【正文】 而 PLC及 工 控 機(jī) 作 為 工 業(yè) 控 制 的 設(shè) 備 基 礎(chǔ) ， 通 過(guò) 技術(shù) 的 不 斷 革 新 ， 在 工 業(yè) 控 制 中 的 地 位 日 益 加 強(qiáng) ， 并 且 成 為 工 業(yè) 控 制 技 術(shù) 進(jìn) 步的 主 要 工 具 。過(guò) 程 控 制 系 統(tǒng) 開 發(fā) 工 具 功 能 的 不 斷 完 善 ， 使 過(guò) 程 控 制 將 具 有 更 廣 闊 的 應(yīng)用 前 景 ， 對(duì) 我 國(guó) 國(guó) 民 生 產(chǎn) 生 活 各 個(gè) 領(lǐng) 域 的 自 動(dòng) 化 水 平 的 提 高 都 有 著 重 要 的 意義 。 隨 著 可 編 程 序 控 制 器 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ，PLC已 越 來(lái) 越 多 地 應(yīng) 用 于 對(duì) 模 擬 量 的 控 制 ， 所 以 應(yīng) 增 加 D/A,A/D轉(zhuǎn) 換 及 運(yùn) 算功 能 的 仿 真 。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多和同學(xué)討論。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。（ 3） 基 于 PLC模 擬 量 控 制 和 過(guò) 程 控 制 實(shí) 現(xiàn) 溫 度 控 制 。本 文 所 做 的 主 要 工 作 :（ 1） 溫 度 設(shè) 定 由 輸 入 端 口 獲 得 （ 十 進(jìn) 制 輸 入 ） 或 由 觸 摸 屏 實(shí) 現(xiàn) 溫 度 設(shè)定 ， 具 備 實(shí) 時(shí) 顯 示 和 報(bào) 警 功 能 ， 人 機(jī) 界 面 良 好 。 通 過(guò) 功 能 模 塊 實(shí) 現(xiàn) 了 對(duì) 模 擬 量 、 開 關(guān)量 、 脈 沖 量 的 轉(zhuǎn) 換 ， 從 而 達(dá) 到 了 對(duì) 上 述 變 量 的 控 制 ， 以 及 顯 示 、 報(bào) 警 等 功 能 。圖 314 報(bào) 警 程 序第四章 總結(jié)與展望 總 結(jié)本 文 主 要 是 針 對(duì) “基 于 PLC的 模 擬 量 控 制 ”的 研 究 。 報(bào) 警 程 序?qū)?A/D 轉(zhuǎn) 換 的 數(shù) 字 量 與 4000 比 較 ， 若 連 續(xù) 兩 次 檢 測(cè) 到 A/D 轉(zhuǎn) 換 的 數(shù)27字 量 大 于 4000， 則 表 示 斷 偶 ， 系 統(tǒng) 輸 出 斷 偶 報(bào) 警 信 號(hào) ， Y5 為 ON， 亮 紅燈 。 恒 溫 指 示 程 序 如 圖 313 所 示 ：圖 313 恒 溫 顯 示 程 序?qū)?實(shí) 際 溫 度 值 （ D5） 與 溫 度 設(shè) 定 值 （ D4） 進(jìn) 行 比 較 ， 如 果 相 等 則 令Y4 為 ON， 恒 溫 指 示 燈 亮 。 D25 為 0 而 采 樣 周 期 未 到 D26被 清 0， 系 統(tǒng) 將 不 再 對(duì) 晶 閘 管 輸 出 觸 發(fā) 脈 沖 。 同 時(shí) 每 完 成 一 個(gè) 周波 觸 發(fā) ， 將 D25 減 1。25圖 39 晶 閘 管 觸 發(fā) 準(zhǔn) 備 程 序 圖 310 數(shù) 字 觸 發(fā) 程 序數(shù) 字 觸 發(fā) 器 功 能 的 PLC 程 序 如 下 圖 311 所 示 ：當(dāng) X2 為 ON 時(shí) ， 將 u（ k） 送 D25 作 觸 發(fā) 周 波 數(shù) n， 將 其 與 0 比 較 ，若 n 大 于 0， 則 置 位 D26（ 觸 發(fā) 允 許 標(biāo) 志 ） 允 許 觸 發(fā) 并 將 Y0 和 Y1 置1。. 數(shù) 字 觸 發(fā) 器 程 序數(shù) 字 觸 發(fā) 器 程 序 由 兩 部 分 組 成 ： 準(zhǔn) 備 程 序 和 觸 發(fā) 程 序其 程 序 框 圖 如 圖 39 和 圖 310 所 示 。 當(dāng) 電 源 負(fù)半 波 到 來(lái) 時(shí) （ 由 高 電 平 變 低 電 平 ） ， 若 晶 閘 管 允 許 觸 發(fā) 標(biāo) 志 為 1，)(sgnku則 在 Y1 端 產(chǎn) 生 一 個(gè) 觸 發(fā) 脈 沖 ， 經(jīng) 光 電 隔 離 和 功 率 放 大 后 觸 發(fā) 晶 閘 管 VT2導(dǎo) 通 ， 使 電 源 負(fù) 半 波 加 到 電 阻 絲 上 ， 使 負(fù) 載 得 到 一 個(gè) 完 整 的 電 壓 波 形 。 準(zhǔn) 備 程 序 在 每個(gè) 控 制 周 期 執(zhí) 行 一 次 。 由 于 晶閘 管 移 相 觸 發(fā) 存 在 很 大 的 諧 波 干 擾 “污 染 ”電 網(wǎng) ， 本 系 統(tǒng) 采 用 過(guò) 零 觸 發(fā) ，觸 發(fā) 器 的 組 成 如 圖 38 所 示 。 最 后保 存 u（ k） ， 更 新 u（ k1） 、 e（ k1） 和 e（ k2） 以 備 下 次 運(yùn) 算 。 若 e（ k） 大 于 10， 則 送 240 給 D30（ u（ k） ） ； 若 e（ k） 小 于 10 而大 于 5 時(shí) ， 則 進(jìn) 行 PD 算 式 運(yùn) 算 （ 去 掉 （ 42） 中 的 積 分 項(xiàng) e（ k） 的 剩iK余 項(xiàng) ） 。溫 度 數(shù) 字 調(diào) 節(jié) 器 的 PLC 程 序 框 圖 和 梯 形 圖 分 別 如 圖 37 所 示 。除 上 述 兩 種 情 況 外 ， 系 統(tǒng) 均 進(jìn) 行 PD 調(diào) 節(jié) ， 去 掉 （ 32） 中 的 e（ k） 。 系 統(tǒng) 的 控 制算 法 如 下 ：當(dāng) 加 熱 管 溫 度 Q 大 于 給 定 恒 溫 值 10℃ 時(shí) ， 系 統(tǒng) 全 速 升 溫 ， 令 u（ k）=240， 240 為 一 個(gè) 控 制 周 期 （ ） 的 工 頻 電 源 周 波 數(shù) 。 因 而 使p調(diào) 試 較 為 簡(jiǎn) 單 方 便 。 將 它 們 代 入 式 （ 31） 。令 （ 31）iPiT?TKdpd?則 有 式 （ 32） )]2()(2)[)()]1()[)1() ??????? kekekeKku dip21式 中 ， 、 、 分 別 為 調(diào) 節(jié) 器 的 比 例 、 積 分 、 微 分 系 數(shù) (待 定 參 數(shù) )。PID 調(diào) 節(jié) 器 的 位 置 式 控 制 方 程 為 ： ])(1)()([)( ???dteTdtteKtuip式 中 ， e（ t） 為 t 時(shí) 刻 給 定 的 恒 溫 值 Q0 與 實(shí) 際 加 熱 管 溫 度 Q 之 差 。 自 然 降 溫 無(wú) 需 控 制 和 檢 測(cè) 溫 度 ， 自 由 升 溫 只 需 監(jiān) 視 加 熱 管 溫 度 是 否到 達(dá) 恒 溫 值 ， 只 有 恒 溫 段 需 要 控 制 與 檢 測(cè) 加 熱 管 溫 度 。 如 此 就 完 成 了 對(duì) 采 樣 溫 度 值 的 標(biāo) 度 變 換 。 標(biāo) 度 變 換 程 序另 外 針 對(duì) 本 次 設(shè) 計(jì) 所 選 擇 的 功 能 模 塊 FX2N2AD 的 輸 入 輸 出 特 性 ， 有0～ 100℃ 經(jīng) 零 點(diǎn) 遷 移 后 所 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 字 量 為 0～ 4000（ 0～ 10V 對(duì) 應(yīng) 的 數(shù) 字 量 ）， 通 過(guò) 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 得 到 的 溫 度 的 數(shù) 字 量 存 入 D0， 根 據(jù) 此 特 性 ， 輸 入 數(shù) 據(jù) 對(duì) 應(yīng)的 模 擬 量 應(yīng) 該 為 數(shù) 字 量 占 4000 的 百 分 比 ， 即 實(shí) 際 溫 度 =100*數(shù) 字 量/4000=數(shù) 字 量 *1/40。圖 34 計(jì) 時(shí) 中 斷 程 序I610 為 每 計(jì) 時(shí) 10ms 便 自 動(dòng) 執(zhí) 行 一 次 中 斷 。 A/D 轉(zhuǎn) 換 功 能 的 PLC 程 序 如 圖 33所 示 ：圖 33 A/D 轉(zhuǎn) 換 程 序本 程 序 設(shè) 計(jì) 以 為 一 個(gè) 控 制 周 期 ， 當(dāng) 控 制 周 期 到 才 讀 取 A/D 轉(zhuǎn) 換結(jié) 果 。 在 此 過(guò) 程 中 設(shè) 定 爐 溫 的 模 擬 量 送 入FX2N2AD 模 塊 1通 道 （ CH1） 。 A/D 轉(zhuǎn) 換 功 能 模 塊 的 控 制 程 序溫 度 檢 測(cè) 硬 件 電 路 給 定 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 通 道 號(hào) CH1， 完 成 加 熱 管 溫 度 的A/D 轉(zhuǎn) 換 。圖 32 讀 取 溫 度 給 定當(dāng) 溫 度 設(shè) 定 允 許 （ X1=1） 時(shí) ， 執(zhí) 行 十 鍵 輸 入 指 令 ， 輸 入 給 定 溫 度 值 ，送 D38， 當(dāng) 給 定 值 在 0～ 100℃ 范 圍 內(nèi) 時(shí) ， 將 給 定 值 （ D38） 再 送 D4 保 存 。 溫 度 設(shè) 定本 設(shè) 計(jì) 系 統(tǒng) 利 用 十 鍵 數(shù) 字 輸 入 指 令 ， 設(shè) 定 恒 溫 給 定 值 。 特 編 寫 以 下 控 制 程 序 。 其 輸 入 、 輸 出 地 址 表 如 表 26 所 示 。（ 7） 退 出 主 程 序打 開 File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 Exit（ 退 出 ） 子 菜 單 或 按 右 上 角 的 “X”按 鍵 ， 即 可 退 出 主 程 序 。（ 6） 程 序 打 印打 開 File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 Page Setup（ 頁(yè) 面 設(shè) 置 ） 子 菜 單 即 可 進(jìn) 行編 程 頁(yè) 面 設(shè) 置 。（ 4） PLC 運(yùn) 用 和 停 止 下 載 完 程 序 ， 把 PLC 機(jī) 上 的 開 關(guān) 撥 向 RUN/STOP， 或 打 開 PLC 菜 單 下的 Remote Run/Stop(遙 控 運(yùn) 行 /停 止 )欄 目 ， 即 可 運(yùn) 行 /停 止 PLC。（ 3） PLC 程 序 下 載正 確 連 接 好 編 程 電 纜 ， 打 開 編 程 界 面 的 PLC 菜 單 下 的 Ports(端 口 設(shè) 置 )選擇 正 確 的 串 行 口 、 傳 送 頻 率 后 ， 按 OK。（ 2） 程 序 檢 查 。?梯 形 圖 中 的 軟 元 件 的 選 擇 既 可 通 過(guò) 以 上 Function bar（ 功 能 鍵 ） 和Palette（ 功 能 圖 ） 完 成 ， 也 可 通 過(guò) Tool bar（ 工 具 欄 ） 完 成 。 ）?采 用 梯 形 圖 編 寫 程 序 ： 打 開 View（ 視 圖 ） 菜 單 ， 選 中 Ladder view（ 梯 形 圖 ） 子 菜 單 。?首 先 打 開 File（ 文 件 ） 菜 單 下 的 New（ 新 文 件 ） 子 菜 單 ， 選 擇 FX3U PLC 型 號(hào) ， 進(jìn) 入 程 序 編 制 環(huán) 境 。 它 的 運(yùn) 行 環(huán) 境 為 或window95 以 上 的 版 本 ， 其 具 體 應(yīng) 用 說(shuō) 明 如 下 。 本 次 軟 件 設(shè) 計(jì) 即 是 利 用 計(jì) 算 機(jī) 編 程 ， 在 三 菱 PLC 編 程 軟 件GTDESINER 下 完 成 程 序 編 寫 和 通 信 。 但 由 于手 持 編 程 器 在 程 序 輸 入 或 閱 讀 理 解 分 析 時(shí) 比 較 煩 瑣 ； 專 用 編 程 器 價(jià) 格 高 ， 通用 性 差 ， 而 計(jì) 算 機(jī) 除 了 可 以 進(jìn) 行 PLC 的 編 程 外 ， 還 可 作 為 一 般 計(jì) 算 機(jī) 的 用途 ， 兼 容 性 好 ， 利 用 率 高 。 設(shè) 計(jì) 電 路 如 圖 28 所 示 。 設(shè) 計(jì) 電 路 如 圖 27 所 示 。 報(bào) 警 指 示 電 路按 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 報(bào) 警 指 示 電 路 設(shè) 計(jì) 了 一 個(gè) 恒 溫 指 示 （ 綠 燈 ） 燈 、 故 障 報(bào) 警（ 紅 燈 ） 和 輸 入 出 錯(cuò) 報(bào) 警 （ 黃 燈 ） ， 完 成 指 示 、 報(bào) 警 功 能 。 脈 沖 輸 出 通 道 電 路 如 圖 26 所 示 。） ， 流 過(guò) 每 個(gè) 晶 閘 管 的 平 均 電 流 為 。（ 3） 晶 閘 管 的 選 擇電 阻 爐 的 額 定 功 率 為 4KW， 電 源 電 壓 為 220V， 故 負(fù) 載 電 流IL=。（ 2） 快 速 熔 斷 器 FU 的 選 擇快 速 熔 斷 器 是 專 門 用 來(lái) 保 護(hù) 晶 閘 管 的 ， 其 熔 體 電 流 按 下 式 選 取 ：??式 中 ， 5/6 為 修 正 參 數(shù) ， 為 保 證 可 靠 與 選 用 方 便 ， 一 般 取 。 在 這 段 時(shí) 間 里 ， 晶 閘 管 元 件 流 過(guò) 反 向 電 流 ， 接 近 終 止時(shí) ， 很 大 ， 它 與 線 路 電 感 共 同 作 用 產(chǎn) 生 的 電 壓 L* 可 能 損 壞 晶 閘tid tid管 ， 必 須 采 取 保 護(hù) 措 施 ， 在 晶 閘 管 兩 端 并 聯(lián) 阻 容 吸 收 裝 置 。 根 據(jù) 電 熱 爐 的 數(shù) 字 模 型 可 知 ， 溫 度 的 增 量 與它 消 耗 的 電 能 成 正 比 ， 而 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 與 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) 成 正 比 ， 因此 ， 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) n 與 控 制 輸 出 控 制 量 u（ k） 的 關(guān) 系 為