【正文】 其輸出技術(shù)指標(biāo)如下 外部電源：可選用 AC250V 和 DC30V 以下（需外部整流二極管） 最大負(fù)載：電阻負(fù)載可選 2A/1 點、 8A/4 點、 8A/8 點 感性負(fù)載 80VA 燈負(fù)載 100W 響應(yīng)時間：約 10ms 電路隔離：繼電器隔離 輸出動作顯示：繼電器通電時 LED 亮 環(huán)境溫度：使用 0－ 55Ο C，儲存溫度 20－ 70Ο C 環(huán)境濕度：使用時 35%－ 85%RH（無凝露） 防震性能： JISC0911 標(biāo)準(zhǔn)， 10－ 55Hz， （最大 2G）， 3 軸方向各 2 次 抗沖擊性能： JISC9012 標(biāo)準(zhǔn)， 10G， 3 軸方向各 3 次 。 FXos 有 20 條基本指令，兩條步進(jìn)梯形指令， 35 種、 50 條功能指令。 FXos30MRD 資源及性能 三菱 FXos30MRD 可編程控制器是用于極小規(guī)模系統(tǒng)的超小型可編程控制器。 YT4543 型組合機床動力滑臺工作環(huán)境一 般，對 PLC 沒有特殊要求。但是為了防止電磁閥工作過程中意外短路而造成華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 34 所有輸出端電壓突降引起系統(tǒng)失靈，甚至損壞，在 PLC 輸出端與電磁閥之間加中間繼電器。系統(tǒng)的輸入對象全部是開關(guān)量，無需對輸入信號進(jìn) A/D 轉(zhuǎn)換。一般 PLC 都帶有通信接口如 RS23 RS42 RS485，但有些 PLC 通信口僅能用于連接手持式編程器。 若被控對象不僅有邏輯運算處理，同時還有算術(shù)運算，如 A/D、 D/A、 BCD碼、 PID、中斷等控制，則需選擇指令功能豐富的 PLC。對于 有模擬量控制的系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，則要注意 PLC 響應(yīng)時間，根據(jù)控制的實時性要求，選擇合適的高速 PLC。） 系統(tǒng)的操作面板示意圖： 第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 PLC 型號的確定 對于以開關(guān)量控制為主的系統(tǒng)， PLC 響應(yīng)時間無需考慮?？紤]到控制系統(tǒng)操作的直觀簡易性及安全性，增加了 工作 指示燈 LED0，第一種 工作循環(huán)指示燈 LED1， 第二種 工作循環(huán)指示燈 LED2， 第三種 工作循環(huán) （典型工作循環(huán)或普通工作循環(huán)）燈 LED3， 第四種 工作循環(huán)指示燈 LED4。 輸入對象： 動力滑臺啟動按鈕 SB 壓力傳感器 SD 1/4 選擇開關(guān) SW 循環(huán)Ⅰ SW1 循環(huán)Ⅱ二工進(jìn)行程開關(guān) XK5 1/4 選擇開關(guān) SW 循環(huán)Ⅱ SW2 循環(huán)Ⅲ二工進(jìn)行程開關(guān) XK6 1/4 選擇開關(guān) SW 循環(huán)Ⅲ SW3 循環(huán)Ⅳ快進(jìn)行程開關(guān) XK7 1/4 選擇開關(guān) SW 循環(huán)Ⅳ SW4 循環(huán)Ⅳ工進(jìn)二行程開關(guān) XK8 循環(huán)Ⅰ工進(jìn)行程開關(guān) XK1 快退行程開關(guān) XK9 循環(huán)Ⅱ一工進(jìn)行程開關(guān) XK2 原位停止行程開關(guān) XK10 循環(huán)Ⅲ一工進(jìn)行程開關(guān) XK3 停留計時器 循環(huán)Ⅳ一工進(jìn)行程開關(guān) XK4 3. 4 控制對象的確定 YT4543 型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)采用電液方式控制， 由一個先導(dǎo)電磁閥 5，一個二位二通電磁閥 8 和一個一位二通行程閥 9 來調(diào)控。為了提高控制系統(tǒng)的可靠性、精準(zhǔn)度及靈敏度，改造后的新控制系統(tǒng)更換原來壓力繼電器，去除時間繼電器改由 PLC 內(nèi)部計時器提供計時功能。此外，為了保障系統(tǒng)的可靠性，盡量減少機械式開關(guān)按鈕。此外，由于機械限位開關(guān)元件固有的缺陷，其控制精度不盡人意，在高精度控制系統(tǒng)中根本不能完成預(yù)定控制任務(wù)。 液壓機原控制系統(tǒng)中使用機械式行程開關(guān)作為自動運行的輸入信號。如果用沒有斷電保持功能的編程元件代表各步 (如 M100M277)，可編程控制器開始進(jìn)入 RUN 工作方式時它們均處于“ 0”狀態(tài)，因此，必須用 M8002 的常開觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動步，否則順序功能圖中永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)活動步，系統(tǒng)將無法工作。 自動控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過程，因此在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)，即在完成一次分甘共苦中的全部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步，系統(tǒng)停留在 初始狀態(tài)，在連續(xù)循環(huán)工作方式時，將從最后一步返回下一工作周期開始運行的第一步。 順序功能圖中的寢步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動的寢狀態(tài)，這一步可能沒有什么輸出處于“ 1”狀態(tài)，因此在畫順序功能圖時很容易遺漏掉這一步。 PLC 的 SFC 程序設(shè)計方法 采用順序控制必須注意以下幾點： 兩個步絕不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)換將它們隔 開。使用者也可容易理解全部動作過程 ,能自動執(zhí)行對各個工序的監(jiān)視 ,試運行調(diào)整以及故障檢查非常方便 ,維修保養(yǎng)也容易。用步進(jìn)順控指令編程步進(jìn)順控指令的出現(xiàn)解決了以上困難 ,可以用符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的 SFC(Sequential Function Chart , 順序功能圖 , 或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 )對問題進(jìn)行描述和編程。經(jīng)驗設(shè)計法自然與設(shè)計者的經(jīng)驗有關(guān) ,要求設(shè)計者有豐富的設(shè)計經(jīng)驗、熟悉比較多的控制線路等 ,盡管這樣 ,在聯(lián)鎖比較復(fù)雜的情況下 ,也難免出現(xiàn)設(shè)計漏洞 ,理論上不能保證設(shè)計的完備性。工作循環(huán)圖如下圖 33 所示： 華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 30 （ 4）第四種工作循環(huán) 該工作循環(huán)要完成的動作是：快進(jìn)→工進(jìn)→快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止。 YT4543 型組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)通常情況下以這種工作循環(huán)為默認(rèn)工作循環(huán)。工作循環(huán)圖如下圖 31 所示： 華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 29 （ 2）第二種工作循環(huán) 該工作循環(huán)要完成的動作是：快進(jìn)→一工進(jìn)→二工進(jìn)→快退→原位停止。許多新的軟件，如 開發(fā)運動控制程序的軟件、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、各種智能控制設(shè)備的編程軟件，使個人計算機能夠發(fā)揮出越來越大的作用。 5） 仿真軟件 它允許計算機對各種生產(chǎn)過程和系統(tǒng)進(jìn)行仿真，使設(shè)計者在系統(tǒng)實際建立之前，通過仿真，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，避免因設(shè)計不當(dāng)造成的損失，縮短系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試的時間。 4） 實時操作員接口軟件 這一類軟使個人計算機被用來作為系統(tǒng)的監(jiān)視裝置，通過顯示器告訴操作人員系統(tǒng)的狀況和可能發(fā)生的各種報警信息。個人計算機可以從一個或多個 PLC 采集數(shù)據(jù)，并用各種方法分析、處理這些數(shù)據(jù)，然后 將結(jié)果以條形統(tǒng)計圖的形式顯示在顯示器上。 2） 文件編制軟件 它可以對用戶程序中的觸點和線圈上加上英文注釋，并能對某一程序段加注功能說明，使程序容易閱讀是理解。利用它的網(wǎng)絡(luò)軟件，還可以作為網(wǎng)絡(luò)管理器或通用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作站。這一軟件的功能是相當(dāng)強的。它的另一個優(yōu)點是可以用一臺個人計算機為所有的工業(yè)智能控制設(shè)備編程。因此，可以用最少的投資，得到高性能 PLC 程序開發(fā)系統(tǒng)。磁盤驅(qū)動器通常采用密封型的，這樣個人計算機被改造后可以在較高的溫度和濕度條件下運行，能夠在類似于 PLC 運行條件的環(huán)境中長期可靠 地工作。個人計算機是指IBM PC/AT 及其兼容機。當(dāng)前 PLC 的更新?lián)Q代速度很快，因此專用編程器的使用壽命有限。也可以打印出指令表程序清單、編程元件以及程序結(jié)構(gòu)框圖等，這些文件對程序的調(diào)試和維護(hù)是很有用的。它可以很方便地與 PLC 的 CPU 模塊互傳程序，并可將程序?qū)懭雽Ｓ?EPROM 存儲卡中。 圖形編輯器大多數(shù)是便攜式的，本質(zhì)上是一臺專用便攜計 算機。圖形編程器可以直接生成和編輯工程人員所熟悉的梯形圖程序，使用起來更直觀、方便。簡易編程器的價格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用于 PLC 控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和維修。另一類指令編程器用 LED 或液晶點陣式顯示器直接顯示出英文字母表示的指令助記符，有的 還可以用英文字母顯示出其他信息，如編程錯誤和種類等。目前編程器可分為以下 3 類： （ 1） 簡易編程器 簡易編程器不能直接輸入和編輯梯形語句表指令程序，因此又叫做指令編程器。編程器可以永久地連接在 PLC 上，也可以在使用完后將它取下來，再讓 PLC 運行。然而有的 PLC 中斷是可以嵌套的，如西門子公司 S7 型 PLC高優(yōu)先級的中斷組織塊可以中斷低優(yōu)先級的中斷組織塊，進(jìn)行多層嵌套調(diào)用。即中斷程序執(zhí)行中，若有新的中斷發(fā)生，不論新中斷的優(yōu)先順序如何，都要等執(zhí)行中的中斷處理結(jié)束后，再進(jìn)行新的中斷處理。按順序存放中斷信息，中斷源被掃描后，中斷表亦已建立完畢，系統(tǒng)就按照該表先后順序轉(zhuǎn)至相應(yīng)的中斷程序入口地址去工作。系統(tǒng)接到中斷申請后，順序掃描中斷源，它可能只有一個中斷源申請中斷，也可能同時有多個中斷源提出中斷申請。如果用戶程序以塊式結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或?qū)嵭袎K調(diào)用時處理中斷。一般微機系統(tǒng)的 CPU，在執(zhí)行每一條指令結(jié)束時去查詢有無中斷申請，有的 PLC 也是這樣，如有中斷申請，則在當(dāng)前指令結(jié)束后就可以響應(yīng)該中斷。 （ 2） PLC 對于中斷的處理 PLC 系統(tǒng)對于中斷的處理思路與一般微機系統(tǒng)對于中斷的處理思路基本是一 樣的，但不同的廠家、型號的 PLC 可能有所區(qū)別，使用時要作具體分析。 PLC 的中斷 （ 1）一般中斷的概念 可編程控制器應(yīng)用在工業(yè)過程中常常遇到這樣的問題，要求 PLC 在某些情況下中止正常的輸入輸出循環(huán)掃描和程序運行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行某些特殊的程序或應(yīng)急處理程序，待特殊程序執(zhí)行完畢后，再返回執(zhí)行原來的程序。 圖 26 從上面的分析，不難得知： 1 為了保證輸入信息可靠進(jìn)入“輸入采樣階段”，輸入信息的穩(wěn)定駐留時間必須大于 PLC 批評批評批評批判地掃描周期，這樣可保證輸入信息不致丟失。從表中也可 明顯地看出輸出繼電器 Y1 線圈其外觸點動作時間比輸入 X2 動作時間已滯后近三個掃描周期。這與編程方法（程序中語句安排等）有關(guān)。待用戶程序執(zhí)行完畢，進(jìn)至輸出刷新階段，輸出繼電器 Y2 對外觸點才工作；此時輸出 Y1 已比輸入 X2 狀態(tài)滯后了三個周期。 第三掃描周期：掃描自上而下 、自左而右進(jìn)行。在此周期中，由于 Y2 線圈被激勵，并寫入到輸出映像存儲器中；當(dāng)進(jìn)至輸出殺階段，輸出繼電器 Y2 對外觸點動作，但已比輸入X2 狀態(tài)變化滯后了兩個周期。 第二掃描周期：輸入采樣階段，輸入映像存儲器中 X2 變?yōu)?ON 狀態(tài)。下面看一下輸出繼電器 Y1 的對外觸點何時接通？ 華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 24 第一掃描周期： X2 接通（ ON）狀態(tài)未讀入，在輸入狀態(tài)表中 X2 為 OFF 狀態(tài)，所以線圈 Y M100、 Y2 為 OFF 狀態(tài)，未被激勵。可以說 I/O 采用成批傳送方式時 I/O 響應(yīng)最短延遲時間為 1個掃描周期。下面以圖 25 為例分析一下這種滯后有多長時間。這種滯后是因為輸入 /輸出刷新時間和運行用戶程序造成的。 以上由元件和電路原因造成的滯后均屬于“物理滯后”。它們的響應(yīng)時間各不相同，繼電器型響應(yīng)時間最慢，晶體管型和 SSR 型響應(yīng)時間都很快。②晶體管輸出型，通過光電耦合使開關(guān)晶體管接通斷以控制外電路。實際高速輸入點也有 R~C 濾波器，其最小濾波時間不小于 50us。電子固態(tài)開關(guān)（無觸點）沒有抖動噪音，為了實現(xiàn)高速輸入，一般 PLC上均設(shè)有“高速輸入點”，通常其滯后時間短。這對于一般系統(tǒng)來說，這點滯后可忽略。造成這一滯后的原因如下： PLC 通過它的輸入、輸出模塊與外部聯(lián)系，為了提高 PLC 工作的可靠性，所有外部的 I/O 信號都是要通過光電耦合或繼電器等隔離后才能傳入與傳出華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 23 PLC。 設(shè)計程序時在需要的地方設(shè)置這類指令，執(zhí)行這類指令可對全部或部分輸入點信號讀入一次，以刷新輸入映像存儲器內(nèi)容；或在此時將輸出結(jié)果立即輸出模塊輸出。這種情況送出輸出信號不需要等到輸出成批刷新的時候 。如有的 PLC 執(zhí)行“直接輸入指令”就是這樣，但此時輸入映像存儲器內(nèi)容不變化，要到下次定時采樣時才變化。值得指出 的是 PLC 處理輸入、輸出信號，除了剛才介紹的“ I/O 定時成批采集，成批傳送”（輸入信號成批采集，輸出信號成批刷新）方式外，還有“ I/O 直接傳送方式” 、“ I/O 刷新指令”等。 （ 3）輸出刷新階段 在執(zhí)行完用戶所有程序后（或下次掃描用戶程序前）， CPU 將輸出映像存儲器的內(nèi)容，通過輸出鎖存器輸出端子上去驅(qū)動外部負(fù)載，這就稱為輸出刷新。 據(jù)次可知， PLC 在程序執(zhí)行階段， 根據(jù)用戶程序的順序及要求，從輸入映像存儲器，內(nèi)部元件存儲器（存內(nèi)部輔助繼電器、定時器、記數(shù)器等的狀態(tài)）和輸出映像存儲器中將有關(guān)元件的狀態(tài)讀出，按用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和算術(shù)運算，并將每步的結(jié)果立即寫入有關(guān)的存儲器中。 （ 2）程序執(zhí)行階段 CPU 是采用分時操作的，每一時刻執(zhí)行一個操作，所以程序的執(zhí)行是按順序號依次進(jìn)行的。在程序執(zhí)行期間，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像存儲器的內(nèi)容也不會隨之改變，這些變化只能在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能被讀入。所以把 PLC 循環(huán)掃描的主要工作過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段與輸出刷新階段，下面對 PLC 運行這三個階段的情況進(jìn)行較詳細(xì)的分析，并形象地用圖 25 表示。根據(jù)PLC 的工作方式，如果運行正常，通信服務(wù)暫不考慮，從圖 24 看出，則循環(huán)掃描過程主要進(jìn)行的就是 I/O 處理與執(zhí)行用戶程序操作。遇到高速系統(tǒng)要縮短掃描周期，從軟硬件上均可想辦法。一般情況下PLC 用執(zhí)行 1 千條（ 1K）指令所需要時間來說明它的掃描速