增量型编码器在工业领域中的应用及编程.doc

毕业设计(论文)说明书题 目： 增量型编码器在工业领 域中的应用及编程 系 别： 机电工程系 专 业： 机械制造及其自动化 学生姓名： 廖理光 学 号： 0605040217 指导教师： 廖晓梅 职 称： 高级工程师 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2010年5月31日摘 要工业领域中有许多设备在某主要部件要求有多个定位之处且位置精确，单纯用许多限位开关已不能满足客户的需要，必须设计出一套定位处能灵活变换且定位准确的控制系统来满足客户的需要。机手升降过程中要求有四次定位处，取消了限位开关。根据客户的具体要求，达到既能满足生产工艺要求，又能降低成本，我们成功设计出一套F930GOT与PLC通讯、监控系统。本系统由Q系列PLC、F930GOT和OMRON增量型编码器（分辨率256）实现。其中F930GOT完成对定位处位置的设定及现场数据的监控。本文简单介绍了其系统的构成、部分画面的编辑及通信网络的实现。该套系统编程简单、控制可靠、操作方便、成本较低，大大降低了操作工的劳动强度。在工厂现场测试过程中，运行正常、性能稳定，具有良好的性能价格比、操作简单方便、维护简单、故障率低，具有很好的推广价值。关键词：编码器；PLC；QD62；F930GOT；AbstractIndustry has a major component in many devices require more precise positioning of the Department and the location, simply use the number of limit switches have been unable to meet customer needs, to design a positioning Department the flexibility to change and accurate positioning control system to meet the needs of customers. Curing press mold process requires four positioning Department canceled the limit switch. According to customers specific requirements, thus achieving the production process to meet the requirements, but also reduce costs, we successfully design a F930GOT and PLC communications, monitoring system. The system consists of Q series PLC, F930GOT and OMRON incremental encoder (Resolution 256) to achieve. Department to complete the positioning of which F930GOT location field data set and monitoring. This paper briefly describes the system structure, part of the picture editing and communications network implementation. The system programming is simple, reliable control and easy operation, low cost and greatly reduce the operators labor intensity. During testing at the factory site, run the normal, stable performance, good performance and low cost, simple operation, easy maintenance and low failure rate, the promotion of good value.Key words：Encoder；PLC；QD62；F930GOT；目 录引言11 总体设计方案11.1 设计方案框图21.2 设计硬件的选择22 编码器32.1 增量式旋转编码器工作原理32.2 编码器的输出回路42.3 硬件接线设计53 三菱Q系列PLC54 QD62高速计数模块64.1 QD62的特点64.2 与外部设备接口84.3 开始运行之前的设置和步骤84.3.1使用注意事项84.3.2开始运行前的步骤94.4 智能功能模块的开关设置104.5 脉冲输入方法134.6 选择计数器格式134.7 实用程序包 GX Configurator-CT144.7.1使用实用程序包的注意事项144.7.2起动智能功能实用程序164.7.3智能模块参数设置164.8 程序设计195 F930GOT图形操作终端205.1 F930GOT简介205.2 F930GOT的工作特性205.3 系统配置225.3.1连接GOT的外围单元225.3.2硬件配置225.3.3软件配置235.4 画面数据的保护和备份235.5 显示单元的名称245.5.1后部面板245.5.2端口功能245.6 启动流程255.7 显示画面功能265.7.1初始显示画面编号写入功能265.7.2画面调用功能275.7.3覆盖功能275.8 用户画面模式285.8.1用户画面模式注意事项285.8.2使用触摸键改变数据285.9 创建显示画面295.9.1项目辅助设置295.9.2数据显示功能295.9.3灯显示功能305.9.4触摸键315.9.5位功能325.10 切换显示画面335.10.1显示屏幕切换概要335.10.2 切换显示画面336 系统的通讯协议356.1 F930GOT与计算机通讯356.2 PLC与计算机通讯356.3 PLC与F930GOT通讯357 系统调试368 总结37谢辞38参考文献39附录40V 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书 第 43 页 共 41 页引言定位控制，最早是从行程开关开始，而后在接近开关、光电开关中的应用已是相当成熟，且方便易用，为工业从机械化向自动化发展作出了很大的贡献。可是，随着工业控制的不断发展，又有了新的要求，定位控制要智能化、柔性化、信息化并更加具有安全性，这样，编码器的应用优点便凸显出来：智能化多点控制：接近开关、光电开关都是单点控制，随着控制要求的增加，控制点越来越多，却不能无限制增加接近开关、光电开关。一个旋转编码器，输出的位置是连续的，而且可以输出速度与加速度的变化量，来实现工作行程中任意点的控制。柔性化运动控制：定位可以在远程柔性调整；在运动过程中，可以有位置对应的速度、加速度的变化，编码器能方便地提供其他定位传感器无法完成的事情。信息化管理：除定位控制点，控制室还可知道其具体位置并显示；可以记录，便于更好地生产管理。经济化：对于多个连续的控制工位，只需个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护及损耗成本降低，使用寿命增长；可长期稳定高效的使用，长期应用成本低廉，其经济化得到凸显。如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合，编码器以其高精度、高分辨率和高可靠性而被广泛用于各种位移测量。1 总体设计方案本设计是一个定位系统，用OMRON增量式编码器检测移动位置的变化，当位置变化时编码器就输出相对应的脉冲个数，将输出的脉冲数接到PLC的高速计数模块处理通过软件编程转换运算得出精确的移动位置。人机界面采用三菱F930GOT触摸屏，用户可以通过触摸屏任意设定位置对数，经PLC处理后控制运动机构精确运动到相对应的位置。由于平板电脑和稍大尺寸触摸屏的价格较贵，相比之下F930GOT价格低廉。所以我们采用三菱显示终端F930GOT编制用户所需的画面，对各种参数进行实时监控，具有很好的性能价格比。数字显示器通过I/O模块与PLC交换数据，PLC编程较为复杂，因需要与I/O模块连接，所以成本也较高；较大尺寸的触摸屏使用较为方便，但与F930GOT相比价格昂贵。现在用量较多的是平板电脑，可直接从PLC采集并保存各种数据，但对操作工水平要求较高，且价格不菲、故障多、性能不稳定，针对这种情况，我们设计一种经济、可靠且简单的显示控制方案，即使用三菱显示终端F930GOT通过RS232C通讯口与三菱Q00CPU连接，可取代数字显示器及触摸屏等，操作简单方便、控制可靠。1.1 设计方案的框图如下图1所示：图1 设计方案框图由设计方案框图可以看到，当电机运转驱动运动机构时同时驱动编码器转动，编码器旋转时输出的脉冲由高速计数模块QD62进行计数，人机界面F930GOT可以对脉冲数实时监控显示。用户也可以通过F930GOT对位置的参数进行设定，当计数脉冲与设定值相等时，再由PLC对电机进行控制。1.2 设计硬件的选择编码器有增量型和绝对型两。绝对编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量。旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，转动与计数不受圈数的限制。本设计的系统编码器转一周不能达到我们所需要的位置,而是要转多转才能满足要求。所以我们选用了E6B2-CWZ6C增量型旋转编码器。根据设计的需要对编码器的高速输出脉冲进行计数，我们选用了三菱的QD62高速计数模块和Q系列的Q00 CUP PLC。人机界采用三菱的F930GOT。相比之下平板电脑或尺寸稍大的触摸屏价格较昂贵，而F930GOT价格低廉，且操作方便，稳定可靠，所以可采用该触摸屏代替电脑显示器、鼠标和键盘。2 编码器 编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者成为码盘，后者称码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“”还是“”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“”还是“”，通过“”和“”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。2.1 增量式旋转编码器工作原理增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。下面是增量式旋转编码器的内部工作原理如图2：图2 编码器工作原理图A,B两点对应两个光敏接受管，A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。通过输出波形图可知每个运动周期的时序如图3所示：顺时针运动逆时针运动A B1 10 10 01 0A B1 11 00 00 1图3 输出波形时序图我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向。如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消毫的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。2.2 编码器的输出回路E6B2-CWZ6C有5根输入线，各线的颜色分别为褐（电源 +VCC）、黑（A相）、白（B相）、粉（Z相）、蓝（0V、COM）。编码器的输出回路见下图4：图4 编码器输出回路图2.3 硬件接线设计编码器与QD62高速计数模块的具体接线设计如下图5所示：图5 硬件接线图该编码器有三相输出相，即A相、B相、Z相，输出状态为NPN开路集电极输出。本设计中脉冲输出相只采用了A相和B相，其中A相接A20端口，B相接A18端口。该编码器还需接一个外接24V的直流电源，同时褐色正电源线通过双绞线的一接线接到公共端口B19。注意电源的正端不能直接接到B19端口上，如果接法错误，电流以相同的方向流过双绞电电缆，不但没有抵消效应，反而使它更倾于电磁感应。接线时注意要分开电源电缆和信号电缆。使用屏蔽双绞电缆并接地防噪声。3 三菱Q系列PLC三菱Q系列PLC为19K字，且允许软元件在16K字范围内任意分配，Q00Q01CPU还可将32K字的文件寄存器存入内置的标准RAM中。基本型QCPU内部都含有闪存ROM，所以能在不使用存储卡的情况下对ROM进行操作。可以使用梯形图、语句表、ST（结构化文本，类高级语言）、SFC、FB等5种编程语言对基本型QCPU进行编程。除了Q00J为CPU、电源和主基板（可带32点输入输出）一体的以外，Q00Q01都为独立的CPU模块。Q00Q01CPU内置串行通讯功能，CPU的RS-232接口能与使用MC通讯协议的外部设备进行通讯。高性能型QCPU是以中大规模系统为对象的，在大幅提高CPU模块处理性能和程序寄存器容量的同时，还提高了与网络模块，编程用外围设备之间数据通信的性能。支持的本地IO最大可达4096点，程序容量最大有252K步。最快指令仅需34纳秒。除了可以使用梯形图、语句表、ST（结构化文本，类高级语言）、SFC、FB等5种编程语言进行编程外还支持结构化编程，最大程序数量为252个。内置标准RAM及ROM，还可插存储卡。有12M的USB和115K的RS232两个编程接口（除Q02CPU）。高性能QCPU可支持多达4个CPU，一个系统中可集成顺控CPU、过程控制CPU、运动控制CPU（最大96轴）、PCCPU。过程控制CPU是为了构建高性价比的计量测试控制系统，过程控制CPU以高性能型QCPU为基础，在追加计量测试控制用指令的同时，还提高了工程环境使用的随意性。52种控制算法，自整定PID，具有小型DCS的特性且成本更低廉。采用PX-DEVELOPER编程软件，FBD只要将必要的FB功能块粘贴到程序中并进行连线即可，与梯形图相结合，提高编程效率。通道间隔离的高精度的模拟量处理模块。并支持在线模块更换。冗余CPU在过程控制CPU的基础上实现电源冗余、网络冗余、CPU冗余。在以太网、MELSECNETH、CPU、电源发生故障时都会进行自动切换，切换时间最快40MS。可以预防因突然出现的故障而造成的损失。程序只需写入主控CPU，备用CPU可通过热备电缆时时备份。冗余系统可以使用普通的Q系列模块以降低成本。主基板负担着把电源模块产生的5VDC提供给插在主基板上的CPU模块、输入输出模块和智能功能模块的任务，另外还具有在CPU模块、输入输出模块和智能模块之间进行控制数据交换的作用。超薄型主基板为超薄型电源模块提供的主基板，不可扩展连接，不能使用过程CPU或冗余CPU 。电源冗余系统主基板负担着把电源模块产生的5VDC提供给插在电源冗余系统主基板上的冗余CPU模块、输入输出模块和智能功能模块的任务，另外还具有在冗余CPU模块、输入输出模块和智能模块之间进行控制数据交换的作用。扩展基板负担着把电源模块产生的5VDC提供给插在扩展基板上的输入输出模块和智能功能模块的任务，另外还具有在CPU模块、输入输出模块和智能模块之间进行控制数据交换的作用。4 QD62高速计数模块4.1 QD62的特点如下(1) 可以在大范围中进行计数 (计数值可以在2147483648至2147483647之间的范围内表示) ，计数值以2通道32位标记的二进制代码存储。(2) 可以改变最大计数速度 QD62的最高速度可以从200k 100k和10k中选择，这就能够实现即使在脉冲是逐渐上升/下降的情况下也能够无错误计数。(3) 可以选择脉冲输入 脉冲输入可以从单相1的倍数、单相2的倍数、2相1的倍数、2相2的倍数、2相4的倍数、CW和CCW中选择。(4) 可以选择计数器格式 可以选择下列任意一种计数器格式 线性计数器格式 能够在从2147483648到2147483647范围内计数、如果超出该范围、将检测到溢出。环形计数器格式 在环形计数器最大值和最小值之间重复进行计数。(5) 能够重合输出 可以预设任何通道重合输出点，与当前计数器值比较来输出ON/OFF信号输出或起动中断程序。(6) 可以在四种计数器功能中进行选择 可以在下面4种功能中选择一种。锁存计数器功能 当输入信号时、本功能锁存计数器的当前值。采样计数器功能 本功能对预定时间期限内的输入信号的脉冲计数。定期性脉冲计数器功能 在输入信号时，本功能在每个预设时间间隔存储计数器的当前值和先前的值。禁止计数功能 本功能输入执行计数时激活停止脉冲计数命令的信号。(7) 使用外部控制信号可以执行预设功能/计数器选择功能 把电压适加到外部终端的预设终端/功能起动终端，可以进行预设功能/计数器功能选择。(8) 使用实用程序包的便捷设置 实用程序包(GX Configurator-CT)不是必需的项目，但是它可以用于在屏幕上设置初始化设置和自动刷新设置，缩短顺控程序并检查设置和运行状态。(9) 可以检测外部输出部分的保险丝的熔断 可以检测外部输出部分的保险丝的熔断，并通过输入信号X和模块上的LED显示进行通知。4.2 与外部设备接口QD62与外部设备的接口原理如下图6所示：图6 QD62与外部设备接口由上图的接线原理可知，使用QD62的CH1通道与编码器的接线为：A相接A20接口，B相接A18接口，正电源线接B19接口，其中外部电源使用24V直流电。下图7为QD62与编码器接线的示意图，具体接线图见附图44。图7 编码器接线示意图注意：要为高速脉冲输入采取下列防止噪音的措施：（1）必须使用屏蔽双绞电缆并接地。（2）不要把双绞电缆或输入/输出电缆放在一起，电缆之间至少应相距150毫米5.9 英寸放置，并且尽可能使用最短距离接线。4.3 开始运行之前的设置和步骤4.3.1使用注意事项（1）注意防止模块外壳或连接器跌落，并避免经受剧烈冲击。（2）不要把各个模块的印刷电路板从其箱子中拆下来，这样做可能导致电路板损坏。（3）一定要小心，不要让任何异物，比如碎接线头，进入模块内部，这些异物可能导致火灾，击穿和故障。（4）为了防止接线时异物，如接线碎片，进入模块内部，在模块上面粘有一层防护膜 接线完成之前不要取下该防护膜。但是一定要在操作模块之前取下防护膜 以利热量散发 （5）使用下列范围内的转矩紧固安装螺钉 如果螺钉松动 可能引起短路 损坏模块或故障。（6）为了把模块安装在基板中，把模块安装锁紧扣紧紧地插进基板上的安装孔中，模块安装得不正确，可能导致模块故障或损坏模块 也可能导致模块跌落。4.3.2开始运行前的步骤下图8表示开始QD62运行之前应该遵循的步骤：图8 QD62运行步骤4.4 智能功能模块的开关设置本设计采用了智能功能模块的开关设置，这些开关设置是用GX Developer I/O分配进行的。智能功能模块的开关设置 ：智能功能模块上配置了五个开关 1至5号开关，它们是用16位数据设置的。如果不设置通知功能模块的开关，则开关1至5即采用默认值O。数据项目如下表1所示：表1 数据项目表操作步骤如下：智能模块参数该数据是用自动刷新设置创建的,并存储在要使用GX Developer创建的对象的智能模块参数文件中。如下图9所示，从“PLC参数”设置项进入I/O口分配屏幕。图9 PLC参数设置起动GX Developer I/O分配屏幕进行设置如下图10所示：图10 I/O分配屏幕（1）I/O分配屏幕为安装了QD62的插槽指定以下内容：类型： 选择“智能”。型号名称：输入模块的型号名称（QD62）。点： 选择32点 起始XY： 输入QD62的起始I/O信号（0000）。（2）I/O和智能功能模块的开关设置 单击I/O分配屏幕上的开关设置来显示左边屏幕，并设置开关1至5 如果数值是以十六进制输入的，则设置很容易进行。把输入格式改为十六进制并输入数值。具体设置如下图11所示：图11 智能开关设置上图开关1的参数设置为0013H，表示：目标通道：1通道；计数器格式：线性计数器；计数速度设置：100 k PPS；脉冲输入模式设置：2相1的倍数。（3）智能功能模块的具体设置 单击I/O分配屏幕上的具体设置来显示左边屏幕所下图12所示，然后设置错误时间输出模式和H/W 错误时间PLC运行模式。将出错时间输出模式设置为“清除”，将H/W出错时CPU操作模式设置为“停止”。图12 错误刷新设置4.5 脉冲输入方法2相脉冲输入，可以选择1的倍数的计数方法，2的倍数的计数方法或4的倍数的计数方法。本设计采用2相1的倍数计数方法，其脉冲输入方法和计数时序如下表2：表2 脉冲计数时序表A相脉冲和B相脉冲之前的相位差决定着是进行加计数还是减计数。A相脉冲输入和B相脉冲输入之间的关系如下图13所示：图13 脉冲输入图4.6 选择计数器格式 选择线性计数器 （1）线性计数器运行 当选择用线性计数器时，计数运行在2147483648（最小值）和+2147483637（最大值）之间进行。运行方式如下图14所示：线性计数器可以用在预设功能和重合输出功能的组合中。图14 线性计数器运行方式图（2）溢出错误 当计数器格式是线性计数器时，如果在减法期间当前计数值超过2147483648（最小值）或在加法期间超过+2147483647（最大值）则发生溢出错误。当发生溢出错误时，1存储在缓冲存储器溢出检测标志（缓冲存储器CH1：8H 、CH2：28H）中，并且计数停止。即使输入脉冲，当前值2147483648或+2147483647也不会改变。进行预设将消除溢出错误 当进行预设时，0存储在缓冲存储器溢出检测标志和计数摘要中。当发生溢出错误时，单击GX Developer中“诊断”“系统监视器”菜单可以查看产生的模块错误。4.7 实用程序包 GX Configurator-CT4.7.1使用实用程序包的注意事项 （1）重要安全信息 由于实用程序是GX Developer的附加软件，因此一定要仔细阅读GX Developer操作手册中的“安全注意事项”和基本操作步骤。（2）关于安装 GX Configurator-CT是GX Developer版本4或更晚版本的附加软件包，因此把GX Configurator-CT安装在已安装了GX Developer版本4或更晚版本的个人计算机中。（3）关于使用智能功能模块实用程序时的显示屏幕错误 由于系统资源不足，正在使用智能功能模块实用程序时，可能出现屏幕不正确显示的情况。如果发生这种情况，首先关闭智能功能模块实用程序，然后关闭GX Developer（程序、备注等）和其它应用程序。接着重新启动GX Developer 和智能功能模块实用程序。（4）为了起动智能功能模块实用程序 在GX Developer中选择用于PLC系列的“QCPU（Q模式）”并指定项目。如果为PLC系列选择除“QCPU（Q模式）”之外的内容或没有指定项目的话，智能功能模块实用程序就不会起动。可以起动多个智能功能模块实用程序 但是，智能功能模块的打开文件/保存文件参数操作只能通过单个智能功能模块实用程序进行。其它智能功能模块实用程序只能进行监视/测试操作。（5）在起动两个以上智能功能模块实用程序时切换屏幕的方法 当两个以上的智能功能模块实用程序屏幕不能一个接一个地显示时，使用任务栏把想要的智能功能模块实用程序屏幕显示在其它屏幕的上部。（6）关于可以在GX Configurator-CT中设置的参数数目 可以通过GX Configurator为安装在CPU模块中和MELSECNET/H网络系统的远程I/O站中的智能功能模块设置的参数数目是有限的。允许设置最大数目如下表3所示：表3 参数设置最大数目表如果在远程I/O站中安装了多个智能功能模块，设置GX Configurator使全部智能功能模块的参数设置数目不超过参数设置的最大数目。参数设置的总数与初始化设置和自动刷新设置分开计算。在GX Configurator-CT中可以为一个模块设置的参数设置的数目如下表4所示：表4 参数设置数目表目标模块初始化设置自动刷新设置QD628（固定）14（设置的最大数目）对自动刷新设置中的参数设置数目计数如下图15所示：图15 自动刷新参数设置其中“CH1 Periodic PLS count Present Value”这一行中的设置数目按一个设置计数。设置数不是按列计数的。在该设置屏幕上添加所有设置项目，然后所它们加到其它智能模块的总数中，得到一个总数之和。4.7.2起动智能功能实用程序 （1）操作目标从GX Developer起动实用程序，并显示智能模块参数设置模块选择屏幕。可以从该屏幕起动初始化设置、自动刷新和选择监视/测试模块（选择要进行监视/测试的模块）屏幕。（2）起动步骤：工具-智能功能模块-起动，所下图16所示：图16 智能模块起动步骤4.7.3智能模块参数设置 模块选择设置屏幕如下图17所示：图17 模块参数设置输入“开始I/O 地址”, 然后选择“程序包名称”和“模块型号名称”。本设定选用的开始I/O地址为“0000”、程序包名称为“高速计数模块”、模块型号为“QD62”如上图15所示。项目解释： 起动各个屏幕的方法 起动初始化设置 “开始I/O地址”“程序包名称 ”“模块型号名称 ”Initial setting起动自动刷新设置 “开始I/O地址”“程序包名称”“模块型号名称”Auto refresh（1）初始化设置 操作目标：进行各个通道的初始化设置来操作高速计数器模块。设置下列初始化设置参数：预设值 采样/定期设置。重合输出点设置1号 环形计数器最大值。重合输出点设置2号 环形计数器最小值。计数器功能选择设置。这些初始化设置排除了对设置顺控程序的需要。起动顺序： “开始I/O地址”“程序包名称”“模块型号名称”“初始化设置” 设置屏幕：如下图18所示：图18 初始化设置在QD62中可以选用两个通道，但本设计中只用到了CH1通道，所以只需对通道1进行初始化设置即可。初始化设置中可设置的内空有：预设值设置、重合输出点设置1号、重合输出点设置2号、计数器功能选择设置、采样定期设置（单位10ms）、环形计数器最大值、环形计数器最小值。注意：初始化设置存储在智能模块参数中。一旦初始化设置写入CPU模块，就可以通过进行CPU模块的STOPRUNSTOPRUN操作，关掉电源然后再接通或复位CPU模块来激活它们。如果已由顺控程序写了初始化设置，则会在CPU模块的STOPRUN期间执行初始化设置。进行安装，在CPU模块的STOPRUN期间重新执行顺控程序写的初始化设置。（2）自动刷新设置操作目标： 设置QD62缓冲存储器为每个通道都自动刷新。设置下列自动刷新设置参数：当前值 周期性脉冲计数器先前值。锁存计数值 采样/定期计数器标志。采样计数值 溢出检测标志。周期性脉冲计数器当前值。这些自动刷新设置消除了设置顺控程序的需要。起动顺序；“开始I/O地址”“程序包名称”“模块型号名称”“自动刷新” 设置屏幕：如下图19所示：图19 自动刷新设置注意：自动刷新设置以智能模块参数形式存储。一旦智能模块参数写入CPU模块，就可以通过关掉电源再接通电源或复位CPU模块来激活它们。自动刷新设置不能从顺控程序中更改。但是，能够使用顺控程序的FROM/TO命令添加类似于自动刷新的过程。4.8 程序设计程序的编写是本设计的核心内容，程序的正确和合理性直接影响到系统的正常工作和精度。本程序设计要解决两个大问题：一是对QD62高速计数模块的启动及应用；二是要对所定位置的参数锁定。QD62有两个高速计数通道即CH1和CH2。两个通道的模块就绪软元件地址匀为X0，当QD62的计数操作在PLC CPU电源接通时或复位运行时变为ON 并进行计数处理，当模块就绪 X0 为OFF时，不进行计数处理。Y4为CH1通道的计数允许命令，当进行计数运行时变为ON。本设计只采用了QD62的CH1通道，编写的程序如下图20所示，当模块就绪X0为ON时，CH1通道的计数允许命令Y4也为ON，系统计数模块开始工作即对编码器的输入脉冲进行计数。Y1是CH1通道的预设命令，当执行预设功能时变为ON。程序设计如下图20所示，当到达机手下限时，X47为ON同是预设命令Y1也变为ON，这时便可以对高速计数模块进行参数预设了。图20 模块起动程序段本设计中要求有四处位置定位，通过对编码器脉冲的监控得出精确的位置。程序设计时应该对每个位置进行上下限值的限定，位置的精确度不但跟编码器的分辨率有关，也跟上下限的幅度也有关。如下图21所示为位置限定的一个程序段。其中存储器D605和D604分别寄存该位置的上限值和下限值，可以通过触摸屏对这些参数进行设置。编码器的当前值寄存在D10120中，通过程序可以看到当编码器的当前值在设定的范围内即大于或等于D604且小于或等于D605中的参数时，条件满足机手升限条件M5102为ON，时是置位机手升限M4003。如果机手升限条件不满即未达到设定的位置时M5102为OFF时，且机手处于下降状态或到达下限时，复位机手升限M4003。图21 位置限定程序段5 F930GOT图形操作终端5.1 F930GOT简介F930GOT是工业过程自动控制用F930GOT-BWD-E的缩写词，属于MITSUBISHI厂家产品。该触摸屏显示器是STN单色液晶、双色（蓝色和白色），所有不同于黑色的颜色都以同样的颜色（白色）显示，并且黑色以蓝色显示；外型小巧、美观。为了方便工业生产现场使用，采用该触摸屏代替了电脑显示器、鼠标和键盘。5.2 F930GOT的工作特性 该触摸屏的环境温度为：使用时：0+50；保存时为：-20+60。环境湿度为：3580%H（不允许露水凝结）。禁止将F930GOT安装在含有灰尘、烟雾腐蚀性或传导性灰尘、腐蚀性或可燃性气体的环境中，或者暴露在高温、露水聚集、雨水、风或冲击和振动的环境中。概要：图形操作终端（下文中简称为“GOT”）安装在控制面板或操作面板的表面上并连接到可编程控制器（下文简称为PLC）如下图22所示。通过GOT画面可以监视各种设备并改变PLC数据。图22 GOTGOT 内置了几个画面，可以提供各种功能。而且还可以创建用户定义画面。用户定义画面和内置画面 （系统画面） 分别有下列功能。（1）用户画面，画面显示功能每个画面可以指定下列功能。可用画面还可以使用安全功能进行限制。FX-PCS-DU/WIN-C和SWD5C-GOTR-PACKE（ “”指不小于1的数字,表示软件版本号）这两种软件包都可以用来创建用户画面。显示功能：可以显示的用户画面达500个。在创建画面时，两个或更多画面可以互相覆盖或任意切换。可以显示直线、圆和长方形等简单图形，还可以显示数字和英文、日文、中文和朝鲜文文字。位图也可以作为预定义画面组件导入和显示。监视功能；显示PLC中字元件设定值和当前值，可以以数字或棒图的形式显示，供监视用。图形组件的指定区域可以根据PLC中位元件的ON/OFF状态反转显示。数据改变功能：监视并改变数值数据。开关功能：通过操作GOT内的操作键，PLC内的位元件可以被设置为ON和OFF。显示面板可以指定为触摸键以提供开关功能。（2）系统画面软元件监视功能：可以监视和改变每个元件的开/关状态和PLC中每个定时器，计数器的设定值和当前值以及数据寄存器的值。指定的位元件可以被强制ON/OFF。通过键盘输入元件号可以显示画面数据，而不象上面所述得监视功能。数据采样功能：可以以恒定周期或在满足触发条件时获取指定数据寄存器的当前值。采样数据可以以列表或图形的形式显示。采样数据可以以清单的形式输出到打印机。报警功能：可以将报警信息指定到PLC中多达256个的连续位元件中。如果指定元件变成ON，就在用户画面上显示（覆盖在用户画面上）指定的报警信息。另外可以通过将相应的位元件设置为ON来显示指定的用户画面。一个位元件变成ON 时，在用户画面上显示相应的消息。还可以显示信息清单。可以将报警（位元件ON）存储为报警历史，数目可以多达1000 个。每个元件的报警频率可以作为历史数据存储。使用画面创建软件可通过个人计算机读出报警历史信息, 并将信息传入打印机。其它功能：内置有许多其它功能。一个实时时钟，可以设定和显示当前时间和日期。GOT可以作为接口在PLC和运行编程软件的个人计算机之间进行通讯。此时也可以显示GOT画面。画面对比度和蜂鸣器音量可调。5.3 系统配置将GOT连接到PLC和外围设备上。5.3.1连接GOT的外围单元下图23给出了和外围设备一起使用时所需的配置。图23 GOT与外围设备配置5.3.2硬件配置CPU：三菱Q00CPU；I/O模块；三菱触摸屏：F930GOT-BWD-E。其具体结构如图24图24 硬件配置结构5.3.3软件配置设计工作电脑除了预装的中文WINDOWS2000系统软件外，我们还安装了一些工具软件和组态软件。工具软件有PLC的梯形图编辑软件GX-Developer，通过RS232C通讯协议口与PLC通讯，上下载程序及监控在线修改等；组态软件是使用GT-Designer软件进行画面编辑、上下载数据。5.4 画面数据的保护和备份下文提到的数据存储在GOT 的RAM 中或者闪存中。（1）RAM区：数据用内置电池备份。 由GOT 主单元设置的系统设定，处方（处方数据）和当前时间储存在下图25的RAM(a) 中。警报数据和采样数据存储在下图25的RAM(b)中。（2）闪存区：不需要电池。由画面创建软件制作的数据画面数据，处方（处方数据，处方条件） ，警报条件，采样条件和系统设定。图25 画面数据备份通过GOT主单元（保存在RAM(a)或者画面创建软件（在传送后保存在闪存中）都能够进行系统设定。以最新设定的内容优先。如果通过 GOT主单元进行系统设定，数据保存在RAM(a)中如果备份电池无电了数据有可能丢失。这种情况下，它可能无法同可编程控制器进行通讯。如果有可能就通过画面创建软件进行系统设定。（如果RAM(a)中的数据丢失，闪存中内容会自动地写入RAM(a)中）。5.5 显示单元的名称5.5.1后部面板 后部面板如下图26所示：图26 后部面板其中各标号名称和作用如下：2) 电池 ：存储采样数据，警报记录和当前时间。画面数据存储在内置的闪存中，闪存不需要电池。电池名称：F930GOT.FX -32BL。3) 扩展接口：连接可选的扩展设备。连接一个F9GT-40UMB型数据转换适配器以转换存储在EPROM中的画面数据。5.5.2端口功能PLC 和外围设备与下列GOT 的端口连接。各端口如下图27所示：图27 端口功能各端口功能为：1) 9针D接头，阴性PLC端口 (RS-422端口)用于与PLC的RS-422连接。也用于连接两个或更多GOT单元（RS-422连接）。2)9 针D 接头，阳性PC 端口(RS-232C 端口)用于在传送画面创建软件创建的画面数据时与PC的连接。用于到PLC或微型计算机板的RS-232C连接。也用于连接两个或多个GOT单元(RS-232C连接)或用于与条形码阅读器或打印机之间的通信。可使用双端口接口功能。（如PC上打开了梯形图支持软件，也可以连接。）5.6 启动流程从打开GOT电源到选择模式的启动流程如下图28所示：图28 启动流程图28 启动流程5.7 显示画面功能本设计是用GT-Designer软件创建GOT的显示画面。5.7.1初始显示画面编号写入功能（使用GT Designer）GOT打开时，会显示用户画面1。要显示这个画面，GOT会向在GT-Designer中被指定为PLC画面切换(基本画面)的数据寄存器写入“1” 。用户可以在这里设置当电源打开时显示另外一个不同的画面。设置方法如下：（1）选择“OTHER MODE(其他模式)”-“SET