攪拌機(jī)基于PLC的設(shè)計(jì)(共35頁(yè))

1、緒論(xln) 1.1 課題(kt)的目的、意義及現(xiàn)狀目前，我國(guó)的液體(yt)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)大部分采用傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行控制，這種方法耗能大，浪費(fèi)大，攪拌效果不好，給工廠(chǎng)浪費(fèi)很多資金，同時(shí)對(duì)噪聲污染也很?chē)?yán)重。而且，在煉油、化工、制藥等行業(yè)中，多種液體混合是必不可少的工序，但由于這些行業(yè)中多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì)，以致現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣，不適合人工現(xiàn)場(chǎng)操作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平有了更高的要求。采用PLC實(shí)現(xiàn)液體攪拌控制，不但可以對(duì)液體攪拌過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)精確控制，而且可以大大降低成本，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的要求也不高。此外，對(duì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)

2、行改進(jìn)，使它可以靈活的根據(jù)液體的不同而進(jìn)行混料的濃度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，改善工作環(huán)境的效果。用PLC對(duì)液體混合進(jìn)行控制，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、服務(wù)功能增強(qiáng)、系統(tǒng)的可靠性大大提高，且節(jié)省了成本，使液體混合系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比提高。 應(yīng)用PLC作為主控制器設(shè)計(jì)液體混合控制系統(tǒng)，完成兩種液體的混合和攪拌工藝。通畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們的綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力有所提高，能夠真正做到自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們掌握PLC的軟、硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)和梯形圖編程的基本方法，以及開(kāi)發(fā)PLC控制生產(chǎn)過(guò)程的基本方法。使我們能初步對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)并了解PLC與PC之間的

3、網(wǎng)絡(luò)化通信控制，為畢業(yè)后從事工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化打下良好的基礎(chǔ)。 本課題應(yīng)解決的主要問(wèn)題是如何使PLC在液體攪拌器中實(shí)現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻(xiàn)報(bào)道中用PLC對(duì)液體攪拌器進(jìn)行控制的研究尚不多見(jiàn)，以致人們難以根據(jù)它的具體情況，正確選用參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)控制，也就難以滿(mǎn)足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計(jì)就是基于以上問(wèn)題進(jìn)行的一些探索。國(guó)外的可編程自動(dòng)控制設(shè)備技術(shù)順應(yīng)時(shí)代潮流，與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展，向著通用化、模塊化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向迅猛發(fā)展。國(guó)內(nèi)的發(fā)展從全盤(pán)引進(jìn)、仿制到自行研究，取得了舉世矚目的成績(jī)，但從整體上看，我們?cè)诩夹g(shù)性能、制造工藝等方面與國(guó)際先進(jìn)水平還存在很大差距。因此，

4、改變?cè)械穆浜笤O(shè)備和技術(shù)，設(shè)計(jì)以可編程序器與計(jì)算機(jī)結(jié)合的自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高工業(yè)自動(dòng)化的程度。此液體混合PLC控制系統(tǒng)，其目的就是以PLC為核心，配合智能儀表，完成系統(tǒng)功能控制，狀態(tài)顯示，信息檢測(cè)和報(bào)警硬件組建所需要的PLC和傳感器等元件的選現(xiàn)對(duì)液體混合的自動(dòng)控制以及運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)功能和顯示功能。1.2 液體攪拌系統(tǒng)(xtng)的簡(jiǎn)介 目前(mqin)，我國(guó)的液體攪機(jī)控制(kngzh)系統(tǒng)大部分采用傳統(tǒng)的繼電器進(jìn)行控制，這種方法耗能大，浪費(fèi)也大，而且攪拌效果不好，給工廠(chǎng)浪費(fèi)很多資金，同時(shí)噪聲污染也很?chē)?yán)重。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平有了更高的要求。所以，對(duì)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)

5、該進(jìn)行改進(jìn)，使它可以靈活的根據(jù)液體的不同而進(jìn)行混料的濃度可調(diào)，從而達(dá)到節(jié)能環(huán)保，降低成本的目的。液體攪拌系統(tǒng)由原料罐，混料罐，出料罐組成。它先將兩種原料送混料罐，然后在混料罐內(nèi)混合，最后，送出料罐出料。兩種原料液體進(jìn)料時(shí)達(dá)到設(shè)定的液面時(shí)停止進(jìn)料，且攪拌器攪拌時(shí)間可根據(jù)濃度的不同而自行設(shè)定。為了實(shí)現(xiàn)液體攪拌系統(tǒng)的控制需要，系統(tǒng)使用PLC為控制核心。系統(tǒng)通過(guò)液位變送器采集現(xiàn)場(chǎng)液位高度并將其轉(zhuǎn)換成420mA的電流信號(hào)送PLC，PLC根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況及外部輸入指令控制攪拌系統(tǒng)，并顯示操作指示及發(fā)出報(bào)警。系統(tǒng)的控制框圖如圖1-1所示。 圖1-1 系統(tǒng)控制框圖 根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程整個(gè)液體攪拌控制系統(tǒng)過(guò)程可分成

6、多個(gè)階段：基本液位控制過(guò)程、模擬量信號(hào)采集、報(bào)警指示。(1) 基本液位控制過(guò)程(guchng)：按控制要求，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料及出料時(shí)進(jìn)料罐和出料罐的基本液位控制。(2) 模擬量信號(hào)采集：通過(guò)液位變送器及A/D轉(zhuǎn)換器完成(wn chng)現(xiàn)場(chǎng)液位的采集過(guò)程。(3) 報(bào)警(bo jng)指示：當(dāng)超過(guò)所設(shè)定的液位時(shí)，報(bào)警輸出。1.3 液體攪拌機(jī)的組成1.3.1 攪拌機(jī)機(jī)械部分的組成攪拌機(jī)機(jī)械部分主要由攪拌軸、機(jī)架、軸封、攪拌器、攪拌容器（筒體）、傳動(dòng)裝置組成。本次設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)為立式容器中心攪拌機(jī)，其結(jié)構(gòu)形式如圖1-2所示。此攪拌機(jī)將攪拌裝置安裝在立式設(shè)備筒體的中心線(xiàn)上，驅(qū)動(dòng)方式為齒輪傳動(dòng)，用普通電機(jī)直接聯(lián)接

7、。一般認(rèn)為功率3.7kW一下為小型，5.522kW為中型。本次設(shè)計(jì)中所采用的電機(jī)功率為18.5kW，故為中型電機(jī)。本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是攪拌機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)攪拌機(jī)的機(jī)械部分直接進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)減速器進(jìn)料口1封頭筒體夾套攪拌器葉片出料口進(jìn)料口2攪拌軸 圖1-2 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 1.3.2 攪拌機(jī)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的組成 為實(shí)現(xiàn)(shxin)液位的采樣、自動(dòng)控制，系統(tǒng)必須包括硬件部分和軟件(run jin)部分。硬件部分由可編程控制器、液位變送器、電磁閥、電機(jī)、泵、A/D轉(zhuǎn)換器、RS-232電纜接口組成。軟件部分由PLC編程軟件組成。 (1) 系統(tǒng)硬件組成及功能： 1）

8、可編程控制器：系統(tǒng)下位機(jī)選用三菱型PLC，作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。2) 電磁閥：選用DF 2型二位二通（常閉）電磁閥，用來(lái)控制進(jìn)料及出料時(shí)液體的流動(dòng)。3) 接觸器：選用CJ10-20交流接觸器，用于控制電機(jī)、泵。4) 中間繼電器：選用JZ14-44Z型中間繼電器，主要起中繼作用，與接觸器配合使用。5) 液位變送器：選用HP-31B液位變送器，并轉(zhuǎn)換成420mA的電流輸入，用于采集現(xiàn)場(chǎng)液位數(shù)據(jù)。6) A/D轉(zhuǎn)換器：選用三菱四通道模擬量輸入模塊，用于將采集到的現(xiàn)場(chǎng)液位數(shù)據(jù)傳送給PLC。7) RS-232電纜接口：用于連接PLC及上位機(jī)。(2) 系統(tǒng)軟件組成：PLC編程軟件：由

9、于系統(tǒng)采用三菱的PLC，故也是使用三菱PLC編程軟件GX Developer，用于編寫(xiě)PLC 控制程序。1.3.3 PLC在液體攪拌系統(tǒng)中的應(yīng)用 在化工、機(jī)械等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，液體攪拌是十分重要也是必不可少的重要環(huán)節(jié)，液體攪拌的關(guān)鍵是保證混料過(guò)程中原料的準(zhǔn)確性和比例以及保證原料的充分混合。采用通用計(jì)算機(jī)控制，盡管可以達(dá)到控制精度，但成本高，對(duì)工作環(huán)境要求高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員要求也高。采用PLC實(shí)現(xiàn)液體攪拌控制，不但可以對(duì)液體攪拌過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)精確控制，而且大大降低成本，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員的要求也不高。以往常采用傳統(tǒng)的繼電器控制液體攪拌系統(tǒng)，使用硬件連接電器多，可靠性差，自動(dòng)化

10、程度不高，為了克服上述(shngsh)缺點(diǎn)，目前采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)接觸控制進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為生產(chǎn)提供了更可靠的保障。本文在此介紹一種采用可編程控制器對(duì)液體攪拌系統(tǒng)進(jìn)行控制的方法，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，可靠性好，自動(dòng)化程度高。第2章 攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 攪拌容器(rngq)（筒體）的尺寸確定及結(jié)構(gòu)選型2.1.1筒體及封頭型式(xn sh)的選擇攪拌機(jī)的料斗(lio du)筒體用于盛裝混合液，選擇圓柱形筒體，簡(jiǎn)單實(shí)用；封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，降低設(shè)計(jì)成本。 2.1.2內(nèi)筒體及封頭的直徑確定 發(fā)酵罐類(lèi)設(shè)備長(zhǎng)徑比取值范圍是1.72.5，綜合考慮罐體長(zhǎng)徑比對(duì)攪拌

11、功率、傳熱以及物料特性的影響選取長(zhǎng)徑比，根據(jù)制作工藝要求，裝料系數(shù)=0.6，罐體全容積，罐體公稱(chēng)容積（操作時(shí)盛裝物料的容積）。 1、初算筒體直徑，由圓柱形體積公式 得，而，則m圓整到公稱(chēng)直徑系列，取。封頭取與內(nèi)筒體相同內(nèi)經(jīng)，封頭直邊高度。 2、確定內(nèi)筒體高度H （1)當(dāng)，時(shí)，查壓力容器封頭GB-T25198-2010表C.1得封頭的容積，則m，取m。 （2)核算(h sun)長(zhǎng)徑比與裝料系數(shù)(xsh)計(jì)算(j sun)長(zhǎng)徑比，該值處于1.72.5之間，故合理。計(jì)算裝料系數(shù),該值接近所取值0.6，故也是合理的。 （3)選取夾套直徑 夾套直徑與內(nèi)通體直徑的關(guān)系如表2-1 所示表2-1 夾套直徑與內(nèi)

12、通體直徑的關(guān)系 內(nèi)筒徑(mm)500600700180020003000夾套（mm)+50+100+200 由表2-1，取。 夾套封頭也采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，并與夾套筒體取相同直徑。2.2 內(nèi)筒體及夾套的壁厚計(jì)算 此筒體采用內(nèi)筒體和夾套筒體，使用夾套筒體的目的是加熱或冷卻內(nèi)筒及其內(nèi)部的介質(zhì)，當(dāng)然也可以作為內(nèi)筒的密封絕熱室。這樣的攪拌機(jī)筒體在石油、天然氣等方面得到廣泛應(yīng)用。夾套筒體的型式如圖2-1所示。圖2-1 夾套筒體的型式(xn sh)2.2.1 選擇(xunz)筒體材料，確定設(shè)計(jì)壓力 1、按照(nzho)鋼制壓力容器（GB150-1998）規(guī)定【13-20】，決定選用（GB/T 14976高合金

13、不銹鋼板）為內(nèi)筒材料，該板材在下的許用應(yīng)力由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)附表查取許用應(yīng)力，常溫屈服極限。 2、計(jì)算夾套內(nèi)壓力 由介質(zhì)密度，液柱靜壓力和最高壓力以及設(shè)計(jì)壓力得液柱靜壓力大于5%P，所以計(jì)算壓力。內(nèi)筒體和底封頭既受內(nèi)壓作用又受外壓作用，按內(nèi)壓則取，按外壓則取。2.2.2 夾套筒體和夾套封頭厚度計(jì)算 夾套材料的選擇由鋼制壓力容器（GB150-1998）【13-18頁(yè)】規(guī)定，決定選用Q235-B熱軋鋼板，由鋼制壓力容器表4-1知其極限應(yīng)力，150的需用應(yīng)力=113 由夾套筒體壁厚的計(jì)算公式（過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)公式4-12）和夾套采用的雙面焊接以及局部探傷檢查，查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-3得鋼制壓力容器的焊接接頭系

14、數(shù),則 mm。 鋼板或鋼管(gnggun)厚度負(fù)偏差應(yīng)按相應(yīng)(xingyng)的規(guī)定選取。按熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許差的規(guī)定(gudng)，鋼板負(fù)偏差值為固定，其=0.8mm。對(duì)于不銹鋼材料，當(dāng)介質(zhì)的腐蝕性極其微弱時(shí)，可取腐蝕裕量即腐蝕深度，對(duì)于碳鋼則取腐蝕裕量即腐蝕深度16，故內(nèi)筒體厚度附加量，此處取0.8mm。夾套厚度附加量，此處取2mm。根據(jù)鋼板規(guī)格，取夾套筒體名義厚度=14mm。夾套封頭計(jì)算壁厚為 mm 取厚度附加量，確定取夾套封頭壁厚與夾套筒體壁厚相同。2.2.3 內(nèi)筒體壁厚計(jì)算 1、按承受的內(nèi)壓力計(jì)算 此焊縫系數(shù)同夾套一樣，取，則內(nèi)筒體計(jì)算壁厚為： 。 2、按承受外壓

15、計(jì)算 設(shè)內(nèi)筒體名義厚度， 則有效(yuxio)厚度， 內(nèi)筒體外徑， 內(nèi)筒體計(jì)算長(zhǎng)度。 所以(suy)長(zhǎng)徑比，由過(guò)程(guchng)設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-6查得周向應(yīng)變系數(shù)，然后再根據(jù)設(shè)計(jì)溫度150，由圖4-9查得最大許用應(yīng)力，此時(shí)許用外壓為 【17】所以不滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 再假設(shè)名義厚度， 則有效厚度，內(nèi)筒外徑，內(nèi)筒體計(jì)算長(zhǎng)度， 則，由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-6查得周向應(yīng)變系數(shù)，然后再根據(jù)設(shè)計(jì)溫度150，圖4-9得最大許用應(yīng)力，此時(shí)許用外壓為 故取內(nèi)筒體壁可以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 3、壁厚校核 考慮到為使料斗加工制造的方便，取封頭與夾套筒體相等厚度，即取封頭名義厚度也取。按內(nèi)壓計(jì)算肯定是滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的，下面僅按封頭

16、受外壓情況進(jìn)行校核。 封頭有效(yuxio)厚度。由過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)表4-5查得標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)橢圓形封頭的形狀系數(shù)，則橢圓形封頭的當(dāng)量(dngling)球殼內(nèi)徑，則計(jì)算系數(shù)A為 查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)圖4-9得最大許用應(yīng)力，所以許用外壓力： 故封頭壁厚取可以滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。 4、水壓試驗(yàn)校核 （1）試驗(yàn)壓力 內(nèi)筒試驗(yàn)壓力取 夾套試驗(yàn)壓力取 （2）內(nèi)壓試驗(yàn)校核 內(nèi)筒筒體應(yīng)力 夾套筒體應(yīng)力 而內(nèi)筒體的0.9倍的極限應(yīng)力，大于內(nèi)筒筒體應(yīng)力，故內(nèi)筒筒體滿(mǎn)足水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力要求； 夾套筒體的0.9倍的極限應(yīng)力，大于夾套筒體應(yīng)力，故夾套筒體滿(mǎn)足水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力要求。2.3 攪拌器的選型2.3.1 攪拌器的參數(shù)(

17、cnsh)選擇 攪拌器的分類(lèi)方法有很多，主要由以下(yxi)幾種。1、按葉片的結(jié)構(gòu)：分為(fn wi)平葉、斜（折）葉、彎葉、螺旋面葉式攪拌器。漿式、渦輪式攪拌器都有平葉和斜葉結(jié)構(gòu)；推進(jìn)式、螺桿式和螺帶式的槳葉為螺旋面葉結(jié)構(gòu)。2、按攪拌器的用途：分為低黏流體用攪拌器、高黏流體用攪拌器。用于低黏流體的攪拌器有：推進(jìn)式、漿式、開(kāi)啟渦輪式、圓盤(pán)渦輪式、布魯馬金式、板框漿式、三葉后完式等。用于高黏流體的攪拌器有：錨式、框式、鋸齒圓盤(pán)式、螺旋漿式、螺帶式等。3、按流體流動(dòng)形態(tài)：分為軸向流動(dòng)攪拌器和徑向流動(dòng)攪拌器。有些攪拌器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流體即產(chǎn)生軸向流又產(chǎn)生徑向流的稱(chēng)為混合流型攪拌器。推進(jìn)式攪拌器是軸流型的

18、代表，平直葉圓盤(pán)渦輪攪拌器是徑流型的代表，而斜葉渦輪攪拌器是混合流型的代表。 此次設(shè)計(jì)采用的是渦輪式平葉攪拌器。 攪拌器槳徑與罐內(nèi)徑之比叫槳徑罐徑比,這次設(shè)計(jì)選用的渦輪式葉輪的一般為0.250.5，渦輪式的葉輪為快速型，快速型攪拌器一般在高度H1.3倍的罐內(nèi)徑長(zhǎng)度D時(shí)要設(shè)置比較多層的攪拌器，而且相鄰攪拌器間的距離不小于葉輪的直徑d，其適應(yīng)的最高黏度為左右。攪拌器在圓形罐中心直立安裝時(shí)，渦輪式下層葉輪離罐底面的高度C一般為槳徑的11.5倍。如果為了防止底部有沉降，也可將葉輪放置低些，比如離底高度取，而最上層葉輪高度離液面至少要有1.5d的深度【17,345-349】。渦輪式攪拌器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2

19、-2所示。 圖2-2 渦輪式攪拌器結(jié)構(gòu)(jigu)簡(jiǎn)圖 查HG-T 3796.112-2005,選取(xunq)攪拌器參數(shù)如下(rxi)： b：鍵槽的寬度，取b=22mm :攪拌器槳葉的寬度,取B=110mm :輪轂內(nèi)經(jīng),取d=80mm :攪拌器槳葉連接螺栓孔徑，取M10 輪轂外徑，取=120mm :攪拌器緊定螺釘孔徑，取M10 ：攪拌器直徑，取=550mm ：攪拌器圓盤(pán)的直徑，取=370mm ：攪拌器參考質(zhì)量，G=14.9Kg ：輪轂高度，取=120mm ：圓盤(pán)到輪轂底部的高度，取=40mm ：攪拌器葉片的長(zhǎng)度，=137mm ：攪拌器許用扭矩，取M=252mm ：輪轂內(nèi)經(jīng)與鍵槽深度之和，取t

20、=85.4mm ：攪拌器槳葉的厚度，取=5 mm ：攪拌器圓盤(pán)(yun pn)的厚度，取=6mm2.3.2 攪拌(jiobn)附件的選擇 攪拌附件(fjin)一般包括擋板和導(dǎo)流筒。擋板一般是指長(zhǎng)條形的豎向固定在攪拌罐壁上的板，主要是在湍流狀態(tài)微粒消除槽中央的“圓柱狀回轉(zhuǎn)區(qū)”而增設(shè)的。擋板還可以提高槳葉的剪切性能，如有的懸浮聚合的攪拌裝置，在設(shè)有擋板時(shí)可使顆粒細(xì)而均勻。此設(shè)計(jì)攪拌罐內(nèi)徑為1700mm，選擇塊豎式擋板，且沿?cái)嚢韫薇谥車(chē)鶆蚍植嫉刂绷惭b。 導(dǎo)流筒主要用于推進(jìn)式、螺桿式攪拌器的導(dǎo)流，渦輪式攪拌器有時(shí)也用導(dǎo)流筒。 此次設(shè)計(jì)主要為兩種液體的混合，黏度不高，且選用的攪拌器為渦輪式，所以不用

21、導(dǎo)流筒。第3章 可編程控制器（PLC）概述3.1 可編程控制器（PLC）概述3.1.1 PLC的產(chǎn)生(chnshng)與發(fā)展1、PLC的產(chǎn)生(chnshng)按照IEC(國(guó)際電工協(xié)會(huì))國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)定義，可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，又稱(chēng)PC或PLC，它是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，這種裝置用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)(dn sh)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易

22、于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)?？删幊绦蚩刂破鲉?wèn)世于20世紀(jì)60年代末期。以往的順序控制主要由繼電器組成，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)都是按預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間或條件順序的工作，若要改變控制的順序就必需改變控制器的硬件接線(xiàn)，使用起來(lái)不靈活。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)通用汽車(chē)公司向全球招標(biāo)開(kāi)發(fā)研制新型的工業(yè)控制裝置取代繼電器控制裝置的招標(biāo)技術(shù)要求，研制了第一臺(tái)可編程控制器。當(dāng)時(shí)的可編程序控制器功能都很簡(jiǎn)單，只有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能；硬件方面用于可編程序控制器的集成電路還沒(méi)有投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，CPU以分立元件組成；存儲(chǔ)器為磁心存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)容量有限；用戶(hù)指令一般只有二三

23、十條，還沒(méi)有成型的編程語(yǔ)言；機(jī)型單一，沒(méi)有形成系列。一臺(tái)可編程序控制器最多只能替代200300個(gè)繼電器組成的控制系統(tǒng)，在體積方面，與現(xiàn)在的可編程序控制器相比，可以說(shuō)是龐然大物。2、 PLC的發(fā)展概述1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種更好的控制器。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC公司）研制出第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)上試用成功，PLC由此誕生。進(jìn)入70年代，隨著中小規(guī)模集成電路的工業(yè)化生產(chǎn)，可編程序控制器技術(shù)得到了較大的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破鞴δ艹壿嬤\(yùn)算外，增加了數(shù)值運(yùn)算、計(jì)算機(jī)接口、模擬量控制等，可靠性

24、進(jìn)一步提高，初步形成系列，結(jié)構(gòu)上開(kāi)始有模塊式和整體式的區(qū)分，整機(jī)功能從專(zhuān)用向通用過(guò)渡。軟件開(kāi)發(fā)有自診斷程序，程序存儲(chǔ)開(kāi)始使用EPROM。70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問(wèn)世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算，閉環(huán)控制，提高了運(yùn)算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期，日本、德國(guó)和法國(guó)相繼研制出自己的PLC，我國(guó)在1974年也開(kāi)始研制。 70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這時(shí)面向工程技術(shù)人員的編程語(yǔ)言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語(yǔ)言。在功能上PLC已可以代替某些

25、模擬控制裝置和小型機(jī)的DDC系統(tǒng)。 進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能(gngnng)進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報(bào)表，調(diào)度產(chǎn)出，可診斷自身故障及機(jī)器故障。這些改進(jìn)使PLC符合今天對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能越來(lái)越強(qiáng)，但它仍然保留了先前的簡(jiǎn)單與易于使用的特點(diǎn)。PLC未來(lái)的發(fā)展不僅依賴(lài)于對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，還在于PLC與其他工業(yè)控制設(shè)備和工廠(chǎng)管理技術(shù)的綜合。無(wú)疑，PLC將在今后的工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色。目前PLC朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：(1) 大型網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)通信能力是PLC發(fā)展的一個(gè)主要(zhyo)的方面，向下與多個(gè)智能裝

26、置相連，向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)等相連構(gòu)成特殊的控制任務(wù)。(2) 多功能：為了適應(yīng)特殊功能的需要，連續(xù)推出多種智能模塊，如模擬量輸入(shr)輸出、回路控制、通信控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、高速計(jì)數(shù)、中斷輸入等。這些智能模塊以處理器為基礎(chǔ)，其CPU與PLC的CPU并行工作，占用主機(jī)CPU時(shí)間很少，有利于提高PLC掃描速度和完成特殊的控制任務(wù)。(3) 高可靠性、好兼容性：由于現(xiàn)代控制系統(tǒng)的可靠性和兼容性日漸受到人們的重視，一些公司將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)有產(chǎn)品中。3、PLC的優(yōu)點(diǎn)(yudin) PLC產(chǎn)品在抗電磁干擾、噪聲干擾、有害廢氣的腐蝕、高溫、粉塵等方面有很高的能力，能直接和現(xiàn)

27、場(chǎng)的各種單元、部件(bjin)連接，堅(jiān)固耐用。在可靠性方面(fngmin)，PLC的平均無(wú)故障時(shí)間一般在5萬(wàn)小時(shí)以上，操作與維修十分方便，功能十分強(qiáng)大。目前，PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、能源、化工、交通、電力等行業(yè)，并躍居現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM)。然而，技術(shù)的日新月異、突飛猛進(jìn)是PLC迅速擴(kuò)展市場(chǎng)的根本原因。具體表現(xiàn)在:PLC在設(shè)計(jì)和制造上采取了許多抗干擾措施，有著運(yùn)算速度高、指令豐富、功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、編程靈活、擴(kuò)展容易、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 與繼電一接觸器系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn): （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。高的可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)

28、鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 （2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。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)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡

29、迎。PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 （4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 （5)體積小，重量輕，能耗低。由于體積小很容易(rngy)裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PL

30、C取代繼電一接觸系統(tǒng)己經(jīng)成為大的趨勢(shì)，且PLC控制較之微機(jī)控制更有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，基于(jy)上述原因，控制系統(tǒng)選擇用可編程控制器來(lái)組成以完成對(duì)自動(dòng)擺餅機(jī)的控制。4、PLC的分類(lèi)(fn li)可編程控制器一般從點(diǎn)數(shù)、功能、結(jié)構(gòu)形式和流派等方面進(jìn)行分類(lèi)。(1) 根據(jù)點(diǎn)數(shù)和功能進(jìn)行分類(lèi)根據(jù)點(diǎn)數(shù)和功能可以分為小型、中型和大型PLC。小型PLC的輸入/輸出端子數(shù)量為256點(diǎn)以下；中型PLC的輸入/輸出端子數(shù)量為1024點(diǎn)以下；大型PLC的輸入/輸出端子數(shù)量為1024以上。小型PLC、中型PLC和大型PLC不光體現(xiàn)在輸入輸出端子數(shù)量上，更重要的是功能的差別。小型PLC主要用于完成邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位、步

31、進(jìn)控制等功能。中型PLC的功能，除完成小型PLC的功能外，還有模擬量控制、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和矩陣等功能。大型PLC，除完成中型PLC的功能外，還有更強(qiáng)的連網(wǎng)、監(jiān)視、記錄、打印、中斷、智能、遠(yuǎn)程控制等功能。另外，小型、中型和大型PLC的分類(lèi)不是絕對(duì)的，有些小型PLC的功能可以具備部分中型PLC的功能。(2) 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類(lèi)按照結(jié)構(gòu)形式分，PLC有整體式和模塊式兩種。1） 整體式PLC是一個(gè)整體，其所有部件均在一個(gè)盒內(nèi)。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，成本低，安裝方便，缺點(diǎn)是輸入輸出點(diǎn)數(shù)是固定的，不一定能適應(yīng)具體的控制現(xiàn)場(chǎng)的需要。整體PLC根據(jù)需要也可以進(jìn)行擴(kuò)展。2） 模塊式PLC是由多個(gè)模

32、塊組成的，通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)連接在一起，用戶(hù)可以根據(jù)(gnj)需要組建自己的PLC系統(tǒng)。模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)是1/O模塊及I/O點(diǎn)數(shù)可根據(jù)用戶(hù)需要靈活組合，擴(kuò)展能力強(qiáng)、使用方便、便于維修。缺點(diǎn)是體積較大、插件較多，影響工作的可靠性，并且價(jià)格較高。5、PLC的工作(gngzu)原理由于PLC具有比計(jì)算機(jī)更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連的接口，具有更適應(yīng)與控制要求的編程語(yǔ)言，因此，PLC可以被視為是一種特殊的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。但由于有特殊的接口器件及監(jiān)控軟件，其外形不像計(jì)算機(jī)，編程語(yǔ)言、工作原理與普通計(jì)算機(jī)相比也有一定的區(qū)別。另一方面它作為繼電器控制電路的替代物，由于其核心是計(jì)算機(jī)芯片，因而與繼電器控制邏輯的工作過(guò)程也

33、有很大差別。普通計(jì)算機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤(pán)掃描方式或I/O掃描方式。當(dāng)按下鍵盤(pán)或I/O動(dòng)作后，計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序運(yùn)行，無(wú)鍵按下或無(wú)I/O動(dòng)作責(zé)則繼續(xù)掃描；PLC則采用循環(huán)掃描的方式，整個(gè)掃描過(guò)程分為輸入采樣、內(nèi)部處理(chl)、用戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新4階段。PLC周而復(fù)始的循環(huán)執(zhí)行這4個(gè)階段，這種工作方式稱(chēng)為掃描工作方式。PLC每重復(fù)一次這4個(gè)階段所用的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)掃描周期（或稱(chēng)循環(huán)周期、工作周期）。內(nèi)部處理階段是運(yùn)行PLC內(nèi)部系統(tǒng)的管理程序，該程序是廠(chǎng)家在PLC出廠(chǎng)時(shí)就已經(jīng)固化好了的，與用戶(hù)的控制程序無(wú)關(guān)，一般比較固定，其運(yùn)行時(shí)間與用戶(hù)程序運(yùn)行時(shí)間相比要短的多。因此，

34、為了理解上的方便，通常忽略?xún)?nèi)部處理階段，而認(rèn)為PLC的工作過(guò)程為3個(gè)階段：輸入采樣階段、用戶(hù)執(zhí)行階段、輸入刷新階段。并近似的認(rèn)為每重復(fù)一次這3個(gè)階段所用的時(shí)間為一個(gè)掃描周期。PLC的工作過(guò)程圖如圖2-1所示。圖2-1 PLC的工作(gngzu)過(guò)程圖 (1) 輸入采樣(ci yn)階段 PLC以?huà)呙韫ぷ鞣绞?，按順序?qū)⑺行盘?hào)輸入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中存儲(chǔ)(cn ch)，這一過(guò)程稱(chēng)為采樣。在這個(gè)工作周期內(nèi)，這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)變，而且這個(gè)采樣結(jié)果將在PLC執(zhí)行程序時(shí)被執(zhí)行。(2) 程序執(zhí)行階段PLC按順序?qū)Τ绦蜻M(jìn)行掃描，即從上到下、從左到右的掃描每條指令，并分別從輸入映像寄存器、內(nèi)部

35、元件寄存器（內(nèi)部寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）和輸出映像寄存器中獲取所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫(xiě)入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中進(jìn)行保存。但這個(gè)結(jié)果在整個(gè)程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出端口上。這就是說(shuō)反映各輸出元件狀態(tài)的輸出元件映像存儲(chǔ)器中所儲(chǔ)存的內(nèi)容才固定下來(lái)。這里要注意，當(dāng)執(zhí)行控制程序時(shí)，如果程序要求某個(gè)輸出繼電器動(dòng)作，此時(shí)這個(gè)動(dòng)作要求并沒(méi)有直接實(shí)時(shí)的傳送到該繼電器，而只是將輸出映像存儲(chǔ)器中代表該繼電器的對(duì)應(yīng)位置“1”，在所有程序段都執(zhí)行完畢后，才將全部程序執(zhí)行后產(chǎn)生的輸出結(jié)果（輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容）一次送到輸出鎖存器。PLC的這種工作方式同一般單純用硬件組成的控制電路或由控

36、制計(jì)算機(jī)組成的控制電路是不同的。(3) 輸出刷新階段在執(zhí)行完所有用戶(hù)程序后PLC將映像寄存器中的內(nèi)容送入到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動(dòng)用戶(hù)設(shè)備，這就是輸出刷新。PLC重復(fù)執(zhí)行(zhxng)上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間即為一個(gè)掃描周期，用T表示。PLC在一個(gè)(y )掃描周期中，輸入掃描和輸出刷新的時(shí)間一般為4ms左右，而程序執(zhí)行時(shí)間可因程序的長(zhǎng)度不同而不同。PLC的一個(gè)掃描周期一般為40100ms。PLC的掃描工作是重復(fù)進(jìn)行(jnxng)的，因此，其輸出和輸入存儲(chǔ)器不斷被刷新（I/O刷新）。一個(gè)掃描周期內(nèi)輸入刷新之前，若外部輸入信號(hào)狀態(tài)沒(méi)有變化，則此次的輸入刷新就沒(méi)有變化，經(jīng)運(yùn)算處理后

37、，相應(yīng)的輸出刷新和輸出控制信號(hào)也沒(méi)有變化，只是重新被刷新一次。若在一個(gè)掃描周期內(nèi)，輸入刷新之前，輸入的外部輸入信號(hào)狀態(tài)發(fā)生了變化，則此次輸入刷新就有了變化，經(jīng)運(yùn)算處理后，其輸出刷新和輸出的控制信號(hào)也可能有變化。不管輸出控制信號(hào)有沒(méi)有變化，一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)所有輸出只刷新一次，即前一次和后一次的輸出狀態(tài)的變化，至少要經(jīng)歷一個(gè)掃描周期的時(shí)間。PLC工作的主要特點(diǎn)是輸出信號(hào)集中批處理，執(zhí)行過(guò)程集中批處理，輸出控制也集中批處理。PLC的這種“串行工作方式”，可以避免繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。由于干擾一般是脈沖式的、短時(shí)的，只要PLC不是正好工作在輸入刷新

38、階段，就不會(huì)受到干擾的影響，因此，瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作就會(huì)大大減少，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，這是PLC可靠性高的原因之一。但是這種工作方式又導(dǎo)致輸出對(duì)輸入在時(shí)間上的滯后，對(duì)于要求快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)，這也是PLC的缺點(diǎn)之一。還需要指出一點(diǎn)，在PLC中常采用一種被稱(chēng)為“看門(mén)狗”（Watchdog）的監(jiān)視定時(shí)器來(lái)監(jiān)視PLC的實(shí)際工作周期是否超出預(yù)定的時(shí)間，以避免PLC在執(zhí)行程序過(guò)程中進(jìn)入死循環(huán)，或“跑飛”（PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序）而造成系統(tǒng)癱瘓。6、PLC的選擇 三菱系列PLC是日本三菱的產(chǎn)品，是在工業(yè)領(lǐng)域使用比較廣泛的PLC品種之一，此次設(shè)計(jì)采用其中的型，其功能強(qiáng)大，有較高的性?xún)r(jià)比。3.2

39、三菱可編程控制器的簡(jiǎn)述3.2.1 三菱PLC的一般(ybn)技術(shù)指標(biāo) PLC的一般(ybn)技術(shù)指標(biāo)如表3-1所示。 表3-1 PLC的一般(ybn)技術(shù)指標(biāo)項(xiàng) 目性能指標(biāo)注 釋操作控制方式 反復(fù)掃描程序有邏輯控制器LSI執(zhí)行I/O刷新方式批處理方式（在END指令執(zhí)行時(shí)成批刷新）有直接I/O指令及輸入濾波器時(shí)間常數(shù)指令操作處理時(shí)間基本指令：0.08S/步功能指令：1.52幾百S/步編程語(yǔ)言梯形圖、助記符語(yǔ)言可用SFC方式編程程序容量/存貯器類(lèi)型2K步RAM（標(biāo)準(zhǔn)配置）使用附加寄存器盒可擴(kuò)展到16K8K步RAM（標(biāo)準(zhǔn)配置）EEPROMEEPRO卡盒（選配）指令數(shù)基本邏輯指令20條，步進(jìn)順空指令2

40、條，功能指令128條輸入繼電器DC輸入24VDC，7mA,光電隔離X0X177（8進(jìn)制）I/O點(diǎn)數(shù)共256點(diǎn) 輸出繼電器繼電器250VAC，30VDC，2A(電阻負(fù)載）X0X177(8進(jìn)制)晶閘管242VAC，0.3A/點(diǎn)，0.8A/4點(diǎn)Y0Y177(8進(jìn)制)晶體管30VDC，0.5A/點(diǎn)，0.8A/4點(diǎn)輸出繼電器通用型非電池后備M0M499（500點(diǎn)）范圍可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)改變鎖存型電池后備M500M3071（2572點(diǎn)）特殊型非電池后備M8000M8255（256點(diǎn)）狀態(tài)繼電器初始化用使用初始狀態(tài)S0S9（10點(diǎn)）通用非電池后備S0S499（500點(diǎn)）范圍可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)改變鎖存電池后備S5

41、00S899（400點(diǎn)）報(bào)警電池后備續(xù)表 見(jiàn)下頁(yè)S900S999（100點(diǎn)）定時(shí)器100ms0.13676.7sT0T199(100點(diǎn)）10ms0.01327.67sT200T245（46點(diǎn)）1ms(積算） 0.00132.767s電池后備T246T249(4點(diǎn)）100ms（積算）0.13276.7sT250T255（6點(diǎn)）計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)器16bit，132767通用型C0C99（100點(diǎn)）范圍可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)改變電池后備C100C199（100點(diǎn)）加/減計(jì)數(shù)器32bit，-21474836482147483648通用型C200C219（20點(diǎn)）范圍可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)改變電池后備C220C234（

42、15點(diǎn)）高速計(jì)數(shù)器32位加/減計(jì)數(shù)電池后備C235C255（6點(diǎn)）（單相計(jì)數(shù)）寄存器通用寄存器16bit組合處理32bit通用型D0D199（200點(diǎn)）范圍可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)改變16bit電池后備D200D7999（7800點(diǎn)）特殊寄存器16bitD8000D8255（256點(diǎn)）變址寄存器16bitV0V7，Z0Z7（16點(diǎn))文件寄存器16bit(存于程序中）電池后備D1000D2999，由參數(shù)設(shè)置嵌套標(biāo)志主控線(xiàn)路用N0N7（8點(diǎn)）指針JUMP/CALL128點(diǎn)P0P127（128點(diǎn)）中斷X0X5為中斷輸入，計(jì)時(shí)器中斷I0I8（9點(diǎn))常數(shù)十進(jìn)制 16bit：-3276832768 32bit：-

43、21474836482147483647十六進(jìn)制16bit：0000HFFFFH 32bit：00000000HFFFFFFFFH3.2.2 FX系列(xli)PLC的編程元件 在PLC中，常利用其內(nèi)部存儲(chǔ)單元來(lái)模擬(mn)各種控制電器元件。我們把這些存儲(chǔ)單元成為PLC的編程元件，也成PLC的軟元件。其作用相當(dāng)于高級(jí)語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用邏輯指令和功能指令對(duì)PLC進(jìn)行編程時(shí)，經(jīng)常要使用到這些編程元件。 系列(xli)PLC的編程元件有4種類(lèi)型： （1）位元件。這是PLC最基本的編程元件，它們分別是：X-輸入繼電器；Y-輸出繼電器；M-輔助繼電器；S-狀態(tài)繼電器等。 （2）字元件。典型的字元件是數(shù)

44、據(jù)寄存器D，在程序中用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器可以存放16位二進(jìn)制數(shù)（字），也可以存放32位二進(jìn)制數(shù)（雙字）。 （3）位元件的組合。系列PLC用KnP的形式表示連續(xù)的位元件組，每組由4個(gè)連續(xù)的位元件，P為位元件的首地址，n為組數(shù)，32位操作數(shù)時(shí)n=18,16位操作數(shù)時(shí)n=14。例如，K2M0表示由M0M7組成的兩個(gè)位元件組，M0為數(shù)據(jù)的最低位（首位）。 （4）位與字混合元件。例如，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)(ch din)是位元件，其當(dāng)前值寄存器盒設(shè)定值寄存器是字元件。3.2.3 輸入(shr)/輸出繼電器（X/Y） （1）輸入(shr)繼電器（X) 輸入繼電器是PLC接收外部輸入的開(kāi)

45、關(guān)量信號(hào)的元件。PLC通過(guò)光電耦合器，將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在輸入映像寄存器區(qū)中。輸入端可以外接控制開(kāi)關(guān)、按鈕、限位開(kāi)關(guān)、傳感器、常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)，也可以接多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路。在梯形圖中，可以無(wú)限次使用輸入繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。PLC在每次掃描周期開(kāi)始時(shí)采樣外部輸入點(diǎn)的狀態(tài)，采樣結(jié)果以“1”或“0”寫(xiě)入輸入映像寄存器，供PLC程序執(zhí)行時(shí)調(diào)用。 （2）輸出繼電器（Y) 輸出繼電器是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的元件。輸出繼電器用來(lái)將PLC的輸出信號(hào)傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出繼電器的通斷狀態(tài)（ON/OFF)由程序執(zhí)行結(jié)果決定，在編程時(shí)可以反復(fù)使用輸出繼電器的觸點(diǎn)。 F

46、X系列PLC輸出采用批處理方式，在每次掃描周期的最后，CPU才以批處理方式刷新輸出映像寄存器區(qū)的內(nèi)容，并傳送到輸出端子，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 表3-2給出了系列PLC的輸入/輸出繼電器元件編號(hào)。編 號(hào)-16M-32M-48M-64M-80M-128M擴(kuò)展時(shí)輸入X0X78點(diǎn)8點(diǎn)X0X716點(diǎn)X0X2724點(diǎn)X0X3732點(diǎn)X0X4740點(diǎn)X0X7764點(diǎn)X0X267184點(diǎn)184點(diǎn)輸出Y0Y78點(diǎn)Y0Y1716點(diǎn)Y0Y2724點(diǎn)Y0Y3732點(diǎn)Y0Y4740點(diǎn)Y0Y7764點(diǎn)Y0Y267184點(diǎn) 表3-2 系列PLC的輸入/輸出(shch)繼電器元件編號(hào)需要注意的是，輸入繼電器和輸出繼電器的點(diǎn)數(shù)總和不

47、得(bu de)超過(guò)256。3.3.4 輔助(fzh)繼電器（M）PLC中有許多輔助繼電器，采用M與十進(jìn)制數(shù)共同組成編號(hào)（只有輸入輸出繼電器才用八進(jìn)制數(shù)）。輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似，在程序中用于邏輯變換和邏輯記憶。輔助繼電器不能不能接收外部的輸入信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志。負(fù)載只能由輸出繼電器的外部觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器的常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)在PLC內(nèi)部編程時(shí)可無(wú)限次使用。系列PLC的輔助繼電器分為通用輔助繼電器，斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器3種。（1）通用輔助繼電器 通用輔助繼電器的編號(hào)為M0M499，

48、共500點(diǎn)，在用戶(hù)程序中可做中間繼電器使用。通用輔助繼電器在PLC運(yùn)行時(shí)，如果電源突然斷電，輸出繼電器和輔助繼電器則全部線(xiàn)圈均變?yōu)镺FF。當(dāng)電源再次接通時(shí)，除了因外部輸入信號(hào)而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒(méi)有斷電保護(hù)功能。通用輔助繼電器常在邏輯運(yùn)算中作為輔助運(yùn)算、狀態(tài)暫存、移位等。斷電保持輔助繼電器 系列PLC有M500M3071共2572個(gè)斷電保持輔助繼電器。它與普通輔助繼電器不同的是具有斷電保護(hù)功能，即能記憶電源中斷瞬時(shí)的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。它之所以能在電源斷電時(shí)保持其原有的狀態(tài)，是因?yàn)殡娫粗袛鄷r(shí)用PLC中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內(nèi)容。其中M500M10

49、23可由軟件將其設(shè)定為通用輔助繼電器。而M1024M3071（共2048點(diǎn)）為斷電保持專(zhuān)用輔助繼電器，不可以用軟件設(shè)定使其非斷電保持輔助繼電器。下面通過(guò)小車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制來(lái)說(shuō)明(shumng)斷電保持輔助繼電器的應(yīng)用，如圖 所示。小車(chē)的正反向運(yùn)動(dòng)中，用M600、M601控制(kngzh)輸出繼電器驅(qū)動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)。X1、X0為限位輸入信號(hào)。運(yùn)行的過(guò)程是：X0=ONM600=ONY0=ON小車(chē)(xioch)右行電源中斷小車(chē)中途停止上電（M600=ONY0=ON）再右行X1=ONM600=OFF，同時(shí)M601=ONY1=ON（左行）?？梢?jiàn)由于M600和M601具有斷電保持，所以在小車(chē)中途因停電停止后，一

50、旦電源恢復(fù)，M600或M601仍記憶原來(lái)的狀態(tài)，將由它們控制相應(yīng)輸出繼電器，小車(chē)?yán)^續(xù)朝原方向運(yùn)動(dòng)。若不用斷電保護(hù)輔助繼電器當(dāng)小車(chē)中途斷電后，再次得電的小車(chē)也不能運(yùn)動(dòng)了。 （3）特殊輔助繼電器PLC內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，編號(hào)為M8000M8255，共256點(diǎn)。它們都有各自的特殊功能。提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志(如進(jìn)位、借位標(biāo)志），設(shè)定PLC的運(yùn)行方式，或者用于步進(jìn)順控、禁止中斷、計(jì)數(shù)器的加減、減計(jì)數(shù)設(shè)定等。其可分成觸點(diǎn)型和線(xiàn)圈型兩大類(lèi)。觸點(diǎn)型 其線(xiàn)圈由PLC自動(dòng)驅(qū)動(dòng)，用戶(hù)只可使用其觸點(diǎn)，用戶(hù)程序中不出現(xiàn)它們的線(xiàn)圈。例如： M8000：運(yùn)行監(jiān)視(jinsh)繼電器，在PLC運(yùn)行中接通為ON ,停止時(shí)中

51、斷為OFF； M8001與M8000相反(xingfn)邏輯； M8002：初始脈沖繼電器（僅在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)瞬間(shn jin)接通）； M8003與M8002相反邏輯； M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms 、1s和1min時(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。M8012 M8012的使用（見(jiàn)下圖）Y000 END若Y000接一指示燈輸出，則在該指示燈上將以100ms為周期進(jìn)行閃爍，亮50ms,滅50ms.2）線(xiàn)圈型 由用戶(hù)程序驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈后PLC執(zhí)行特定的動(dòng)作。例如：M8033：若使其線(xiàn)圈得電，則PLC進(jìn)入STOP狀態(tài)后，所有輸出映象存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容保持不變。

52、M8034：若使其線(xiàn)圈得電，則PLC的輸出全部被禁止。M8039：若使其線(xiàn)圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時(shí)間工作。3.2.5 狀態(tài)繼電器（S）狀態(tài)繼電器是用于編制順序控制程序的一種編程元件（狀態(tài)標(biāo)志），它與STL指令（步進(jìn)順空指令）一起使用。系列PLC的狀態(tài)繼電器的元件編號(hào)為S0S999，共1000點(diǎn)，分為通用狀態(tài)繼電器、斷電保持狀態(tài)繼電器和報(bào)警狀態(tài)寄電器3種類(lèi)型。不對(duì)狀態(tài)使用步進(jìn)順控指令時(shí)，也可以把它們作為通用的輔助繼電器（M)來(lái)使用。1、通用狀態(tài)繼電器通用狀態(tài)繼電器的元件編號(hào)為S0S499，共500點(diǎn)。通用狀態(tài)繼電器沒(méi)有斷電保持功能，其中的S0S9供初始狀態(tài)使用(shyng)，S

53、10S19供返回原點(diǎn)使用。2、斷電保持(boch)狀態(tài)繼電器 斷電保持(boch)狀態(tài)繼電器的元件編號(hào)為S500S899，共400點(diǎn)。具有斷電保持功能。 3、報(bào)警狀態(tài)寄電器報(bào)警用狀態(tài)寄電器的元件編號(hào)為S900S999，共100點(diǎn)。和功能指令A(yù)NS、ANR配合使用時(shí)，狀態(tài)繼電器S900S999可以用作外部故障診斷的輸出，成為信號(hào)報(bào)警器。3.2.6 數(shù)據(jù)繼電器（D）數(shù)據(jù)寄存器是一種字元件，用符號(hào)D表示。其在PLC程序中用作數(shù)據(jù)保存和處理。FX系列PLC中，每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都是16位（最高位為符號(hào)位）的，數(shù)據(jù)范圍為-32768+32767，但也可以將兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)寄存器組合起來(lái)存放32位數(shù)據(jù)（最高位

54、為符號(hào)位）的，數(shù)據(jù)范圍為-2147483648+2147483647，以擴(kuò)展數(shù)據(jù)范圍。 （1）通用數(shù)據(jù)寄存器 通用數(shù)據(jù)寄存器編號(hào)為D0D199，共200點(diǎn)。將數(shù)據(jù)寫(xiě)入通用數(shù)據(jù)寄存器后，其值將保持不變，直到下一次被改寫(xiě)。PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫(xiě)為0.但如果特殊輔助繼電器M8033為ON，PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，通用數(shù)據(jù)寄存器的值保持不變。 （2）斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器編號(hào)為D200D511，共312點(diǎn)。斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器具有斷電保持功能，PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，斷電保持寄存器的值保持不變。但通過(guò)參數(shù)設(shè)定，可將

55、其變?yōu)橥ㄓ脭?shù)據(jù)寄存器。 （3）斷電保持專(zhuān)用數(shù)據(jù)寄存器斷電保持專(zhuān)用數(shù)據(jù)寄存器編號(hào)為D512D7999，共7488點(diǎn)。其特點(diǎn)是不能通過(guò)參數(shù)(cnsh)設(shè)定改變其斷電保持的特性，如果改變其斷電保持的特性，可以在程序的起始步采用初始化脈沖（M8002）和復(fù)位指令清除其內(nèi)容。 （3）文件(wnjin)數(shù)據(jù)寄存器 文件寄存器編號(hào)為D1000D7999，共7000點(diǎn)。文件寄存器是斷電保持專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)寄存器的一部分，通過(guò)參數(shù)設(shè)定，將該部分?jǐn)?shù)據(jù)寄存器分為500點(diǎn)為一組的文件寄存器，其實(shí)質(zhì)上是一類(lèi)(y li)專(zhuān)用數(shù)據(jù)寄存器，用于存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。 （5）特殊數(shù)據(jù)寄存器 特殊數(shù)據(jù)寄存器是具有特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器，元件編號(hào)為

56、D8000D8255，共256點(diǎn)，但其中個(gè)別元件號(hào)系統(tǒng)保留，無(wú)法使用。其作用是用來(lái)控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動(dòng)作狀態(tài)的元件編號(hào)等。例如，可以從D8005中讀取PLC中鋰電池的電壓值。 PLC上電時(shí)，這些數(shù)據(jù)寄存器被寫(xiě)入默認(rèn)值。 （6）變址數(shù)據(jù)寄存器 變址數(shù)據(jù)寄存器用來(lái)改變編程元件的元件號(hào)、操作數(shù)、修改常數(shù)等，其主要作用是操作數(shù)地址的修改。有16 個(gè)變址寄存器V0V7和Z0Z7。 在進(jìn)行16位數(shù)據(jù)操作時(shí)，V0V7和Z0Z7單獨(dú)使用，可組成16 個(gè)16位變址寄存器。在32位操作時(shí)將V與Z合并使用，其中Z為低16 位，V為高16 位，可組成8個(gè)32位變址寄存

57、器。變址寄存器可以用來(lái)改變編程元件的元件號(hào)。例如，當(dāng)V=11時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器的元件號(hào)D5V相當(dāng)于D16（11+5=16）。通過(guò)修改變址寄存器的值，可以改變實(shí)際的操作數(shù)。變址寄存器看用來(lái)修改常數(shù)。例如，當(dāng)Z=23時(shí)，K35Z相當(dāng)于常數(shù)58（23+35=58）。3.2.7 定時(shí)器（T）定時(shí)器相當(dāng)于通電延時(shí)型的時(shí)間繼電器，在PLC程序(chngx)中起著時(shí)間控制作用。型PLC內(nèi)部提供了256個(gè)定時(shí)器，元件編號(hào)為T(mén)0T255。其中，通用定時(shí)器246個(gè)，積算型定時(shí)器10 個(gè)。每個(gè)定時(shí)器都有一個(gè)設(shè)定值寄存器（字元件）、一個(gè)當(dāng)前值寄存器（字元件）和無(wú)限個(gè)觸點(diǎn)（位元件），對(duì)于每一個(gè)定時(shí)器，這三個(gè)量使用同一名稱(chēng)，

58、根據(jù)在梯形圖中的位置不同，可以確定它所代表的含義。定時(shí)器可以用常數(shù)(chngsh)K作為設(shè)定值，另外也可將數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值，設(shè)定在K0K32767之間，根據(jù)定時(shí)器脈沖的不同，可實(shí)現(xiàn)1ms、10ms、100ms三種不同的定時(shí)精度和定時(shí)時(shí)間，定時(shí)時(shí)間=時(shí)鐘脈沖X設(shè)定值。定時(shí)器的分類(lèi)(fn li) 定時(shí)器的分類(lèi)如表 所示。通用定時(shí)器積算型定時(shí)器T0T199(共200點(diǎn)）100ms時(shí)鐘脈沖T246T249（共4點(diǎn)）1ms時(shí)鐘脈沖T200T245(共46點(diǎn)）10ms時(shí)鐘脈沖T250T255（共6點(diǎn)）100ms時(shí)鐘脈沖 （2）定時(shí)器的誤差 由于定時(shí)器實(shí)質(zhì)上是對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，所以

59、，根據(jù)定時(shí)器觸點(diǎn)和計(jì)時(shí)時(shí)刻（定時(shí)器線(xiàn)圈被驅(qū)動(dòng)的時(shí)刻）的位置關(guān)系，以及計(jì)時(shí)時(shí)刻與時(shí)鐘脈沖之間的位置關(guān)系，可以得到定時(shí)器的誤差。 最大正誤差=2T0,式中T0為掃描周期。 最大負(fù)誤差=，式中為1ms，10ms，100ms時(shí)，定時(shí)器分別為0.001s、0.01s、0.1s。3.2.8 計(jì)數(shù)器（C） 計(jì)數(shù)器用于對(duì)軟元件的接點(diǎn)的閉合次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可分為內(nèi)部(nib)信號(hào)計(jì)數(shù)器和外部信號(hào)計(jì)數(shù)器（高速計(jì)數(shù)器）。（1)內(nèi)部(nib)信號(hào)計(jì)數(shù)器 內(nèi)部信號(hào)(xnho)計(jì)數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時(shí)對(duì)內(nèi)部元件（如X、Y、M、S、T和C）的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的元件。因此，其接通時(shí)間（ON）和斷開(kāi)時(shí)間（OFF）應(yīng)比PLC的掃描周期

60、長(zhǎng)。內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器的編號(hào)，如表 所示。通用型斷電保持型16位加計(jì)數(shù)器（共200點(diǎn)）設(shè)定值K1K32767C0C99（共100點(diǎn)）C100C199（共100點(diǎn)）32位加/減計(jì)數(shù)器（共35點(diǎn)）設(shè)定值：K-2147483648+2147483647C200C219(共20點(diǎn)）由（M8200M8219）指定加減控制方向C220C234（共15點(diǎn)）由（M8220M8234）指定加減控制方向而16位加計(jì)數(shù)器和32位加/減計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)如表 所示。16位加計(jì)數(shù)器32位加/減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式加計(jì)數(shù)加減計(jì)數(shù)設(shè)定值范圍K1K32767K-2147483648+2147483647當(dāng)前值的變化達(dá)到設(shè)定值時(shí)不變化達(dá)到設(shè)定