PLC 定时器 毕业论文(长时间 高精度)

PAGE47长时间高精度定时在PLC中的实现摘要可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，是以微处理机为基础,综合了计算机、自动控制和通讯技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。本设计中PLC通过两组定时输入口，交替进行计时，以解决单组定时时间过短的问题；此外，常用的PLC定时方法最大定时误差为2至3倍的扫描周期加上输入滤波器滤波时间，一般为几十毫秒，因此，本方案采用中断定时，通过使用中断定时可以达到毫秒级的精确度！本文第一章以定时器方案的确定为切入点，介绍了本课题的研究内容、目的及意义；第二章介绍了大概的实施方案；第三章根据控制要求进行了定时器的硬件设计；第四章则介绍了软件设计；第五章和第六章介绍了新问题展开和调试过程中问题的解决；最后得出结论。关键词：PLC，长时间，高精度，定时器，中断控制LONGTIMEHIGHPRECISIONTIMINGINTHEREALIZATIONOFPLCABSTRACTProgrammablecontrollerasPLC,isthemicroprocessorasthefoundation,thecomputer,thecomprehensiveautomaticcontrolandcommunicationtechnologydevelopedakindofnewtypeofindustrialautomaticcontroldevice.ThisdesignthroughtwogroupPLCtiminginputport,alternatingtime,inordertosolvethetimingofcatimetooshort;Inaddition,thecommonlyusedPLCtimingmethodformaximumtimingerror2to3timesthescanningcycleplusinputfiltergivestime,generallyfordozensofmilliseconds.Therefore,thisschemeadoptsthebreaktime,throughtheuseofinterrupttimingcanachievetheaccuracyofthemillisecondtimescale.Thispaperfirstchaptertotimerschemeasthebreakthroughpointindeed,introducedthistopicresearchcontents,purposeandmeaning;Thesecondchapteraboutimplementationprogramme;Chapter3accordingtothecontrolrequirementsofthetimerhardwaredesign;Chapter4introducessoftwaredesign;Chapter5and6chapterpresentsanewproblemlaunchanddebuggingprocesstothesolutionoftheproblem;Conclusion.KEYWORDS：PLC,longtime,highprecision,timer,interruptcontrol目录 TOC\o"1-3"\h\u摘要 1ABSTRACT 2第一章绪论 5第1.1节可编程控制器的基本介绍 51.1.1可编程控制器的定义 51.1.2可编程控制器的基本组成及其工作原理 5第1.2节本课题的研究内容及要求 71.2.1本课题的研究内容 71.2.2本课题的要求 7第1.3节本课题的目的及研究意义 81.3.1本课题的目的 81.3.2本课题的研究意义 8第2章设计方案的提出 9第2.1节问题的引入及相关介绍 92.1.1“长时间高精度定时”问题的引入 92.1.2定时器的基本介绍 92.1.3输入中断用指针I基本介绍 102.1.4中断指令及其应用 112.1.5PLC的中断处理 112.1.6滤波调整介绍 12第2.2节“长时间高精度定时”的实现方法 132.2.1中断定时的概念 132.2.2外接电路实现中断定时 13第3章硬件的实现方案 15第3.1节信号源的实现 15第3.2节与门的实现 16第3.3节实际硬件的连接 18第4章软件的实现 19第4.1节GXDeveloper编程软件的介绍 19第4.2节程序流程图 23第4.3节程序梯形图及其工作原理 244.3.1主程序梯形图及其工作原理 244.3.2中断程序1的梯形图及其工作原理 274.3.3中断程序2的梯形图及其工作原理 284.3.4中断程序3的梯形图及其工作原理 284.3.5中断程序4的梯形图及其工作原理 294.3.6总程序的梯形图 304.3.7总程序的指令表 33第5章程序的改进、实现及调试 35第5.1节如何完善“长时间高精度”定时系统 355.1.1“长时间高精度”定时复位问题的引入 355.1.2实现思路 35第5.2节硬件和软件方面的实现 365.2.1实现定时复位的硬件改进 365.2.2程序梯形图 37第5.3节调试过程及其问题的解决 375.3.1硬件的调试 375.3.2软件的调试 42结论 45谢辞 46参考文献 47第一章绪论第1.1节可编程控制器的基本介绍1.1.1可编程控制器的定义可编程控制器简称PlC（英文全称：ProgrammableController），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以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。1.1.2可编程控制器的基本组成及其工作原理一般讲，PLC分为箱体式和模组式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模组式PLC，有CPU模组、I/O模组、内存、电源模组、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的硬件系统结构如下图1-1所示：图1-1PLC的硬件系统结构图PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口电路（I/O模块）、底板或机架、功能模块、通信模块、编程设备、人机界面。PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。第1.2节本课题的研究内容及要求1.2.1本课题的研究内容本课题的主要研究内容：针对上述问题，通过引入外接电路来实现中断定时的方法，PLC通过两组定时输入口，交替进行计时，以解决单组定时时间过短的问题。值得注意的是，T0计时30s并不需要精确定时，只要不多于32.767s，即，不让中断计时器溢出，它的作用只是定期触发一个Y000、Y001取反的事件，中断计时结果可以是任意小于32秒左右的时间值，如30.097s、29.895s。两组计时器就这样交替计时，每次计时完毕就把当前中断组的计时结果加到累加器。当两组计时器的输入信号都变为零，此时，可从累加器得到最终的精度为1ms的计时结果。本课题的难点在于PLC定时指令受到其扫描周期制约，使得基于扫描周期定时的程序无法达到毫秒级的精确度。且三菱公司的FX系列PLC，定时器支持最小1ms的定时，用中断可以使其定时精确到1ms。定时器的计数值（整数），在PLC内部都使用二进制数，一个16位二进制字除去一位符号位之后，能表示的最大正整数为32767，它对应于定时器的最大定时时间。以1ms定时器为例，32767个计数脉冲周期对应的最大定时时间为：32767×0.001＝32.767（s），这使得PLC高精度长时间定时控制的使用场合受到很大制约。1.2.2本课题的要求编程设计要求：根据可编程控制器的设计要求，设计完整的程序，实现1ms精度的“长时间高精度”定时器。通过引入外接电路来实现中断定时的方法，PLC通过两组定时输入口，交替进行计时，从而实现长时间定时；利用中断程序清零，依靠外部电路触发中断，最终实现1ms精度的定时。第1.3节本课题的目的及研究意义1.3.1本课题的目的常用的PLC定时方法最大定时误差为2至3倍的扫描周期加上输入滤波器滤波时间，一般为几十毫秒。这就使得基于扫描周期定时的程序无法达到毫秒级的精确度。通过使用中断定时可以达到毫秒级的精确度。但是由于PLC为16位寄存器，毫秒定时器只能实现几十秒定时，不能满足很多场合的要求。因此，使用何种方法来实现中断定时是本课题的关键所在。中断要靠外部事件来触发，这就需要使用外部电路来实现。这样，理论上可以实现无限长时间的精确定时。1.3.2本课题的研究意义在应用定时器时通常有两种误差：第一种叫做输入误差。一种叫做输出误差。总的误差是输入误差和输出误差之和。通过对本课题的研究可以让我们对可编程序控制器的中断控制有更加深入的理解，以及对三菱公司FX系列PLC在实际应用中的一些问题通过方案设计来进行改善，使其能满足更多场合的要求。真正实现了长时间高精度定时在PLC中的应用。通常基于扫描周期的定时方法是在计时器溢出时，将其清零，然后继续开始计时，但是基于中断的程序要清零的话，必须在中断中清零才能保证其精度，中断要靠外部事件来触发，这就是使用外部电路的原因。总之,在PLC的编程中,巧妙地使用计时器,可使程序设计合理,减少编程语句和编程时间,使程序可读性增强,减小程序扫描周期,提高程序运行速度,改善PLC系统的控制功能。第2章设计方案的提出第2.1节问题的引入及相关介绍2.1.1“长时间高精度定时”问题的引入PLC的扫描周期主要由程序的长度决定，一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的使用手册中都会给出定时器精度的计算公式。如果定时器的触点在线圈之后，最大定时误差为2倍扫描周期加上输入滤波器时间；如果定时器的触点在线圈之前，最大定时误差为3倍扫描周期加上输入滤波器时间。PLC定时指令受到其扫描周期制约，这就使得基于扫描周期定时的程序无法达到毫秒级的精确度。大多PLC支持中断，三菱公司的FX系列PLC，定时器支持最小1ms的定时，用中断可以使其定时精确到1ms。定时器的计数值（整数），在PLC内部都使用二进制数，一个16位二进制字除去一位符号位之后，能表示的最大正整数为32767，它对应于定时器的最大定时时间。以1ms定时器为例，32767个计数脉冲周期对应的最大定时时间为：32767×0.001＝32.767（s）。若是0.1ms精度，则只能精确定时3s多。这使得PLC的使用受到很大制约。本课题以三菱公司FX2N为例，要求设计出可以实现1ms精度的长时间精确定时设计思路、方法及程序。2.1.2定时器的基本介绍人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。可编程控制器中的定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms等不同规格。（定时器的工作过程实际上是对时钟脉冲计数）因工作需要，定时器除了占有自己编号的存储器位外，还占有一个设定值寄存器（字），一个当前值寄存器（字）。设定值寄存器（字）存储编程时赋值的计时时间设定值。当前值寄存器记录计时当前值。这些寄存器为16位二进制存储器。其最大值乘以定时器的计时单位值即是定时器的最大计时范围值。定时器满足计时条件开始计时，当前值寄存器则开始计数，当当前值与设定值相等时定时器动作，起常开触点接通，常闭触点断开，并通过程序作用于控制对象，达到时间控制的目的。定时器主要用于控制系统的延时操作,PLC中的定时器类似于继电接触器控制系统中的时间继电器,由它们去完成各种各样的时间控制。它们虚拟的模拟电路，改变了原来只有继电器和接触器控制的状况，能更好的改变线路，适应不同要求的电路。在现代工业现场控制中,PLC作为控制系统的重要组成部分,起着不可替代的作用。现代PLC的功能不仅局限于简单的逻辑运算,而且具备了定时、计数、数值计算、中断处理网络配置等多种强大的功能,使之应用于工业现场时更能发挥其作用。作为PLC重要功能之一的定时,在PLC程序中,可以进行时序构造、等待响应、人为制造中断、产生时间脉冲等多种应用,是PLC编程中不可或缺的重要手段。2.1.3输入中断用指针I基本介绍在FX系列中，指针用来指示分支指令的跳转目标和中断程序的入口标号。分为分支用指针、输入中断指针及定时中断指针和记数中断指针。中断指针（I0□□～I8□□）是用来指示某一中断程序的入口位置。执行中断后遇到IRET（中断返回）指令，则返回主程序。中断用指针有以下三种类型：输入中断用指针、定时器中断用指针、计数器中断用指针。输入中断用指针（I00□～I50□）共6点，它是用来指示由特定输入端的输入信号而产生中断的中断服务程序的入口位置，这类中断不受PLC扫描周期的影响，可以及时处理外界信息。输入中断用指针的编号格式如下：例如：I101为当输入X1从OFF→ON变化时，执行以I101为标号后面的中断程序，并根据IRET指令返回。2.1.4中断指令及其应用PLC的CPU在整个控制过程中，有些控制要取决于外部事件。比如只有外部设备请求CPU发送数据时，CPU才能向这个设备发送数据。这类控制的进行是取决于外部设备的请求和CPU的响应，当CPU在接受了外部设备的请求时，CPU就要暂停其当前的工作，去完成外部过程的请求，这种工作方式就叫中断方式。在启动中断程序之前，必须使中断事件与发生此事件时希望执行的程序段建立联系。中断指令主要包括：中断连接指令、中断分离指令、中断返回指令、中断允许指令、中断禁止指令。(1)开中断（ENI）：指令全局性允许所有中断事件；(2)关中断（DISI）：指令全局性禁止所有中断事件，中断事件的每次出现均被排队等候，直至使用全局开中断指令重新启用中断；(3)中断连接指令（ATCH）：指令将中断事件（EVNT）与中断程序号码（INT）相连接，并启用中断事件；(4)中断分离指令（DTCH）：指取消某中断事件（EVNT）与所有中断程序之间的连接，并禁用该中断事件。(5)中断返回指令（RETI）：指该指令是把断点地址取出，送回到程序计数器PC中去。注意：一个中断事件只能连接一个中断程序，但多个中断事件可以调用一个中断程序。2.1.5PLC的中断处理中断处理(又称中断服务)程序从入口地址开始执行，直到返回指令(RETI)为止，这个过程称为中断处理。主程序和中断服务程序都可能会用到累加器、PSW寄存器和一些其它寄存器。CPU在进入中断服务程序后，用到上述寄存器时就会破坏它原来存在寄存器中的内容，一旦中断返回，将会造成主程序的混乱。中断处理一般包括：保护现场、处理中断源的请求、恢复现场。当CPU执行完一条现行指令时，如果外设向CPU发出中断请求，那么CPU在满足响应的情况下，将发出中断响应信号，与此同时关闭中断，表示CPU不在受理另外一个设备的中断。这时，CPU将寻找中断请求源是哪一个设备，并保存CPU自己的程序计数器（PC）的内容，随后将转移到处理该中断源的中断服务程序。CPU在保存现场信息、设备服务以后，将恢复现场信息。在这些动作完成以后，开放中断，并返回到原来被中断的主程序的下一条指令。2.1.6滤波调整介绍滤波调整指从其他信号中取出预测变量的方法。预测变量混杂于其他信号之中，需要通过滤波的方法将预测变量取出，或通过滤波方法将与预测变量无关的信号滤去，得到所需要的预测变量。滤波调整法渊源于通讯技术、自动化技术，而后被移植到社会信息科学中来。滤波意味着去伪存真，通过滤波取出预测信号已有很久的应用历史，典型的方法是维纳滤波预测方法和卡尔曼滤波预测方法。滤波预测方法广泛应用于地震预测、水文预测和气象预测。第2.2节“长时间高精度定时”的实现方法2.2.1中断定时的概念定时器从本质上来说是一种计数器，其计数脉冲是PLC内部产生的标准时钟脉冲。每个定时器有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个用来储存其输出触点状态的位存储器，这三个存储单元使用同一个元件号。中断定时可由X000、X001、X002、X003四点触发，其精度为1ms。通常PLC的输入为了防止输入接点的噪音的影响，设置了10ms的C－R滤波器。当采用高速中断定时时，FX2N的输入滤波器自动变为50μs。中断定时接线的接线方法为X000和X001短接，再接到被计时信号源。如图2-1所示，其中一个输入端，如X000，接收输入信号源的上升沿信号，以启动中断计时；另一输入端，如X001，接收输入信号源的下降沿信号，以结束中断计时。信号源X0信号源X0Y0X1X2Y1X3图2-1外接电路原理示意图2.2.2外接电路实现中断定时PLC通过两组定时输入口，交替进行计时，以解决单组定时时间过短的问题。图2-1是外接电路原理示意图。使Y0初始值为1，Y1初始值为0，当信号源为1时，与门输出1。如下图2-2所示，X0上升沿中断被触发，开始1ms中断计时，随后启动常规计时T0，由于PLC计时到32.767（1ms精度）就会溢出，故而，当T0计时到30s左右时，程序使Y0和Y1的值取反。这样，第一组的X1和第二组的X2同时被触发。X1停止计时，并把第一组的中断定时器加到累加器；X2被触发，第二组中断计时器开始计时，随后常规计时器T0重新从零开始计时30s。当T0又达到30s左右时，Y0和Y1再次取反。这里值得注意的是，T0计时30s并不需要精确定时，只要不多于32.767s，即，不让中断计时器溢出，它的作用只是定期触发一个Y0、Y1取反的事件，中断计时结果可以是任意30秒左右的值，如30.097s、29.895s。两组计时器就这样交替计时，每次计时完毕就把当前中断组的计时结果加到累加器。由于开始计时和结束计时是同时触发的，所以，当前处于停止计时状态的中断组有足够的时间保存数据和清零计时器，等待下一次计时。当信号源信号变为零时，由逻辑关系可以清楚看到：两组计时器的输入信号都变为零，此时，可从累加器得到最终的精度为1ms的计时结果。信号源Y0第一组计时器Y1第二组计时器图2-2外接电路时序图第3章硬件的实现方案第3.1节信号源的实现在本设计的外接电路中运用到了一个信号源，当信号源信号变为一时，输入端口会根据信号源和“Y000”、“Y001”的状态来决定哪组计时器动作，以此开始计时；当信号源信号变为零时，由逻辑关系可以清楚看到：两组计时器的输入信号都变为零，此时，可从累加器得到最终的精度为1ms的计时结果。在整个过程中，信号源起到了一个开和关的作用，所以，可以非常简单的想到开关，但要让一个开关成为一个信号源必须得接上电源。在实验室中就具备电源模块，因为在PLC工作前，把主机上用到的输入接点对应的COM端与实验板的0V端相连，输出接点对应的COM端与实验板的+24V端相连。这样的话，就可以通过简单的连接可以实现一个信号源（把开关的一端连接到COM端，另一端连接到输入端），如图3-1。但是在实际操作的过程中，开关动作是否会延时，是否会影响到计时的精度，这点可以不用担心，因为在实际计时中应用了中断定时，也就是在中断触发后进行的高精度定时，虽然开关动作会有延时，但不影响中断中的计时，所以，当信号源信号变为零时，可从累加器得到最终的精度为1ms的计时结果。图3-1信号源实现连接图第3.2节与门的实现由于本设计思路中运用到了外接电路来实现中断定时，因此，外接电路在实际硬件中的实现就显得尤为重要，因为此程序的功能能否完全实现就是依托此外接电路。再结合实验室实际条件，如何来选择最合适的方法去实现这个功能就相当关键。从上面的外接电路图中我们可以看到在输入端前运用到了一个与门，但实验室没有现成的与门来给你去应用，所以，必须依靠所具备的器材自己搭接成一个与门。但在本课题中有一个特殊的地方，因为，所用到的与门恰好是PLC输出端口“Y000”和“Y001”，所以，有一个连接点我们已经知道。关键就在于找出另外的一个连接点。下面，我就用找寻“Y000”的两个连接点为例，如图3-2。BABA图3-2输入/输出继电器（X,Y）电路从图3-2我们可以清楚地看到输出端子“Y000”右端连接的是电机负载，左端与Y000的外部输出常开触点相连，依次连接到COM1端。因为，Y000的输出端子与电机负载相连，另一端则是通过Y000的外部输出常开触点后与COM1端相连。所以，可以清楚地知道当线圈Y000得电后，Y000的外部输出常开触点闭合，这样，Y000的左端接点就与COM1端相连。可知Y000的两个连接点就是Y000的输出端和输出接点对应的COM端。在图3-2中分别用A和B表示Y000的两个连接点。信号源的一端会与输入对应的COM端相连，另一端与Y000的A端相连，Y000的B端再连接到输入X000，即可实现一个与门的连接。与门的连接如图3-3。图3-3与门实现连接图第3.3节实际硬件的连接根据上面的实现方案，现在我们就可以在实验室通过实验板上各个功能器件的连接即可实现我们所需要的外接电路，如图3-4。6789101112345图3-4硬件连接图注释：（1）直流电源+24V（2）直流电源0V（3）输出对应的COM端（4）输出Y000（5）输出Y001（6）输入对应的COM端（7）输入X000（8）输入X001（9）输入X002（10）输入X003（11）输入X004从上图我们可以看到外接电路的连接一共用到了3块实验板：直流电源、PLC主机和开关、按钮板。具体连线描述：（1）把主机上用到的输入接点对应的COM端相互连接并与实验板的0V端相连，输出接点对应的COM端相互连接并与实验板的+24V端相连。（2）从输入对应的COM端连至开关按钮板的拨动开关的一端，拨动开关的另一端连至输入X004和输出对应的COM端。（3）输出Y000连至输入X000，同时,输入X000和输入X001相连。（4）输出Y001连至输入X002，同时，输入X002和输入X003相连。第4章软件的实现第4.1节GXDeveloper编程软件的介绍三菱PLC编程软件有好几个版本，早期的FXGP/DOS和FXGP/WIN-C及现在常用的GPPForWindows和最新的GXDeveloper(简称GX)。实际上GXDeveloper是GPPForWindows升级版本，相互兼容，但GXDeveloper界面更友好，功能更强大、使用更方便，适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GXDeveloper编程软件能够将Excel、Word等软件编辑的说明性文字、数据，通过复制、粘贴等简单操作导入程序中，使软件的使用、程序的编辑更加便捷。此外，GXDeveloper编程软件还具有以下特点：(1)操作简便1）标号编程：用标号编程制作程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。2）功能块：功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易，此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序使得顺序输入错误。3）宏：只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令，就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。(2)能够用各种方法和可编程控制器CPU连接1)经由串行通信口与可编程控制器CPU连接；2)经由USB接口与可编程控制器CPU连接；3)经由MELSECNET/10（H）与可编程控制器CPU连接；4)经由MELSECNET（II）与可编程控制器CPU连接；5)经由CC-Link与可编程控制器CPU连接；6)经由Ethernet与可编程控制器CPU连接；7)经由计算机接口与可编程控制器CPU连接。(3)丰富的调试功能1）由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。(a)没有必要再和可编程控制器连接；(b)没有必要制作条使用的顺序程序。2）在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利。3）数据制作中发生错误况时，会显示是何原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。(4)利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。GXDeveloper编程软件的操作界面：图4-1所示为GXDeveloper编程软件的操作界面，该操作界面大致由下拉菜单、工具条、编程区、工程数据列表、状态条等部分组成。这里需要特别注意的是在FX-GP/WIN-C编程软件里称编辑的程序为文件，而在GXDeveloper编程软件中称之为工程。与FX-GP/WIN-C编程软件的操作界面相比，该软件取消了功能图、功能键，并将这两部分内容合并，作为梯形图标记工具条；新增加了工程参数列表、数据切换工具条、注释工具条等。这样友好的直观的操作界面使操作更加简便。图4-1GXDevelop编程软件操作界面图表4-1GXDevelop编程软件操作界面图注释图表序号名称内容1下拉菜单包含工程、编辑、查找/替换、交换、显示、在线、诊断、工具、窗口、帮助，共10个菜单2标准工具条由工程菜单、编辑菜单、查找/替换菜单、在线菜单、工具菜单中常用的功能组成。3数据切换工具条可在程序菜单、参数、注释、编程元件内存这四个项目中切换4梯形图标记工具条包含梯形图编辑所需要使用的常开触点、常闭触点、应用指令等内容5程序工具条可进行梯形图模式，指令表模式的转换；进行读出模式，写入模式，监视模式，监视写入模式的转换6SFC工具条可对SFC程序进行块变换、块信息设置、排序、块监视操作7工程参数列表显示程序、编程元件注释、参数、编程元件内存等内容，可实现这些项目的数据的设定8状态栏提示当前的操作：显示PLC类型以及当前操作状态等9操作编辑区完成程序的编辑、修改、监控等的区域10SFC符号工具条包含SFC程序编辑所需要使用的步、块启动步、选择合并、平行等功能键11编程元件内存工具条进行编程元件的内存的设置12注释工具条可进行注释范围设置或对公共/各程序的注释进行设置第4.2节程序流程图程序流程图是程序分析中最基本、最重要的分析技术，它是进行程序分析过程中最基本的工具。本课题研究设计的程序流程图如下图4-2：开始开始输出高精度定时时间结束T0（30s）计时信号源为1NY中断1执行T0（30s）后取反，重新计时中断2、3执行T0（30s）后取反，重新计时中断4、1执行图4-2本设计流程图第4.3节程序梯形图及其工作原理4.3.1主程序梯形图及其工作原理主程序梯形图，如图4-3，首先，我们进行一个30s计时程序；其次，是一个30s后自动取反的程序，在这里，我们一开始就已经把Y000置1，Y000置0；通过对线圈Y006、Y007的导通与否可以观察到信号源的状态。在程序没有执行之前，信号源为0状态，同时Y000为1、Y001为0，从上面的硬件连接图我们可以知道此时的输入端口都为0，所以，线圈Y007会被导通，Y007的常开触点闭合，常闭触点断开，PLC主机的输出端的Y007指示灯会被点亮，而线圈Y006会被断开，表明了信号源为0。同时，由于Y000为1、Y001为0，下面的两个X001下降沿中断会被关闭，X002的上升沿中断也会被关闭。因为，在中断中，当与中断对应的特殊辅助继电器被导通以后，对应的中断会被禁止。同时，Y003和Y004被复位。虽然，此时X000的上升沿中断和X003的下降沿中断被允许，但由于没有上升沿，X000的上升中断子程序不会运行，即第一组定时器不会工作，而Y005也被复位。当信号源为1时，整个程序开始运行，主程序中定时器T0开始30s计时，X000受到上升沿触发，子程序中的线圈Y002被导通，Y002常开触点闭合，T246开始高精度定时。同时，线圈Y007失电，各触点恢复原态，PLC主机的输出端的Y007指示灯会被熄灭，线圈Y006被导通，PLC主机输出端的Y006指示灯会被点亮，表明信号源为1。当主程序中的定时器T0计到30s时，T0的常开触点会闭合，常闭触点会断开，此时，Y000和Y001正好取反。与此同时，X001的下降沿和X002的上升沿中断被允许，而X000的上升沿和X003的下降沿中断被禁止（这里需要注意的是虽然此时中断已被禁止，但是1ms的积算型定时器T246还会保持继续计时直到到达极限32767为止）且线圈Y002和Y005被复位。所以，X001的下降沿中断和X002的上升沿中断同时被触发，在这个瞬间线圈Y003和线圈Y004被导通，PLC主机输出端的Y003和Y004指示灯会被点亮，定时器T247开始高精度定时，同时，主程序中的定时器T0被赋0后重新开始30s的计时（这里需要注意的是虽然T0被赋0，触点会恢复原状态，但是由于线圈Y003的导通，它的常开触点闭合，常闭触点断开，使得Y000和Y001能够得以保持这个状态），定时器T1也开始了30s的计时，X001下降沿中的子程序把定时器T246中的高精度时间赋给寄存器D0，再通过一个加法指令存到寄存器D4（D5）中。当主程序中的定时器T0和T1同时计到30s时，由于无论跳到哪个中断，T0都会被重新赋0，所以在开监控时你会观察到T0的常开、常闭触点都会保持原状态，而T1的常开、常闭触点都会动作，但在实际监控中T1的触点会保持原态，Y003则会取反。从主程序的梯形图中可以清楚地看到Y001线圈失电，Y000线圈得电（这里需要注意的是和上面有所不同，1ms积算型定时器T247被直接复位，而不会像上面那样中断被禁止后还会继续计时），X000的上升沿和X003的下降沿中断被允许，而X001的下降沿和X002的上升沿中断被禁止（这里需要注意的是X003下降沿被触发后，定时器T1会被赋0，此时，T1的常开和常闭触点都会恢复原状态，但恰好此时X001的下降沿和X002的上升沿中断被禁止，线圈Y003、Y004和定时器T247都会被复位，这样就保持了Y000的状态），T246被赋0，同时，主程序中的定时器T0又重新开始计时，线圈Y002和Y005被接通，PLC主机输出端的Y002和Y005指示灯会被点亮，T246开始高精度定时。X003的下降沿中断子程序中把T247中的高精度时间赋给寄存器D2，再通过一个加法指令存到寄存器D4（D5）中。如果信号源一直保持为1得话，这个循环就会继续下去。当计时到每一个时刻时，我们把信号源关断，此时，其中的某一组定时器正在进行高进度定时，我们暂时不用去管他（这里需要注意的是虽然你的定时器还在动作，但是由于程序的设置，并不影响结果），在主程序中由于设置了一个X004的下降沿触发，使得信号源一关断后，立即被触发，同时，进行高精度定时的那组定时器中的数据马上被赋给寄存器（实际在监控过程中，寄存器中的数据会每个30s的周期都会改变），通过一个加法指令后得到最后的高精度计时结果。图4-3长时间高精度定时主程序梯形图4.3.2中断程序1的梯形图及其工作原理中断程序1，如图4-4，在信号源有0变为1时，有上面的原理我们可以知道X000的上升沿会被触发，同时，X000的上升沿中断允许，此时，中断程序1开始执行，输出Y002被导通，Y002的常开触点闭合，由于此时输出Y000的转台也为1，所以，1ms积算型定时器T246被导通，开始高精度定时。图4-4长时间高精度定时中断程序1梯形图4.3.3中断程序2的梯形图及其工作原理中断程序2，如图4-5，当计时30s后，主程序中会进行Y000和Y001的取反，这时X001的下降沿和X002的上升沿中断同时被允许和触发，而X000的上升沿中断被禁止。所以，输出线圈Y003被导通，同时，把第一组定时器的高精度定是结果通过加法指令放入寄存器D4（D5）中，主程序中的定时器T0被赋0，使T0清零后重新开始30s计时。图4-5长时间高精度定时中断程序2梯形图4.3.4中断程序3的梯形图及其工作原理中断程序3，如图4-6，中断程序3和上面的中断程序2是同时被触发的，输出Y004被导通，Y004的常开触点闭合，由于取反后输出Y001为1，所以，在主程序中的定时器T0被清零重新开始计时，1ms积算型定时器T247也开始高精度定时。图4-6长时间高精度定时中断程序3梯形图4.3.5中断程序4的梯形图及其工作原理中断程序4，如图4-7，又经过30s的计时后，主程序中的Y000和Y001又被取反，这时，X000的上升沿和X003的下降沿中断同时被允许和触发，而X001下降沿和X002的上升沿中断被禁止。输出Y005被导通，把第二组定时器的高精度定时结果通过加法也存于数据寄存器D4（D5）中，同时，主程序中的定时器T0、T1和1ms积算型定时器T246都被赋0，为重新计时做准备。图4-7长时间高精度定时中断程序4梯形图4.3.6总程序的梯形图整个程序的工作原理，在上面我们已经分部做过了详细的介绍，所以在这边就不再多阐述。总程序的梯形图，如下图4-8。图4-8长时间高精度定时中断总程序梯形图4.3.7总程序的指令表第5章程序的改进、实现及调试第5.1节如何完善“长时间高精度”定时系统5.1.1“长时间高精度”定时复位问题的引入在上述程序设计中，没有定时启动开关，进行程序调试时，一旦使程序进入运行状态，便会触动M8000（RUN监视器），即可编程控制器在运行过程中，它一直处于接通状态，这样便触发定时系统开始工作，直到触发X004的下降沿，定时结束，得出最后的高精度定时。对于这样的系统问题，需引入复位开关，同时设定一个开启开关，完善系统的定时功能，使操作更加人性化，更加方便。5.1.2实现思路启动开关的设置：这只是一个启动开关而已，其设置较为简单，直接将M8000换做一个输入元器件，在本设计中，采用X007。使得触发X007时，启动整个定时系统，进入计时。复位开关的设置：当程序运行完毕时，加设复位开关，保证下一次的计时不会累加前一次的结果，实现程序的循环使用。在主程序中，编写复位指令，设定复位开关X005，一旦启动复位开关，便对T246、D0、D2、D4、D6进行复位，清零，保证下一次的运行。关断开关的设置：此程序中的关断开关就是X004，只是为使程序操作起来较为简便，可修改硬件设备，将拨动开关换掉，使用常闭的瞬时按钮，实现按一下便可关断定时。第5.2节硬件和软件方面的实现5.2.1实现定时复位的硬件改进对原先的硬件连接稍作修改，并添加两个开关按钮。具体接线如下图5-1所示：图5-1定时复位的硬件连接图5.2.2程序梯形图在原有的梯形图的基础上，将M8000修改为X007，添加启动开关，使得启动开关为X007；并在梯形图中添加复位程序行，如下图所示，由复位开关X005控制复位，将T246、D0、D2、D4、D6清零。图5-2复位程序梯形图第5.3节调试过程及其问题的解决5.3.1硬件的调试程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，首先对PLC外部接线作仔细检查，这一环节很重要，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。为安全起见，最好将主电路断开，当确认接线无误后再连接主电路，送电，将PLC的工作方式置为“RUN”。反复调试，消除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，并协调一致地完成整体的控制功能时，可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。FX2N系列PLC的输入输出继电器：输入继电器（X）PLC的输入端子是从外部接受信号的端口，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，它们的编号按八进制进行编号，线圈的通断取决于PLC外部触点的状态，不能用程序指令驱动。内部提供常开/常闭两种触点供编程时使用，且使用次数不限。(2)输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的端口。输出继电器的线圈通断由程序驱动，输出继电器也按八进制编号，其外部输出主触点接到PLC的输出端子上供驱动外部负载使用，内部提供常开/常闭触点供程序使用，且使用次数不限。PLC的状态指示灯：图5-3PLC的状态指示图表5-1PLC的状态指示灯及运行状态注释表指示灯指示灯的状态与当前运行的状态POWER电源指示灯（绿灯）PLC接通220V交流电源后，该灯点亮，正常时仅有该灯点亮表示PLC处于编辑状态。RUN运行指示灯（绿灯）当PLC处于正常运行状态时，该灯点亮。BATT.V内部锂电池电压低指示灯（红灯）如果该指示灯点亮说明锂电池电压不足，应更换。PROG.E(CPU.E)程序出错指示灯(红灯)如果该指示灯闪烁,说明出现以下类型的错误:1、程序语法错误；2、锂电池电压不足；3、定时器或计数器未设置常数；4、干扰信号使程序出错；5、程序执行时间超出允许时间，此灯连续亮。用户程序的创建、修改、编辑、开启监控的基本步骤：（1）运行软件双击桌面图标，出现初始界面。图5-4硬件调试运行初始界面（2）新建程序文件单击界面中的新建文件图标，出现PLC类型设置界面。（3）机型选择在所示界面中，选择机型，单击确认，出现编程界面。图5-5硬件调试运行编程界面（4）梯形图编制如在光标处输入X0的常闭触点，可单击功能图栏的“常闭触点”图标，出现如图所示输入元件对话框中，输入“X0”，单击“确认”按钮，要输入的X0常闭触点出现在蓝色光标处。图5-6梯形图编制对话框（5）指令转换在梯形图编制了一段程序后，梯形图程序变成灰色。单击工具栏上的转换图标，将梯形图转换成指令语句表，在“视图”菜单下选择“指令表”，可进行梯形图和语句表的界面切换。（6）程序写出程序编辑完毕，可进行文件保存等操作。调试运行前，需将程序下载到PLC中。单击“PLC”菜单下的“传送”，再选择“写出”，如图所示，可将程序下载到PLC中。（7）运行监控程序下载完毕，可配合PLC输入输出端子的连接进行控制系统的调试。调试过程中，用户可通过软件进行各软元件的监控。硬件调试过程中的注意点：1)在进行接线前，务必检查导线的完好性，减少不必要的错误；2)上电调试前，仔细检查线路的正确度；3)文件写出时可设定程序行，每次修改梯形图后，注意要进行转换，并重新写入程序，修改程序前，记得中止运行！5.3.2软件的调试FX2N系列PLC的软件调试，根据预期的设计效果，开监控进行调试，修改相关的指令。在该设计中主要运用中断指令，熟练运用中断梯形图，在第二章中，我们已经详细