【正文】 利 用 計(jì) 算 機(jī) 進(jìn) 行 PLC 編 程 和 通 信 更 具優(yōu) 勢 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14圖 28 復(fù) 位 電 路第 三 章 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè) 計(jì)PLC 程 序 輸 入 可 以 通 過 手 持 編 程 器 、 專 用 編 程 器 或 計(jì) 算 機(jī) 完 成 。圖 27 報(bào) 警 指 示 與 顯 示 電 路 復(fù) 位 電 路復(fù) 位 電 路 由 一 個(gè) 開 關(guān) SB12 完 成 開 /關(guān) 功 能 ， 當(dāng) 按 下 開 關(guān) SB12 時(shí) 系 統(tǒng)啟 動(dòng) ， 正 常 運(yùn) 行 ， 執(zhí) 行 任 務(wù) ； 當(dāng) 斷 開 SB12 時(shí) ， 系 統(tǒng) 停 止 運(yùn) 行 ， 不 執(zhí) 行 任何 任 務(wù) 。 顯 示 電 路 由Y10~Y23 經(jīng) 過 三 個(gè) BCD七 段 共 陰 數(shù) 碼 管 譯 碼 器 74LS248， 外 接 三 個(gè) 七 段LED 數(shù) 碼 管 （ 帶 ） 完 成 顯 示 功 能 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13圖 26 脈 沖 輸 出 通 道圖 中 ， 初 始 時(shí) ， Y0 和 Y1 都 為 低 電 平 ， 當(dāng) 系 統(tǒng) 檢 測 到 從 X0 輸 入 的 同 步 信號(hào) 為 高 （ 低 ） 電 平 時(shí) ， Y0（ Y1） 由 低 電 平 變 高 電 平 ， 輸 出 電 流 值 為 2A 的觸 發(fā) 電 流 ， 去 觸 發(fā) 晶 閘 管 VT1（ VT2） 導(dǎo) 通 ； 當(dāng) X0 從 高 電 平 變 低 電 平 （ 從低 電 平 變 高 電 平 ） 時(shí) ， Y0（ Y1） 脈 沖 結(jié) 束 ， 電 路 恢 復(fù) 為 初 態(tài) 。 關(guān) 斷 時(shí) ， 承 受 正 反 向 峰值 電 壓 為 ， 考 慮 到 晶 閘 管 的 過 載 能 力 小 及 環(huán) 境 溫 度 的 變 化 等 因 素 ，V晶 閘 管 的 額 定 電 流 應(yīng) 為 ：~)~(??額 定 電 壓 應(yīng) 為 ：TUVTN960)(根 據(jù) 以 上 計(jì) 算 ， 主 回 路 的 二 只 晶 閘 管 選 擇 為 KP2010(參 數(shù) 為 ：20A， 1KV， ， 3V) 脈 沖 輸 出 通 道由 于 PLC 有 很 強(qiáng) 的 抗 干 擾 性 和 可 靠 性 ， 且 FX2N48MR001 為 繼 電 器 輸出 ——2A/1 點(diǎn) （ KP2010 晶 閘 管 的 觸 發(fā) 電 流 和 電 壓 分 別 為 和 3V） ，因 而 FX2N48MR001 的 輸 出 點(diǎn) 能 可 靠 地 觸 發(fā) 晶 閘 管 導(dǎo) 通 ， 而 無 須 設(shè) 計(jì) 光 電隔 離 和 功 率 放 大 。 由 于 每 個(gè) 晶 閘 管 只 導(dǎo) 通 半 個(gè) 電 源 周 波 且 本 系 統(tǒng) 采 用 過 零 觸 發(fā)（ α =0176。 實(shí) 選TNFI?熔 體 額 定 電 流 為 20A 的 RLS50 螺 旋 式 快 速 熔 斷 器 二 只 ， 分 別 與 二 只 晶 閘 管串 聯(lián) ， 其 額 定 電 壓 為 500V。設(shè) 計(jì) 電 路 中 的 元 器 件 的 選 擇 如 下 ：（ 1） R 和 C 的 選 擇阻 容 吸 收 裝 置 的 參 數(shù) 按 晶 閘 管 ITN 根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 值 選 取 為 ：R=80Ω C= F 電 容 C 的 交 流 耐 壓 為 ： ??? 電 阻 R 的 功 率 應(yīng) 滿 足 ：南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12WXRUPC 086.)(8082*10 2622 ?????? 實(shí) 選 電 容 F/630V 一 只 ， 電 阻 80Ω / 一 只 。晶 閘 管 由 正 向 導(dǎo) 通 到 關(guān) 斷 時(shí) ， 由 于 空 穴 積 蓄 效 應(yīng) ， 晶 閘 管 反 向 阻 斷 能 力的 恢 復(fù) 需 要 一 段 時(shí) 間 。 使 得 一 個(gè) 周期 內(nèi) 電 源 均 加 在 電 熱 元 件 上 ， 通 過 控 制 一 個(gè) 控 制 周 期 內(nèi) 晶 閘 管 導(dǎo) 通 周 波 數(shù) ，就 可 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 。 又 由 于 本 電 路 所 控 制 的 電 阻 爐 只 有 一 根 電 阻 絲 ， 功 率 也 不 大 ，因 此 ， 本 系 統(tǒng) 采 用 單 相 電 源 供 電 ， 電 源 的 通 斷 由 二 個(gè) 晶 閘 管 反 并 控 制 ， 如圖 25 所 示 。晶 閘 管 控 制 電 熱 元 件 消 耗 的 電 能 有 兩 種 方 法 ， 一 是 采 用 移 相 觸 發(fā) 控 制 輸入 電 壓 的 大 小 ， 二 是 采 用 過 零 觸 發(fā) 控 制 輸 入 電 壓 加 到 電 熱 元 件 上 的 周 波 數(shù) 。 它 的 關(guān)斷 完 全 是 由 其 在 主 電 路 中 承 受 的 電 壓 和 電 流 決 定 的 。圖 24（ b） 過 零 檢 測 電 路 的 工 作 波 形 圖 晶 閘 管 電 功 率 控 制 電 路晶 閘 管 是 晶 體 閘 流 管 的 簡 稱 ， 也 叫 可 控 硅 。 二 極 管 用 作 LM339 輸 入 保 護(hù) 。i南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10 過 零 檢 測 電 路按 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 要 求 過 零 檢 測 電 路 在 每 個(gè) 電 源 周 期 開 始 時(shí) 產(chǎn) 生 一 個(gè) 脈 沖 ，作 為 觸 發(fā) 器 的 同 步 信 號(hào) ， 其 設(shè) 計(jì) 電 路 如 圖 24（ a） 所 示 。 調(diào) 整 多 圈 電 位器 RP， 使 =50*=569mV， 當(dāng) 爐 溫 為 280℃ 時(shí) ，=， =569mV， 于 是 =0。 檢 測 信 號(hào) 經(jīng) 二 級(jí) 放 大 后 送iuFX2N4AD 模 塊 ， 第 一 級(jí) 放 大 倍 數(shù) 為 50， 第 二 級(jí) 放 大 倍 數(shù) 為 ， 第 二 級(jí)放 大 還 完 成零 點(diǎn) 遷 移 ， 其 輸 出 電 壓 為0u)()(5621uuK????式 中 ， 為 零 點(diǎn) 遷 移 值 。 熱 電 偶 和 放 大 器 原 理 及 參 數(shù) 詳 見 附 錄 二 。 爐 溫 檢 測 與 放 大 電 路 由 熱電 偶 、 低 通 濾 波 、 信 號(hào) 放 大 和 零 點(diǎn) 遷 移 電 路 四 部 分 組 成 。 然 后 送 PLC 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 進(jìn) 行A/D 轉(zhuǎn) 換 ， 得 到 表 示 溫 度 的 電 壓 數(shù) 字 量 ， 再 用 軟 件 進(jìn) 行 標(biāo) 度 變 換 與 誤 差 補(bǔ) 償 ，得 到 測 溫 點(diǎn) 的 實(shí) 際 溫 度 值 。 其 一 般 結(jié) 構(gòu) 如 圖 22 所 示 。圖 21 溫 度 值 給 定 電 路 溫 度 檢 測 電 路溫 度 檢 測 是 溫 度 控 制 系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 很 重 要 的 環(huán) 節(jié) ， 直 接 關(guān) 系 到 系 統(tǒng) 性 能 。 先 按 下 溫 度 值 給 定 允 許 開 關(guān)SB1， 然 后 再 輸 入 給 定 溫 度 值 ， 先 按 下 的 數(shù) 字 為 高 位 上 的 數(shù) 值 ， 后 按 下 的 數(shù)字 為 低 位 上 的 數(shù) 值 。 給 定 值 范 圍 為 280~700℃ ， 若 輸 入 值 超 過 給 定 值 范 圍 ， 系 統(tǒng)會(huì) 發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào) （ 亮 紅 燈 ） 。表 25 BFM29 的 狀 態(tài) 信 息 設(shè) 置29 緩 沖 器 位 ON OFFB0： 錯(cuò) 誤當(dāng) b1~b4 為 ON 時(shí) ，b0=ON若 b2~b4 任 意 一 位 為ON， A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 所有 通 道 停 止無 錯(cuò) 誤B1： 偏 移 量 與 增 益 值 錯(cuò)誤偏 移 量 與 增 益 值 修 正 錯(cuò)誤偏 移 量 與 增 益 值 正 常B2： 電 源 不 正 常 24VDC 錯(cuò) 誤 電 源 正 常B3： 硬 件 錯(cuò) 誤 A/D 或 其 他 硬 件 錯(cuò) 誤 硬 件 正 常B10： 數(shù) 字 范 圍 錯(cuò) 誤數(shù) 字 輸 出 值 小 于 2048或 大 于 +2047數(shù) 字 輸 出 正 常B11： 平 均 值 錯(cuò) 誤數(shù) 字 平 均 采 樣 值 大 于4096 或 小 于 0（ 使 用 8位 缺 省 值 ）平 均 值 正 常 （ 1~4096）B12： 偏 移 量 與 增 益 值修 正 禁 止21 緩 沖 器 的 禁 止 位（ b1,b0） 設(shè) 置 為（ 1， 0）21 緩 沖 器 的 （ b1,b0）設(shè) 置 為 （ 0， 1） 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì)根 據(jù) 系 統(tǒng) 總 體 方 案 ， 設(shè) 計(jì) 系 統(tǒng) 的 I/O 地 址 分 配 如 表 26 所 示 。 缺 省 值南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）62 通 道 23 通 道 34 通 道 4設(shè) 為 8（ 正 常 速 度 ） ， 高 速 操 作 可 選 擇 15 通 道 16 通 道 27 通 道 38 通 道 4緩 沖 器 5～ 8獨(dú) 立 存 儲(chǔ) 通 道 CH1～ CH4平 均 輸 入 采 樣 值9 通 道 110 通 道 211 通 道 312 通 道 4這 些 緩 沖 區(qū) 用 于 存 放 每 個(gè) 輸 入 通 道 讀 入 的 當(dāng) 前 值13~14 保 留設(shè) 0， 則 選 擇 正 常 速 度 ， 15ms/通 道 （ 缺 省 ）15 選 擇 A/D轉(zhuǎn) 換 速 度設(shè) 1， 則 選 擇 高 度 ， 6ms/通 道BFM B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B016~19 保 留20 復(fù) 位 到 缺 省 值 和 預(yù) 設(shè) ， 缺 省 值 =021 禁 止 調(diào) 整 偏 差 、 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 O123 偏 移 值 ， 缺 省 值 =024 增 益 值 ， 缺 省 值 =500025~28 保 留29 錯(cuò) 誤 狀 態(tài)30 識(shí) 別 碼31 不 能 使 用 通 道 選 擇 ： 在 BFM0中 寫 入 十 六 進(jìn) 制 4位 數(shù) 字 HXXXX進(jìn) 行 A/D模 塊 的 初 始化 ， 最 低 位 數(shù) 字 控 制 CH1， 最 高 位 數(shù) 字 控 制 CH4， 各 位 數(shù) 字 的 含 義 如 下 ：X=0時(shí) 設(shè) 定 輸 入 范 圍 為 10V～ +10V； X=1時(shí) ， 設(shè) 定 輸 入 范 圍 為+4mA～ +20mA； X=2時(shí) ， 設(shè) 定 輸 入 范 圍 為 20mA～ +20mA； X=3時(shí) ， 關(guān) 斷 通 道 。 同 時(shí) 在 編 程過 程 中 重 點(diǎn) 用 到 了 BFM數(shù) 據(jù) 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 ， 具 體 分 布 情 況 如 表 24所 示 。1%（ 對 于 10～ +10V范 圍 ）177。15V， 單 元 會(huì) 被 損壞 ）DC ： 20～ +20mA（ 輸 入 電 阻250Ω ）（ 注 意 ： 若 輸 入 電 流 超 過177。 其 模 擬 量 輸 出 性 能 如 表 23所 示 。 I610 為 每10ms 執(zhí) 行 一 次 定 時(shí) 器 中 斷 M8058表 22 輸 入 中 斷 標(biāo) 號(hào) 指 針 表指 針 編 號(hào)輸 入 編號(hào) 上 升 中 斷 下 降 中 斷中 斷 禁 止 特 殊 輔 助 繼電 器X0 I001 I000 M8050南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5X1 I101 I100 M8051X2 I201 I200 M8052X3 I301 I300 M8053X4 I401 I400 M8054X5 I501 I500 M8055注 ： M8050~M8058=“0”表 允 許 ； M8050~M8058=“1”表 禁 止 。 三 菱 FX2N—48MR PLC， 為 繼 電 器 輸 出類 型 ， 其 輸 入 、 輸 出 點(diǎn) 數(shù) 皆 為 是 24 點(diǎn) ， 可 擴(kuò) 展 模 塊 可 用 的 點(diǎn) 數(shù) 為 48~64,內(nèi) 附 8000 步 RAM。 I/O 點(diǎn) 最 大 可 擴(kuò) 展 到 256 點(diǎn) 。 它 由 基 本 單 元 、 擴(kuò) 展 單 元 、 擴(kuò) 展 模 塊 等 構(gòu) 成 。 在 課 程 學(xué) 習(xí) 中 ， 我 們學(xué) 習(xí) 了 三 菱 的 FX 系 列 PLC， 因 此 ， 選 擇 三 菱 FX2N48MR001（ 基 本 I/O點(diǎn) 數(shù) 為 24） 和 FX2N4AD 特 殊 功 能 模 塊 。 當(dāng) 恒 溫 時(shí) 間 到 、 輸 入 錯(cuò) 誤 或 系 統(tǒng) 發(fā) 生 故 障 時(shí) ， 系 統(tǒng) 發(fā) 出 報(bào)警 信 號(hào) ， 同 時(shí) 用 三 個(gè) 數(shù) 碼 管 對 電 阻 爐 溫 度 進(jìn) 行 實(shí) 時(shí) 顯 示 。系 統(tǒng) 工 作 原 理 ： 溫 度 傳 感 器 將 爐 溫 變 換 為 模 擬 信 號(hào) ， 經(jīng) 低 通 濾 波 器 濾 掉干 擾 信 號(hào) 后 送 放 大 器 ， 將 信 號(hào) 放 大 后 送 A/D 模 塊 轉(zhuǎn) 換 為 數(shù) 字 量 送 PLC，數(shù) 字 量 經(jīng) 標(biāo) 度 變 換 ， 得 到 實(shí) 際 爐 溫 。（ 6） 溫 度 顯 示 與 報(bào) 警 指 示 電 路 ： 主 要 功 能 是 完 成 電 阻 爐 溫 度 的 實(shí) 時(shí) 顯示 以 及 故 障 報(bào) 警 和 恒 溫 指 示 。（ 4） 數(shù) 字 觸 發(fā) 電 路 ： 主 要 功 能 是 輸 出 晶 閘 管 觸 發(fā) 脈 沖 ， 觸 發(fā) 晶 閘 管 導(dǎo)通 ， 根 據(jù) 數(shù) 字 控 制 器 的 輸 出 值 ， 控 制 晶 閘 管 的 導(dǎo) 通 周 波 個(gè) 數(shù) ， 以 達(dá) 到 電 功 率控 制 功 能 。南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3（ 3） 電 源 同 步 信 號(hào) 產(chǎn) 生 電 路 ： 主 要 功 能 是 產(chǎn) 生 與 電 源 同 步 的 周 波 信 號(hào) 。 （ 給