基于PLC控制的液體混合加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目：題目： 基于基于PLCPLC控制的液體混合加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制的液體混合加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓姓 名：名： 陳艷陳艷 所在系部：所在系部： 自動(dòng)控制系自動(dòng)控制系 班級名稱：班級名稱： 檢測技術(shù)及應(yīng)用檢測技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)學(xué) 號：號： 08032501120803250112 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 廖一廖一 20102010 年年 1212 月月目 錄第 1 章 可編程控制器（PLC）概述.21.1 可編程控制器的基本概念 .21.2 可編程控制器的特點(diǎn) .31.3 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 .51.4 三菱 FX 系列 PLC 簡

2、介 .8第 2 章 傳感器及應(yīng)用技術(shù).122.1 傳感器的概述 .122.2 溫度傳感器 .122.3 液位傳感器 .14第 3 章 PLC 控制混合液體加熱程序設(shè)計(jì) .153.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .153.2 混合液體裝置示意圖 .163.3PLC 外部接線圖 .163.4 梯形圖 .173.5 指令表 .18第 4 章 PLC 程序的調(diào)試 .194.1PLC 內(nèi)存的清除 .194.2 程序的寫入 .194.3 程序的運(yùn)行 .204.4 程序的檢驗(yàn) .20參考文獻(xiàn).21致 謝.22摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保

3、障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題，可編程控制器系統(tǒng)不斷滿足各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)需要,提高生產(chǎn)效益。 本文主要對可編程控制器的特點(diǎn)，用途和發(fā)展進(jìn)行一些介紹并著重以三菱PLC 為例介紹了可編程控制器（PLC）在控制混合液體加熱中的應(yīng)用，根據(jù)控制要求，對控制系統(tǒng)的分析給出 I/O 列表、控制梯形圖以及程序的調(diào)試，并給出了調(diào)試過程和控制系統(tǒng)邏輯控制部分的方法;另外還對可編程控制器在現(xiàn)代工業(yè)中的作用進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。關(guān)鍵詞：PLC；梯形圖；控制系統(tǒng) 第 1 章 可編程控制器概述1.1 可編程控制器的基本概念可編程控制器的定義可編程控

4、制器一直在發(fā)展中，因此直到目前為止，還未能對其下最后的定義，美國電氣制造商學(xué)會 NEMA 在 1980 年給可編程控制器作了如下的定義：“可編程控制器是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶以存儲指令，用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)和演算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是用來執(zhí)行 PLC 之功能者，亦被視同為 PLC，但不包括鼓式或機(jī)械式順序控制器。 ” 國際電工委員會曾于 1982 年 11 月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985 年1 月又頒發(fā)了第二稿，1987 年 2 月頒發(fā)了第三稿。草案中對可編程控制器的定義是：“可編

5、程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ”此定義強(qiáng)調(diào)了可編程控制器是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)” ，即它也是一種計(jì)算機(jī)。它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)”的計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令” ，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)操作，它還具有“數(shù)字量或模擬量的輸入/輸出控制”的能力，并

6、且容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體” ，易于“擴(kuò)充” 。定義還強(qiáng)調(diào)了可編程控制器直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特征。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，可編程控制器與以往所講的鼓式，機(jī)械式的順序控制器在“可編程”方面有質(zhì)的區(qū)別，由于PLC 引入了微處理機(jī)及半導(dǎo)體存儲器等新一代電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活地修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的?？删幊炭刂破鞯陌l(fā)展1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺可編程序控制器 PDP-14，并在 GM 公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。接著美國 MODICON 公司也研制出 08

7、4 控制，從此，這項(xiàng)新技術(shù)迅速在世界各國得到推廣應(yīng)用。1971 年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺可編程序控制器 DSC-18。1973 年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。我國從 1974 年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC 采用通訊微處理器之后，這種控制器就不在不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以 16 位和少數(shù) 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使 PLC 的功能增強(qiáng)，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本

8、下降，編程和故障檢測更為靈活，方便。1.2 可編程控制器的特點(diǎn) (1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的 1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)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。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和

9、同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(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。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 (2)硬件配套齊全，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，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接

10、外部接線。PLC 有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。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。近年來PLC 的功能單元大量涌現(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(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，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)

11、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。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4）容易改造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)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。 (5)體積小，重量輕，能耗低以超小

12、型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.3 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC 的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1.1 所示。圖

13、 1.1 PLC 的結(jié)構(gòu)框圖（1）CPU 的構(gòu)成CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) CPU，它按PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是

14、PLC 不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 (2)I/O 模塊PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入

15、信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI） ，開關(guān)量輸出（DO） ，模擬量輸入（AI） ，模擬量輸出（AO）等模塊。 常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA） 、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按 I/O

16、點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 (3) 電源模塊 PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC 或 110VAC） ，直流電源（常用的為 24VDC） 。 (4) 底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 (5) PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 a. 編程設(shè)備：編程器是 PLC 開

17、發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 b.人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 可編程控制器的基本原理（1） 掃描技術(shù) 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC

18、 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 a.輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 b.用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路

19、，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起

20、作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點(diǎn)。即使用 I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 c.輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU 按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是 PLC 的真正輸出。 1.4 三菱 FX 系列 PLC 簡介FX 系列 PLC 是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC 產(chǎn)品。其

21、中 FX2 是 1991 年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC 等系列 PLC，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)。FX2N 是 FX 系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。其最基本單元如表 1-1 所示， 。用戶存儲器容量可擴(kuò)展到 16K 步。I/O 點(diǎn)最大可擴(kuò)展到 256點(diǎn)。它有 27 條基本指令，其基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型 PLC。有多種特殊功能模塊，使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位

22、置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N 有 3000 多點(diǎn)輔助繼電器、1000 點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200 多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn) 16 位加計(jì)數(shù)器、35 點(diǎn) 32 位加/減計(jì)數(shù)器、800 多點(diǎn) 16 位數(shù)寄存器、128 點(diǎn)跳步指針、15 點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。表 1-1 FX2N 系列 PLC 基本單元繼電器輸出可控硅輸出晶體管輸出輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)FX2N-16MR-001 FX2N-16MT-0018824-32FX2N-32MR-001FX2N-32MR-001FX2N-32MR-001161624-32FX2N-48MR-001FX2N-32MR-001FX

23、2N-48MR-001242448-64FX2N-64MR-001FX2N-6MR-0014FX2N-64MR-001323248-64FX2N-80MR-001FX2N-80MR-001FX2N-80MR-001404048-64FX2N-128MR-001 FX2N-128MR-001646448-64 FX 系列 PLC 內(nèi)部資源FX 系列 PLC 內(nèi)部有 CPU、存儲器、輸入/輸出接口單元等硬件資源，按存儲器數(shù)據(jù)的性質(zhì)把這些數(shù)據(jù)寄存器 RAM 命名為輸入繼電器區(qū)，輸出繼電器區(qū)，輔助繼電器區(qū)，狀態(tài)繼電器區(qū)，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器去，數(shù)據(jù)寄存器區(qū)，變址寄存器區(qū)等。PLC 將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲

24、在輸入映像寄存器內(nèi)，即輸入繼電器中。外部輸入電路接通時(shí)對應(yīng)的映像寄存器存儲為 ON。表示該輸入繼電器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于外部輸入信號，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器線圈。輸出繼電器用來將可編程序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，再向后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 輔助繼電器區(qū)PLC 內(nèi)部有很多輔助繼電器（M） ，輔助繼電器和 PLC 外部無任何直接聯(lián)系，它的線圈只能由 PLC 內(nèi)部程序控制。它的常開常閉觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部編程時(shí)使用，且可以無限次自由使用，但不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。外部負(fù)載只能由輸出繼電器觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。FX2N 系列 PLC 的

25、輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。編程的基本環(huán)節(jié)FX 系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件， 也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱為“軟繼電器” 。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。（1）輸入繼電器（ X）PLC 的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器 X 是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號

26、與接線端子編號一致，線圈的吸合或釋放只取決于 PLC 外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于 10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為 X000X007，X010X017,X020X027.它們一般位于機(jī)械的上端。（2）輸出繼電器（ Y）PLC 的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到 PLC 的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000Y007

27、,Y010Y017,Y020Y027。它們一般位于機(jī)械的下端。（3）輔助繼電器（ M）PLC 內(nèi)有很大的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過輸出繼電器來實(shí)現(xiàn)。在 FX2N 中普遍采用 M0M499，共 500 點(diǎn)輔助繼電器，其地址號按十進(jìn)制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。（4）定時(shí)器（T）在 PLC 內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)

28、所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有 1ms、10ms、100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù) K 作為設(shè)定值，也可以用數(shù)字寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)字寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會發(fā)生誤動(dòng)作。（5）計(jì)數(shù)器（C）FX2N 中的 16 位增計(jì)數(shù)器，是 16 位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它是在計(jì)數(shù)信號的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，它有兩個(gè)輸入，一個(gè)用于復(fù)位，一個(gè)用于計(jì)數(shù)。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減 1，當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號的上升沿輸入時(shí)，觸點(diǎn)才斷開 ia，設(shè)定值又寫入，再又進(jìn)入計(jì)

29、數(shù)狀態(tài)。（6）PLC 常用程序設(shè)計(jì)語言簡介在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。PLC 是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常 PLC 不采用微機(jī)的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程。國際電工委員會 1994 年 5 月公布的可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)地說明了句法、語義和下述 5 種編程語言：功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。

30、第 2 章 傳感器及應(yīng)用技術(shù)2.1 傳感器的概述國家標(biāo)準(zhǔn) GB766587 對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成” 。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類。 物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 化學(xué)傳

31、感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。2.2 溫度傳感器2.2.1 溫度傳感器熱電偶溫度傳感器熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是測量精度高；測量范圍廣；構(gòu)造簡單，使用方便。1、溫度傳感器熱電偶測溫基本原理 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A 和 B 焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體 A 和 B 的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn) 1 和 2 之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。溫度傳感器熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。2、溫度傳感器熱電偶的種類常用溫度傳感器熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電

32、偶和非標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶兩大類。所謂標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的溫度傳感器熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶 我國從 1988 年 1 月 1 日起，溫度傳感器熱電偶和溫度傳感器熱電阻全部按 IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T 七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器熱電偶。溫度傳感器熱電阻 溫度傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的

33、主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。1、溫度傳感器熱電阻測溫原理 溫度傳感器熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。2、溫度傳感器熱電阻的種類（1）精通型溫度傳感器熱電阻：工業(yè)常用溫度傳感器熱電阻感溫元件（電阻體）從溫度傳感器熱電阻的測溫原理可知，被測溫度的變化是直接通過溫度傳感器熱電阻阻值的變化來測量的，因此，溫度傳感器熱電阻的引出線等各種導(dǎo)線電阻的變化會給溫

34、度測量帶來影響。（2）鎧裝溫度傳感器熱電阻：鎧裝溫度傳感器熱電阻是由感溫元件（電阻體）、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅(jiān)實(shí)體，它的外徑一般為28mm。與普通型溫度傳感器熱電阻相比，它有下列優(yōu)點(diǎn)：體積小，內(nèi)部無空氣隙，熱慣性上，測量滯后??；機(jī)械性能好、耐振，抗沖擊；能彎曲，便于安裝；使用壽命長。（3）端面溫度傳感器熱電阻：端面溫度傳感器熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲材繞制，緊貼在溫度計(jì)端面。它與一般軸向溫度傳感器熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實(shí)際溫度，適用于測量軸瓦和其他機(jī)件的端面溫度。（4）隔爆型溫度傳感器熱電阻：隔爆型溫度傳感器熱電阻通過特殊結(jié)構(gòu)的接線盒，把其外殼內(nèi)部爆炸

35、性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引超爆炸。2.3 液位傳感器2.3.1 液位傳感器的工作原理用靜壓測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為：gH + Po。式中 P-變送器迎液面所受壓力；-被測液體密度；g-當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；Po-液面上大氣壓；H-變送器投入液體的深度；同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po，使傳感器測得壓力為 gH，顯然通過測取壓力 P，可以得到液位深度。1、穩(wěn)定性好，滿度、零位長期穩(wěn)定性可達(dá) 0.1%FS/年。

36、在補(bǔ)償溫度 070 范圍內(nèi)，溫度飄移低于 0.1%FS，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS。2、具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會損壞變送器，異常時(shí)送器會自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。3、固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長。4、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)耐用。第 3 章 PLC 控制混合液體加熱程序設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容多種液體混合裝置適合于飲料的生產(chǎn)，酒廠的配液，農(nóng)藥廠的配比等。L1,L2,L3 為液面?zhèn)鞲衅鳎琇4 為溫度傳感器，液面淹沒時(shí)接通，兩種液體的輸入和混合液體放液閥由電磁閥 Y1,Y2,Y3 控制，R 為加熱器，M 為攪拌電動(dòng)機(jī)。其控制要求如下。（1）啟動(dòng)

37、電源，按下啟動(dòng)按鈕 SB1，液體 A、液體 B 閥門關(guān)閉，放液體閥門打開 20 秒將容器放空關(guān)閉。 接著接通 Y1，流進(jìn)液體 A，當(dāng)液體達(dá)到傳感器L2 的高度，L2 發(fā)出信號，切斷 Y1 接通 Y2。（2）Y2 接通流進(jìn)液體 B，當(dāng)液位高度達(dá)到 L1，L1 發(fā)出信號，關(guān)斷 Y2，接通 M。（3）M 接通，攪拌液體，使之混合，攪拌 1 分鐘后，自己切斷電動(dòng)機(jī) M，同時(shí)接通加熱器 R。（4）R 接通，對液體進(jìn)行加熱，當(dāng)液體溫度達(dá)到設(shè)定溫度，L3 發(fā)出信號，切斷 R，接通 Y5。（5）當(dāng)液面下降到 L4 處時(shí),L4 由 ON 變?yōu)?OFF,再過 20 秒，容器放空，放液閥門 Y3 關(guān)閉，開始下一個(gè)循

38、環(huán)周期。 （6）當(dāng)按停止按鈕 SB2，待整個(gè)循環(huán)進(jìn)行到結(jié)束，即待灌內(nèi)液體排完，切斷 Y3，不再接通 Y1，停止 Y1，停止工作。表 2-1 I/O 分配表輸入輸出啟動(dòng) SB1X0液體 A 閥門Y1停止 SB2X1液體 B 閥門Y2液體 B 到位限位開關(guān) S1X2攪拌電機(jī) MY5液體 A 到位限位開關(guān) S2X3加熱器 RY4溫度傳感器 S3X4放液閥門Y3液體傳感器 S4X53.2 混合液體裝置示意圖液體A電磁閥 Y1電磁閥 Y2電動(dòng)機(jī)液體B液面?zhèn)鞲衅?S1溫度傳感器 S3液面?zhèn)鞲衅?S2電磁閥 Y3液面?zhèn)鞲衅?S4加熱器 R3.3 PLC 外部接線圖啟動(dòng)停止液體 A 閥門電磁閥液體 B 閥門電磁閥放液閥門加熱器 R攪拌電機(jī) M3.4 PLC 梯形圖3.5 PLC 指令表0 LDF X0052 OR X0003 OR M04 ANI T15 OUT