【正文】 硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這關(guān)系著 PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。就一個(gè)控制系統(tǒng)而言，PLC 的選型原則和考慮因素如下：1. PLC 一般用于開關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合于動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。2. 是否與計(jì)算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。3. 開關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、模擬量 I/O 路數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量。4. 其他考慮因素選擇 PLC 還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績(jī)等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比較，然后才能確定理想的 PLC 產(chǎn)品。電源線采用雙絞線，絞距 1~2CM。直流模塊的外接電源，其波紋值應(yīng)滿足模塊要求；若是模擬量直流模塊，尚需用穩(wěn)壓電源。當(dāng)外部線路較長(zhǎng)時(shí)，可選用 AC220V 模塊；當(dāng)外線短且控制相對(duì)集中時(shí)可選擇 DC24V 模塊。確定負(fù)載類型根據(jù) PLC 輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及 PLC 輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或晶閘管輸出。輸入電路：PLC 輸入電路電源一般應(yīng)采用 DC24V，這對(duì)系統(tǒng)供電安全和 PLC 安全至關(guān)重要，同時(shí)其帶負(fù)載(接近開關(guān)等)時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施(因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響 PLC 的運(yùn)行)，建議該電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC 輸入電路電源支路加裝適當(dāng)熔絲，防止短路。如某個(gè)設(shè)備的多個(gè)故障信號(hào)接點(diǎn)可在外部電路串聯(lián)后接在一個(gè)輸入點(diǎn)上，而不必占用多個(gè)輸入點(diǎn)。 抗干擾措施由于產(chǎn)生干擾的因素是復(fù)雜而多樣的，因此采取的抗干擾措施要根據(jù)情況而定。設(shè)置一個(gè) PLC 信號(hào)專用接地裝置。接地電阻可參見(jiàn)使用說(shuō)明書，一般小于 100Ω即可。當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)將 PLC的接線端子與信號(hào)接地端子排相連。2. 方便現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的修改，具有一定的柔性。4. 提高設(shè)備自動(dòng)化率。C200Hα 是中型機(jī) C200H/C200HS 的后續(xù)機(jī)型。CPU 單元上有內(nèi)存卡(存儲(chǔ)器盒)的插槽，可插接多種存儲(chǔ)器盒。有些 α 機(jī)的 CPU 單元有 RS232C 口。CPU 上的 DIP 開關(guān)設(shè)定 PC 的工作方式。CPU 可以直接讀寫 EEPROM 內(nèi)14 存卡，CPU 改寫 EEPROM 的次數(shù)幾乎不受限制，但對(duì)于 EPROM 內(nèi)存卡，CPU只能讀出，不能寫入。內(nèi)存卡安裝在 CPU 的專用插槽上。當(dāng) CPU 的 DIP開關(guān)位于 ON 時(shí)，內(nèi)存卡中的內(nèi)容會(huì)在上電時(shí)自動(dòng)地傳送至 CPU 中。C200Hα 的 CPU 機(jī)架可連接 2 或 3 個(gè) I/O 擴(kuò)展機(jī)架，這取決于 CPU 的型號(hào)。C200Hα 基本 I/O 單元的 I/O 地址分配規(guī)則是：C200Hα 的 I/O 點(diǎn)為 5位數(shù)，前 3 位為通道號(hào)，第 1 位為機(jī)架號(hào)，CPU 主機(jī)架為 0，最靠近主機(jī)架的 I/O 擴(kuò)展機(jī)架為 1，最后一個(gè)為 3；接著確定單元的槽位號(hào)，從機(jī)架的最左邊開始依次為 00，01，…，09(3 槽機(jī)架槽位號(hào) 0002，5 槽機(jī)架 0004，8 槽機(jī)架 0007，10 槽機(jī)架 0009)；最后 2 位是 I/O 點(diǎn)在單元上的編號(hào)。2. 通信板與通信協(xié)議宏功能:α 有 C200HS/C200H 所不具備的通信板和通信協(xié)議宏功能。通信板有的帶總線連接器，有的帶 RS232C、RS422/RS485串行口，有的兩者兼而有之。3．通信聯(lián)網(wǎng)：C200Hα 的通信聯(lián)網(wǎng)功能要強(qiáng)于 C200HS/C200H，例如，C200Hα 可以接入 OMRON 的高層信息網(wǎng) Ether 和中層控制網(wǎng)Controller，而 C200HS/C200H 則不能。α 機(jī)在入上述四種網(wǎng)時(shí)，要在 CPU 上插入15 通信扳 C200HWCOM01/04，并通過(guò)總線連接器把通信板與通信單元連接起來(lái)。α 機(jī)也有 B7A 接口單元進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)展，使用和 CQM1 同樣型號(hào)的鏈接終端。 系統(tǒng)的硬件連接根據(jù)系統(tǒng)功能確定 PLC 使用到的端子如表 332 所列，硬件原理圖見(jiàn)附錄 1。 整體設(shè)計(jì)在完成相關(guān)的通訊協(xié)議設(shè)置后，PLC 在“無(wú)協(xié)議通訊模式下”通過(guò)編寫數(shù)據(jù)采集程序?qū)臈l形碼閱讀器中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和識(shí)別。其他系列的 PLC 也有類似的接收指令或模塊，在端口接收到新數(shù)據(jù)后，接收完成標(biāo)記位 SR26406 輸出一個(gè)脈沖程序中利用該標(biāo)記位調(diào)用 RXD 指令將數(shù)據(jù)讀入存儲(chǔ)器中，并隨后對(duì)條形碼數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，如檢驗(yàn)通過(guò)，則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并根據(jù)定義的條形碼數(shù)值含義進(jìn)行解釋和識(shí)別，供系統(tǒng)調(diào)用。本設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在不同的貨物經(jīng)過(guò)傳送帶送往不同通道，以便交由下一單元進(jìn)行其他操作。：此部分主要完成系統(tǒng)故障以及通信異常和貨物識(shí)別失敗時(shí)的故障報(bào)警。在該模式下，工作人員啟動(dòng)手動(dòng)控制開關(guān)，分別控制各個(gè)部分的控制器，一步一步完成相應(yīng)動(dòng)作。根據(jù)系統(tǒng)功能及本設(shè)計(jì)所選用的主機(jī)特點(diǎn)，PLC I/O 點(diǎn)分配表如表 3表 34。程序流程圖如圖 31 所示。最后監(jiān)控系統(tǒng)具有向設(shè)備傳送工業(yè)參數(shù)的能力，使整條流水線能夠按設(shè)定的要求運(yùn)行的功能。因?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)的差異性，每次系統(tǒng)應(yīng)用，其軟件都是新的。而對(duì)軟件人員的高要求，相對(duì)于開發(fā)出來(lái)的軟件的薄弱功能的情況尤其突出。當(dāng)計(jì)算機(jī)硬件有了飛速發(fā)展之后，各種應(yīng)用領(lǐng)域?qū)浖岢隽烁叩囊?。圖形界面和可視化設(shè)計(jì)使組態(tài)軟件具備了良好的人機(jī)交互界面。在組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)的控制軟件可以適用于一大類被控對(duì)象，對(duì)于不同的對(duì)象只需改變底層驅(qū)動(dòng)即可?？紤]到上面的因素，所以我們擬采用組態(tài)軟件來(lái)在上位機(jī)上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。21 組態(tài)王介紹1. 組態(tài)王介紹組態(tài)王可用于電力、制冷、化工、機(jī)械制造、交通管理等多種工程領(lǐng)域。組態(tài)王能夠：使用清晰準(zhǔn)確的畫面描述工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)；使用圖形化的控制按鈕實(shí)現(xiàn)單任務(wù)和多任務(wù)設(shè)計(jì)；復(fù)雜的動(dòng)畫顯示現(xiàn)場(chǎng)的操作狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示生產(chǎn)過(guò)程的文字信息和圖形信息；為任何現(xiàn)場(chǎng)畫面指定鍵盤命令監(jiān)控和記錄所有報(bào)警信息；顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線；使用多樣而靈活的方式查詢歷史數(shù)據(jù)；時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的報(bào)表的打??；設(shè)計(jì)多級(jí)安全控制和訪問(wèn)權(quán)限等。功能更豐富，操作更簡(jiǎn)單。隨著Inter 技術(shù)日益滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。I/O 設(shè)備的輸入提供現(xiàn)場(chǎng)的信息，例如產(chǎn)品的位置、機(jī)器的轉(zhuǎn)速、貨物信息等等。有些 I/O 設(shè)備(例如 PLC)，其本身的程序完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，程序根據(jù)輸入決定各輸出的值。大多數(shù) I/O 設(shè)備提供與其他設(shè)備或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的通訊端口或數(shù)據(jù)通道，組態(tài)王通過(guò)這些通訊通道讀寫 I/O 設(shè)備的寄存器，采集到的數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步的監(jiān)控。3. 組態(tài)王運(yùn)行的硬、軟件環(huán)境⑴ 適用于 IBM586 以上的微型機(jī)及其兼容機(jī)； ⑵ VGA、SVGA 以及支持 Windows 256 色的圖形卡；⑶ 主頻 l00MHZ 以上，內(nèi)存不少于 32M；若要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)大型程序，建議使用更大的內(nèi)存；22 ⑷ 運(yùn)行于 Windows98 第二版/2022/ 補(bǔ)丁 6 環(huán)境。 參數(shù)設(shè)置模塊1. 安裝 PLC 驅(qū)動(dòng)程序，并設(shè)置通訊參數(shù)2. 添加新的 I/0 設(shè)備在工程瀏覽器中進(jìn)行。組態(tài)王支持五種通訊方式：串行通訊方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)模塊方式、人機(jī)接口卡方式、DDE 方式。當(dāng) I/O 設(shè)備采用“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”方式時(shí)，必須選擇“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”；對(duì)于其它方式，可選擇除“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”方式外的任何方式。若采用“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”方式時(shí)，則在彈出的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)話框中輸入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的機(jī)器名。在安裝配置向?qū)е?3 設(shè)置 I/O 設(shè)備的設(shè)備名及相應(yīng)參數(shù)，如圖 42 所示。在組態(tài)王(Kingview)運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，同時(shí)工程人員在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)詞典(數(shù)據(jù)庫(kù))是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。組態(tài)王的變量包括系統(tǒng)變量和用戶定義變量?jī)纱箢悺２煌愋偷淖兞烤哂胁煌淖兞繉傩?，在定義變量時(shí)，有時(shí)需要設(shè)置它的部分屬性。值得注意的是，控制按鈕所驅(qū)動(dòng)的 PLC 軟元件必須用輔助繼電器驅(qū)動(dòng)。右側(cè)為當(dāng)前檢測(cè)到的貨物基本信息區(qū)，左側(cè)為每個(gè)控制器、傳感器的工作狀態(tài)，中間為當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)正在進(jìn)行的動(dòng)作。在畫面運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線對(duì)象由系統(tǒng)自動(dòng)更新。圖 46 數(shù)據(jù)頁(yè)面實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 報(bào)警頁(yè)面運(yùn)行報(bào)警和事件記錄是控制軟件必不可少的功能，當(dāng)變量的數(shù)值或數(shù)值的變化異常時(shí)，將產(chǎn)生報(bào)警，以便操作者采取必要的措施。組態(tài)王中的報(bào)警和事件主要包括變量報(bào)警事件、操作事件、用戶登錄事件和工作站事件。當(dāng)報(bào)警和事件發(fā)生時(shí)，組態(tài)王把這些事件存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報(bào)警和事件在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊(duì)列形式存儲(chǔ)，所以只有最近的報(bào)警和事件在內(nèi)存中。報(bào)警和事件在報(bào)警窗中會(huì)按照設(shè)置的過(guò)濾條件實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。報(bào)警定義后，如果在運(yùn)行階段，變量的數(shù)值或變化情況滿足己定義的報(bào)警條件、從報(bào)警條件恢復(fù)正常狀態(tài)、報(bào)警應(yīng)答時(shí)均可以產(chǎn)生報(bào)警事件(報(bào)警發(fā)生、報(bào)警恢復(fù)、報(bào)警應(yīng)答)。報(bào)警信息可以在報(bào)警窗口(如圖 47 所示)中顯示進(jìn)行。報(bào)警信息還可以用文件的形式進(jìn)行歷史記錄或?qū)崟r(shí)打印報(bào)警信息。同時(shí)可以利用命令語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警事件的復(fù)雜控制和靈活處理。 權(quán)限設(shè)置模塊 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)全部由計(jì)算機(jī)控制，為保證整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。在“組態(tài)王”系統(tǒng)中，可以對(duì)畫面上的圖形對(duì)象設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，同時(shí)給操作者分配訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)和安全區(qū)，當(dāng)操作者的優(yōu)先級(jí)小于對(duì)象的訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)或不在對(duì)象的訪問(wèn)安全區(qū)內(nèi)時(shí)，該對(duì)象為不可訪問(wèn)，即要訪問(wèn)一個(gè)有優(yōu)先級(jí)設(shè)置的對(duì)象，要求先具有訪問(wèn)優(yōu)先級(jí)，而且操作者的操作安全區(qū)須在對(duì)象的安全區(qū)內(nèi)時(shí)，方能訪問(wèn)。系統(tǒng)安全區(qū)共有 64 個(gè)，用戶在進(jìn)行配置時(shí)，每個(gè)用戶可選擇除“無(wú)”以外的多個(gè)安全區(qū)，即一個(gè)用戶可有多個(gè)安全區(qū)權(quán)限，每個(gè)對(duì)象也可有多個(gè)安全區(qū)28 權(quán)限。組態(tài)王以此來(lái)保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行。圖 48 用戶和安全區(qū)配置5 結(jié)論該設(shè)計(jì)來(lái)源于工程實(shí)際。本設(shè)計(jì)主要從 PLC 主程序，上位機(jī)、組態(tài)的監(jiān)控，以及 RS232C 通信上完成設(shè)計(jì)任務(wù)。本文選用 Unitech 公司的一種普通手持式條形碼閱讀器和 OMRON C200Hα 系列 PLC 為例進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。本文介紹的方法提高了 PLC 在進(jìn)行條形碼數(shù)據(jù)采集與識(shí)別方面的配置靈活性，而不必局限于專用條形碼閱讀器，適用于所有支持串口通訊的 PLC 控制系統(tǒng)。2. 實(shí)現(xiàn)整體監(jiān)控。并且通過(guò)上位機(jī)友好的操控界面可以實(shí)現(xiàn)絕大部分的實(shí)時(shí)調(diào)試和運(yùn)行工作。3. 整個(gè)系統(tǒng)的控制器件少，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)清晰，不但減少了設(shè)備故障率，而且具備有效數(shù)據(jù)記錄功能，大大縮短了故障檢修的時(shí)間?，F(xiàn)代化工廠有 ERP 或 CRM 等大型的生產(chǎn)或銷售等管理系統(tǒng)，如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)能夠直接導(dǎo)入這類大型的系統(tǒng)，那對(duì)企業(yè)的管理和決策或者是設(shè)備的監(jiān)控等都會(huì)有很大的幫助。2. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和功能的規(guī)劃設(shè)計(jì)是工控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的核心，由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)常駐內(nèi)存．其直接關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)上層軟件的可靠性、穩(wěn)定性，因此對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)要求精簡(jiǎn)、緊湊、可靠。3. PLC 設(shè)計(jì)算法和程序設(shè)計(jì)的優(yōu)化。把一些先進(jìn)的算法運(yùn)用到本項(xiàng)目中，是該項(xiàng)目下一步研究的一個(gè)方向。在這一32 段時(shí)間里，我不僅能更好的復(fù)習(xí)和鞏固了以前的所學(xué)知識(shí)，更重要的是我提高了自己的動(dòng)手能力。他拿出了自己很多的業(yè)余時(shí)間，不厭其煩的給我講解，并給我糾正了很多的錯(cuò)誤，正是在他的幫助下，我才能順利的完成。在我大學(xué)的四年生活中，他們教會(huì)我很多的知識(shí)，我的各個(gè)方面的能力都有了很大的提高，這四年的學(xué)習(xí)為我以后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。祝老師，同學(xué)們身體健康，再一次對(duì)你們給予我的幫助說(shuō)一聲：謝謝！ 2022 年 06 月 17 號(hào)35 附錄附錄 1 系統(tǒng)硬件連接圖36 附 錄 2 PLC 控制程序 37 38 39 40 41 42 附 錄 3 組態(tài)王腳本程序應(yīng)用程序命令語(yǔ)言if(\\本站點(diǎn)\open==1){start()。shuipingyidong()。cuizhiyunxing()。}自定義子程序 start( )if (\\本站點(diǎn)\open==1){\\本站點(diǎn)\t=\\本站點(diǎn)\t+1。}自定義子程序 shuipingyidong( )if(\\本站點(diǎn)\t=50){\\本站點(diǎn)\x=\\本站點(diǎn)\x。}if (\\本站點(diǎn)\t=81){\\本站點(diǎn)\x=\\本站點(diǎn)\x+1。}else if (\\本站點(diǎn)\x=50){\\本站點(diǎn)\chuanganqiA=1。i \\本站點(diǎn)\zhichuan2=\\本站點(diǎn)\huowudaihao。} else if (\\本站點(diǎn)\x=70){\\本站點(diǎn)\chuanganqiA=0。\\本站點(diǎn)\zhichuan2=\\本站點(diǎn)\huowudaihao。}else if (\\本站點(diǎn)\x=73){\\本站點(diǎn)\chuanganqiB1=1。\\本站點(diǎn)\zhichuan2=\\本站點(diǎn)\huowudaihao。}else if (\\本站點(diǎn)\x=76){\\本站點(diǎn)\chuanganqiB1=0。\\本站點(diǎn)\zhichuan2=\\本站點(diǎn)\huowudaihao