【正文】 驅(qū)動 現(xiàn)場信號 受控元件 圖 21 基本構成 (1)CPU 的構成： PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺 PLC 至少有一個 CPU，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 與通用計算機一 樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 CPU 的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU 模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設定或控制開關。箱體式 PLC 的主箱體也有這些顯示。 CPU 模塊上還有許多設定開關，用以對 PLC 作設定，如設定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。同時，有的還為輸入電路提供24V 的工作電源。 (4)底板或機架：大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。編程器是 PLC 開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。 ④輸入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。現(xiàn)在幾乎所有的 PLC 新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一 樣具有 RS232 接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 了解了 PLC 的基本結構，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮 PLC 所提供的最佳功能。如電梯控制、高爐上料、注塑機、印刷機、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。為了使 PLC 能處理模擬信號， PLC 廠家生產(chǎn)有配套的 A/D、D/A 轉換模 塊，使 PLC 可用于模擬量控制。從控制機構配置來說，早期直接用開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現(xiàn)在可使用專門的運動控制模塊。 （ 4） 過程控制 這是對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PID 控制時一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中常用的控制方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用 （ 5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)采集、分析及處理。一般用于大型系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造業(yè)。在工業(yè)自動化網(wǎng)絡發(fā)展加快前提下，廠家都十分重視 PLC 的通訊功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)，通訊十分方便。 （ 2） 假設一個路口為東西南北走向。然后轉至狀態(tài) 1南北直行綠燈亮以及南北人行道綠燈亮。過一段時間轉至狀態(tài) 3，南北右行綠燈亮、南北左行綠燈亮以及東西右行綠燈亮。過一段時間轉至狀態(tài) 5，東西直行綠燈亮、東西右行綠燈亮以及南北右行綠燈亮。最后 循環(huán)至狀態(tài) 1。 循 環(huán)期間，南北直行綠燈在 025 秒亮，直行黃燈在 2530 秒亮，直行紅燈在 3090亮。南北左行綠燈在 30— 40 秒亮，在 40— 45 閃爍，其余時間左行紅燈在亮。東西直行綠燈在 4570 秒亮，直行黃燈在 7075 秒亮，直行紅燈在 0— 45 秒和 75— 90 秒亮。東西左行綠燈在 7585 秒亮，在 8590 閃爍，其余時間左行紅燈在亮。 第 節(jié) 系統(tǒng) I/O 分配表和實物圖 交通燈的 I/O 分配表如下： 表 31 交通燈 I/O的分配表 輸入信號 輸出信號 名稱 代號 輸入點編號 名稱 代號 輸出點編號 啟動按鈕 SB1 X000 南北直行綠燈 2 Y000 停止按鈕 SB2 X001 南北直行黃燈 4 Y001 南 北直行紅燈 6 Y002 南北右行綠燈 8 Y003 南北右行紅燈 11 Y016 南北左行綠燈 10 Y004 南北左行紅燈 13 Y017 東西直行綠燈 16 Y007 東西直行黃燈 18 Y010 東西直行紅燈 1 Y011 東西右行綠燈 3 Y012 東西右行紅燈 15 Y020 東西左行綠燈 5 Y013 9 東西左行紅燈 17 Y021 南北人行道綠燈 12 Y005 南北人行道紅燈 14 Y006 東西人行道綠燈 7 Y014 東西人行道紅燈 9 Y015 此圖是設計研究過程中的實物圖： 圖 31 交通燈的實物圖 第 節(jié) 系統(tǒng)的梯形圖 梯形圖 梯形圖是通過連線把 PLC 指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達所使用的 PLC 指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組，這個指令組一般總是從裝載 （ LD） 指令開始，必要時再繼以若干個輸入指令（含 LD 指令） ，以建立邏輯條件。母線是用來連接指令組的。第二組僅一個 END 指令，用以 結束程序。一般講，其順序為：先輸入，后輸出（含其他處理）；先上， 后下；先左，后右。上圖的助記符程序為： 地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應的梯形圖。如梯 形圖的輸出（ OUT） 指令，對應于繼電器的線圈，而輸入指令（如 LD， AND， OR）對應于接點，互鎖指令（ IL、 ILC）可看成總開關，等等。有了這個對應關系，用 PLC 程序代表繼電邏輯是很容易的。 梯形圖的編程規(guī)則 （ 1） 每個繼電器的線圈和它的觸點均用同一編號，每個元件的觸點使用時沒有數(shù)量限制。 （ a） (b) 圖 33規(guī)則 2說明 11 （ 3） 線圈不能直接接在左邊母線上。 （ 5） 在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析 PLC 的周期掃描原理和邏輯上的因果關系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動 —— 即從左向右流動，層次的改變只能從上向下。 圖 34 規(guī)則 5說明 本設計的控制系統(tǒng)梯形圖 由本文的控制要求可知系統(tǒng)的時序控制圖如下： 見附錄一 由時序控制圖可得梯形圖如下： 見附錄二 12 第 4 章 系統(tǒng)整體調(diào)試 第 節(jié) 硬件安裝 安裝前的準備 鑒于控制要求，安裝前必須準備好所需要的器件，如下圖所示： 表 41 器件清單 器件 數(shù)量（單位∕個） 器件 數(shù)量（單位∕個） 直徑為 5毫米綠燈 12 電烙鐵 1 直徑為 5毫米黃燈 4 焊錫 若干 直徑為 5毫 米紅燈 12 多功能電路板 1 直徑為 3毫米綠燈 8 多路接口 1 直徑為 3毫米紅燈 8 18 導線 若干 安裝時的注意事項 （ 1）每個控制燈都要用萬用表檢測它的好壞并判斷它的正負極，每個電阻也要用萬用表確定它的阻值。 （ 3）在焊接時，要注意焊接的技巧，防止虛焊，使得電路板不能達到預期的效果。把每個燈的負極用導線連接在一起，可以簡化電路 的焊接。再用 24V 電壓給每條電路通電，確保每條電路上的燈都能亮。 調(diào)試過程中遇到的問題 為什么不循環(huán)？ 當給了信號后系統(tǒng)正常運行，但只運行了 90 秒后就不循環(huán)了，查看系統(tǒng)沒什么不對的，最后在同學的指導下才知道，原來在梯形圖第四步時多加了計 數(shù)器 C3 閉合，這使得在程序進行到 C3 作用時整個系統(tǒng)失去了信號，從而使系統(tǒng)只執(zhí)行一次。使得程序只在 10 秒后循環(huán)。 14 第五章 軟件編程 第 編程元件 下面我們著 重介紹三菱公司的 F X2 N 系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點沒有數(shù)量限制、沒有機械磨損和電蝕等問題。一般情況下， X 代表輸入繼電器， Y 代表輸出繼電器， M 代表輔助繼電器， SPM 代表專用輔助 繼電器， T 代表定時器， C 代表計數(shù)器， S 代表狀態(tài)繼電器， D 代表數(shù)據(jù)寄存器， MOV代表傳輸?shù)取?nèi)部有常開 /常閉兩種觸點供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。各基本單元都是八進制輸入的地址，輸入為 X000 ～ X007， X010 ～ X017， X020 ～ X027 。 （ 2） 輸出繼電器（ Y） PLC 的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口。輸出繼電器的電子常開 /常閉觸點使用次數(shù)不限。各基本單元都是八進制輸出，輸出為 Y000 ～ Y007， Y010～ Y017，Y020～ Y027 。 （ 3） 輔助繼電器 （ M） PLC 內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點驅(qū)動。它的電子常開 /常閉觸點使用次數(shù)不受限制。如下圖中的 M300，它只起到一個自鎖的功能。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù) K 作為設定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（ D）的內(nèi)容作為設定值。即使如此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作。當驅(qū)動輸入 X000 斷開或發(fā)生停電時，定時器就復位，輸出觸點也復位。定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器，一個為設定值寄存器，另一個是現(xiàn)時值寄存器，編程時，由用戶設定累積值。每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減 1，當現(xiàn)時值減到零時停止計 數(shù)，同時觸點閉合。 其設定值在 K1～ K32767 范圍內(nèi)有效。 通用計數(shù)器的通道號： C0 ～ C99，共 100 點。 通用與掉電保持用的計數(shù)器點數(shù)分配，可由參數(shù)設置而隨意更改。當?shù)?10 次執(zhí)行線圈指令時，計數(shù)器 C0 的 輸出觸點即動作。 當復位輸入 X010 接通 （ ON） 時，執(zhí)行 RST 指令，計數(shù)器的當前值為 0，輸出接點也復位。 (6)數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是計算機必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。 ①通用數(shù)據(jù)寄存器 D 通道分配 D 0～ D199，共 200 點。但是，由 RUN→STOP 時，全部數(shù)據(jù)均清零。 ②停電保持用寄存器 通道分配 D200～ D511，共 312 點，或 D200～ D999，共 800 點（由機器的具體型號定）。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會丟失，不論電源接通與否， PLC 運行與否，其內(nèi)容也不變化。 ③文件寄存器 通道分配 D1000～ D2999，共 2021 點。用外部設備口進行寫入操作。用 BMOV 將 數(shù)據(jù)寫入 RAM 后，再從 RAM 中讀出。 ④ RAM 文件寄存器 通道分配 D6000～ D7999，共 2021 點。 ⑤特殊用寄存器 通道分配 D8000～ D8255，共 256 點。 17 第 FX2N 系列的基本邏輯指令 基本邏輯指令是 PLC 中最基本的編程語言，掌握了它也就初步掌握了 PLC 的使用方法，各種型號的 PLC 的基本邏輯指令都大臺大同小異，現(xiàn)在我們針對 FX2N系列，逐條學習其指令的功能和使用方法。 （ 1）輸入輸出指令（ LD/LDI/OUT） 下面把 LD/LDI/OUT 三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 表 51 LD/LDI/OUT 指令的應用 LD 與 LDI 指令用于與母線相連的接點，此外還可用于分支電路的起點。輸出指令用于并行輸出，能連續(xù)使用多次。 OR、 ORI 是用于一個觸點的并聯(lián)連接指令。 ORB指令是一種獨立指令，其后不帶操作元件號，因此， ORB 指令不表示觸點，可以看成電路塊之間的一段連接線。 將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用 ANB 指令，各并聯(lián)電路塊的起點，使用 LD 或 LDNOT 指 令；與 ORB 指令一樣， ANB 指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個 ANB 指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用 ANB 指令，最多使用 7 次。若不寫 END 指令， PLC 將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最