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饮料灌装机的PLC程序设计,毕业设计
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淮安信息职业技术学院毕业设计报告 1 摘 要 作为通用工业控制计算机，可编程控制器实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。鉴于此，设计者利用 PLC的功能和特点设计出了一款 饮料灌装生产流水线 控制系统。 本 课题主要用了三菱 PLC， 传感器，继电器等。采用 PLC 是用了它的自动控制能力好的特点，这样可以在生产过程中无需有人控制 。 文章刚开始介绍了 PLC 的相关知识，给出了 PLC 的定义、功能、特点及应用范围，并引申到在本系统的应用中。文章对系统中所用到的元器件的原理也做了详细介绍，在对系统设计的说 明中，文章详细的给出了系统实现的功能及其控制方法。最后对系统的软件编程及程序编辑做了说明。 关键词 可编程控制器 饮料灌装生产流水线 系统 元器件 PLC 软件系统 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 2 目 录 绪 论 . 1 第一章 可编程控制器概述 . 2 1.1 PLC 的定义 . 2 1.2 PLC 的基本组成 . 2 1.3 PLC 的主要特点 . 3 1.4 PLC 的功能 . 4 1.5 PLC 的应用范围 . 4 第二章 元器件工作原理 . 5 2.1 PLC 工作原理 . 5 2.2 传感器的工作原理 . 8 2.3 中间继电器的工作原理 . 9 第三章 PLC 控制系统设计方法 . 10 3.1 PLC 课程设计原则、方法 . 10 3.2 PLC 常用编程元件 . 11 3.3 PLC 软件使用 . 13 第四章 饮料罐装设备的 PLC 控制设计 . 19 4.1 控制系统分析 . 19 4.2 I/O 端口分配 . 19 4.3 梯形图 . 19 4.4 语句表 . 22 第五章 程序调试 . 23 5.1 调试方法 . 23 5.2 调试过程 . 24 第六章 结论和展望 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 1 绪 论 一、 课题研究背景 几年前。自动化技术只占包装机械设计的 30%，现在已占 50%以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的，一是为了提高生产率：二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力 。 本设计的目的是利用 “ PLC” 技术平台自主开发创新，将机械、电气和自动化等技术有机结合，构成实用的饮料灌装生产线模拟系统。 二、 课题研究内容 饮料灌装生产流水线 PLC梯形图控制程序设计与调试 （ 1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作 （ 2）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1s，灌装设备开始工作，灌装过程为 5s 钟，灌装过程应有报警显 示， 5s 后停止并不再显示报警；报警方式为红灯以 0.5s 间隔闪烁 （ 3）以每 24瓶为一箱，记录产品箱数 （ 4）每隔 8 小时将记录产品箱数的计数器当前值转存至其他寄存器，然后对计数器自动清零，重新开始计数。 （ 5）可以手动对计数器清零 三、 课程研究意义 通过课程的设计，使我们能够建立 PLC 控制系统总体的设计思路；了解 PLC 控制系统设计的基本原则。掌握 PLC 控制系统设计的步骤和设计方法。 软件上：更加熟悉 PLC 软件的应用。编程能力上得到进一步提升，不在象以前那样只能编一些小程序。编程思路比以前清晰，掌握更多的编程 方法，能够为将来学习 PLC 打下一个坚实的基础。 硬件上：以前的 PLC 都在实验台上进行调试，做了好几次，都不知 PLC 如何接线很正常，太过于理论化了，很难适用应用。通过本次设计，能够真正学会 PLC 的接线方法。对电路的设计及连接的能力有了进一步提高。硬件设计中，能够接触到一些传感器及其他电子元件，在应用它们的过程中，学到了许多书本上没有的东西。更加巩固所学知识。 四、 课程研究方法 理论部分研究以书本知识为主，把一些关于 PLC、 电气控制 、 电路分析 、 传感器等一系列的知识整和在一起，通过对知识的拓展来完成课程的理论部分 的研究，其中有关 PLC 的知识占有很大的比重。系统的硬件部分是建立在理论知识的基础上的，硬件系统的设计是根据理论的要求来设定的，同时也考虑到了一些实际的情况。固本课程是对理论和实际的双重研究。 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 2 第一章 可编程控制器概述 1.1PLC 的定义 可编程控制器，简称 PLC（ Programmable logic Controller） ,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC标准草案中 对 PLC做了如下定义： “PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ” 总之可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入 /输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对 某一具体工业应用，在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 具体一款 FX 2N系列 PLC实物如下图 : 图 1-1 FX 2N系列 PLC实物图 1.2 PLC 的基本组成 PLC的基本组成可归为四大部件： 1中央处理单元（ CPU 板） 控制器的核心； 2. 输入部件 （ I/O 部件） 连接现场设备与 CPU之间的接口电路； 3. 输出部件 送出 PLC运算后得出的控制信息； 4. 电源部件 为 PLC内部 电路提供能源。 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 3 另外，还必须有编程器 将用户程序写进规定的存储器内。 PLC的基本组成框图如图 1-2所示。 图 1-2 PLC的基本组成框图 1.3 PLC 的主要特点 一 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F系列 PLC平均无故障时间高达 30万小时。一些使用冗余 CPU的 PLC的平均无故障工作时间则更长。从 PLC的机外电路来说，使用 PLC构成控 制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 二 .功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC大多具有完善的数据运算能力，可 用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC渗透到了位置控制、温度控制、 CNC等各种工业控制中。加上 PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC组成各种控制系统变得非常容易。 三 . 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的 人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 四 . 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 五 . 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 4 1.4 PLC 的功能 1. 逻辑 控制 ； 2. 定时控制 ； 3. 计数控制 ； 4. 步进 (顺序 )控制 ； 5. PID 控制 ； 6. 数据控制， PLC 具有数据处理能力 ； 7. 通信和联网 ； 8. 其它 PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、 CRT 模块 。 1.5 PLC 的应用范围 目前，在国内外 PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着 PLC 性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从应用类型看， PLC的应用大致可归纳为以下几个方面： 一 .开关量逻辑控制 利用 PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是 PLC 最基本的应用，也是 PLC 最广泛的应用领域。 二 .运动控制 大多数 PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。 三 .过程控制 大、中型 PLC都具有多路模拟量 I/O模块和 PID 控制功能，有的小型 PLC 也 具有模拟量输入输出。所以 PLC 可实现模拟量控制，而且具有 PID 控制功能的 PLC 可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。 四 .数据处理 现代的 PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（ CNC）设备，进行处理。 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 5 第二章 元器件工作原理 2.1 PLC 工作原理 一、 PLC框 架 可编程控制器（ Programmable Controller）简称 PC，在 1987年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC标准草案对它作了如下定义：“ PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC及其有关的外围设备都应按照易于工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计” 。 二、 PLC的构成 从结构上分， PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC包括 CPU板、 I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC包括 CPU模块、 I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 三、 CPU的构成 CPU是 PLC的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC至少有一个 CPU，它按 PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC内部电 路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC不可缺少的组成单元。 在使用者看来，不必要详细分析 CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 CPU的控制器控制 CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信 号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU速度和内存容量是 PLC的重要参数，它们决定着 PLC的工作速度， IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 四、 I/O模块 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）完成的。 I/O 模块集成了 PLC的 I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量 输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 开关量是指只有开和关（或 1和 0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 6 的 I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 4-20mA， 0-20mA）、电压型（ 0-10V， 0-5V， -10-10V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit等。 除了上述通用 IO外，还有特殊 IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O点数确定模块规格及数量， I/O模块可多可少，但其最大数受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 五、电源模块 PLC电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VAC）。 六、底板或机架 大多数模块式 PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一 个整体。 七、 PLC系统的其它设备 1、编程设备：编程器是 PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC及 PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器 PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROM、 EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。 PLC工作原理： 世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬件结构都大体相同。主要由中央处理器（ CPU）、存储器（ RAM、 ROM）、输入输出器件（ I/O 接口）、电源及编程设备几大部分组成。 PLC 的硬件结构框图如下图所示。 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 7 可编程控器的制工作原理与计算机的工作原理基本一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但个人计算机与 PLC 的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工作方式。如常见的键盘扫描方式或 I/O 扫描方式。当键盘有键按下或 I/O 有信号输入时则中断转入相应的子程序。而 PLC 在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是循环扫描方式完成的。现叙述如下。 八、分时处理及扫描工作方式 PLC系统正常工作所要完成的任务如下： （ 1）算机内部各工作单元的调度，监控； （ 2）算机与外部设备间的通讯； （ 3）户程序所要完成的工作。 这些工作都是分时完成的。每项工作又都包含着 许多具体的工作。以用户 程序的完成来说又分为以下三个阶段。 1.输入处理阶段 用户输出设备 输 入 单 元 编程器 盒式磁带机 电源 主机 微处理器 (CPU) 运算器 外 部 设 备 输 出 单 元 控制器 存储器 RAM ( 用户程序 ) EPROM ( 系 统程序 ) 用户输入设备 外设I/O接口 I/O扩展机 I/O扩展机 打印机 EPROM 写入器 图形监控系统 PLC 或上位计算机 图 2-1 单元式 PLC结构框图 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 8 输入处理也叫输入采样，在这个阶段中，可编程序控制器读入输入口的状态，并将它们存放在输入状态暂存区中。 2.程序执行阶段 在这个阶段中，可编程控制器根据本次读入的输入数据，依用户程序的顺序逐条执行用户程序。执行的结果存储在输出状态暂存区中。 3.输出出来阶段 也叫输出刷新阶段。这是一个程序执行周期的最后阶段。可编程控制器将本次执行用户程序的结果一次性地从输出状态暂存区送到各个输出口，对输出状态进行刷新。 这三个阶段也是分时完成的。为了 连续地完成 PLC 所承担的工作，系统必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的工作。故把这种工作方式叫做循环扫描工作方式。 二、扫描周期及 PLC 的两种工作状态 PLC有两种基本的工作状态，即运行（ RUN）状态与停止（ STOP）状态。运行状态是执行应用程序的状态。停止状态一般用于程序的编制与修改。 2.2 传感器的工作原理 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的 前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会 (IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照 Gopel 等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理 (模拟或数字 )能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 外界进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。 传感器的作用是将被测非电物理转换成与其有一定关系的电信号，它获得的信息正确与否，直接关系到整个系统的精度 。依照中华人民共和国国家标准（ GB/T7665-1987 传感器通用术语）的规定，传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测 量的电信号部分。传感器的组成如图 2-2所示 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 9 应该指出的是，并不是所有的传感器必需包括敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件；如果转换元件能直接感受被测量 而输出与之成一定关系的电量，此时传感器就无敏感元件。例如压电晶体、热电偶、热敏电阻及光电器件等。敏感元件与转换元件两者合二为一的传感器是很多的。 图 2-2 中接口电路的作用是把转换元件输出的电信号变换为便于处理、显 示、记录和控制的可用电信号。其电路的类型视转换元件的不同而定，经常采用的有电桥电路和其他特殊电路，例如高电阻抗输入电路、脉冲电路、振荡电路等。辅助电源供给转换能量，有的传感器需要外加电源才能工作，例如应变片组成的电桥、差动变压器等；有的传感器则不需要外加电源便能工作，例如压电晶体等。 2.3 中间继 电器的工作原理 中间继电器实质上为电压继电器，但它的触点对数多，触头容量大，动作灵敏。其主要用途为：当其他继电器的触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触头数和触头容量，起到转换的作用。其上 面是常闭触点，下面是常开触点，当线圈通电后，利用电磁 吸 力把动铁 心吸 下来，使上面常闭触点分开，下面常开触点闭合 ， 当失压、欠压时，自动断开。 敏感元件 转换元件 接口电路 辅助电源 电信号 非 物 理量 图 2-2 传感器组成框图 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 10 第三章 PLC 控制系统设计方法 3.1 PLC 课程设计原则、方法 3.1.1 PLC控制系统的总体设计原则 根据控制任 务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足对象（生产控制设备，自动化生产线，生产工艺过程等）提出的个项性能指标，提高劳动生产率 ,保证生产质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此在设计 PLC 控制系统时，应遵循的基本原则如下： 1.最大限度的满足被控制对象提出的各项性能指标 2.确保控制系统的安全可靠 3.力求控制系统简单。 3.1.2 PLC课程设计的方法 一 .经验设计法 梯形图的经验设 计法是比较广泛的一种方法 .这种方法没有普遍的规律可以遵循 ,具有很大的试探性很随意性 ,最后的结果不是唯一的 .该方法的核心是输出线圈 .以下是一些经验设计方法的基本步骤 : 1.分解控制功能 ,画出输出线圈梯级 .以输出线圈为核心 ,画出该线圈的启动条件 (得电条件 ).保持条件 (自锁条件 )和停止条件 (失电条件 ). 2.建立辅助位梯级 ,对线圈进行条件分析后 ,根据下列原则进行辅助位梯级的设计 ,仅启动条件不同 ,可采用并联启动条件的方法 ;若停止条件不同的 ,要把不同的停止条件分成不同的梯级 .采用辅助继电器设计的方法 . 3.画互锁和保 护条件 二 .逻辑设计法 逻辑设计法的理论基础是逻辑代数 .而继电器控制系统的本质是逻辑线路 .看一个电气控制线路都会发现 ,线路的接通和断开 ,都是同过继电器等元件的触点来实现的 ,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开 .合两种状态 .因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路 ,它符合逻辑运算的基本规律 .具体步骤如下图 3-1所示 : nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 11 图 3-1 PLC逻辑设计步骤图 3.2 PLC 常用编程元件 一、输 入继电器 （ X） PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口， PLC 内部与输入端子连接的输入继电器 X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合 编制程序 明确设计任 务和技术条件 系统总体设计 PLC 机型选择 制作控制区 I/O 配线 安装 PLC 局部模拟运行 程序检查调试 联机调试 系统试运行 交付使用 整理系统文件 程序备份 修改软件，硬件 是否满足要求？ N Y nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 12 或释放只取决于 PLC外部触点的状态。内部有常开 /常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于 10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000 X007， X010 X017， X020 X027 。它们一般位于机器的上端。 二、输出继电器（ Y） PLC 的输 出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到 PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开 /常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开 /常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的 。各基本单元都是八进制输出，输出为 Y000 Y007， Y010 Y017， Y020 Y027 。它们一般位于机器的下端。 三、辅助继电器（ M） PLC 内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由 PLC 内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外 的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开 /常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图中的 M300，它只起到一个自锁的功能。在 FX2N 中普遍采用 M0 M499，共 500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。 四、定时器（ T） 在 PLC 内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲有 1ms、 10ms、 100ms。定时器可以用用户程序存储器内的常数 K作为设定值，也可以用数据寄存器（ D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。 定时器通道范围如下： 100 ms定时器 T0 T199， 共 200点，设定值： 0.1 3276.7秒； 10 ms定时器 T200 TT245，共 46点，设定值： 0.01 327.67秒； 1 ms积算定时器 T245 T249，共 4点，设定值： 0.001 32.767秒； 100 ms积算定时器 T250 T255，共 6点，设定值： 0.1 3276.7秒 。当定时器线圈 T200的驱动输入 X000接通时， T200 的当前值计数器对 10 ms的时钟脉冲进行累积计数，当前值与设定值 K123 相等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的 1.23 秒（ 10 * 123ms = 1.23s）时才动作，当 T200 触点吸合后， Y000就有输出。 当驱动输入 X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。 每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中 间数值。定时器有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值。 定时器线圈 T250 的驱动输入 X001 接通时， T250 的当前值计数器对 100 ms 的时钟脉冲进行累积计数，当该值与设定值 K345相等时，定时器的输出触点动作。在计数过程中，即使输入 X001在接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为 34.5s（ 100 ms*345=34.5s）时触点动作。当复位输入 X002接通 ，定时器就复位，输出触点也复位。 五、计数器（ C） FX2N中的 16位增计 数器，是 16位二进制加法计数器，它是在计数信号的上升沿进行计数 ， 它有两个输入，一个用于复位，一个用于计数。每一个计数脉冲上升沿使原来的数值减 1，当现时值减到零时停止计数，同时触点闭合。直到复位控制信号的上升沿输入时，触点才断开，设定值又写入，再又进入计数状态。 其设定值在 K1 K32767 范围内有效。 设定值 K0与 K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点就动作。 通用计数器的通道号： C0 C99，共 100点。 保持用计数器的通道号： C100 C199，共 100点。 通用与掉电保持用的计数nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 13 器点 数分配，可由参数设 置而随意更改。 由计数输入 X011每次驱动 C0线圈时，计数器的当前值加 1。当第 10次执行线圈指令时，计数器 C0 的输出触点即动作。之后即使计数器输入 X011 再动作，计数器的当前值保持不变。 当复位输入 X010接通（ ON）时，执行 RST 指令，计数器的当前值为 0，输出接点也复位。 应注意的是， 计数器 C100 C199，即使发生停电，当前值与输出触点的动作状态或复位状态也能保持。 六、数据寄存器 数据寄存器是计算机必不可少的元件，用于存放各种数据。 FX2N 中每一个数据寄 存器都是 16bit（最高位为正、负符号位），也可用两个数据寄存器合并起来存储 32 bit数据（最高位为正、负符号位）。 1）停电保持用寄存器 通道分配 D200 D511，共 312 点，或 D200 D999，共 800 点（由机器的具体型号定）。 基本上同通用数据寄存器。除非改写，否则原有数据不会丢失，不论电源接通与否， PLC 运行与否，其内容也不变化。然而在二台 PLC作点对的通信时， D490 D509被用作通信操作。 2） 文件寄存器 通道分配 D1000 D2999，共 2000点。 文件寄存器是在用 户程序存储器（ RAM、 EEPROM、 EPROM）内的一个存储区，以 500 点为一个单位，最多可在参数设置时到 2000 点。用外部设备口进行写入操作。在 PLC 运行时，可用BMOV 指令读到通用数据寄存器中，但是不能用指令将数据写入文件寄存器。用 BMOV 将 数据写入 RAM后，再从 RAM 中读出。将数据写入 EEPROM 盒时，需要花费一定的时间，务必请注意。 3） RAM文件寄存器 通道分配 D6000 D7999，共 2000点。 驱动特殊辅助继电器 M8074，由于采用扫描被禁止，上述的数据寄存器可作为文件寄存器处理，用 BMOV指令传送数据（写入或读出）。 4）特殊用寄存器通道分配 D8000 D8255，共 256 点。 是写入特定目的的数据或已经写入数据寄存器，其内容在电源接通时，写入初始化值（一般先清零，然后由系统 ROM 来写入）。 3.3 PLC 软件使用 一、编程软件及其应用 1、三菱 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件，是应用于 FX 系列 PLC 的中文编程软件，可在WINDOWS9X 或 WINDOW3.1 及以上操作系统运行 . （ 1） SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件的主要功能 在 SWOPC-FXGP/WIN-C 中 ,可通过线路符号 ,列表语言及 SFC 符号来创建顺控指令程序 ,建立注释数据及设置寄存器数据 （ 2）系统配置 计算机 要求机型 :PC/AT(兼容 );CPU: 486 以上 ;内存 : 8 兆或更高 ;显示器 :分辨率为 800 600点 ,16色或更高 . .编程和通信软件 采用应用与 FX系列 PLC的编程软件 SWOPC-FXGP/WIN-C .接口单元 采用 FX-232AWC型 RS-232C/RS-422转换器 (便携式 )或 FX-232AW型 RS-232C/RS-422转换器 (内置式 )或 FX-232AW型 RS-232C/RS-422转换器 (内置式 ),以及其他指定的转换器 . nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 14 .通信线缆 采用 FX-422CAB型 RS-422缆线 2、系统的启动和退出 要想启动 SWOPC-FXGP/WIN-C，可用鼠标双击桌面上的图标（如图 3-2）： 图 3-2 SWOPC-FXGP 快捷方式图 下图 3-3 为打开的 SWOPC-FXGP/WIN-C 窗口。以鼠标选取 退出 命令，即可退出SWOPC-FXGP/WIN-C系统。 图 3-3 SWOPC-FXGP/WIN-C窗口图 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 15 图 3-4 SWOPC-FXGP/WIN-C窗口界面图 3、文件管理 创建新文件：创建一个新的顺序程序的操作方法是：通过选择 文件 -新文件 菜单项，或按 Ctrl+N键操作，然后在 PLC 类型设置对话框中选择顺控程序的目标 PLC 类型，如选择 FX2N后，单击 确定 ，或按 O键操作即可 打开文件：从一个文件列表中打开一个顺序程序以及诸如注释数据之类的数据，操作方法是：先（文件） -（打开）菜单或按 Ctrl+O键 ,再在打开的文件菜单中选择一个所需的顺序指令程序后，但击 确认 即可。操作界面如图 3-5所示。 图 3-5 打开文件示意图 文件的保存和关闭 :保存当前顺控程序 ,注释数据以及其他在同一文件名下的书记 .如果使第一次保存 ,屏幕显示如下图所示的文件菜单对话框 ,可通过该对话框将当前程序赋名并保存下来 .操作方法是 :执行 文件 保存 菜单或按 CTRL+S键操作即可 . 操作界面如下图3-6所示： nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 16 图 3-6 文件保存界面示意图 以处于打开状态的顺控程序 关闭 ,再打开一个已有的程序及相应的注释和数据 ,操作方法是执行 文件 -关闭打开 菜单即可参见上图 4、梯形图的编程 编程操作 :梯形单元块的剪切拷贝粘贴删除块选择以及行删除和行插入 ,通过执行 编辑 菜单栏实现 ,如图所示 .元件名的输入元件注释 /线圈注释以及梯形图单元的注释 ,可通过执行菜单 栏实现如图 3-7、 3-8所示： 图 3-7 PLC编辑菜单示意图 图 3-8元气件查找示意图 元件输入 :触点、线圈符号、特殊功能线 圈和连接线的输入，程序的清除，通过执行 工具 菜单栏实现，如图 3-9： nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 17 图 3-9 工具菜单示意图 程序的传送： 读入 ：将 PLC中的程序传送到计算机中。 写入 ：将计算机中的程序发送到 PLC中。 校验 ；将计算机与 PLC 中的程序加以比较校验，操作方法是执行 PLC-传送 -读入 、 写出 、 校验 菜单完成操作。当选择 读入 时，应在 PLC 模式设置 对话框中将已连接的 PLC模式设置好，传送程序时，应注意以下问题：计算机的 RS232C端口及 PLC 之间必须用指定的缆线及转换器连接。执行完 读入 后，计算机中程序将被丢失，原有的程序将被读入的程序所替代， PLC 模式改变成被设定的模式。在 写出 时， PLC 应停止运行，程序必须在 RAM 或EEPROM 内存保护关断的情况下写出，然后进行校验。 在程序运行时，我们可以通过监控的方式了解 PLC的工作情况。具体的执行为；执行 监 控 /测试 。如图所示 图 3-10 程序传送示意图 nts饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 18 nts淮安信息职业技术学院毕业设计报告 19 第四章 饮料罐装设备的
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