交通信號(hào)燈PLC（三菱PLC FXON-40MT）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

PAGEPAGEPAGE2前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)來(lái)分析和解決具有一定復(fù)雜程度的實(shí)際問(wèn)題的一個(gè)實(shí)踐過(guò)程;是提高學(xué)生觀察事物,獲取信息,理解和表述事物能力及分析,解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié);是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力,獨(dú)立工作能力,與人合作能力,創(chuàng)新能力及養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)和提高工程實(shí)踐能力的重要途徑;是學(xué)生走向社會(huì)之前對(duì)其本身綜合素質(zhì)與能力的全面檢驗(yàn),也是全面衡量學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要依據(jù)。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生要全面地運(yùn)用、鞏固和深化所學(xué)理論知識(shí)，獨(dú)立的完成調(diào)查研究，查閱并收集有關(guān)的參考文獻(xiàn)和資料；獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的選定，進(jìn)行各種設(shè)計(jì)和計(jì)算，創(chuàng)造性的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定的全部任務(wù)。還要求每個(gè)學(xué)生都要認(rèn)真地、嚴(yán)肅地對(duì)待設(shè)計(jì)課題，要有科學(xué)的敢于創(chuàng)新，要善于獨(dú)立思考，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，反對(duì)粗心大意，草率從事和不負(fù)責(zé)任的態(tài)度：在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，注意學(xué)習(xí)和吸收國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和前人的經(jīng)驗(yàn)，研究成果，但不要一成不變的照抄照搬，要大膽的提出創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)方案，要認(rèn)真貫徹國(guó)家和有關(guān)部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定；設(shè)計(jì)中遇到自己解決不了的問(wèn)題要主動(dòng)向指導(dǎo)教師提問(wèn)，共同探討解決方法；并能對(duì)自己做出的全部技術(shù)決定及取得的結(jié)果負(fù)責(zé)。因此,畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量如何,在很大程度上客觀，全面地反映了畢業(yè)生的能力和素質(zhì),反映了學(xué)校教育教學(xué)工作的質(zhì)量和水平。目錄摘要 1Abstract 2第一章 設(shè)計(jì)系統(tǒng)任務(wù)分析及選型 3第一節(jié) 系統(tǒng)任務(wù)分析 3第二節(jié)幾種常見(jiàn)的控制系統(tǒng) 11第三節(jié)控制系統(tǒng)確定 13第二章FXon—40MT的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 15第一節(jié)FXon—40MT的基本結(jié)構(gòu) 15第二節(jié)FXon—40MT的基本工作原理 16第三節(jié)FXon—40MT的性能指標(biāo) 17第三章FXon—40MT可編程控制器指令及編程 19第一節(jié)PLC常用編程語(yǔ)言 19第二節(jié)FXon—40MT的基本指令 21第三節(jié)FXon—40MT的內(nèi)部繼電器編號(hào)及功能 23第四章PLC交通燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 25第一節(jié)控制要求 25第二節(jié)交通燈控制系統(tǒng)硬件框圖 26第三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC地址對(duì)照表 26第四節(jié)輸入輸出接線圖 27第五節(jié)梯形圖及其工作過(guò)程 27第六節(jié)系統(tǒng)編程 32第五章PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行 37第六章PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的總結(jié)與展望 38結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42致謝 43XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制，特別對(duì)多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)在越來(lái)越多地將PLC應(yīng)用于交通燈系統(tǒng)中。同時(shí)有些還引入F940觸摸屏模擬十字路口紅綠燈閃亮及車輛通行，十分形象地顯示出了PLC在交通燈系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：PLC交通燈自動(dòng)控制AbstractThePLCprogrammablecontrolleristakethemicroprocessorasafoundation，synthesizedonenewindustrycontroldevicewhichthecomputertechnology,theautomaticcontroltechnologyandthecommunicationtechnologicaldevelopmentcomes。Ithasthestructuresimply,theprogrammingconvenient,thereliablehighermerit,haswidelyusedinthecommercialrunandinthepositionautomaticcontrol。BecausePLChastousestheadaptabilitytoenvironmentstrongcharacteristic,simultaneouslyitsinternaltimerresourcesareextremelyrich,may“theevolutiontype”thesignallightcarryontheaccuracycontroltothepresentuniversaluse,mayrealizeconvenientlyspeciallytothemulti-roadforkcontrol.ThereforethepresentmoreandmoremanyappliesPLCinthetrafficlightsystem.SimultaneouslysomealsointroducestheF940touchingscreensimulationintersectiontrafficlighttoglistenandthevehiclespassesthrough,tenfractalelephantsdemonstratedPLCinthetrafficlightsystempracticalapplication。Keyword:PLCtrafficlightautomaticcontrolXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)45-設(shè)計(jì)系統(tǒng)任務(wù)分析及選型系統(tǒng)任務(wù)分析1．分析工藝要求，首先對(duì)被控制對(duì)象的工藝過(guò)程，工作特點(diǎn)，環(huán)境條件，用戶要求及其他相關(guān)情況，進(jìn)行仔細(xì)的全面的分析，然后繪制供設(shè)計(jì)時(shí)用的必要圖表。應(yīng)按圖1.1流程框圖所指示的步驟進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。確定控制對(duì)象及控制范圍確定控制對(duì)象及控制范圍PLC機(jī)型的選擇分配I/O點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)總裝統(tǒng)調(diào)調(diào)整硬件修改軟件是否符合程序固化系統(tǒng)投入使用2．控制方案選定，在分析被控制對(duì)象及其控制要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)，在與繼電接觸控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等進(jìn)行綜合比較后，優(yōu)選控制方案。合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有著重要作用。下面就PLC的機(jī)型、I/O、存儲(chǔ)器類型及容量和編程器、外部設(shè)備幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)明選擇PLC應(yīng)該考慮的因素。PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式與通用計(jì)算機(jī)并不完全一樣，因此，用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與危急控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程業(yè)不完全相同，需要根據(jù)PLC的特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，在最大限度地滿足機(jī)械電氣設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求，力求使所設(shè)計(jì)地控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠，并考慮容量選擇適當(dāng)留有余地的設(shè)計(jì)原則下。一、可編程控制器型號(hào)的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是：在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)型。通常做法是：1.性能于任務(wù)相適應(yīng)。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制速度要求不高時(shí)，可選用小型控制系統(tǒng)就能滿足要求；對(duì)于以開(kāi)關(guān)量為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊、且運(yùn)算功能較強(qiáng)的小型控制系統(tǒng)。配接相應(yīng)的傳感器及變送器和驅(qū)動(dòng)裝置。對(duì)于安裝尺寸受到限制的設(shè)計(jì)需要超小安裝面積時(shí)，應(yīng)選用超小型控制系統(tǒng)；對(duì)于比較復(fù)雜，控制系統(tǒng)功能要求較高的，如PID調(diào)節(jié)，閉環(huán)調(diào)節(jié)，通信網(wǎng)等，可選用中大型控制系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)部分分布在不同低于時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的要求來(lái)選擇控制系統(tǒng)，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。2.PLC的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔。PLC工作時(shí)，從輸入信號(hào)到輸出控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸出量的變化，一般要在1～2掃描周期之后才能反映到輸出端，這對(duì)于一般的工業(yè)控制時(shí)允許的，但滯后時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。3.PLC結(jié)構(gòu)應(yīng)合理，機(jī)型盡量統(tǒng)一。PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)是把PLC的I/O和CPU放在一塊印刷電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式的靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適于工藝過(guò)程變化較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)?？傊?，在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好的場(chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC；對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制以及以開(kāi)關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求；而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)（其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等）。如表1.1所示。序號(hào)應(yīng)用對(duì)象功能要求應(yīng)用場(chǎng)合1替代繼電器繼電器觸電輸入/輸出、邏輯線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器替代傳統(tǒng)使用的繼電器，完成條件控制和時(shí)序控制功能2數(shù)學(xué)運(yùn)算四則數(shù)學(xué)運(yùn)算、開(kāi)方、對(duì)數(shù)函數(shù)計(jì)算、雙倍精度的數(shù)學(xué)計(jì)算設(shè)定值控制、流量計(jì)算；PID調(diào)節(jié)、定時(shí)控制和工程量計(jì)算3數(shù)據(jù)傳送寄存器和數(shù)據(jù)表的相互傳送數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、信息管理、BTA－(批量)控制、診斷和材料處理4矩陣功能邏輯與、邏輯或、異或、比較、置位(位修改)、移位和變反這些功能通常按位操作，一般用于設(shè)備診斷、狀態(tài)監(jiān)控、分類和報(bào)警處理5高級(jí)功能表于塊間的傳送，校驗(yàn)、雙倍精度驗(yàn)算、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)、平方根、PLD調(diào)節(jié)通信速度和方式、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)功能、調(diào)制解調(diào)器6診斷功能分為內(nèi)診斷和外診斷。內(nèi)診斷是PLC內(nèi)部各部件性能和功能的診斷，外診斷是中央處理機(jī)和I/O模塊信息交流的診斷——7串行接口(RS-232C)一般中型以上的PLC都提供一個(gè)或一個(gè)以上串行標(biāo)準(zhǔn)(RS-232C)以便連接打印機(jī)、上位計(jì)算機(jī)、CRT或另一臺(tái)PLC——8通信功能現(xiàn)在的PLC能支持多種通信協(xié)議比如現(xiàn)在的以太網(wǎng)對(duì)通信又要求的特殊用戶表1.1PLC的功能及應(yīng)用場(chǎng)合二、可編程控制器I/O的選擇PLC在20世紀(jì)90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點(diǎn)數(shù)分，可分為微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4.69I/O）、巨型PLC（8195I/O）五種。通過(guò)I/O接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)通過(guò)I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。PLC從現(xiàn)場(chǎng)收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過(guò)一定距離，為了確保這些信息的正確無(wú)誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要，一般情況下，PLC與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC有許多I/O接口模塊，包括開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。三、I/O點(diǎn)數(shù)的估算由電磁閥的動(dòng)作原理可知，一個(gè)單線圈電磁閥用PLC控制時(shí)需要2個(gè)輸出及1個(gè)輸入;一個(gè)雙線圈電磁閥需要3個(gè)輸出及2個(gè)輸入；一個(gè)比例式電磁閥需要3個(gè)輸出及5個(gè)輸入；一個(gè)按鈕需要1個(gè)輸出；一個(gè)光電開(kāi)關(guān)要占用1個(gè)或2個(gè)輸入點(diǎn)；一個(gè)信號(hào)燈占用1個(gè)輸出點(diǎn)；而波段開(kāi)關(guān)由幾個(gè)波段就占用幾個(gè)輸入點(diǎn)；一般情況，各種位置開(kāi)關(guān)都要占用2個(gè)輸入點(diǎn)。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加10%～20%的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。四、開(kāi)關(guān)量I/O模塊的選擇開(kāi)關(guān)量I/O接口可從傳感器和開(kāi)關(guān)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）及控制設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）接收信號(hào)。典型的交流輸入/輸出信號(hào)為24～240V，直流輸入/輸出信號(hào)為5～240V。盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。在評(píng)估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開(kāi)始時(shí)花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。（一）開(kāi)關(guān)量輸入模塊開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1.輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的點(diǎn)數(shù)有：8點(diǎn)、12點(diǎn)、16點(diǎn)、24點(diǎn)、32點(diǎn)、40點(diǎn)、60點(diǎn)等。開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5Ｖ輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)１０米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。2.輸入接線方式開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式：匯點(diǎn)式輸入和分組式輸入。匯點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。3.注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60％。4.輸入門(mén)檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門(mén)檻電平的大小。門(mén)檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書(shū)。（二）開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1.輸出方式開(kāi)關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、雙相可控硅和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用雙相可控硅輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。繼電器的動(dòng)作頻率一般不能超過(guò)20次/秒，接點(diǎn)電流一般可達(dá)到2~5A；電壓交流220V或直流都可以用，晶體管動(dòng)作頻率一般可達(dá)數(shù)10K次/秒,只能接直流負(fù)載，容量較小，每點(diǎn)不超過(guò)0.3A;可控硅一般可達(dá)數(shù)K次/秒,可接交流及直流負(fù)載，容量不大。2.輸出接線方式開(kāi)關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式：分組式輸出和分隔式輸出分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。3.驅(qū)動(dòng)能力開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。4.注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，如一個(gè)220V／2A的８點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60％。5.輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)開(kāi)關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在使用中也應(yīng)注意。五、模擬量I／O模塊的選擇模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來(lái)直接接收低電平信號(hào)（如RTD、熱電偶等信號(hào)）一般來(lái)說(shuō)，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號(hào)。六、特殊功能I／O模塊的選擇目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。（一）電源模塊的選擇電源模塊選擇僅對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言，對(duì)于整體式PLC不存在電源的選擇。電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓。電源模塊的輸出額定電流必須大于CPU模塊、I／O模塊和其它特殊模塊等消耗電流的總和，同時(shí)還應(yīng)考慮今后I／O模塊的擴(kuò)展等因素；電源輸入電壓一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要而定。（二）特殊功能I/O在選擇一臺(tái)PLC時(shí)，用戶可能會(huì)面臨一些特殊類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定（如定位、快速輸入、頻率等）。此時(shí)用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有特殊的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有些特殊接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而使CPU從繁重的任務(wù)處理中解脫出來(lái)。（三）智能式I/O當(dāng)前，PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。一般智能式I/O模塊本身帶有處理器，可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理，并將處理結(jié)果送入CPU或直接輸出，這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。七、存儲(chǔ)器類型及容量選擇PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、EPROM及RAM三種類型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6kB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來(lái)選用合適的機(jī)型，必要時(shí)也可專門(mén)進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。PLC的存儲(chǔ)器容量選擇和計(jì)算的第一種方法是：根據(jù)編程使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)精確計(jì)算存儲(chǔ)器的實(shí)際使用容量。第二種為估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按照公式來(lái)估算。為了使用方便，一般應(yīng)留有25%～30%的裕量，獲取存儲(chǔ)容量的最佳方法是生成程序，即用了多少字知道每條指令所用的字?jǐn)?shù)，用戶便可確定準(zhǔn)確的存儲(chǔ)容量。PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量?jī)蓚€(gè)方面：（一）I／O點(diǎn)數(shù)的選擇：PLC平均的I／O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10％~15％的裕量來(lái)確定。（二）存儲(chǔ)容量的選擇用戶程序所需的存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫(xiě)水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25％之多，所以應(yīng)該在存儲(chǔ)容量估算時(shí)多留裕量。PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加20％~30％的余量。存儲(chǔ)容量（字節(jié)）＝開(kāi)關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×10＋模擬量I／O通道數(shù)×100另外，在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇。八、編程器和外部設(shè)備的選擇在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，PLC的編程問(wèn)題是非常重要的。用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能及編程器有所了解。通常情況下，小型控制系統(tǒng)一般選用價(jià)格便宜的簡(jiǎn)易編程器，如果系統(tǒng)較大或多臺(tái)PLC共用，可以選用功能強(qiáng)、編程方便的圖形編程器。如果有個(gè)人計(jì)算機(jī)，可以選用能在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的編程軟件包。同時(shí)，為了防止因干擾、鋰電池電壓下降等原因破壞RAM中的用戶程序，可以選用EEP-ROM模塊作為外部設(shè)備。（一）編程器的選擇對(duì)于小型控制系統(tǒng)或不需要在線編程的系統(tǒng)，一般選用價(jià)格便宜的簡(jiǎn)易編程器。對(duì)于由中、高檔PLC構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)或需要在線編程的PLC系統(tǒng)，可以選配功能強(qiáng)、編程方便的智能編程器，但智能編程器價(jià)格較貴。如果有現(xiàn)成的個(gè)人計(jì)算機(jī)，也可以選用PLC的編程軟件，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)編程器的功能。FX型PLC的簡(jiǎn)易編程器也較多，最常用的是FX-10P-E和FX-20P-E手持型簡(jiǎn)易編程器。他們具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。有在線編程和離線編程兩種方式。顯示采用液晶顯示屏，分別顯示2行和4行字符，配有ROM寫(xiě)入器接口、存儲(chǔ)器卡盒接口。編程器可用指令表的形式讀出、寫(xiě)入、插入和刪除指令，進(jìn)行用戶程序的輸入和編輯?？杀O(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)。如計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的當(dāng)前值及設(shè)定值、內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器的值以及PLC內(nèi)部的其他信息。（二）寫(xiě)入器的選擇為了防止由于干擾或鋰電池電壓不足等原因破壞RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫(xiě)入器，通過(guò)它將用戶程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本身就具有EPROM寫(xiě)入的功能。第二節(jié)幾種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)一、可編程序控制器（PLC）、分散控制系統(tǒng)（DCS）上世紀(jì)九十年代走向?qū)嵱没默F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，正以迅猛的勢(shì)頭快速發(fā)展，是目前世界上最新型的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是目前自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，正受到國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶越來(lái)越強(qiáng)烈的關(guān)注。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)又一次革命，其深度和廣度將超過(guò)歷史的任何一次，從而開(kāi)創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元。在有些行業(yè)，F(xiàn)CS是由PLC發(fā)展而來(lái)的；而在另一些行業(yè)，F(xiàn)CS又是由DCS發(fā)展而來(lái)的，所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，又存在著本質(zhì)的差異。二、PLC、DCS兩大控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)自動(dòng)控制（PA）或習(xí)慣稱之謂工業(yè)過(guò)程控制中，有兩大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS。它們各自的基本特點(diǎn)如下：（一）PLC的基本特點(diǎn)1.可靠性高PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，西門(mén)子、ABB、松下等微小型PLC可達(dá)10萬(wàn)h以上，而且均有完善的自診斷功能，判斷故障迅速，便于維護(hù)。2.模塊化組合靈活可編程控制器是系列化產(chǎn)品，通常采用模塊結(jié)構(gòu)來(lái)完成不同的任務(wù)組合。I/O從8～8192點(diǎn)，有多種機(jī)型、多種功能模板可靈活組合，結(jié)構(gòu)形式也是多樣的。3.功能強(qiáng)PLC應(yīng)用微電子技術(shù)和微計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)單型式都具有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能?；拘褪皆偌由夏MI/O、基本算術(shù)運(yùn)算、通信能力等。復(fù)雜型式除了具有基本型式的功能外，還具有擴(kuò)展的計(jì)算能力、多級(jí)終端機(jī)制、智能I/O、PID調(diào)節(jié)、過(guò)程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信能力、遠(yuǎn)程I/O、多處理器和高速數(shù)據(jù)處理能力。4.編程方便PLC適用針對(duì)工業(yè)控制的梯形圖、功能塊圖、指令表和順序功能表圖(SFC)編程，不需要太多的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。新的編程工作站配有綜合的軟件工具包，并可再任何兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程。5.適應(yīng)工業(yè)環(huán)境PLC的技術(shù)條件能在一般高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作。這是PLC產(chǎn)品的市場(chǎng)生存價(jià)值。6.安裝、維修簡(jiǎn)單與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC安裝不需要特殊機(jī)房和嚴(yán)格的屏蔽。使用時(shí)只要各種器件連接無(wú)誤，系統(tǒng)便可工作，各個(gè)模件上設(shè)有運(yùn)行和故障指示裝置，便于查找故障，大多數(shù)模件可以帶電插拔，模件可更換，使用戶可以在最短的時(shí)間內(nèi)查出故障，并排除，最大限度地壓縮故障停機(jī)時(shí)間，使生產(chǎn)迅速恢復(fù)。然后再對(duì)故障模件進(jìn)行修復(fù)，這對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)場(chǎng)合尤為適宜。一些PLC外殼由可在不良工作環(huán)境下工作的合金組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上面帶有散熱槽，在高溫下，該外殼不像塑料制品那樣變形，還可抗無(wú)線電頻率電磁干擾、防火。7.運(yùn)行速度快隨著微處理器的應(yīng)用，使PLC的運(yùn)行速度增快，使它更符合處理高速度復(fù)雜的控制任務(wù)，它與微型計(jì)算機(jī)之間的差別不是很明顯。8.總價(jià)格低PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加，但是各廠商為了競(jìng)爭(zhēng)也相應(yīng)地降低了價(jià)格。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。（二）DCS或TDCS的基本特點(diǎn)1.分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。2.從上到下的樹(shù)狀拓?fù)浯笙到y(tǒng)，其中通信（Communication）是關(guān)鍵。3.PID在中斷站中，中斷站聯(lián)接計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表與控制裝置。4.是樹(shù)狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。5.模擬信號(hào)，A/D—D/A、帶微處理器的混合。6.一臺(tái)儀表一對(duì)線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN。7.DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場(chǎng)儀表（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站）的3級(jí)結(jié)構(gòu)。8.缺點(diǎn)是成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，大DCS系統(tǒng)是各家不同的。9.用于大規(guī)模的連續(xù)過(guò)程控制，如石化等。第三節(jié)控制系統(tǒng)確定有以上的分析選用FXox系列可編程控制器比較合理，F(xiàn)Xox是在F1/F2之后推出的超小型PLC，是一種將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的微型PLC，體積較小，并在控制器內(nèi)部裝有模擬電位器與RUN/STOP開(kāi)關(guān)等方便功能。通過(guò)擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊與基本單元的鏈接，可自由地選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)。具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。FX系列PLC型號(hào)的含義如下：其中系列名稱：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等單元類型：M