【正文】 繼電器元件狀態(tài)切換過(guò)程不同于電氣元件 梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是 PLC 對(duì)存儲(chǔ)位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作，如果 PLC 對(duì)常開(kāi)觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“ 1”，就完成動(dòng)合操作過(guò)程，同樣如對(duì)常閉觸頭等效的存儲(chǔ)位數(shù)據(jù)賦值為“ 0”，就可完成動(dòng)斷操作過(guò)程，切換操作過(guò)程沒(méi)有時(shí)間延時(shí)。 梯形 圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同 如果 PLC 從輸入繼電器 相應(yīng)的存儲(chǔ)位中取出了位數(shù)據(jù)“ 0”，將之存入另一個(gè)第一章 緒論 7 存儲(chǔ)器中的一個(gè)存儲(chǔ)位，被存入的存儲(chǔ)位就成了受 繼電器控制的一個(gè)常開(kāi)觸頭，被存入的數(shù)據(jù)為“ 0”；如在取出位數(shù)據(jù)“ 0”之后先進(jìn)行取反操作，再存入一個(gè)存儲(chǔ)器的一個(gè)存儲(chǔ)位，則該位存入的數(shù)據(jù)為“ 1”，該存儲(chǔ)位就成了受繼電器 控制的一個(gè)常閉觸頭。 但是 PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次，如需重復(fù)使用同一地址編號(hào)的線圈應(yīng)慎之又慎。 梯形圖每一行畫(huà)法規(guī)則為從左母線開(kāi)始，經(jīng)過(guò)觸頭和線圈（或功能方框），終止于右母線。 3. PLC 工作過(guò)程 PLC 上電后，在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢(xún)、判斷和執(zhí)行等。 2） CPU 自診斷 在每個(gè)掃描周期須進(jìn)行自診斷，通過(guò)自診斷對(duì)電源、 PLC 內(nèi)部電路、用戶(hù)程序的語(yǔ)法等進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常， CPU 使異常繼電器接通， PLC面板上的異常指示燈 LED亮，內(nèi)部特殊寄存器中存入出錯(cuò)代碼并給出故障顯示標(biāo)志。 3）與外部設(shè)備通信 與外部設(shè)備通信階段， PLC 與其他智 能裝置、編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、其他 PLC 等進(jìn)行信息交換，然后進(jìn)行 PLC 工作狀態(tài)的判斷。 4）掃描過(guò)程 以掃描方式把外部輸入信號(hào)的狀態(tài)存入輸入映像區(qū)，再執(zhí)行用戶(hù)程序，并將執(zhí)行結(jié)果輸出存入輸出映像區(qū)，直到傳送到外部設(shè)備。 4. 用戶(hù)程序循環(huán)掃描 茂名學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)：機(jī)場(chǎng)行李輸送機(jī)構(gòu)的 PLC 控制 8 PLC 對(duì)用戶(hù)程序進(jìn)行循環(huán)掃描分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段 1）輸入采樣階段 CPU 將全部現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)，如按鈕、限位開(kāi)關(guān)、速度繼電器的通斷狀態(tài)經(jīng) PLC 的輸入接口讀入映像寄存器，這一過(guò)程稱(chēng)為輸入采樣。這種輸入工作方式稱(chēng)為集中輸入方式。而需向外輸出的信號(hào)則存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。這時(shí)輸出鎖存器保存的內(nèi)容要等到下一個(gè)掃描周期的輸出階段才會(huì)被再次刷新。 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) ．傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn) 實(shí)踐證明，采用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)進(jìn)行這樣復(fù)雜的控制，存在下列缺點(diǎn)： (1)繼電器壽命短，可靠性差。當(dāng)被控對(duì)象需要改動(dòng)工藝過(guò)程時(shí)，只能按新邏輯關(guān)系對(duì)硬件進(jìn)行組合，因而工作量大．改動(dòng)困難。 （ 4）接線繁多負(fù)責(zé)，安全性較差，檢修困難。 采用 PLC 控制的優(yōu)勢(shì) 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 第一章 緒論 9 一臺(tái)小型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶(hù)使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。用戶(hù)能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng) 。 PLC 有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障， PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 PLC 的用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò) PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出 信號(hào)的狀態(tài)。 編程方法簡(jiǎn)單 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶(hù)程序。 維修工作量少，維修方 便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 茂名學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)：機(jī)場(chǎng)行李輸送機(jī)構(gòu)的 PLC 控制 10 體積小，能耗低 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型 PLC 的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的確1/21/10。 PLC 發(fā)展的現(xiàn)狀及應(yīng)用 : 可編程序控制器 (PLC)是在繼電接觸器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置 ,是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)。我國(guó)在七十年代末期開(kāi)始對(duì) PLC 進(jìn)行研究、生產(chǎn)和應(yīng)用。特別是在應(yīng)用方面，隨著國(guó)力的增強(qiáng)和生產(chǎn)力的提高， PLC 已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。再如，總部坐落在北京的神華集團(tuán)，其下屬神東公司，其優(yōu)質(zhì)煤的日產(chǎn)量在世界首屈一指，所使用的采煤設(shè)備是當(dāng)前世界最好的三家公司的最新產(chǎn)品，因而大量地使用 PLC 等先進(jìn)技術(shù)?，F(xiàn)在 PLC 不但應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等工業(yè)自動(dòng)控制中，在其他領(lǐng)域它也有著廣泛地應(yīng)用。 第二章 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)方案 11 第二章 第 2 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方案 任務(wù)要求 系統(tǒng)組成與控制工藝要求 行李輸送系統(tǒng)由 3l條膠帶輸送機(jī)、 1臺(tái)行李轉(zhuǎn)盤(pán)及控制系統(tǒng)組成。 控制工藝如下： A系統(tǒng) A 系統(tǒng)由 A1~A B1~B C1~C8， D 設(shè)備組成。 2 、 B 系統(tǒng) B 系統(tǒng)由 A4~A B4~B9， C3~C8， D設(shè)備組成。 C系統(tǒng) C 系統(tǒng)由 A10~A19。當(dāng) D10~B19 工作柜臺(tái)辦理登機(jī)手續(xù)時(shí)，只需動(dòng)用 C 系統(tǒng)。稱(chēng)量輸送機(jī) A的起停由工作柜臺(tái)下邊的腳踏開(kāi)關(guān)來(lái)控制。但 B1~B3 上的起停按鈕只能起停 A 系統(tǒng)、 B4~B9 上的起停按鈕只能起停 B 系統(tǒng)， Bl0~Bl9 只能起停 C系統(tǒng)。逆流程起動(dòng)順序是．起動(dòng)下游輸送設(shè)備、經(jīng)延時(shí)后自下而上逐條問(wèn)上游發(fā)展， 輸送設(shè)備的停車(chē)按順流程進(jìn)行．即先停上游輸送設(shè)備，經(jīng)延時(shí)后，自上而下逐條向下游發(fā)展，這樣可以避免上游設(shè)備最后 — 件行李運(yùn)出后，設(shè)備仍然運(yùn)行而浪費(fèi)能源。 根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)出設(shè)備的布置圖： 圖 21 行李輸送系統(tǒng)構(gòu)成與布置圖 為提高工作效率，在啟動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，我們要設(shè)置全系統(tǒng)啟動(dòng)控制，在停車(chē)時(shí)，設(shè)置全系統(tǒng)停車(chē)控制。 整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間一般在 3— 5S左右， 停車(chē)程序中的延時(shí)時(shí)間 K 的確定由下式確定： K=YL/v K— 輸送機(jī)的延時(shí)停車(chē)時(shí)間 L— 輸送機(jī)的長(zhǎng)度 Y— 修正系數(shù) V— 輸送機(jī)的運(yùn)行速度 停車(chē)程序延時(shí)時(shí)間以 K公式計(jì)算是由于在按下停車(chē)控制按鈕時(shí)，在輸送機(jī)上還存在沒(méi)有輸送完的行李， 若使系統(tǒng)順流停車(chē)且延時(shí)為一個(gè)行程的時(shí)間，則可以避免這個(gè)問(wèn)題。 系統(tǒng) 過(guò)載處理： 每一臺(tái)輸送機(jī)都有自己的輸送極限，因此，在輸送機(jī)在達(dá)到自身承受極限 90%的時(shí)候要及時(shí)響應(yīng)處理。 由于 A 系統(tǒng)與 B 系統(tǒng)有部分是公用的，所以在控制時(shí)，需要考慮彼此啟停之間的關(guān)系， B 系統(tǒng)的輸送部分是構(gòu)成 A系統(tǒng)的一部分，所以， B輸送故障或停車(chē)時(shí)會(huì)影響到 A系統(tǒng)，而 A 系統(tǒng)故障或者停車(chē)不一定會(huì)影響到 B 系統(tǒng)。這主要考慮到行李送到轉(zhuǎn)盤(pán)后不 — 定馬上能分檢完，因此轉(zhuǎn)盤(pán)的停車(chē)由分檢人員控制。 通過(guò)對(duì)三菱 FX2N 可編程控制器的了解，根據(jù)要求，我們選擇型號(hào)： FX2N128001 表 32 茂名學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)：機(jī)場(chǎng)行李輸送機(jī)構(gòu)的 PLC 16 三菱 FX2N 可編程控制器（ PLC）簡(jiǎn)介 : 表 33 第四章 硬件設(shè)計(jì) 17 第四 章 硬件設(shè)計(jì) 硬件的設(shè)計(jì)主要考慮好設(shè)備的布局，電機(jī)的接 線以及 PLC 的外圍接線。 本系統(tǒng)一共擁有 32臺(tái)輸送電機(jī) ，由于電機(jī)較多，且一旦出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，將會(huì)對(duì)旅客的登機(jī)造成極大的影響，因此，要對(duì)電機(jī)安排適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)安全設(shè)備，以防發(fā)生燒壞等重大的故障。因此要在電機(jī)線路上安裝滅弧器，并且安裝過(guò)載保護(hù)設(shè)備，在主供電線路上安裝熔斷絲。 PLC 輸出信號(hào)控制一個(gè)中間繼電器，再通過(guò)中間繼電器控制大電流（ 10A－ 35A），由于中間繼電器動(dòng)作頻繁，所以經(jīng)常會(huì)燒壞，中間繼電器燒壞以后 可能會(huì)造成 PLC 輸出點(diǎn)的燒壞。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流回路的感性負(fù)載（如繼電器線圈）時(shí)，用戶(hù)電路需并聯(lián)續(xù)流二極管（需注意二極管極性） 。 電機(jī)設(shè)備接線圖 為防止總線路的電流電壓過(guò)載，總線路開(kāi)關(guān)我們需要選用斷路器；每一臺(tái) 電機(jī)上要安裝一個(gè)斷路器開(kāi)關(guān)，在 中間繼電器上，由于經(jīng)常的啟閉，為防止燒壞觸電，需安裝一個(gè)滅弧器。 PLC 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言介紹 在 PLC 中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ,它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。功能表圖語(yǔ)言和語(yǔ)句描述語(yǔ)言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)法完成的功能。 根據(jù) PLC 應(yīng)用范圍，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以組合使用，常用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是：梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符程序設(shè) 計(jì)語(yǔ)言（語(yǔ)句表）；功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；梯形圖與結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符與功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；布爾助記符與結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。 梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。 布爾助記符（ Boolean Mnemonic）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用布爾助記符來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn)： （ 1）采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)； （ 2）在編程器的鍵盤(pán)上采用助記符表示，具有 便于操作的特點(diǎn)，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)； （ 3）與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 功能表圖（ Sepuential Function Chart）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 功能表圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用功能表圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。 功能表圖來(lái)源于佩特利（ Petri）網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能較簡(jiǎn)單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對(duì)系統(tǒng)中存有的象死鎖、不安全等反?，F(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所以，得到了文泛的 應(yīng)用。關(guān)于佩特利（ Petri）網(wǎng)的一些基本概念，我在以后有機(jī)會(huì)時(shí)再介紹給各位，以有助于對(duì)功能表圖的進(jìn)一步理解。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過(guò)軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句（ Structured Text）描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用結(jié)構(gòu)化的描述語(yǔ)句來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在大中型的 PLC 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。 結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句 描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用計(jì)算機(jī)的描述語(yǔ)句來(lái)描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有下列特點(diǎn)： （ 1）采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算； （ 2）需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員無(wú)法完成。 部分 PLC 的制造廠商為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它與助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相似，對(duì)程序的步數(shù)有一定的限制，同時(shí)，提供了與 PLC 間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶(hù)的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。 可編程控制器梯形圖的設(shè)計(jì)方法 二、替代設(shè)計(jì)法 茂名學(xué)院專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)：機(jī)場(chǎng)行李輸送機(jī)構(gòu)的 PLC 32 所謂替代設(shè)計(jì)法，就是用 PC 機(jī)的程序，替代原有的繼電器邏輯控制電路。 例如，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，原電氣控制線路圖如圖 1 所示。 這種方法，其優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，有現(xiàn)成的電氣控制線路作依據(jù)，設(shè)計(jì)周期短。 三、邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法 由于電氣控制線路與邏輯代數(shù)有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制過(guò)程可用邏輯代數(shù)式 表示、分析和設(shè)計(jì)。 對(duì) 邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。 利用這種方法設(shè)計(jì)，最大的特點(diǎn)是可以把很多的邏輯關(guān)系最簡(jiǎn)化。 四、程序流程圖設(shè)計(jì)法 PC 采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，其程序設(shè)計(jì)同樣可遵循軟件工程設(shè)計(jì)方法，程序工作過(guò)程可用流程 圖表示。 下面以全自動(dòng)洗衣機(jī)控制為例，說(shuō)明這種設(shè)計(jì)方法的應(yīng)