【正文】 計(jì)數(shù)器：235點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器：8000點(diǎn)（5）除了具有輸入輸出16～256點(diǎn)的一般速途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。對(duì)6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)?？刂埔?guī)模：16～256點(diǎn)（基本單元：16/32/48/64/80/128點(diǎn)）特點(diǎn)：（1）集成型高性能。因需要7個(gè)輸入點(diǎn)，14個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到實(shí)際應(yīng)用留有一定的I/O端口余量，且電鈴為直流負(fù)載，由于三菱FX2N系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2N系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱FX2N 32MR001 來(lái)控制該系統(tǒng)[8]。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。Ⅰ 小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù) 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶(hù)存儲(chǔ)器容量4K字以下。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。② 按功能分類(lèi) 根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類(lèi)。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊裝在框架或基板的插座上。 Ⅱ 模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。 ① 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi)。機(jī)型的選擇(1)PLC的類(lèi)型PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，～，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。(4)編程功能 離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：① PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；② 1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；③ PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；④ 專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。 PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。(3)通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。（1）運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。 PLC的選型輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。 8. 編程工具可以使用編程器或者使用專(zhuān)用的編程軟件。智能模塊種類(lèi)和數(shù)量越多。 6. 擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否具有I/O擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。它們主要用來(lái)完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。 4. 指令種類(lèi)和數(shù)量指令的種類(lèi)和數(shù)量決定用戶(hù)編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。3. 掃描時(shí)間掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶(hù)程序，按邏輯順序，從開(kāi)始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。2. 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制所得到的對(duì)應(yīng)PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)1. 存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶(hù)程序存儲(chǔ)器組成的。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將會(huì)加快，各PLC廠商都十分重視PLC的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)可以與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。PID控制是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。(4)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。從控制機(jī)構(gòu)配制來(lái)說(shuō)，早期直接用開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在可使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。為了使可編程控制器能處理模擬量信號(hào)，PLC廠家生產(chǎn)有配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器可用于模擬量控制。 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域(1)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可用它取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，又可用于多機(jī)群控制及自動(dòng)化流水線。預(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展目前的積散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。(6)發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。(2)PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛(3)不斷加強(qiáng)通訊功能(4)新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊。(1)產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大： I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。大趨勢(shì)是功能越來(lái)越多，集成度越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)功能越來(lái)越強(qiáng)。 PLC的發(fā)展方向及前景目前，國(guó)外PLC制造商不斷推出新產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱(chēng)。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨(dú)立研究開(kāi)發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。PLC經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各種控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)置的配套更加容易。許多可編程控制器的生產(chǎn)廠家已聞名于全世界。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中獲得了廣泛的應(yīng)用。 可編程控制器的發(fā)展歷史1968年美國(guó)GM(通用汽車(chē))公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿(mǎn)足了GM公司裝配線的要求。它實(shí)質(zhì)上是經(jīng)過(guò)一次開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制用計(jì)算機(jī)。也就是說(shuō)，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各個(gè)場(chǎng)合，是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。(3)可編程控制器能控制“各種類(lèi)型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過(guò)程。為了能控制“機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程”，它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體”這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)不可能做到的。(2) 可編程控制器是“為工作環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)?！?1)可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置”，其中帶有“可以編制程序的存儲(chǔ)器”，可以進(jìn)行“邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算”工作，可以認(rèn)為可編程控制器具有計(jì)算機(jī)的基本特征。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。由于作息時(shí)間自動(dòng)控制系統(tǒng)，要求能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，軟件可修改性強(qiáng)和設(shè)備易于維護(hù)，綜合上述各控制方式的特點(diǎn)該系統(tǒng)采用PLC來(lái)控制。僅數(shù)瓦。因此很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，維護(hù)方便，改造容易PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大地減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大大縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備，其編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各個(gè)規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。在應(yīng)用軟件中，用戶(hù)還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，是系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到原來(lái)的數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也將隨之大大降低。 PLC控制(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)的芯片通過(guò)印制板與系統(tǒng)中由其他集成電路組成的邏輯電路相連。程序跑飛　偶然因素，會(huì)引起程序跑飛。在高速實(shí)時(shí)仿真、高速數(shù)據(jù)采集等方面顯得力不從心。 單片機(jī)的主要特點(diǎn)有：可靠性高、便于擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小,除此之外單片機(jī)還具有集成度高，體積小，性?xún)r(jià)比高，應(yīng)用廣泛，易于產(chǎn)品化等特點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)這種控制方式只適用于對(duì)控制對(duì)象要求不高的小型控制系統(tǒng)中[2]。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題。硬件電路的設(shè)計(jì),分析電鈴電路了解電鈴的工作原理,了解各種顯示器的型號(hào)及工作原理，查閱資料選擇七段譯碼顯示器芯片，分析系統(tǒng)控制的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)確定PLC的型號(hào)，設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的I/O接線圖，根據(jù)系統(tǒng)總體要求編寫(xiě)梯形圖，最后用GX Developer軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，調(diào)試的結(jié)果很成功，該系統(tǒng)能根據(jù)作息時(shí)間表自動(dòng)控制電鈴,有時(shí)間、星期顯示及周末、假期控制功能。鈴聲的自動(dòng)控制系統(tǒng)擺脫人工打鈴、打鐘的繁瑣，鈴聲的單調(diào)乏味，以及控制時(shí)間的長(zhǎng)短不便，把人們從繁煩的操作中解放出來(lái)，也最大限度的緩解各企事業(yè)單們的資金負(fù)擔(dān)，真正實(shí)現(xiàn)打鈴的無(wú)人看守。PLC對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化有重要的意義[1]。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，可編程控制器和其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展主向。從產(chǎn)品的配套性能上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格會(huì)更齊備?？梢灶A(yù)計(jì)21世紀(jì)可編程控制器將會(huì)有更大的發(fā)展從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能水平更高的品種出現(xiàn)。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)也很活躍，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷(xiāo)售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破鞯挠⑽臑镻rogrammable Controller，在二十世紀(jì)7080年代一直簡(jiǎn)稱(chēng)為PC。目前的自動(dòng)打鈴器，主要包括用單片機(jī)控制、用PLC控制、用電腦程序控制、用繼電器控制這幾種控制方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，出