值 8） 平均正常（在 1到 4096之間） b12：偏移 /增益調(diào)整禁止 禁止 BFM21的（ b1,b0）設(shè)為 （ 1， 0） 允許 BFM21的（ b1,b0）設(shè)為（ 1， 0） （ 5）識別碼 BFM30 可以使用 FROM指令讀出特殊功能模塊的識別號， FX2N4AD單元的識別號是 K2022 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 FX2N4DA 模擬特殊模塊 1． FX2N4DA的結(jié)構(gòu)： （ 1） FX2N4DA模擬特殊模塊有四個輸出通道，輸出通道接收數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成等價的模擬信號，這樣稱為 D/A轉(zhuǎn)換。 4）對于具有相同增益和偏移量的通道，可以單獨或一起調(diào)整。若需要改 變增益和偏移，則（ b1,b0）必須設(shè)為（ 0， 1），缺省值是（ 0， 1）。設(shè)置每一個字符的方式如下： 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 根據(jù)控制對象的實際要求，程序設(shè)定為四通道 4mA到 20mA，即預(yù)設(shè)值為： H1111 （ 2）模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換速度的改變 在 FX2N4AD的 BFM15種寫入 0或 1，就可以改變 A/D轉(zhuǎn)換的速度 在程序中沒有用到 （ 3）調(diào)整增益和偏移值 1）當通過將 BFM20設(shè)為 K1 而將其激活后，包括模擬特殊功能模塊在內(nèi)的所徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 有的設(shè)置將復(fù)位成缺省值，對于消除不希望的增益和偏移調(diào)整，這是一種快速的方法。 BFM b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1619 保留 *20 復(fù)位到缺省值和預(yù)設(shè)，缺省值 =0 *21 禁止調(diào)整偏移、增益值、缺省值 =（ 0， 1）允許 *22 偏移、增益調(diào)整 G4 O4 G3 O3 G2 O2 G1 O1 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 *23 偏移值 缺省值 =0 *24 增益值 缺省值 =5000 2528 保留 29 清除狀態(tài) 30 識別碼 K2022 31 禁 用 緩沖存儲器提供了利用軟件調(diào)整偏移和增益值得手段 偏移（截距）：當數(shù)字輸出為 0時的模擬輸入值 增益（斜率）：當數(shù)字輸出為 +1000時的模擬輸入值（如圖 ） 圖 增益和偏移 （ 1）通道選擇 通道的初始化由緩沖存儲器 BFM0種的 4位十六進制數(shù)字 HOOOO控制。1% 轉(zhuǎn)換速度 15ms/通道 （ 常速 ）， 6ms/通道 （ 高速 ） 4．緩沖存儲器（ BFM）的分配 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 BFM 內(nèi)容 *0 通道初始化 ， 缺省值 =H0000 *1 通道 1 包含采樣數(shù)（ 14096），用于得到平均結(jié)果，缺省值就為正常速度，高速操作可選擇 *2 通道 2 *3 通道 3 *4 通道 4 5 通道 1 這些緩沖區(qū)包含采樣數(shù)的平均輸入值，這些采樣數(shù)十分別輸入在緩沖區(qū)中的通道數(shù)據(jù) 6 通道 2 7 通道 3 8 通道 4 9 通道 1 這些緩沖區(qū)包含每個輸入通道讀入的當前值 10 通道 2 11 通道 3 12 通道 4 1314 保留 15 選擇轉(zhuǎn)換速度 如設(shè)為 0，則選擇正常速度， 15ms/通道 如設(shè)為 1，則選擇高速， 6ms/通道 說明： 帶 *號的緩存器（ BFMS）可以使用 TO指令從 PC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 PC 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。 2048~2047 分辨率 5mV 20uA 總體精度 177。 3．使用說明 （ 1）環(huán)境指標 項目 說明 環(huán)境指標（除下面一項之外） 與 FX2N主 單元相同 耐壓絕緣電壓 5000VAC， 1分鐘（在所有端子和地之間） （ 2）電源指標 項目 說明 模擬電路 24VDC177。 （ 5） 連接 FX2N4AD的接地端與主單元的接地端。FX2N4AD消耗 FX2N主單元或有源擴展單元 5V電源槽 30mA的電流 2． FX2N4AD的安裝注意事項： （ 1）模擬輸入通過雙絞屏蔽電纜來接收，電纜應(yīng)遠離電源線或其他可能產(chǎn)生的電線 （ 2）如果輸入有電壓波動，或在外部接線中有電氣干擾，可以接一個平滑電容徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 器（ ， 25V） （ 3）如果使用電流輸入，請互連 V+和 I+端子。 （ 3） FX2N4AD和 FX2N主單元之間通過緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)， FX2N4AD共有 32個緩沖存儲器（每個 16位） （ 4） FX2N4AD占用 FX2N擴展總線的 8個點。 （ 2）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）。 FX2N4AD 模擬量轉(zhuǎn)換模塊 1． FX2N4AD的結(jié)構(gòu)： （ 1） FX2N4AD模擬特殊模塊有四個輸入通道，輸入通道接收模擬信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，這 稱為 A/D轉(zhuǎn)換。 FX2N 特殊功能模塊的應(yīng)用 為了擴大 PLC的應(yīng)用范圍， FX2N系列 PLC開發(fā)出各種特殊功能 I/O模塊，以滿足各種工業(yè)控制的不同需求。 ，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，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。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。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。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)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 2 配套齊全，功能完善，適用性強 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。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。從 PLC的機外電路來說，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)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。例如三菱公司生產(chǎn)的 F系列 PLC平均無故障時間高達 30萬小時。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第四章 硬件部分實現(xiàn) PLC 特點 1 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 數(shù)據(jù)傳輸：打開 FX2N4DA口。 打開 FX2N 特殊功能模 塊 模塊是否打開 數(shù)據(jù)輸入 PID 控制 數(shù)據(jù)輸出 結(jié)束 開始 控制閥動作 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 數(shù)據(jù)傳輸：對兩個輸入端口進行設(shè)置，分別將兩個壓力罐的當前壓力值傳入 PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，并且對 PID控制的數(shù)據(jù)進行設(shè)置。當自整定開始時的測定值到目標值的變化量變化 1/3時，自整定過程結(jié)束，系統(tǒng)進入 PID控制。其中 S1表示設(shè)定值所在的數(shù)據(jù)寄存器； S2表