【正文】 來越強大，很多 PLC 都支持多種通訊協(xié)議 (有些需要配備相應(yīng)的通訊模塊 )，選擇時要根據(jù)實際需要選擇合適的通訊方式。 為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的 (如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等 )通信處理器。這一類PLC 的代表有：西門子公司的 S7200 系列、三菱公司的 FX 系列、歐姆龍公司的CPM1A 系列等。因此，模塊型 PLC 的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 綜合以上初步選定 FX2N機型，再根據(jù)下表和 I/O 輸入輸出點數(shù)，選定FX2N32MR001 型 PLC 表 31 FX2N系列的基本單元 型號 輸入點數(shù) 輸出點數(shù) 擴展模塊可用點數(shù) 繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出 FX2N16MR001 FX2N16MS FX2N16MT 8 8 24～ 32 FX2N32MR001 FX2N32MS FX2N32MT 16 16 24～ 32 FX2N48MR001 FX2N48MS FX2N48MT 24 24 48～ 64 FX2N64MR001 FX2N64MS FX2N64MT 32 32 48～ 64 FX2N80MR001 FX2N80MS FX2N80MT 40 40 48～ 64 朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 18 FX2N128MR001 FX2N128MT 64 64 48～ 64 PLC擴展模塊的選擇 模擬量輸入模塊主要用于連 接傳感器或者變送器并接受其電壓信號或者電流信號。 模擬量輸出模塊， 用于控制被控設(shè)備，例如，電動調(diào)節(jié)閥、比例電磁鐵、比例壓力閥、比例流量閥、液壓伺服馬達(dá)、伺服電動機等，這些設(shè)備的輸出與模擬量輸出模塊給定的電壓或電流成比例，以實現(xiàn)模擬量控制。 選擇模擬量輸入、模擬量輸出模塊的主要指標(biāo)為模擬量的 范圍、分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度、數(shù)字位數(shù)及數(shù)字量存儲格式。 I/O 模塊是 PLC 與被控對象之間的接口，模塊選擇是否合適直接影響控制系統(tǒng)的可靠性。 本控制系統(tǒng)主要是順序控制， 功能較為普通，對特殊功能 擴展模塊沒有 太大需求 。 可編程控制器的內(nèi)部編程等效元件是程序設(shè)計的重要基礎(chǔ)概念。 FX2N 列的朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 21 PLC 的等效編程元件包括輸入繼電器 X、輸出繼電器 Y、定時器 T、計數(shù)器 C、輔助繼電器 M、狀態(tài)繼電器 S、數(shù)據(jù)寄存器 D、變址寄存器 V/Z、指針、常數(shù)等。根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（ IEC11313）。 梯形圖語言（ LD） 梯形圖語言是 PLC 程序設(shè)計中最常用的編程語言。由于電氣設(shè)計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。 梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應(yīng)用時，需 要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。在無計算機的情況下，適合采用 PLC 手持編程器對用戶程序進(jìn)行編制。圖 3 就是與圖 2PLC 梯形圖對應(yīng)的指令表。其特點與梯形圖語言基本一致。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。 順 序功能流程圖語言（ SFC） 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計的編程語言。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。圖 5 是一個簡單的功能流程編程語言的示意圖。 結(jié)構(gòu)化文本語言（ ST） 結(jié)構(gòu)化文本語言是用結(jié)構(gòu)化的描述文本來描述程序的一種編程語言。在大中型的 PLC 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計算機的描述 方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言的特點：采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設(shè)計人員要求較高。 不同型號的 PLC 編程軟件對以上五種編程語言的支持種類是不同的，早期的朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 23 PLC 僅僅支持梯形圖編程語 言和指令表編程語言。 比 如 ，SIMATIC STEP7 MicroWIN 。 PLC控制的程序設(shè)計 PLC程序的設(shè)計方法 在 PLC 發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計繼電器電路圖的方法來設(shè)計比較簡單的 PLC的梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求 ，不斷地修改和完善梯形圖。 梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法師目前使用比較廣泛的一種設(shè)計方法，該方法的核心時候輸出線圈，這是因為 PLC 的動作就是從線圈輸出的（可以稱為面向輸出線圈的梯形圖設(shè)計方法）。這是因為原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和考驗，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制 系統(tǒng)，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，因此可以將繼電器電路圖“翻譯”成梯形圖，即用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能，這種方法習(xí)慣上也稱為翻譯法。 朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 24 （ 2）確定 PLC 的輸入信號和輸出負(fù)載，以及與它們對應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫出 PLC 的外部接線圖。這兩步建立了繼電器電路圖中的元件和梯形圖中的 位地址之間的對應(yīng)關(guān)系。 對于輸出的變化完全是按時間書序動作的系統(tǒng)，可以用多個計時器的“接力賽”來實現(xiàn)其功能，此法稱之為時序設(shè)計法。 。 梯形圖。 FX2N系列可編程控制器的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元件就是為狀態(tài)編程法安排的。進(jìn)行狀態(tài)編程時，一般先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（ STL）或指令表。順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù) , 它是一種通用的技術(shù)語言 , 可以供進(jìn)一步設(shè)計和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流之用 ①步 順序控制設(shè) 計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段 , 這些階段稱為步 , 并用編程元件 (例如輔助繼電器 M) 來代表各步。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步 , 初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動命令的相對靜止的狀態(tài)。 用與相應(yīng)的 步的符號相連的矩形框表示動作或命令 , 并用框中的文字或符號來說明它們。步處于活動狀態(tài)時 , 相應(yīng)的動作被執(zhí)行 。 ②有向連線 在順序功能圖中 , 隨著時間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn) , 將會發(fā)生步的活動狀態(tài)的進(jìn)展 , 這種進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行。步活動狀態(tài)習(xí)慣的進(jìn)展方向是從上到下或從左 至右 , 在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。步間轉(zhuǎn)換用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件 , 轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號 , 也可能是 PLC 內(nèi)部定時器、計數(shù)器產(chǎn)生的 , 轉(zhuǎn)換條件還可以是若干個信號的與、或、非邏輯組合。有的步根據(jù)需要可以不驅(qū)動任何負(fù)載，稱之為等待步。步是根據(jù)輸出量 Y 的狀態(tài)劃分的 , M 與 Y 之間具有很簡單的“與”邏輯關(guān)系 , 輸出電路的設(shè)計極為簡單。由于 M 是依次順序為 ON/ OFF 狀態(tài)的 , 實際上已經(jīng)基本上解決了經(jīng)驗設(shè)計法中的記憶、聯(lián)鎖等問題。狀態(tài)編程法的一般設(shè)計思想是：將一朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 26 個復(fù)雜的控制過程分解為若干個工作狀態(tài)，弄清各工作狀態(tài)的工作細(xì)節(jié)（狀態(tài)功能、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向），再依據(jù)總的控制要求，將這些工作狀態(tài)聯(lián)系起來，就構(gòu)成了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，簡稱為 SFC 圖。根據(jù) SFC 圖進(jìn)而可以編繪出狀態(tài)梯形圖。 ② 建立 SFC 圖。 根據(jù)組合機床控制功能要求列出的 I/O 分配 表 32 繪制順序功能圖， 其中涉及并 行分支與會和，具體見 圖 41，如圖所示。在狀態(tài) S31 之前，有一個并行序列的合并，還有一個選擇序列的分支。當(dāng)狀態(tài) S20 是活動狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)移條件 T0 為ON 時，狀態(tài) S21 和 S26 同 時 變?yōu)榛顒訝顟B(tài)，兩個序列開始同時工作。圖中并行序列合并處的轉(zhuǎn)移有兩個前級狀態(tài) S25 和 S30，根據(jù)轉(zhuǎn)移實現(xiàn)的基本規(guī)則，當(dāng)它們均為活動狀態(tài)并且轉(zhuǎn)移條件滿足時，將實現(xiàn)并行序列的合并。 編程軟件的應(yīng)用 (1)． FXGPWINC 編程軟件界面介紹 a 當(dāng)前編程文件名 ,例如標(biāo)題欄中的文件名 untit101 朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 28 b 菜單 :文件（ F）、編輯（ E）、工具（ T）、 PLC、 遙控（ R）、監(jiān)控 /測試（ M）等等。 d 當(dāng)前編程工作區(qū) :編輯用指令（梯形圖）形式表示的程序。 f 狀態(tài)欄 : 梯形圖。 h 功能圖 : 常開、常閉、輸入元件、輸入指令等等。假設(shè) D： \PLC*設(shè)置為文件存取路徑。 首先打開 FXGP 編程軟件，點擊〈文件〉子菜單〈新文件〉或點擊常用工具欄 彈出 [PLC 類型設(shè)置 ]對話框，供選擇 FX2N，然后 [確認(rèn) ]，進(jìn)入編輯程序狀態(tài)。 朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 29 (4)． 文件程序編輯 當(dāng)正確進(jìn)入 FXGP 編程系統(tǒng)后，采用梯形圖編輯狀態(tài)形式。 部分步驟見下表： 表 41 FXGP 編程步驟 序號 操作步驟 解釋 1 點擊菜單〈文件〉中的〈新文件〉或〈打開〉選擇 PLC 類型設(shè)置， 選擇 FX2N 后確認(rèn)，彈出“梯形圖”（注：如果不是梯形圖，可從菜單“視圖”內(nèi)選擇“梯形圖” 建立新文件，進(jìn)入 “梯形圖編輯” 狀態(tài)，進(jìn)入輸入狀態(tài)，光標(biāo)處于元件輸入位置。 確認(rèn)正確后 進(jìn)行下一步 轉(zhuǎn)換 。但有時輸入的梯形圖無法將其轉(zhuǎn)換為指令格式。 (5) 文件保存 點擊〈文件〉子菜單〈另存為〉，彈出 [File Save As]對話框，在“文件名”框中輸入一個帶有（保存文件類型）特征的文件名。 選擇 第一種 ， 單擊“確定 ”鍵，彈出“另存為”對話框，在“文件題頭名”框中輸入一個自己認(rèn)可的名字，單擊“確定”鍵，完成文件保存。 朱益峰 殼體類零件攻絲組合機床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 33 第 五 章 安裝維護(hù) 擴展設(shè)備組 成 1． FX 系列編程器 編程器是 PLC 的一個重要外圍設(shè)備，用它將用戶程序?qū)懭?PLC 用戶程序存儲器。隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，編程語言的多樣化，編程器的功能也不斷增加。他們具有體積小、重量輕、價格便宜、功能強的特點。顯示采用液晶顯示屏，分別顯示 2 行和4 行字符，配有 ROM 寫入器接口、存儲器卡盒接口。可監(jiān)視位編程元件的ON/OFF 狀態(tài)和字編程元件中的數(shù)據(jù)。 （ 2） PC 機 +編程開發(fā)軟件 FX 系列還有一些編程開發(fā)軟件，如 GX 開發(fā)器。他在 Windows 操作平臺上運行，便于操作和維護(hù)，可以用梯形圖，語句表等進(jìn)行編程，程序兼容性強?？捎锰菪螆D、指令表和順序功能圖來寫入和編輯程序，并能進(jìn)行各種編程方式的互換。 2．其他外部設(shè)備 在一個 PLC 控制系統(tǒng)中，人機界面也非常重要。 現(xiàn)場環(huán)境 （ 1）環(huán)境溫度在 0 ～ 55 ℃ 范圍內(nèi)。 （ 3）周圍無易燃和腐蝕性氣體。 （ 5）避免過度的震動和沖擊。 安裝工程 安裝注意事項 （ 1） PLC 要安裝在 DIN46277（ 35mm 寬）導(dǎo)軌上，或直接用 M4 螺釘對準(zhǔn)螺孔固定。電震、火災(zāi)、誤操作是造成產(chǎn)品損傷或劣化的原因。 （ 4） PLC 主機和其他設(shè)備或結(jié)構(gòu)物之間 留 50mm 以上的空隙，要遠(yuǎn)離高壓線、高壓設(shè)備和動力設(shè)備。輸入、輸出線達(dá)到 50~100m,基本不會有噪聲問題，但是，一般為安全起見，配線長度定在 20m 以內(nèi)為好。 （ 7）通電中不要觸摸端子，清掃及擰緊端子，須在關(guān)閉電源后進(jìn)行。 FX 系列 PLC 使用直流 24V 、交流 100V ～ 120V 或 200V ～ 240V 的工業(yè)電源。使用直徑為 的雙絞線作為電源線。為避免由此引起的事故發(fā)生，在電源接線時，需采取隔離變壓器等有效措施，且用于 FX 系列可編程控制器， I/O 設(shè)備及電動設(shè)備的電源接線應(yīng)分開連接。為保證這一點，可采取下面的措施： 所有外部設(shè)備都上電后再將方式選擇開關(guān)由“ STOP ”方式設(shè)置為“ RUN ”方式。 ② 當(dāng)控制單元與其他單元相接時，各單元的電源線連接應(yīng)能同時接通和斷開。 ④ 為避免因失常而引起的系統(tǒng)癱瘓或發(fā)生無法補救的重大事故，應(yīng)增加緊急停車電路。 良好的接地是保證 PLC 正常工作的必要條件。 ② 接地電阻應(yīng)小于 100 Ω。 ④ PLC 的各單元的接地線相連。在進(jìn)行輸入端子接線時，應(yīng)注意以下幾點： ① 輸入線盡可能遠(yuǎn)離 輸出線、高壓線及電機等干擾源。 ③ 交流型 PLC 的內(nèi)藏式直流電源輸出可用于輸入；直流型 PLC 的直流電源輸出功率不夠時，可使用外接電源。 ⑤