基于PLC控制液體混合加熱系統(tǒng)設(shè)計論文

1、 本設(shè)計是針對多種液體自動混合系統(tǒng)，一方面由于液體進料與控制過程比較復(fù)雜、使進料參數(shù)變化較大，造成液體混合精度控制難，難以用測量控制器進行測定；另一方面由于循環(huán)控制過程出現(xiàn)故障不能隨時停機。PLC控制、應(yīng)用于多組分原料自動混合系統(tǒng)，從而提高多組分原料自動混合系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、精確性，以及多種液體混合循環(huán)控制時，可以自動或手動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的啟停。在大力提倡節(jié)約能源的今天，研究這種高性能、經(jīng)濟型的多組分原料自動混合系統(tǒng)，對于提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞： 調(diào)試；混合加熱；總結(jié)AbstractThis design is aimed at a variety of liquid

2、 automatically mixed system, on the one hand, because of liquid feeding and control process is more complex, make incoming parameters large variation, cause liquids mixed accuracy control difficult, it is difficult to use measurement controller are measured, On the other hand, because of cycle contr

3、ol process malfunction can't stop. PLC control, used in automatic mixing system components materials, thereby improving the multi-composition raw material automatically mixed system's stability, reliability, accuracy, and a variety of liquid mixing cycle control, can automatically or manuall

4、y adjusting system of start-stop. In advocate vigorously to save energy today, study this high performance, economical multi-component raw material automatic hybrid systems, to improve labor productivity, reducing energy consumption has the important practical significance. Keywords：debugging ；Hybri

5、d heating ；summary目 錄第一章 PLC簡介41.1 PLC的基本概念及其簡單介紹41.2 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理41.2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)41.2.3 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)101.3 PLC的特點及應(yīng)用101.3.1 PLC的特點101.3.2 PLC的應(yīng)用12第二章 FXGPWIN軟件的簡介132.1 FXGPWIN編程軟件的主要功能132.2 程序的編輯操作132.2.1 指令表編輯程序132.2.2 梯形圖編輯程序142.3 程序的檢查152.4 程序的傳送152.5 程序的調(diào)試和運行監(jiān)控152.6 參數(shù)設(shè)置162.7 FX系列PLC的故障診斷與維修162.

6、7.1 狀態(tài)指示燈檢查162.7.2 出錯代碼與維修處理18第三章 液體加熱系統(tǒng)工作的原理203.1 裝置結(jié)構(gòu)與控制要求203.2 輸入和輸出控制21第四章 液體混合加熱系統(tǒng)軟硬件設(shè)計224.1 程序設(shè)計方案224.2 表I/O分配表234.3 PLC程序設(shè)計234.4 系統(tǒng)調(diào)試過程26小 結(jié)27致 謝28參考文獻29附 錄30第一章 PLC簡介1.1 PLC的基本概念及其簡單介紹 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速地反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器（Programmable

7、Logic Controller ,PLC）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Controller）是計算機家族中的一員，簡稱PC，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，早期的可編程控制器稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍。PLC的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中

8、，PLC在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC仍然處于不斷地發(fā)展之中，其功能不斷增強，更為開放，它不但是單機自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。PLC應(yīng)用面之廣、普及程度之高，是其他計算機控制設(shè)備無法比擬的。國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦?/p>

9、控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?！睆纳鲜龆x可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。1.2 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1.2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC是微機技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理機為核心的用于控制的特殊計算機，因此PLC的基本組成與一般的微機系統(tǒng)相類似。根據(jù)控制系統(tǒng)的基本要求，PLC采用典型的計算機結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示。它主要由中央處理單元CPU、存儲器（RAM，ROM,EPROM,EEPROM等）、編程器、I/O設(shè)備、電信接口電源等

10、單元組成。圖1.1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖圖1.2 三菱PLC示意圖（1） 中央處理單元(CPU) CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。（2）存儲器PLC 常用的存儲器類型1） RAM 隨機存取存儲器（Random Assess Memory） 用戶可以用編程裝置讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此RAM又叫讀/寫存儲器。它是易失性的存儲器，它的電源中斷后，儲存的信息將會丟失。 RAM的工作速度高、價格便宜、改寫方便。在關(guān)斷PLC的外部電源

11、后，可以用鋰電池保存RAM中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)。鋰電池可以用1-3年，需要更換鋰電池時，由PLC發(fā)出信號，通知用戶。現(xiàn)在部分PLC仍然用RAM來儲存用戶程序。2） ROM 只讀存儲器（Read Only Memory） ROM中的內(nèi)容一般是由PLC制造廠家寫入的系統(tǒng)程序，并且永遠駐留。系統(tǒng)程序主要包括檢查程序、編譯程序和監(jiān)控程序。3） EEPROM可以電擦除可編程的只讀存儲器(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) EEPROM是非易失性的，但是可以用編程裝置對它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取優(yōu)點，但是寫入數(shù)據(jù)所需的

12、時間比RAM長得多。（3）編程器 編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編輯器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編輯器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型的PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。 使用編程軟件可以在計算機屏幕上直接生成和編輯梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)不同編輯語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)或電話線，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。（4） I/O 設(shè)備 I/O設(shè)備通常也稱I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。P

13、LC通過輸入接口可以檢測被控制對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時，PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送到被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥號開關(guān)、即位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變速器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而PLC外部的輸入/輸出電路的電

14、源電壓較高，例如DC 24V和AC 220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路。I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。（5） 電源 PLC使用AC 220V電源或DC 24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器（例如接近開關(guān)）提供DC 24V電源，驅(qū)動PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。1.2.2 PLC的基本工作原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與

15、停止（STOP）狀態(tài)，其中運行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)，停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制和修改。在運行狀態(tài)，可編程控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程控制器停機或切換到停止工作狀態(tài)。 運行停止 內(nèi)部處理 通信服務(wù) 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理圖1.2 掃描過程階段圖 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程控制器還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，如圖1.2?？删幊炭刂破鬟@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，外部輸入/輸出關(guān)系來看

16、，處理過程似乎是同時完成的。（1） 自診斷階段 在每一次掃描開始之前，CPU都要進行復(fù)位監(jiān)視定時、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等等一系列的操作。如果出現(xiàn)異常情況，除了故障顯示燈亮以外，還要判斷并顯示故障的性質(zhì)。如果屬于一般性的故障，則只需要報警不停機，等待處理。如果屬于嚴(yán)重故障，則停止PLC的運行。公共處理階段所用的時間一般是固定的，但是在使用不同的機型的PLC時會有所差異。 （2）通信服務(wù)階段PLC在通信服務(wù)階段檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應(yīng)處理，若接受由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息等發(fā)送到編程器進行顯示。如果有與計算機等的通信要求，也在

17、這段時間完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送任務(wù)?？删幊炭刂破魈幱谕Ｖ?fàn)顟B(tài)時，只執(zhí)行以上的操作?？删幊炭刂破魈幱谶\行狀態(tài)時，還要完成其他三個階段的操作，見圖1.3 可編程控制器掃描過程示意圖，途中僅畫出了與用戶程序執(zhí)行過程有關(guān)的三個階段。 輸入處理 X000 X001 輸入印象寄存 器輸入端子 程序執(zhí)行 ( Y000 ) ( M0 ) X000元件映像寄存 器寫入讀出寫入Y000 輸出處理 Y000Y001輸出端子輸出鎖存器圖1.3 可編程控制器掃描過程示意（3）輸入采樣階段 在這個階段，CPU從輸入電路中讀取各輸入點的狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中。自此輸入映像寄存器就與外界隔離，輸入映像寄存器的內(nèi)容

18、保持不變，一直到下一個掃描周期的I/O刷新階段，才會寫進新的內(nèi)容。 值得注意的是，只有采樣時刻，輸入映像寄存器中的內(nèi)容與輸入信號一致，而其他時間范圍內(nèi)輸入信號的變化是不會影響輸入映像寄存器中的內(nèi)容的，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。因此，輸入時脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣間隔很短，對一般開關(guān)量來說，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤差，即認(rèn)為輸入信號一旦變化，就能立即進入輸入映像寄存器內(nèi)，但對于實時性很強的應(yīng)用，由于循環(huán)掃描而造成的輸入延遲就必須考慮。（4）程

19、序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，CPU對用戶程序按先左后右、先上后下的順序逐條地進行解釋和執(zhí)行。CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取各寄存器當(dāng)前的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進行邏輯運算，運算結(jié)果寫入元件映像寄存器中。 執(zhí)行用戶程序階段的掃描時間不是固定的，其主要原因取決于以下幾個方面的因素： 1）用戶程序中所用語句數(shù)的多少。用戶程序的語句數(shù)多少不同，所用的掃描時間必然不同。因此，為了減少掃描時間，應(yīng)使所編寫的程序盡量簡潔。 2）每條指令的執(zhí)行時間不同。對同一控制功能若選用不同的指令進行編程，掃描時間會有很大的差異。因為有的指令的執(zhí)行時間只需要幾個微秒，而有的則多達上百個微秒，所以在實

20、現(xiàn)同樣控制功能的情況下，應(yīng)選擇那些執(zhí)行時間短的指令來編程。 3）程序中有改變程序流向的指令。例如，有的用戶程序中安排了跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng)條件滿足時某段程序被掃描并執(zhí)行，否則不對其掃描并且跳過該段程序去執(zhí)行下面的程序；有的用戶程序使用了子程序調(diào)用指令，當(dāng)條件滿足時就停止執(zhí)行當(dāng)前程序而去執(zhí)行預(yù)先編排好的子程序，當(dāng)條件不滿足時就不掃描子程序；有的用戶程序安排了中斷控制程序，當(dāng)有中斷申請信號時就轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理子程序，否則就不掃描中斷處理子程序等等。 可見，執(zhí)行用戶程序的掃描時間是影響掃描周期時間長短的主要原因。而且，在不同時段執(zhí)行用戶程序的掃描時間也不盡相同。（5）輸出刷新階段 在輸出刷新階段，PLC將所

21、有輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到相應(yīng)的輸出鎖存電路中，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大傳送到PLC的輸出端，驅(qū)動外部執(zhí)行元件動作。 輸入采樣和輸出刷新階段的時間長短取決于PLC的I/O點數(shù)。1.2.3 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)PLC的主要技術(shù)指標(biāo)包括以下幾種：（1）輸入輸出點數(shù)。輸入輸出的點數(shù)是指外部輸入輸出端子的數(shù)量，決定了PLC可控制的輸入開關(guān)信號和輸出開關(guān)信號的總體數(shù)量。它是描述PLC大小的一個重要參數(shù)。（2）掃描速度。掃描速度與掃描周期成反比。通常是指PLC掃描1KB用戶程序所需的時間，一般以ms/KB為單位。其中PLC的類型、機器字長等因素直接影響PLC的運算精度和運行速度。（3）編

22、程指令的種類和功能。某種程序上用戶程序所完成的控制功能受限于PLC指令的種類和功能。PLC指令的種類和功能越多，用戶編程就越方便簡單。（4）內(nèi)部寄存器的配置和容量。用戶編制PLC程序時，需要大量使用PLC內(nèi)部的寄存器存放變量、中間結(jié)果、定時計數(shù)及各種標(biāo)志位等數(shù)據(jù)信息，因此內(nèi)部存放器的數(shù)量直接關(guān)系到用戶程序的編制。（5）PLC的擴展能力。在進行PLC造型時，其擴展性是一個非常重要的因素。一般來說可擴展性包括存儲容量的擴展、輸入輸出點數(shù)的擴展、模塊的擴展、通信聯(lián)網(wǎng)功能的擴展等。另外，PLC的電源、編程語言和編程器、通信接口類型等也是不容忽視的技術(shù)指標(biāo)。1.3 PLC的特點及應(yīng)用1.3.1 PLC的

23、特點（1）編程方法簡單易學(xué)，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工業(yè)控制設(shè)備。它的接口簡單，編程語言易于工程技術(shù)人員接受。梯形圖編程語言的符號、表達方式和繼電器控制電路相當(dāng)接近，只用PLC少量的開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器控制電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（2） 功能強，易于擴展 PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制、人機對話、通信、聯(lián)網(wǎng)、自檢、記錄和顯示等功能，還具有PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通信、中斷處理功能。在控制輸出接口有多種電源的開關(guān)量控制選擇，可以直接驅(qū)動各種開關(guān)量的設(shè)備，如電磁

24、閥、繼電器等。還有多種功能模塊供用戶選擇進行擴展，使PLC性能大大提高。（3） 配套齊全，適應(yīng)性強 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控場合。除了邏輯處理功能之外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。今年來PLC的各種功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得越來越容易。（4） 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用了現(xiàn)代大規(guī)模的集成電路技術(shù)，采用相當(dāng)嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電

25、路采取了先進的抗干擾技術(shù)，所以具有很高的可靠性。例如，日本三菱公司生產(chǎn)的F系列的PLC平均無故障時間（MTBF）高達30萬h以上。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)和同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)觸點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千萬分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時地發(fā)出報警信息。在應(yīng)用軟件中，還可以編寫外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除了PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不足為怪了。（5） 系統(tǒng)的設(shè)計、構(gòu)建工作量少 PLC用存儲邏輯代

26、替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及構(gòu)建的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備通過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能，這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（6） 安裝簡單，維修方便 現(xiàn)場只需要將PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出端口與控制設(shè)備正確連接就能完成硬件的配置，縮短了安裝的時間。軟件調(diào)試時，可以在脫機狀態(tài)下用模擬現(xiàn)場的信號代替現(xiàn)場實際信號。觀察PLC輸入/輸出端的指示燈，就可以知道輸入/輸出的狀態(tài)。在完成脫機調(diào)試后，就可以進行現(xiàn)場聯(lián)機調(diào)試。 PLC有完善的自診斷、監(jiān)控功能。對內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和輸入/輸出點的狀態(tài)均有顯示，設(shè)計人員通過顯示可以很

27、快地查出故障的原因，便于快速處理和及時進行維護。（7） 體積小，能耗低 使用PLC設(shè)計控制系統(tǒng)減少了大量的繼電器，使控制系統(tǒng)大大減少了電器元件，同時使整體結(jié)構(gòu)大大縮小。提高了可靠性，減少了電能的消耗，易于實現(xiàn)機電一體化。 以超小型的PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅有數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機械底部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。1.3.2 PLC的應(yīng)用目前，PLC的應(yīng)用非常的廣泛，在很多行業(yè)里都有運用，例如電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號燈控制、樓宇供水自動控制、消防系統(tǒng)自動控制及各種生產(chǎn)流水線的自動控制等等。隨著其性能價格比的不斷提高，P

28、LC的應(yīng)用范圍也在不斷地擴大，主要的使用情況大致可歸納為如下幾類：（1）數(shù)字量邏輯控制PLC用“與”、“或”、“非”等邏輯控制指令來實現(xiàn)觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯控制、定時控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，還可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)遍及各種行業(yè)，有的甚至深入到了家庭。（2） 運動控制 目前PLC制造商已制造出能驅(qū)動步進電動機和伺服電動機的單軸或多軸的PLC和運動控制特殊模塊，可驅(qū)動單軸或多軸按一定的速度、作用力到達擬定目標(biāo)位置。 隨著PLC用量的增加，其價格大幅度地降低，而其功能卻不斷地增強，現(xiàn)在用PLC實現(xiàn)運動控制比用其他方法更有優(yōu)越性：價格更低

29、、速度更快、體積更小、操作更方便。（3） 閉環(huán)過程控制 目前，大中型PLC都具有PID控制功能。有些PLC產(chǎn)品將PID控制功能獨立出來，使用過程控制器來實現(xiàn)PID控制、比例控制和級聯(lián)控制。（4） PLC配合數(shù)字控制 PLC能和機械加工中的數(shù)字控制(NC)及計算機數(shù)控（CNC）組成一體，實現(xiàn)數(shù)值控制。如日本FANUC公司的CYSTEM10、11、12系列已經(jīng)將CNC控制功能與PLC融為一體。為實現(xiàn)PLC送至CNC設(shè)備間的內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳送，通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由PLC送至CNC使用。其他公司如日本的東芝、美國的GE、德國的西門子公司都具有數(shù)值處理的PLC。從發(fā)展趨勢看，CNC系統(tǒng)將變成

30、以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。（5） 通信及聯(lián)網(wǎng) 為適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的需要-集中及遠程管理，PLC可以實現(xiàn)PLC與遠程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（例如計算機、變頻器、數(shù)控裝置等）之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制。第2章 FXGPWIN軟件的簡介 三菱公司FXGPWIN編程軟件是應(yīng)用于FX系列PLC的中文編程軟件，可以在Windows98及以上操作系統(tǒng)中運行。2.1 FXGPWIN編程軟件的主要功能（1） 在FXGPWIN編程軟件中，可以通過梯形圖、指令表及順序功能圖這三種編程語言創(chuàng)建順控指令

31、程序、建立注釋數(shù)據(jù)及設(shè)置寄存器的數(shù)據(jù)。（2）創(chuàng)建順控指令程序以及將其存儲為文件，用打印機打印。（3）該程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進行通信、文件傳送、元件監(jiān)控以及各種測試功能。2.2 程序的編輯操作在使用該軟件時有兩種編輯方式：指令表編輯和圖形編輯2.2.1 指令表編輯程序指令表也叫做語句表，是程序的一種表示方法。它和單片機程序中的匯編語言有點類似，由語句指令依一定的順序排列而成。指令表編輯狀態(tài)，可以用指令表形式編輯一般程序。一條指令一般可分為兩部分，一為助記符，二為操作數(shù)。也有只有助記符沒有操作數(shù)的指令，稱為無操作數(shù)指令。如下指令：Step Instruction I/00 LD X0001

32、OUT Y0002 END實際操作如下： 1）確認(rèn)，彈出“指令表”（注：如果不是指令表，可從菜單“視圖”內(nèi)選擇“指令表”）建點擊菜單文件中的新文件或打開選擇PLC類型設(shè)置，F(xiàn)XON或FX2N后立新文件，進入“指令編輯”狀態(tài)，進入輸入狀態(tài)，光標(biāo)處于指令區(qū)，步序號由系統(tǒng)自動填入2）鍵入“LD”空格 （也可以鍵入“F5”） 鍵入“X000”，回車輸入第一條指令 （快捷方式輸入指令）輸入第一條指令元件號，光標(biāo)自動進入第二條指令3）鍵入“OUT”空格 鍵入“Y000”，回車 輸入第二條指令號，光標(biāo)自動進第三指令4)鍵入“END”，回車 輸入結(jié)束指令，無元件號，光標(biāo)下移注：程序結(jié)束前必須輸入結(jié)束指令（EN

33、D） 程序編輯結(jié)束應(yīng)該進行程序檢查，F(xiàn)XGP能自檢，單擊選項下拉子菜單，選中程序檢查彈出程序檢查對話框，根據(jù)提示，可以檢查是否有語法錯誤，電路錯誤以及雙線圈檢驗。檢查無誤進行下一步的操作傳送及運行2.2.2 梯形圖編輯程序梯形圖語言是一種以圖形符號及其在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是從繼電器電路圖演變過來的。例：實際操作如下：1） 點擊菜單文件中的新文件或打開選擇PLC類型設(shè)置，F(xiàn)XON或FX2N后確認(rèn)，彈出“梯形圖”2） 將光標(biāo)移到左邊母線最上端處以定狀態(tài)元件輸入位置3) 按“F5”彈出 “輸入元件”對話框 ，輸入一個元件“常開”觸點4）鍵入“X000”回車 ，輸入元件的符號“X0

34、00”5）按“F6”彈出“輸入元件”對話框 ，輸入一個元件“常閉”觸點6）鍵入“X001”回車 ，輸入元件的符號“X001”7）按“F7”輸入一個輸出線圈8）鍵入“Y000”回車， 輸入線圈符號“Y000”9）點擊功能圖中帶有連結(jié)線的常開，彈出“輸入元件”對話框，輸入一個并聯(lián)的常開觸點10)鍵入“Y000”回車，輸入一個線圈的輔助常開的符“Y000”11)按“F8”彈出“輸入元件”對話框 輸入一個“功能元件”12)鍵入“END”回車，輸入結(jié)束注：程序結(jié)束前必須輸入結(jié)束指令（END）“梯形圖”程序編輯結(jié)束后進行程序檢查， FXGP提供自檢，單擊選項下拉子菜單，選中程序檢查彈出程序檢查對話框，根據(jù)

35、提示可以檢查是否有語法錯誤，電路錯誤以及雙線圈檢驗。進行下一步<轉(zhuǎn)換><傳送>及<運行>?！疤菪螆D”編輯程序必須經(jīng)過“轉(zhuǎn)換”成指令表格式才能被PLC認(rèn)可運行。但有時輸入的梯形圖無法將其轉(zhuǎn)換為指令格式。梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表格式的操作用鼠標(biāo)點擊快捷功能鍵:轉(zhuǎn)換或者點擊工具欄的下拉菜單轉(zhuǎn)換梯形圖和指令表編程比較：梯形圖編程比較簡單、明了，接近電路圖，所以一般PLC程序都用梯形圖來編輯，然后轉(zhuǎn)換成指令表，下載運行。2.3 程序的檢查 程序編寫完畢后，可以利用菜單欄的“選項”菜單命令進行程序的檢查。操作方法是：選擇“選項”至“程序檢查”命令，選擇相應(yīng)的檢查內(nèi)容，然后單擊

36、“確認(rèn)”按鈕，以實現(xiàn)程序的檢查。該項功能可以對程序的語法、雙線圈輸出和電路的錯誤等進行檢查。如果存在編程的錯誤，將會提示程序存在錯誤的原因。2.4 程序的傳送程序的傳送可以實現(xiàn)程序的讀入（上載）、寫出（下載）和檢驗等功能。使用“讀入”功能，可將PLC的程序上傳到計算機中。使用“寫出”功能，可將計算機中的程序下載到PLC中?！靶ｒ灐惫δ苁菍⒂嬎銠C與PLC中的程序加以比較檢驗。以上各功能的操作方法是：選擇“PLC”“傳送”“讀入/寫出/校驗”命令。傳送程序時，應(yīng)注意以下問題：（3） 計算機的RS-232C端口及PLC之間必須使用指令的電纜及轉(zhuǎn)換器連接；（4） 執(zhí)行完“讀入”功能操作后，計算機中的程

37、序?qū)G失，原有的程序?qū)⒈蛔x入的程序所代替；（5） 在執(zhí)行程序的“寫出”功能操作時，PLC應(yīng)該停止運行，PLC運行方式選擇開關(guān)必須置于“STOP”位置；（6） 程序必須在RAM或EEPROM內(nèi)存保護關(guān)斷的情況下寫出，然后進行校驗。2.5 程序的調(diào)試和運行監(jiān)控程序的調(diào)試和運行監(jiān)控是編程開發(fā)中必不可少的一環(huán)。編寫的程序一開始就是正確和完善的情況很少，只有經(jīng)過調(diào)試運行乃至現(xiàn)場的實際運行才有可能發(fā)現(xiàn)程序中不完善、不合理的地方。 在程序?qū)懗鱿螺d完畢后，保持編程開發(fā)計算機和PLC的在線聯(lián)機狀態(tài)，選擇“監(jiān)控/測試”菜單命令，便可開始有關(guān)軟元件的監(jiān)控和測試。 （1）梯形圖程序的監(jiān)控 在編程開發(fā)計算機與PLC建

38、立通信連接后，單擊“開始監(jiān)視”按鈕后，便可以進行梯形圖程序的監(jiān)控了。在監(jiān)視時，綠色表示梯形圖電路中觸點或線圈的接通或通電，計數(shù)器、定時器和數(shù)據(jù)寄存器的當(dāng)前值將在該軟元件符號的上方顯示。 （2）軟元件監(jiān)控 軟元件監(jiān)控的操作方法是：“監(jiān)控/測試”至“進入元件監(jiān)控”菜單命令，屏幕將出現(xiàn)“元件設(shè)置”的對話框，在此對話框中，可以輸入軟元件號、連續(xù)監(jiān)視的點數(shù)，這樣可以監(jiān)控軟元件號相鄰的若干個軟元件，顯示的數(shù)據(jù)可以選擇16位或32位格式。設(shè)置好監(jiān)視軟元件和點數(shù)后，單擊“確認(rèn)”按鈕。 （3）強制ON/OFF 強制ON/OFF的操作方法是：選擇“監(jiān)控/測試”至“強制ON/OFF”菜單命令，屏幕將出現(xiàn)“強制ON/

39、OFF”對話框。在此對話框中，輸入軟元件號，選擇單選按鈕的“設(shè)置”（應(yīng)是置位，SET）命令后單擊“確認(rèn)”按鈕，則該軟元件將被置位為ON狀態(tài)。選擇單選按鈕的“重新設(shè)置”（應(yīng)是復(fù)位，RST）命令后單擊“確認(rèn)”按鈕，則該軟元件將復(fù)位為OFF狀態(tài)。 （4）改變當(dāng)前值 改變當(dāng)前值的操作方法是：選擇“監(jiān)控/測試”至“改變當(dāng)前值”菜單命令，將出現(xiàn)改變當(dāng)前值的對話框。在該對話框中，輸入軟元件號和新的當(dāng)前值數(shù)據(jù)后，單擊“確認(rèn)”按鈕后，新的數(shù)值將下傳至PLC。 （5）改變設(shè)置值 改變設(shè)置值的操作方法與上面的改變當(dāng)前值的操作方法類似，但要注意的是，該功能只在梯形圖監(jiān)控時才有效。2.6 參數(shù)設(shè)置 利用“選項”菜單命令

40、可以進行參數(shù)設(shè)置、口令設(shè)置、PLC類型設(shè)置、串行口設(shè)置、元件范圍設(shè)置和改變PLC類型等等。 選擇“選項”“PLC參數(shù)設(shè)置”菜單命令，將彈出“PLC參數(shù)設(shè)置”對話框，可以設(shè)置實際使用的存儲器的容量，設(shè)置是否以500步為單位的文件寄存器、注釋區(qū)和鎖存功能（斷電保持功能）的軟元件的范圍等功能。 選擇“選項”“PLC類型設(shè)置”菜單命令，將彈出“PLC模式設(shè)置”對話框，可以設(shè)置將某個輸入點作為外接的運行選擇開關(guān)使用。 選擇“選項”“串行口設(shè)置”菜單命令，將彈出“串行口設(shè)置”對話框，可以設(shè)置PLC串行通信相關(guān)的參數(shù)、特殊數(shù)據(jù)寄存器等等。2.7 FX系列PLC的故障診斷與維修2.7.1 狀態(tài)指示燈檢查（1）

41、電源指示燈POWER 一般情況下，F(xiàn)X系列的PLC基本單元、擴展單元與功能模塊均安裝有電源指示燈POWER。指示燈亮，表明PLC的基本單元（或擴展單元與特殊功能模塊）的電源已經(jīng)正常工作。 當(dāng)PLC外部電源接通后，指示燈不亮，首先應(yīng)檢查外部電源是否符合要求。如： 1）PLC電源的交/直流選擇是否正確； 2）外部電源是否已經(jīng)正確連接到PLC得電源連接端； 3）電源的連接是否存在接觸不良等現(xiàn)象。在檢查確認(rèn)外部電源已經(jīng)正確連接到PLC后，如果指示燈仍然不亮，可檢查PLC上的接線端“24+”（此連接端用于提供PLC外部輸入傳感器的DC24V電源），當(dāng)該連接端“24+”上有連接線時，表明PLC需要為外部輸

42、入提供24V電源，為確認(rèn)故障部位，在斷開外部負(fù)載的情況下再進行檢查、試驗。如連接段“24+”未使用或取下連接端“24+”上的連接線后，POWER指示燈仍然不亮，表明PLC內(nèi)部存在不良。這時可以打開PLC，對內(nèi)部電源的熔斷器進行進一步檢查，如是熔斷器熔斷，在測量確認(rèn)內(nèi)部無短路的前提下，可以更換同規(guī)格的熔斷器；否則應(yīng)進行PLC的維修或更換。4） 運行指示燈RUN 當(dāng)PLC的輸入電源正常后，該指示燈亮，表明PLC處于正常工作狀態(tài)。如果指 示燈不亮，可能的緣由有： 1）PLC上的RUN/STOP開關(guān)被設(shè)置為“STOP”狀態(tài)，使得PLC停止運行； 2）PLC程序存在錯誤，這時，PLC的程序出錯指示燈“P

43、ROG-E”或出錯指示燈“ERROR”同時亮或者閃爍； 3）PLC循環(huán)時間超過，這時CPU出錯指示燈“CPU-E”或出錯指示燈“ERROR”同時亮。5） 程序出錯指示燈PROG-E 程序出錯指示燈PROG-E閃爍時，表明PLC用戶程序存在錯誤，可能的原因有： 1）定時器、計數(shù)器的時間值、計數(shù)值未設(shè)置； 2）PLC程序存在語法錯誤或程序錯誤； 3）電池電壓下降引起的PLC用戶程序出錯； 4）由于灰塵、導(dǎo)電物的進入，引起的PLC內(nèi)部工作錯誤； 5）由于外部干擾引起的PLC內(nèi)部工作錯誤，等等。當(dāng)用戶程序存在錯誤時，通過查看PLC特殊數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，可以知道對應(yīng)的用于錯誤寄存的PLC特殊內(nèi)部繼電器號

44、，通過查閱PLC特殊內(nèi)部繼電器，便可以知道出錯的原因。（4）CPU出錯指示燈CPU-ECPU出錯指示燈CPU-E亮?xí)r，表明PLC用戶程序的循環(huán)執(zhí)行時間超過，可能的原因如下：1）由于灰塵、導(dǎo)電物的進入，引起的PLC內(nèi)部工作出錯；2）由于外部干擾引起的PLC內(nèi)部工作出錯；3）PLC的功能模塊使用越多，引起PLC 用戶程序的循環(huán)執(zhí)行時間超過（可以通 過檢查PLC特殊數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，了解PLC程序的最長執(zhí)行時間）；4）在通電情況下進行了PLC存儲器卡的安裝與取下操作；5）PLC硬件存在故障，等等。（5）PLC出錯指示燈ERROR 在部分FX系列PLC中，PLC未安裝單獨的CPU出錯指示燈（CPU-E

45、）與程序出錯指示燈（PROG-E），這時，PLC的出錯指示燈ERROR代表了以上兩種指示燈的情況。即當(dāng)PLC出錯指示燈ERROR亮?xí)r，應(yīng)同時進行以上兩方面的檢查。（6） PLC輸入指示燈 PLC輸入指示燈用于指示PLC輸入信號的狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備側(cè)輸入信號時，對應(yīng)的指示燈亮。當(dāng)輸入發(fā)信時，如果指示燈不亮，可能的原因有： 1）采用匯點輸入（無源）時，信號的接觸電阻太大或負(fù)載過重、短路引起了PLC內(nèi)部電源電壓的降低與保護，使得輸入電流不足以驅(qū)動PLC的輸入接口電路； 2）采用源輸入（有源）時，信號的接觸電阻太大或輸入信號的電壓過低，使得輸入電流不足以驅(qū)動PLC的輸入接口電路； 3）輸入端子的接觸不良或輸

46、入連接線接觸不良； 4）當(dāng)故障發(fā)生在擴展單元時，可能是基本單元與擴展單元間的接觸不良； 5）PLC輸入接口電路損壞，等等。（7） PLC輸出指示燈 PLC輸出指示燈用于指示PLC輸出信號的狀態(tài)。當(dāng)PLC輸出為“1”時，對應(yīng)的指示燈亮 ，如果指示燈不亮，則可能的原因有： 1）采用匯點輸出（無源）時，可能PLC輸出接口電路損壞； 2）采用源輸出（有源）時，可能因輸出負(fù)載過重、短路引起了PLC內(nèi)部電源電壓的降低與保護； 3）當(dāng)故障發(fā)生在擴展單元時，可能是基本單元與擴展單元間的連接不良引起的故障； 4）PLC輸出接口電路損壞，等等。2.7.2 出錯代碼與維修處理 PLC硬件出錯包括安裝、連接出錯和通信

47、出錯等方面。當(dāng)PLC檢測到M8060-M8063硬件錯誤時，在對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器D8060-D8063中間顯示錯誤代碼。錯誤代碼所代表的意義與故障處理方法分類說明如下：（1）PLC安裝、連接出錯 PLC安裝、連接出錯錯誤代碼所代表的意義及故障處理方法如下表2-1所示:。顯示出錯代碼寄存器錯誤代碼錯誤內(nèi)容錯誤處理M8060D8060annn對為安裝的I/O模塊進行了編程a：模塊類型，1為輸入模塊，0為輸出模塊。nnn：出錯模塊的首地址安裝需要的I/O模塊；修改PLC程序M8061D80610000PLC正常工作-6101RAM出錯檢查PLC安裝、連接；檢查擴展單元、擴展模塊的連接6102PLC連接

48、、運算出錯6103I/O總線連接出錯6104擴展單元連接出錯6105PLC循環(huán)時間超過表2-1 安裝、連接出錯代碼的意義及處理第3章 PLC通信出錯 PLC通信出錯錯誤代碼所代表的意義與故障處理方法如表2-2所示。出錯顯示代碼寄存器錯誤代碼錯誤內(nèi)容錯誤處理M8062D80620000PLC正常工作-6201奇偶校驗出錯、溢出檢查接口安裝、連接；檢查通信設(shè)定參數(shù)；檢查通信指令6202字符傳送出差6203求和校驗出錯6204數(shù)據(jù)格式出錯6205傳送指令出錯M8063D80630000PLC正常工作檢查接口安裝、連接；檢查通信設(shè)定參數(shù)；檢查通信指令；檢查通信設(shè)備電源6301RS-232奇偶校驗出錯、

49、溢出6302RS-232字符傳送出錯6303RS-232求和校驗出錯6304RS-232數(shù)據(jù)格式出錯6305RS-232傳送指令出錯6312并聯(lián)鏈接字符傳送出錯6313并聯(lián)鏈接求和校驗出錯6314并聯(lián)鏈接數(shù)據(jù)格式出錯表2-2 通信出錯代碼的意義及處理第三章 液體加熱系統(tǒng)工作的原理3.1 裝置結(jié)構(gòu)與控制要求 下圖3-1為兩種液體的混合裝置結(jié)構(gòu)圖。S1,S2為液面?zhèn)鞲衅?液面淹沒時接通,兩種液體的流入和混合液體流出分別由電磁閥Y1,Y2，Y3控制,M為攪勻電動機,控制要求和整個混合加熱的步驟如下:一，初始狀態(tài)：當(dāng)裝置投入運行時，容器內(nèi)為放空狀態(tài)。 二，啟動操作：1） 啟動電源，接通Y1流入液體A，

50、當(dāng)液體達到傳感器S2的高度時，S2發(fā)出信號，切斷Y1接通Y2。2） Y2接通后流入液體B，當(dāng)液體達到傳感器S1的高度時，S1發(fā)出信號，切斷Y2接通M。3） M接通后開始攪拌液體使之混合，攪拌3分鐘后，自動切斷M同時接通加熱器R。4） R接通開始對以攪拌混合的液體進行加熱，當(dāng)液體溫度達到設(shè)定溫度時傳感器S3發(fā)出信號，切斷R接通Y3。5）Y3接通時打開出口電磁閥排出混合加熱后的液體，定時2分鐘。液體排完后切斷Y3接通Y1，進行下一次進液。6）當(dāng)按下停止按鈕待整個循環(huán)進行到結(jié)束，即混合器皿中液體排完時，切斷Y3不再接通Y1時，停止工作。三，停止操作：按下停止按鈕后，要處理完當(dāng)前循環(huán)周期剩余的任務(wù)后，

51、系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。圖3-1 液體混合攪拌機圖3-2 工作原理圖SB2停止Y2液體B閥門S1液體B到位M攪拌器S2液體A到位R加熱器S3設(shè)定溫度Y3放液閥門3.2 輸入和輸出控制表3-3 輸入和輸出控制表第四章 液體混合加熱系統(tǒng)軟硬件設(shè)計4.1 程序設(shè)計方案根據(jù)液體混合加熱的設(shè)計要求可知，正常工作時液體A先加入攪拌器中在這個過程中液體B不能同時流入，當(dāng)液體A流入的量達到所需要的高度時，該液體的入口將關(guān)閉，同時液體 B開始流入。當(dāng)液體B的流入量達到要求時，液體流入口的閥門將關(guān)閉。這時攪拌器接通開始對液體進行為期3分鐘的混合攪拌，時間到后攪拌器切斷加熱器接通開始對混合攪拌后的液體進行加熱，達到設(shè)定

52、溫度時，加熱器關(guān)閉液體排出閥門打開，混合加熱后的液體在2分鐘內(nèi)排出。由此可見在液體混合加熱的過程中只要選擇好控制時間，對相應(yīng)的控制量做出正確的判斷問題就迎刃而解了。 開始 達到S2高度？液體A 流入攪拌 液體B流入攪拌器繼續(xù)加液體A具體的工作流程圖如下：否是達到S1高度？否是攪拌器工作繼續(xù)加液體B達到3分鐘？否是加熱器工作繼續(xù)攪拌接上圖 達到設(shè)定溫度否 是 排除液體 繼續(xù)加熱 結(jié)束圖4-1液體混合加熱工作流程I/O分配表輸入輸出X1SB1啟動Y1Y1液體A閥門X2SB2停止Y2Y2液體B閥門X3S1液體B到位Y4M攪拌電機X4S2液體A到位Y5R加熱器X5S3設(shè)定溫度Y3Y3放液閥門圖4-2

53、I/O分配表4.3 PLC程序設(shè)計梯形圖如圖4-3所示圖4-3 梯形圖指令表如下所示：SB1：X1 SB2：X2 S1：X3 S2：X4 S3：X5 電磁閥Y1：Y1 電磁閥Y2：Y2 電磁閥Y3：Y3 電機M：Y4 加熱R：Y5 LD M8002 ZRST S20 S23 LD X1按啟動SB1 SET M100 LD X2按停止SB2 RST M100 LD X1 SET S20 STL S20 OUT Y1 LD X4 SET S21 STL S21 OUT Y2 LD X3 SET S22 STL S22 OUT T0 K1800 LDI T0 OUT Y4 LD T0 OUT Y5 LD X5 SET S23 STL S23 OUT T1 K1200 LDI T1 OUT Y3 LD M100停止沒按下繼續(xù)循環(huán)，按下后等待下次啟動 SE