畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc原理設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)

1、摘 要在今天的工業(yè)生產(chǎn)中，可編程序控制器已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵。本文簡(jiǎn)要介紹了有關(guān)可編程序控制器的一些基礎(chǔ)知識(shí)和三維力控組態(tài)軟件的簡(jiǎn)單應(yīng)用，而且，還介紹了可編程控制器的技術(shù)特點(diǎn)，并重點(diǎn)在硬件、軟件和組態(tài)軟件方面進(jìn)行了介紹。對(duì)它們?cè)诠I(yè)自動(dòng)化中的典型應(yīng)用、最新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)也作了介紹。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我以PLC原理為基礎(chǔ)、利用三維仿真力控軟件設(shè)計(jì)了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)，利用松下編程軟件FPWIN-GR編制了相應(yīng)的PLC應(yīng)用控制程序并進(jìn)行了調(diào)試和三維力控組態(tài)軟件ForceControl編制了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)，完成了設(shè)計(jì)的基本要求.采用可編程序控制器進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程控制，順序嚴(yán)格，可靠性高。關(guān)鍵詞：

2、可編程序控制器；自動(dòng)售貨機(jī)；仿真；三維力控組態(tài)軟件AbstractIn todays factories, programmable logic controllers(PLC) have become the key building blocks of industrial automation. Some basic knowledge of programmable logic controller is introduced in the paper. Moreover, the technical features, application status and technolog

3、y development of PLC is presented in this paper. The hardware, software and network structure of PLC are introduced in detail. An introduction of their typical applications in industrial automation, the latest development trend and system considerations are also introduced. Vending machine system is

4、 regarded as a project to design the programmable logic controller practical system. The applied system design of water treatment system is finished by the use of FP1 C24 programmable logic controller and ForceControl 2.6. Controlling software about this system are designed, While emulation research

5、 are done in the lab. Good succession and high reliability of real production process control due to the use of programmable logic controller are available. The analog test method given in the paper may be applied to lab teach. Subject TermsProgrammable logic controller,Forcecontrol，Simulation，vendi

6、ng machine目 錄 第一章 可編程控制器的基本知識(shí)51.1 可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展51.2 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用. .61.3 可編程序控制器與其他工業(yè)裝置的比較81.4 可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合.91.5 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)10第二章 可編程控制器的組成和基本原理112.1 可編程控制器組成的控制系統(tǒng)122.2 可編程控制器的組成.132.3 可編程控制器的基本工作原理.142.4 PLC的幾種編程語(yǔ)言.152.5 立石公司C系列P型機(jī)的基本特征182.6 松下電工可編程控制器產(chǎn)品FP1介紹192.7 可編程控制器的編程編制21第三章 松下電工PLC編程工具及三維組態(tài)軟件的

7、介紹213.1 松下電工PLC編程工具簡(jiǎn)介.213.2 監(jiān)控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介22第四章 基于PLC原理的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)254.1 仿真系統(tǒng)組成.254.2 自動(dòng)售貨機(jī)功能分析254.3 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定274.4 程序設(shè)計(jì)部分274.5 仿真界面的設(shè)計(jì)314.6 仿真界面中各變量的定義324.7 數(shù)據(jù)連接324.8 自動(dòng)售貨機(jī)PLC梯形圖354.9 助記符語(yǔ)言40結(jié)束語(yǔ)49參考文獻(xiàn)50第一章 可編程控制器的基本知識(shí)第一節(jié) 可編程控制器產(chǎn)生與發(fā)展 可編程控制器問(wèn)世于1969年。20世紀(jì)60年代末期，當(dāng)時(shí)美國(guó)的汽車制造工業(yè)非常發(fā)達(dá)，競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。各生產(chǎn)成家為適應(yīng)市場(chǎng)需求不斷更新汽車型號(hào)，還必然要求相

8、應(yīng)的加工生產(chǎn)線隨之改變，整個(gè)繼電接觸器控制系統(tǒng)也就必須重新設(shè)計(jì)和配置。這樣不但造成設(shè)備的極大浪費(fèi)，而且新系統(tǒng)的接線也非常費(fèi)時(shí)。在這種情況下，采用繼電器控制就顯示出過(guò)多的不足。正是從汽車制造業(yè)開(kāi)始了對(duì)傳統(tǒng)繼電器的挑戰(zhàn)，1968年美國(guó)的General Motors（GM）公司，為了適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷更新、減少更換控制系統(tǒng)的費(fèi)用和周期，要求制造商為其裝配線提供一種新型的通用程序控制器，并提出10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：（1） 編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；（2） 維護(hù)方便，最好是插件式；（3） 體積小于繼電器控制柜；（4） 可靠性高于繼電器控制柜；（5） 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；（6） 輸入可以是交流115V

9、；（7） 輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等；（8） 在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；（9） 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需要很小變更；（10） 用戶程序存貯器容量至少能擴(kuò)展到4K。這就是著名的GM十條。如果說(shuō)各種電控制器、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是可編程序控制器出現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，那么GM十條就是可編程序控制器出現(xiàn)的直接原因。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)可編程控制器,并成功的應(yīng)用到美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上。它既具有繼電控制系統(tǒng)的外部特性,又有計(jì)算機(jī)的可編程性、通用性和靈活性,它開(kāi)創(chuàng)了自動(dòng)控制設(shè)備的新局面。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)所限,使用的器件集成度不高,其建樹(shù)良多,體積大,

10、只有來(lái)取代繼電系統(tǒng),在功能上僅限于執(zhí)行機(jī)電控制邏輯,定時(shí)和技術(shù)等。70年代中期,隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,美國(guó),日本,德國(guó)等把微處理器引入PLC,使可編程邏輯控制器有更多的計(jì)算機(jī)功能,不僅用軟件編程取代了硬連線邏輯,還增加了數(shù)字運(yùn)算,數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能,并求做到了小型化。在編程方面采用了面向生產(chǎn),面形用戶的語(yǔ)言,打破了以往必須有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員使用的計(jì)算機(jī)編程的限制,使廣大工程技術(shù)人員以及具有電工知識(shí)的人員樂(lè)于接受和應(yīng)用,所以得到了迅速而廣泛的推廣。80年代國(guó)外工業(yè)界把引進(jìn)了微處理器的可編程邏輯控制器只是命名為可編程控制器(Programmable Controller),

11、簡(jiǎn)稱PLC。在我國(guó)已不煩技術(shù)人員為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)區(qū)別開(kāi)來(lái),把可編程控制器簡(jiǎn)稱為PLC。1985年1月國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)可編程序控制器給出了如下定義:可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式,模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破鞯陌l(fā)展相當(dāng)迅速,在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用幾乎覆蓋所有工業(yè)企業(yè)行業(yè),PLC的銷售額增長(zhǎng)率在20%以上,PLC品種以多達(dá)數(shù)百種,世界上幾十家著

12、名的電器工廠都在生產(chǎn)PLC裝置。目前,美國(guó)處于領(lǐng)先的地位,著名的生產(chǎn)廠有德州公司、通用公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。日本自1971年引進(jìn)PLC技術(shù)后,發(fā)展也很快,三菱公司、日立公司和立石公司是最大的三家。德國(guó)的西門子公司、荷蘭的飛利浦公司、瑞典的通用公司及英國(guó)、法國(guó)等都生產(chǎn)自己的PLC。近年來(lái),國(guó)外的PLC大量的進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng).我國(guó)也引進(jìn)多條PLC生產(chǎn)線,在逐步消化國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上防止和自行研制。PLC在我國(guó)大多數(shù)工業(yè)部門得到應(yīng)用,已經(jīng)取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益并正在迅速推廣。第二節(jié) 可編程控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用可編程控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，以用戶需要為主，又采用了先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以具有

13、以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)。1 可靠性高PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。PLC控制系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上。高可靠性是PLC成為通用自動(dòng)控制設(shè)備的首選條件之一。2 編成簡(jiǎn)單、使用方便PLC的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時(shí)、計(jì)數(shù)等人們所熟悉的概念，使計(jì)算機(jī)語(yǔ)言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工業(yè)和知識(shí)的人在幾天內(nèi)就能學(xué)會(huì)，只是PLC得到推廣的重要原因之一。3 通用性好，具有在線修改能力PLC的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活的組

14、態(tài)以適應(yīng)不同的控制對(duì)象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來(lái)極大的方便。同一臺(tái)PLC裝置用于不同受控對(duì)象時(shí),只是輸入輸出組件、功能模塊和應(yīng)用軟件不同。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路是由軟間編程完成的，只要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴(kuò)展，給生產(chǎn)帶來(lái)了“柔性”，具有慣犯的工業(yè)通用性。4 短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)試制周期，維護(hù)容易目前PLC產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，正朝著通用化方向發(fā)展，設(shè)計(jì)人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組件設(shè)計(jì)。同時(shí)，用軟件編程代替了機(jī)電控制的硬連線，大大的減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，

15、還極大的縮短了施工周期。PLC還具有故障檢測(cè)及顯示的功能，使故障處理時(shí)間可縮短為10分鐘，對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求也不太高。5 體積小由于采用了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，使PLC達(dá)到了小型和超小型化，很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。由于上述特點(diǎn)，PLC作為通用自動(dòng)控制設(shè)備，可用于單一機(jī)電設(shè)備的控制也可用于工藝過(guò)程的控制，而且控制精度相當(dāng)高，操作簡(jiǎn)便，又具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性，使得PLC的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。第三節(jié) 可編程控制器與其它工業(yè)控制裝置的比較 1. PLC與集散控制系統(tǒng)PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，初期的功能是以數(shù)字量的順序控制為主。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展

16、，PLC在邏輯運(yùn)算、璧還調(diào)節(jié)的功能，運(yùn)算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴(kuò)大，并開(kāi)始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成以PLC為重要部件的初級(jí)分散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主。隨著微處理器和單片機(jī)的出現(xiàn)，他把順序控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制的模擬量?jī)x表和過(guò)程監(jiān)控裝置等有機(jī)的結(jié)合在一起，形成了新一代的集散型控制系統(tǒng)?？梢?jiàn)，不論是PLC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過(guò)程中，始終是互相滲透，互相補(bǔ)充。新一代的PLC增強(qiáng)了模擬量控制功能，可配備各種智能模塊，具有了PID調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、組成分級(jí)控制的功能。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回路控制功能，同時(shí)也有順序控制功能。

17、因此，當(dāng)今的PLC與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越接近，很多生產(chǎn)過(guò)程的控制既可用PLC實(shí)現(xiàn)，也可用集散系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是指能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對(duì)象的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。工業(yè)控制機(jī)是由通用微機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展而來(lái)，硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但是，使用工業(yè)控制機(jī)的人員的技術(shù)水平要求較高，一般具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。工業(yè)控制機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，因而，不如PLC那樣

18、容易推廣。PLC是專為工廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用有很高的可靠性；PLC是由電氣控制廠家研制出來(lái)的，采用梯形圖語(yǔ)言編程，使熟悉電器控制的人員易學(xué)易懂，易于推廣。但是，由于PLC的運(yùn)行方式不同于工業(yè)微機(jī)，微機(jī)的很多軟件還不能直接應(yīng)用；且PLC的標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，各廠家的產(chǎn)品不通用，因此在開(kāi)發(fā)上不如工業(yè)控制機(jī)那樣有基礎(chǔ)。第四節(jié) 可編程控制器的應(yīng)用場(chǎng)合隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。目前在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、

19、石油、化工、輕工、電力、機(jī)械制造、汽車等等各行各業(yè)、特別是在輕工業(yè)中，因生產(chǎn)門類多，加工方式多變，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，所以PLC廣泛應(yīng)用在組合機(jī)床自動(dòng)線、專用機(jī)床、塑料機(jī)械、包裝機(jī)械、電梯等電器設(shè)備中。PLC已經(jīng)躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大產(chǎn)柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的主導(dǎo)地位。它的應(yīng)用可大致分為以下幾類：（1）邏輯控制 這是PLC最基本的也是最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。可用PLC來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制。開(kāi)關(guān)量的邏輯控制可用于單機(jī)控制、多機(jī)群控，也可用于自動(dòng)生產(chǎn)線的控制。如化工系統(tǒng)中各種泵和電磁閥的控制。（2） 運(yùn)動(dòng)控制PLC可用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制。早期直接用開(kāi)關(guān)量I

20、/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。世界上各主要PLC廠生產(chǎn)的PLC幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能。PLC的運(yùn)動(dòng)控制空能廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、電梯等。（3） 閉環(huán)過(guò)程控制過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過(guò)模擬量I/O模塊實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制。這一功能可以由PID子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以使用專用的智能PID模塊。PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備；還應(yīng)用于化工等行業(yè)。（3）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)

21、換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考之相比較，也可以方便的傳送到別的只能裝置，或者將它們打印制表。數(shù)據(jù)處理一般用在大、中型控制系統(tǒng)，如柔性制造系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)和機(jī)器人的控制系統(tǒng)。（4）過(guò)程控制過(guò)程控制是通過(guò)配用A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊及智能PID模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、速度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行單回路或多回路閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，使這些物理參數(shù)保持在設(shè)定值上。在各種加熱爐、鍋爐控制記憶在化工、輕工、食品、制藥、建材等許多領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用。（5）多級(jí)控制多級(jí)控制是利用PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊及遠(yuǎn)程I/O控制模塊實(shí)現(xiàn)

22、多臺(tái)PLC之間的鏈接、PLC與上位計(jì)算機(jī)的鏈接，以達(dá)到上位計(jì)算機(jī)與PLC之間及PLC與PLC之間的指令下達(dá)、數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)共享，這種由PLC進(jìn)行分散控制、計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中管理的方式，能夠完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制，甚至實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠生產(chǎn)的自動(dòng)化。第五節(jié) 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)一 技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代快 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的結(jié)構(gòu)和功能也不斷改進(jìn)，生產(chǎn)廠家不斷推出功能更強(qiáng)的產(chǎn)品，平均35年更新?lián)Q代一次。 PLC的發(fā)展主要由兩個(gè)趨勢(shì)：其一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的PLC發(fā)展，使之適應(yīng)于復(fù)雜單機(jī)，數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的控制要求。其二是向控制、管

23、理一體化，并且具有更完善的通訊聯(lián)網(wǎng)功能的高檔大型PLC發(fā)展，使之于計(jì)算機(jī)組成單元控制系統(tǒng)。二 開(kāi)發(fā)各種智能模塊，增強(qiáng)過(guò)程控制功能智能I/O模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU與主CPU并行工作，占用主機(jī)CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。智能模塊主要有模擬量I/O、PID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、BASIC與C語(yǔ)言組件等。由于智能I/O的應(yīng)用，使過(guò)程控制功能大為增強(qiáng)，某些PLC的過(guò)程控制還具有自適應(yīng)、參數(shù)自整定功能，使調(diào)試時(shí)間減少，控制精度提高。三 PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)結(jié)合目前，個(gè)人計(jì)算機(jī)主要用作PLC的編程器、操作站或人/機(jī)接口終端，其發(fā)展是使P

24、LC具備個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能。大型PLC采用功能很強(qiáng)的微處理器和大容量存儲(chǔ)器，將邏輯控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算和通訊功能緊密地結(jié)合在一起。這樣，PLC與個(gè)人計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)在功能和應(yīng)用方面相互滲透，使控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比不斷提高。四 通信聯(lián)網(wǎng)功能不斷增強(qiáng)PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使PLC與PLC之間、PC與計(jì)算機(jī)之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所遇的PLC產(chǎn)品都有聯(lián)網(wǎng)通信功能，通過(guò)雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。目前，PLC與PLC之間的網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的。通信協(xié)議想制造自動(dòng)化協(xié)議靠攏，將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC

25、與計(jì)算機(jī)之間可以方便的進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)。五 發(fā)展新的編程語(yǔ)言，增加容錯(cuò)功能改善和發(fā)展新的編程語(yǔ)言、高性能的外部設(shè)備和圖形監(jiān)控技術(shù)構(gòu)成的人/機(jī)對(duì)話技術(shù)，除梯形圖、流程圖、專用語(yǔ)言指令外，增加BASIC語(yǔ)言的編程功能。增加容錯(cuò)功能，如雙機(jī)熱備、自動(dòng)切換I/O、雙機(jī)表決（當(dāng)輸出狀態(tài)與PC邏輯狀態(tài)比較出錯(cuò)時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)該輸出）、I/O三重表決（對(duì)I/O狀態(tài)進(jìn)行軟硬件表決，取兩臺(tái)相同的），以滿足極高可靠性的要求。第二章 可編程控制器的組成與基本原理可編程控制器是工業(yè)專用微機(jī)控制裝置，具有典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。用其結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)也是典型的工業(yè)控制系統(tǒng)。第一節(jié) 編程控制器組成的控制系統(tǒng)由可編程控制器作為控制器構(gòu)成的

26、自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量控制；可實(shí)現(xiàn)斷續(xù)控制，也可構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的組成可分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、可編程控制器和外圍設(shè)備等幾部分。 圖 PLC組成的控制系統(tǒng) 1 輸入設(shè)備輸入設(shè)備的作用是產(chǎn)生輸入控制信號(hào)送入可編程控制器。常用的輸入設(shè)備包括控制開(kāi)關(guān)和傳感器?？刂崎_(kāi)關(guān)可以是按鈕限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器的接點(diǎn)等。傳感器包括各種數(shù)字式和模擬式傳感器，如光柵位移式傳感器、熱電阻、熱電偶等。另外，常用的輸入設(shè)備還有接點(diǎn)狀態(tài)編程器和通信接口以及其它計(jì)算機(jī)等。2 輸出設(shè)備輸出設(shè)備的作用是將可編程控制器的輸出控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象工作的信號(hào)。常用的輸出設(shè)

27、備包括電磁開(kāi)關(guān)、直流電動(dòng)機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、電磁閥、電磁繼電器、電磁離合器和加熱器等。如需要也可接CRT顯示器和打印機(jī)等。3 可編程控制器可編程控制器在控制系統(tǒng)中起控制器的作用。它將輸入信號(hào)讀入后按一定的控制規(guī)律進(jìn)行處理，然后產(chǎn)生控制信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備工作。4 外圍設(shè)備外圍設(shè)備可完成用戶與可編程控制器對(duì)話、程序的存儲(chǔ)及打印等功能?？删幊炭刂破鞯耐鈬O(shè)備可供選用的較多，有編程器、盒式磁帶、EPROM寫入器等。另外，外圍設(shè)備還有復(fù)印機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等。不同的系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)功能需要選配外圍設(shè)備。外圍設(shè)備在很大程度上決定了可編程控制器的發(fā)展。第二節(jié) 可編程控制器的組成可編程控制器的組成基本同

28、計(jì)算機(jī)一樣，有電源、中央處理器、輸入輸出接口及外圍設(shè)備接口構(gòu)成。如圖為可編程控制器的結(jié)構(gòu)框圖。 圖 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)第三節(jié) 可編程控制器的基本工作原理一可編程控制器基本工作原理 可編程控自器與繼電器邏輯控制電路類似，也是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入的特定狀況和控制要求來(lái)完成控制任務(wù)的。但它與繼電器邏輯控制電路不同的是，它不是靠邏輯電路的固定組合和系統(tǒng)中器件并行運(yùn)行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求，而是在其硬件系統(tǒng)的支持下，通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)完成控制任務(wù)。這一點(diǎn)則和一般計(jì)算機(jī)的工作原理相一致。所以，從廣的角度上講，可編程控制器實(shí)質(zhì)上也是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。但與計(jì)算機(jī)相比，它與工業(yè)控制相連的接口具有更強(qiáng)的

29、性能，其編程語(yǔ)言也更易于編寫。而更主要的區(qū)別則是PLC采用順序的逐條的掃描用戶程序的運(yùn)行方式，具體說(shuō)，如果根據(jù)程序運(yùn)行的結(jié)果，一個(gè)輸出線圈應(yīng)接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)并不立即動(dòng)作，而必須等用戶程序全部掃描結(jié)束后，才會(huì)同時(shí)將輸出動(dòng)作信息全部送出執(zhí)行，即是說(shuō)，PLC采用了一種區(qū)別于一般計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式掃描技術(shù)。二 掃描原理 如前所述，可編程控制器實(shí)施控制實(shí)質(zhì)上是采用了對(duì)整個(gè)用戶程序循環(huán)執(zhí)行的工作方式。即執(zhí)行用戶程序不是只執(zhí)行一遍，而是一遍一遍不停的循環(huán)執(zhí)行。這里每執(zhí)行一遍我們稱為掃描一次。掃描一遍全部用戶程序的時(shí)間叫做掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短，與程序中指令的數(shù)量以及每條指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。應(yīng)

30、保障掃描周期足夠短，以保證在前一次掃描中剛好未捕捉到的某變量的變化狀態(tài)，在下一次掃描過(guò)程中必定被捕捉到。就一般控制系統(tǒng)而言，從控制現(xiàn)場(chǎng)取得控制信息的方式有兩種：（1） 實(shí)施采集 即在程序執(zhí)行的過(guò)程中，如果需要某一信息，就實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的該信息。這種信息采集方式有兩個(gè)特點(diǎn)：一是采集到的每個(gè)信息都是實(shí)時(shí)的；二是由于控制過(guò)程往往需要采集多個(gè)相關(guān)信息，這些相關(guān)信息采集的時(shí)間就不可能完全一致，有時(shí)還可能前后延時(shí)較多，這樣也就可能破壞了這些相關(guān)信息在時(shí)間上的相關(guān)一致性。（2） 定時(shí)采集 即在每一循環(huán)掃描周期內(nèi)，定時(shí)地采集所需的現(xiàn)場(chǎng)信息，存儲(chǔ)到隨機(jī)存儲(chǔ)器指定的存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，即輸入映像區(qū)內(nèi)，將輸入映像區(qū)刷新。

31、程序在掃描、執(zhí)行過(guò)程中，均從輸入映像區(qū)中獲取所需的現(xiàn)場(chǎng)信息，而不是直接從外設(shè)去采集。這樣采集到的現(xiàn)場(chǎng)信息盡管有先后差異，但其差異相當(dāng)小，可以近似認(rèn)為信息是同時(shí)采集到的。與輸入類似，輸出對(duì)被控制對(duì)象的控制信息，也不是采用邏輯運(yùn)算決策后形成一個(gè)輸出控制量就輸出一個(gè)的辦法，而是在掃描執(zhí)行程序過(guò)程中將所求得的每一個(gè)輸出存放在隨機(jī)存儲(chǔ)器指定的特定區(qū)域，即輸出映像區(qū)內(nèi)。直到用戶程序掃描執(zhí)行結(jié)束后，方將所有存儲(chǔ)于輸出映像區(qū)的被控對(duì)象的控制信息集中輸出。驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。相對(duì)于史實(shí)采集方式，這種采集方式亦有兩個(gè)特點(diǎn)，但與實(shí)時(shí)采集方式的特點(diǎn)區(qū)有較大的區(qū)別：所采集到的每個(gè)信息都是實(shí)時(shí)的，但求得的控制信息并輸出控制信息

32、卻不是實(shí)時(shí)的；在求得的每個(gè)控制決策信息時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)輸入信息在時(shí)間上的相關(guān)一致性。PLC通常采用定時(shí)采集信息、定時(shí)輸出控制信號(hào)的方法。PLC的掃描工作方式可以按固定的順序運(yùn)行，即每掃描一遍即執(zhí)行一遍，這種方法多用于小型PLC，其優(yōu)點(diǎn)是提高了系統(tǒng)抗干擾能力；而對(duì)于大型系統(tǒng)，當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)很多時(shí)，響應(yīng)的及時(shí)性則較難于滿足。此時(shí)，也可采用分時(shí)分批掃描執(zhí)行的方法，以縮短掃描周期、提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)性。顯然，PLC由于定時(shí)采樣，變量都是離散量，其系統(tǒng)處理信息的特征實(shí)際體現(xiàn)為數(shù)字控制系統(tǒng)而非模擬采樣控制系統(tǒng)。三 控制器掃描周期的運(yùn)行步驟可編程控制器是在其系統(tǒng)軟件的支持下按掃描原理工作的，即是按順序循環(huán)工作的。每

33、一循環(huán)即為一個(gè)掃描周期。而每一個(gè)掃描周期均分為自診斷、采樣輸入、執(zhí)行擁護(hù)程序、輸出刷新、通信五個(gè)階段。如圖所示： 圖 PLC的掃描周期1 自診斷PLC在上電后和進(jìn)行每一次掃描之前都要執(zhí)行自診斷程序以保證設(shè)備的可靠性。如果CPU出現(xiàn)故障，或用戶程序執(zhí)行時(shí)間太長(zhǎng)，是掃描時(shí)間超過(guò)WDT的設(shè)定時(shí)間，WDT將使PLC停止運(yùn)行，復(fù)位輸入輸出，并給出報(bào)警信號(hào)。而WDT的功能主要是針對(duì)CPU工作過(guò)程中出現(xiàn)受外界干擾而產(chǎn)生程序跑飛，以后始終不能再進(jìn)行掃描循環(huán)的嚴(yán)重情況而設(shè)置的。2 采樣輸入在采樣階段，PLC以順序掃描的方式采樣所有輸入的狀態(tài)，并存入存儲(chǔ)器輸入映像區(qū)中，然后轉(zhuǎn)入程序掃描執(zhí)行階段。在程序掃描執(zhí)行期間

34、，用戶程序中所有的輸入映像區(qū)的值，即使外部輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)隨之改變，這種變化只能在下一掃描周期輸入采樣時(shí)才能再度入。3 執(zhí)行用戶程序PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，一個(gè)掃描周期中包含了用戶程序掃描狀態(tài)過(guò)程。在程序掃描執(zhí)行階段，先從存儲(chǔ)器輸入映像區(qū)中讀入程序中所需要的輸入狀態(tài)，從存儲(chǔ)器輸出映像區(qū)中讀入程序中所需的輸出狀態(tài)，以及程序中規(guī)定要讀入的內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。然后，按照程序的安排進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存入存儲(chǔ)器輸出映像區(qū)。由于使用了輸入輸出狀態(tài)映像區(qū)，用戶程序具有三個(gè)明顯的特點(diǎn)：1） 由于在同一掃描周期內(nèi)，對(duì)每一輸入狀態(tài)只采樣一次，其在整個(gè)掃描周期內(nèi)是一致

35、的，因而不會(huì)造成在同一掃描周期內(nèi)運(yùn)算結(jié)果的混亂。2） 在同一掃描周期內(nèi)，對(duì)每一輸出狀態(tài)一般只運(yùn)算并存儲(chǔ)一次，如果程序中運(yùn)算、存儲(chǔ)多次，則僅最后一次有效。3） 在同一掃描周期內(nèi)，每一存儲(chǔ)在輸出狀態(tài)映像區(qū)中的輸出狀態(tài)，在用戶程序中亦可作為邏輯運(yùn)算的條件使用。4 輸出刷新在程序掃描執(zhí)行階段完成以后，存儲(chǔ)器輸出映像區(qū)中已存有所有輸出繼電器的狀態(tài)。在輸出刷新階段，將存儲(chǔ)器輸出映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，并驅(qū)動(dòng)多有外部輸出電路，至此，才真正完成了驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載的功能。5 通信配有網(wǎng)絡(luò)的PLC，在掃描周期的通信階段中，進(jìn)行PLC之間以及PLC與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。在五個(gè)掃描過(guò)程中，用戶程

36、序掃描過(guò)程執(zhí)行的時(shí)間是不確定的，其余四個(gè)掃描過(guò)程的時(shí)間則是確定的。用戶程序掃描執(zhí)行時(shí)間由兩個(gè)因素決定，一是CPU的處理速度，一是用戶程序的長(zhǎng)短。實(shí)際上，由于在程序執(zhí)行過(guò)程中，運(yùn)算條件不同、執(zhí)行語(yǔ)句不同、子程序的執(zhí)行次數(shù)不同等，就使得每執(zhí)行一次用戶程序掃描周期的時(shí)間不同，量掃描周期時(shí)間顯然是不準(zhǔn)確的。第四節(jié) PLC的幾種編程語(yǔ)言 PLC作為專為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的自動(dòng)裝置，其主要使用者為工廠的廣大電氣技術(shù)人員，考慮到他們的傳統(tǒng)習(xí)慣以利于使用推廣普及，通常PLC不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言，而采用梯形圖語(yǔ)言、指令助記符語(yǔ)言、控制系統(tǒng)流程圖語(yǔ)言、布爾代數(shù)語(yǔ)言等、在這些語(yǔ)言中，尤以梯形圖、指令助記符語(yǔ)言最為常用。

37、一： 梯形圖語(yǔ)言 PLC的梯形圖在形式上沿襲了傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制圖，是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演化而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言。它將PLC內(nèi)部的各種編程元件（如繼電器的觸點(diǎn)、線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）和各種具有特定功能的命令用專用圖形符號(hào)、標(biāo)號(hào)定義，并按邏輯要求及連線規(guī)律組合和排列，從而構(gòu)成了表示PLC輸入、輸出之間控制關(guān)系的圖形。由于它在繼電接觸器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能強(qiáng)大、使用靈活的指令，并將計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)融合進(jìn)去，是邏輯關(guān)系清晰直觀、編程容易、可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能大大超過(guò)傳統(tǒng)的繼電接觸控制回路，所以很受用戶歡迎。他是目前用的最多的PLC編程語(yǔ)言。在梯形圖中，分別用符號(hào) 、表示

38、PLC編程軟件（軟繼電器）的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。與傳統(tǒng)的控制圖一樣，每個(gè)繼電器和相應(yīng)的觸點(diǎn)都有自己的特定符號(hào)，以示區(qū)別，其中有些對(duì)應(yīng)的PLC外部的輸入。輸出，有些對(duì)應(yīng)內(nèi)部的繼電器和寄存器。應(yīng)當(dāng)注意的是它們并非是物理實(shí)體，而是“軟繼電器” 。每個(gè)“軟繼電器”僅對(duì)應(yīng)PLC存貯單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)緊閉、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；狀態(tài)為“0”時(shí)，正好相反。還應(yīng)注意的PLC梯形圖表示的并不是一個(gè)實(shí)際電路，而只是一個(gè)控制程序，其間的連線表示的是他們之間的邏輯關(guān)系即所謂“軟連線”。另外一些在PLC中進(jìn)行特殊運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理的指令，也被看作是一些廣義的、特殊的輸出軟件，常用類似

39、于輸出線圈的方括號(hào)加上一些特定符號(hào)來(lái)表示。這些運(yùn)算符號(hào)活哈促里一般是以前面的邏輯運(yùn)算作為其觸發(fā)條件。二、指令助記符語(yǔ)言 助記符語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言，它用一些簡(jiǎn)潔易記的文字符號(hào)表達(dá)PLC的各種指令。對(duì)于同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語(yǔ)言和梯形圖語(yǔ)言是相互對(duì)應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語(yǔ)言常用于手持編程器中，因其顯示屏幕小不便于輸入和顯示梯形圖。特別是再生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)編制、調(diào)試程序時(shí)，經(jīng)常適用于手持編程器。而梯形圖多用于計(jì)算機(jī)編程環(huán)境中。第五節(jié) 立石公司C系列P型機(jī)的基本特性O(shè)MRON（立石）公司的C系列P型機(jī)屬于小型PLC,其品種亦有100多種。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用的是C60P及C60P擴(kuò)展。所以說(shuō)明特

40、性的同時(shí)主要以C60P為例。按照功能可分為三類：基本型、擴(kuò)展型和專用型單元。基本型單元是帶有CPU的單元，又稱為主機(jī)。它既有輸入端又有輸出端，可以單獨(dú)使用。擴(kuò)展型又稱為I/O單元，不帶CPU，不能單獨(dú)使用，只能作I/O點(diǎn)擴(kuò)展或單一輸入或單一輸出擴(kuò)展，以增加系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)。專用單元也不帶CPU，不能單獨(dú)使用，它們是一些專用部件，如模擬定時(shí)單元，連接單元等，不辦不用作I/O擴(kuò)展，而用于其它功能擴(kuò)展，但要占用I/O端口地址。一 C系列P型機(jī)可編程控制器的型號(hào) 1 基本單元型號(hào)由三部分組成，與部分是系列號(hào)，I/O點(diǎn)數(shù)，另一部分是但愿特性，最后一部分是單元供電種類。例如C60P-CDR-D表示是C系

41、列P型32直流24V輸入，28點(diǎn)繼電器節(jié)電輸出，直流24V供電的基本單元。2 擴(kuò)展單元擴(kuò)展單元分為I/O擴(kuò)展單元和單一擴(kuò)展單元。（1）I./O擴(kuò)展單元的型號(hào)和基本單元大致相同，只在型號(hào)第二個(gè)部分單元種類改用E表示擴(kuò)展，I/O點(diǎn)數(shù)與基本單元一樣。（2）單一擴(kuò)展單元型號(hào)與基本單元相似，只是單元種類改為表示輸入擴(kuò)展，或改為輸出擴(kuò)展。例如：C60P-EAR-A表示C系列P型擴(kuò)展單元，交流240100V供電，有32點(diǎn)交流100V輸入，有28點(diǎn)繼電器接（帶插座）輸出.3 專用單元用于其它功能擴(kuò)展，要占用I/O地址。二 系統(tǒng)配置由C 系列P型PLC組成的控制系統(tǒng)，至少要一臺(tái)P型的基本單元。如果系統(tǒng)的輸入信號(hào)

42、和輸出信號(hào)控制點(diǎn)多，基本單元的I/O口點(diǎn)不夠用時(shí)，可以引入I/O擴(kuò)展單元來(lái)滿足實(shí)際需要。有4種型號(hào)的CPU單元與6種型號(hào)的I/O擴(kuò)展單元組合，構(gòu)成I/O點(diǎn)從20點(diǎn)到120點(diǎn)的系統(tǒng)，可有30多種不同的組合。系統(tǒng)配置原則：1 一個(gè)系統(tǒng)只設(shè)置一個(gè)基本單元。2 一個(gè)基本單元可連接I/O擴(kuò)展單元增加I/O點(diǎn)，I/O總數(shù)不得超過(guò)80。與下檔擴(kuò)展單元組合，系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)小于2倍基本單元I/O數(shù)。與同檔擴(kuò)展單元組合，系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)為基本單元I/O點(diǎn)數(shù)的兩倍。但是廠家推薦，采用主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)大于擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)的方式。對(duì)CPU單元來(lái)講，只能增設(shè)一臺(tái)擴(kuò)展I/O單元。3 模擬定時(shí)器單元或I/O鏈接單元可在上述任何

43、組合中任接一個(gè)。三 可編程控制器的器件PLC可看成許多繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等器件組成的集合體，這些期間就稱為PLC器件。一般包括：輸入繼電器（IR）、輸出繼電器（OR）、內(nèi)部輔助繼電器（MR）、專用內(nèi)部輔助繼電器（SMR）、暫存繼電器（TR）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIM/CNT）、保持繼電器（HR）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（DM）。第六節(jié) 松下電工可編程控制器產(chǎn)品FP1介紹日本松下電工的FP系列產(chǎn)品雖然進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)較晚，但由于設(shè)計(jì)上的獨(dú)到處以及優(yōu)良的控制功能，一經(jīng)推出，就備受歡迎。FP1是一種功能很強(qiáng)的小型機(jī)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用先進(jìn)的方法及組件，使其具有通常只在大型PLC中才具備的功能，且具有其他控制器所不具

44、備的功能。雖然是小型機(jī)，但其性價(jià)比較高，比較符合我國(guó)國(guó)情，特別是適合在輕工業(yè)中、小型企業(yè)中使用。一、 FP1系列產(chǎn)品的類型及構(gòu)成在日本松下電工公司生產(chǎn)的FP系列產(chǎn)品中，F(xiàn)P1屬于小型PLC產(chǎn)品。該產(chǎn)品系列有緊湊小巧的C14型與C16型，還具有高級(jí)處理功能的C24、C40、C56、C72型等多種規(guī)格。擴(kuò)展單元有E8E40四種規(guī)格，形成系列化產(chǎn)品。產(chǎn)品型號(hào)標(biāo)志中，以C字母開(kāi)頭代表主控單元（或稱主機(jī)），以E字母開(kāi)頭代表擴(kuò)展單元（或稱擴(kuò)展機(jī)），后面跟的字母代表I/O點(diǎn)數(shù)。下面以FP1系列C24型可編程控制器為例子，說(shuō)明控制器的各部分簡(jiǎn)單說(shuō)明：（1） RS232口：只有C型機(jī)才配有，該口能與PC機(jī)通信編

45、程，也可連接其他外圍設(shè)備（I.O.P智能操作板，條形碼判讀器和串行打印機(jī)等）。（2） 運(yùn)行監(jiān)視指示燈（3） 電池座：在控制單元內(nèi)設(shè)有蓄電池，電池壽命一般為3到6年。（4） 電源輸入端子：FP1型主機(jī)有交流和支流兩種類型，交流型接100240V交流電源，直流型接24V直流電源。（5） 工作方式選擇開(kāi)關(guān)：共有三個(gè)工作方式檔位，即“RUN”、“REMOTE”、“PROG”。（6） 輸出端子和輸入端子（7） 編程工具連接插座（RS422口）：它可專用外設(shè)電纜連接編程工具。（8） 波特率選擇開(kāi)關(guān)：有19200bps和9600bps兩檔，當(dāng)可編程控制器與外部設(shè)備通信時(shí)候，應(yīng)根據(jù)不同的外設(shè)選擇波特率。（9）

46、 I/O狀態(tài)指示燈：用于指示輸入/輸出的通斷狀態(tài)。（10） I/O擴(kuò)展單元接口插座：用于連接FP1擴(kuò)展單元及A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。二、 FP1的基本指令系統(tǒng)基本指令分為以下四大類，即：（1） 基本順序指令：主要執(zhí)行以位（bit）為單位的邏輯操作，是繼電器控制電路的基礎(chǔ)。（2） 基本功能指令：有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器指令。（3） 控制指令：可根據(jù)條件判斷，來(lái)決定程序執(zhí)行順序和流程指令。（4） 比較指令：主要驚醒數(shù)據(jù)比較。第七節(jié) 可編程控制器的編程編制 一 編程控制器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PLC地控制邏輯是由編程實(shí)現(xiàn)的。PLC 的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為梯形圖、邏輯功能圖、指令語(yǔ)句表及邏輯代數(shù)式等

47、幾種。各種類型PLC基本上同時(shí)具備兩種或兩種以上的編程語(yǔ)言，其中一梯形圖和編碼表用得最多。梯形圖是在繼電控制系統(tǒng)電氣原理圖基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的一中梯形圖語(yǔ)言。它沿用了繼電器、接點(diǎn)、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，信息流向清楚、簡(jiǎn)單、直觀、容易看懂，不需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。梯形圖在PLC中非常普遍。通常個(gè)廠家、各類型PLC都適合于邏輯代數(shù)基礎(chǔ)和熟悉數(shù)字電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員使用最為方便。各廠家各型號(hào)PLC的梯形圖略有差別，但是指令功能、編程原理和方法是一致的。下面僅以日本立石公司的C系列P型機(jī)進(jìn)行介紹。二 基本指令P型PLC中的基本指令可以用簡(jiǎn)易編程器上相應(yīng)的指令鍵輸入PLC。在簡(jiǎn)易編程器上的指令鍵有：

48、LD、AND、OR、NOT、OUT、CNT、TIM、TR、HR、SFT。此處只對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所用到的指令進(jìn)行說(shuō)明。第三章 松下電工PLC編程工具及三維監(jiān)控組態(tài)軟件的簡(jiǎn)介第一節(jié) 松下電工PLC編程工具簡(jiǎn)介FP1系列PLC的編程手段有兩種：一是利用其配套編程軟件在個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編程；另一種是使用FP手持編程器進(jìn)行程序編輯。下面主要介紹前一種。一、 松下電工PLC編程軟件日本松下電工公司開(kāi)發(fā)的PLC編程軟件有三種，一個(gè)是DOS環(huán)境下使用的NPSTGR；另兩種軟件是WINDOWS環(huán)境下使用的FPWINGR和FPSOFT。這3種軟件雖然使用的環(huán)境不同，但他們均可支持所有松下電工PLC產(chǎn)品，其功能

49、和操作步驟大同小異。FPWINGR軟件采用的是典型的WINDOWS界面，具有中英文兩種版本。菜單界面、編程界面、監(jiān)控界面等可同時(shí)以窗口形式相疊或平鋪顯示，甚至可以把兩個(gè)不同的程序在一個(gè)屏幕上同時(shí)顯示，各種功能切換和指令的輸入既可沿用NPSTGR軟件用鍵盤上的快捷操作鍵操作，也可用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖標(biāo)操作。特別是它在軟件的“幫助”菜單中增加了軟件操作方法和指令、特殊內(nèi)部繼電器、特殊數(shù)據(jù)寄存器等一覽表。這樣在沒(méi)有手冊(cè)的情況下，用戶也能方便的使用。由于FPWINGR是新近開(kāi)發(fā)的軟件，其各項(xiàng)功能更趨于合理、使用更加方便。二、 FP編程器FP編程器二是一種手持編程工具。適用于FP系列的PLC，它的功能如下：（1

50、）程序編輯。利用FP編程器可輸入修改、插入及刪除已經(jīng)寫入CPU內(nèi)部RAM的命令。用它的操作鍵，可容易地進(jìn)行程序地編輯。（2）FP編程器具有“OP”功能。用此功能，可監(jiān)視或設(shè)置存儲(chǔ)于PLC中的繼電器通/斷狀態(tài)、寄存器內(nèi)容以及系統(tǒng)寄存器參數(shù)等。（3）程序雙向傳送到FPWINGR或PLC中等。 第二節(jié) 監(jiān)控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介一、監(jiān)控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介1 概念組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制地專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)地軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好地用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)介地使用方法，其預(yù)設(shè)置地各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層地各項(xiàng)功能、并能同時(shí)支持各種硬件廠家地計(jì)算機(jī)和I

51、/O設(shè)備，與高可靠地工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬監(jiān)地全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。2 組態(tài)軟件地發(fā)展和現(xiàn)狀在20實(shí)際80年代末期，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)地普及，PC機(jī)開(kāi)始走上工業(yè)監(jiān)控地歷史舞臺(tái)，與此同時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)基于PC總線的各種數(shù)據(jù)I/O卡板，加上軟件工業(yè)地迅速發(fā)展，開(kāi)始有人研究和開(kāi)發(fā)通用地PC監(jiān)控軟件地一組態(tài)軟件。世界上第一個(gè)把組態(tài)軟件作為商品進(jìn)行開(kāi)發(fā)、銷售地專業(yè)軟件公司是美國(guó)地Wonderware公司，它于80年代末期率先在推出第一個(gè)商品化地監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch。此后組態(tài)軟件得到了迅猛地發(fā)展。目前世界上地組態(tài)軟件有幾十種之多，國(guó)際上較為知名地監(jiān)控組態(tài)軟件有：Fix，Into

52、uch，Wincc，Labview，Citech等。3 組態(tài)軟件地特點(diǎn)組態(tài)軟件最突出地特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)。數(shù)據(jù)地輸出輸入、數(shù)據(jù)地處理、顯示、存儲(chǔ)及管理等多個(gè)任務(wù)需在同一個(gè)系統(tǒng)中同步快速地進(jìn)行。三、 力控監(jiān)控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介北京三維科技股份有限公司推出地力控監(jiān)控組態(tài)軟件（ForceControl）是一個(gè)面向方案地HMI/SCADA平臺(tái)軟件。它基于流行地32位Windows平臺(tái)，其豐富地I/O驅(qū)動(dòng)能夠連接到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，分布式實(shí)時(shí)多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可提供訪問(wèn)工廠和企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)地一個(gè)公用入口。內(nèi)置TCP/IP協(xié)議地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序使用戶可以充分利用Internet或Internet地網(wǎng)絡(luò)資源。力控地應(yīng)用范圍廣泛，

53、可用于開(kāi)發(fā)石油、化工、半導(dǎo)體、汽車、電力、機(jī)械、冶金德國(guó)那多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域地工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)制、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷等系統(tǒng)。1 Forcecontrol的集成環(huán)境：Forcecontrol是一個(gè)集成的、開(kāi)放的HMI/SCADA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，運(yùn)行在Windows98/NT/2000下。以下是集成環(huán)境提供的核心部分：開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（draw）：開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動(dòng)力控其他程序組件等。界面運(yùn)行系統(tǒng)（view）：界面運(yùn)行系統(tǒng)用來(lái)運(yùn)行有開(kāi)發(fā)系統(tǒng)創(chuàng)建的畫面。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)

54、責(zé)實(shí)施數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理等。I/O驅(qū)動(dòng)程序：I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)力控與I/O設(shè)備的通信。它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳送到力控的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后在界面運(yùn)行系統(tǒng)的畫面上動(dòng)態(tài)顯示。網(wǎng)絡(luò)通信程序（Netclient/Netserver）:程序采用TCP/IP通信協(xié)議，可利用Internet/Intranet實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上力控之間的數(shù)據(jù)通信。2 Forcecontrol2.6中其他可選程序組件串行通信程序（SCOMClient/SCOMServer）:程序采用串行通信方式。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間，使用RS232C/422/485接口，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的通信；如果使用RS485總線，還可實(shí)現(xiàn)一對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信。撥號(hào)通信程序（TelClient/TelServer）：撥號(hào)通信程序使用電話撥號(hào)方式進(jìn)行通信。任何地方與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)之間，只要能撥打電話，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的