畢業(yè)論文(基于PLC雙電源開關(guān))

1、誠(chéng) 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目： 基于plc雙電源開關(guān)設(shè)計(jì) 姓名 鄧鐵軍 學(xué)院 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)老師 譚季秋 職稱 副教授 教研室主任 一、基本任務(wù)及要求：雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器主要用在重要會(huì)議室、機(jī)場(chǎng)、賓館等緊急供電的雙電源系統(tǒng)。系統(tǒng)能比較準(zhǔn)確地

2、測(cè)量各相電壓參數(shù)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)執(zhí)行動(dòng)作?；救蝿?wù)： 1.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。plc選型、i/o口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)外部連線電路設(shè)計(jì)、執(zhí)行元件的選擇。 2.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。plc梯形圖、語(yǔ)句表。 3.編寫設(shè)計(jì)說明書。 二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間：1.2009年2月，布置設(shè)計(jì)課題，交代具體任務(wù)。 2.2月23日-3月15日，查閱資料，翻譯英文資料，撰寫開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述 3.3月15日-5月20日，畢業(yè)設(shè)計(jì)，約在4月中旬進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，并撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。 4.5月21日-6月1日，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，并交電子文檔給導(dǎo)師初閱。 5.6月2日-6月5日，按格式和要求修改畢業(yè)論文，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，打印導(dǎo)師評(píng)閱。

3、 6.6月13日-6月15日，按導(dǎo)師修改意見，修改論文，打印裝訂成冊(cè)，答辯資料準(zhǔn)備。 7.6月13日-6月17日，畢業(yè)答辯。畢業(yè)資料收集匯總，存檔。 目 錄摘要iabstractii第1章 緒論1.1引言1.2設(shè)計(jì)的要求1.2.1 設(shè)計(jì)的基本原則1.2.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.2.3 plc控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟第2章 基于plc雙電源開關(guān)總體方案設(shè)計(jì)2.1 引言2.2 設(shè)計(jì)要求2.3 總體方案的確定第3章 基于plc雙電源開關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 引言3.2 電氣控制方案設(shè)計(jì)3.3 plc型號(hào)的選擇3.4 特殊功能模塊的選擇3.4.1 技術(shù)參數(shù)3.4.2 fx2n-4a/d模塊的接線方式3.

4、4.3 緩沖寄存器及設(shè)置3.4.4 檢測(cè)參數(shù)設(shè)置3.3 i/o口設(shè)計(jì)3.4 系統(tǒng)外部連線電路設(shè)計(jì)第4章 基于plc雙電源開關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 引言4.2 plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟4.3 流程圖設(shè)計(jì)4.4 梯形圖設(shè)計(jì)4.5 plc程序語(yǔ)句表第5章 心得體會(huì)結(jié)論參考文獻(xiàn)致謝附錄基于plc雙電源開關(guān)設(shè)計(jì)摘要：隨著人們對(duì)供電可靠性要求越來越高，很多場(chǎng)合需要用兩路電源來保證供電的可靠性，這就需要一種雙電源切換器在兩路電源之間進(jìn)行可靠切換。采用可編程控制器(plc)解決這類問題具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在電氣自動(dòng)化方面具有廣闊的應(yīng)用前景和很大的市場(chǎng)潛力。與傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)相比較，可編程控制器(plc)的

5、優(yōu)勢(shì)在于：體積小型化，高度集成，同時(shí)還有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通訊功能。plc作為新一代的工業(yè)控制裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能全面、可靠性高。本課題是基于可編程控制器的雙電源開關(guān)設(shè)計(jì)，用以實(shí)現(xiàn)雙電源開關(guān)的自投自復(fù)，缺相和欠壓保護(hù)，使之可以適應(yīng)用電要求較高企業(yè)的需求。本文分析了基于plc的雙電源開關(guān)的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)方法，主要闡述了系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：雙電源切換；plc；數(shù)據(jù)處理；缺相和欠壓保護(hù)plc-based design of dual-power switch abstract: with increasing demands for high reliability, a numbe

6、r of occasions the need to use two power supplies to ensure reliability of electricity supply, which requires a dual power switch between the two reliable switching power supply. the use of programmable logic controller (plc) to solve this problem has a unique advantage in electrical automation appl

7、ications have broad prospects and great market potential. relay control system with the traditional, compared to programmable logic controller (plc) has the advantage of being: the volume of smaller, highly integrated, but also the number of computing, data processing and data communication function

8、s. plc as a new generation of industrial control devices, simple structure, the performance of a comprehensive, high reliability. this topic is based on the programmable logic controller design of dual-power switch, dual power switch for the automatic switch from the complex, lack of phase and under

9、-voltage protection, so that electricity can be adapted to the needs of demanding enterprises. this paper analyzes the plc-based dual-power switch design, design methods, mainly on the system hardware and software design. key words: dual-power switch; plc; data processing; missing phase and undervol

10、tage protection第1章 緒 論1.1 引言 雙電源切換控制主要用于三相交流(380v220v 3n 50hz)供配電控制。這類電源切換控制多數(shù)采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是：其輸入有兩路供電電源 a和b對(duì)負(fù)載供電。正常工作時(shí)，只電源a對(duì)負(fù)載供電，電源b作為備用電源；當(dāng)電源a發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)能快速切斷故障電源a，使備用電源b接通。由此存在的問題是：(1)無(wú)缺相保護(hù)功能。當(dāng)發(fā)生任一相或兩相缺相時(shí)，由于控制系統(tǒng)沒有缺相檢測(cè)和保護(hù)切換措施，造成缺相的故障電源不能切斷，正常供電電源不能及時(shí)投入，又沒有相應(yīng)的信號(hào)提示，這樣會(huì)導(dǎo)致負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間缺相運(yùn)行，造成嚴(yán)重后果。(2)故障電源恢復(fù)正

11、常時(shí)，系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行反切換，要靠人工操作反切換到正常工作狀態(tài)。(3)由于采用繼電器邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)，器件和電路的故障率高。 采用plc控制時(shí)，其缺相保護(hù)主要采取的技術(shù)方案是：設(shè)置有三相缺相檢測(cè)信號(hào)回路，該三相缺相檢測(cè)信號(hào)回路直接取自于三相電源的主回路，即用中間繼電器分別接于電源主回路a和b的u相、v相和w相單相回路中，中間繼電器常開觸點(diǎn)分別作為plc的輸入信號(hào)，即作為編制 plc的a和b三相缺相檢測(cè)邏輯控制程序時(shí)的輸入條件。其次，利用plc的特殊功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的精確的檢測(cè)，從而又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的欠壓和過壓檢測(cè)。1.2 可編程控制器的工作原理可編程控制器整個(gè)運(yùn)行可分為三部分： 第

12、一部分是上電處理?？删幊炭刂破魃想姾髮?duì)plc系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，i/o模塊配置運(yùn)行方式檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。 第二部分是掃描過程?？删幊炭刂破魃想娞幚硗瓿梢院筮M(jìn)入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)cpu處于stop式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng)cpu處于run方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。第三部分是出錯(cuò)處理。plc每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定plc自身的動(dòng)作是否正常，如cpu、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、i/o通信等是否異?；虺鲥e(cuò)，如檢查出異常時(shí)，cpu面板上的l

13、ed及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，cpu被強(qiáng)制為stop方式，所有的掃描停止。plc運(yùn)行正常時(shí)，掃描周期的長(zhǎng)短與cpu的運(yùn)算速度有關(guān)，與i/o點(diǎn)的情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長(zhǎng)短及編程情況等均有關(guān)。通常用 plc 執(zhí)行1k指令所需時(shí)間來說明其掃描速度(一般110ms/k)。值得注意的是，不同指令其執(zhí)行是不同的，從零點(diǎn)幾微秒到上百微秒不等，故選用不同指令所用的掃描時(shí)間將會(huì)不同。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期時(shí)，可從軟硬件上考慮。plc 工作的全過程可用下圖所示的運(yùn)行框圖來表示：1.3 設(shè)計(jì)的基本原則和主要內(nèi)容1.3.1 設(shè)計(jì)的基本原則 在滿足控制要求的前提下，力

14、求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便；保證控制系統(tǒng)的安全、可靠；考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇plc時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。其次，如果以提高產(chǎn)品產(chǎn)量和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)加以強(qiáng)化。在總體方案設(shè)計(jì)之前，應(yīng)深入了解控制系統(tǒng)要求，搜集資料，并密切關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)部分與電氣控制部分配合，從而擬訂出相應(yīng)的電氣控制方案。1.3.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容plc控制系統(tǒng)是由plc與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，用以完成預(yù)期控制目的與相應(yīng)的控制要求。因此，plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)該包括：（1）根據(jù)設(shè)備的控制要求，以及所提出的各項(xiàng)控

15、制指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)預(yù)算，首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。（2）根據(jù)控制要求基本確定數(shù)字i/o點(diǎn)和模擬通道數(shù)，進(jìn)行i/o點(diǎn)初步分配，繪制i/o使用資源圖。（3）進(jìn)行plc系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，主要為plc選型。plc是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇plc對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇plc應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、i/o模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、傳感器）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象，這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法參考相應(yīng)的書籍。（5）設(shè)計(jì)控制程序。在深入了解與掌握控制要求、主要控制的基本方

16、式以及應(yīng)完成的動(dòng)作、必要的保護(hù)和連鎖等方面情況之后，對(duì)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達(dá)出來。必要時(shí)還可將控制任務(wù)分成獨(dú)立的幾個(gè)部分，這樣可以化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。程序設(shè)計(jì)主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)梯形圖、編制語(yǔ)句表清單。1.3.3 plc控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟 在對(duì)一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準(zhǔn)確合理的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各個(gè)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。plc控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟如圖1所示：圖1 plc控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)步驟第2章 基于plc雙電源開關(guān)總體方案設(shè)計(jì)2.1 引言 進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，由于

17、計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地促進(jìn)了可編程控制器的發(fā)展，使其功能日益增強(qiáng)，更新?lián)Q代明顯加快，所以plc作為控制器在工業(yè)上有廣泛的的運(yùn)用，如何對(duì)plc控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的系統(tǒng)化，已成為各生產(chǎn)技術(shù)人員日益重視的問題。由于plc的工作方式和通用微機(jī)不完全一樣，因此，用plc設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與微機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)過程也不完全相同，需要根據(jù)plc的特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其次，plc與繼電器接觸器控制系統(tǒng)也有本質(zhì)的區(qū)別，plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)就是硬件和軟件設(shè)計(jì)可以分開進(jìn)行。2.2設(shè)計(jì)要求 雙電源開關(guān)主要用在重要會(huì)議室、機(jī)場(chǎng)、賓館等緊急供電的雙電源系統(tǒng)，當(dāng)一路電源（主電源）出現(xiàn)故障的

18、時(shí)候，另一路電源（備用電源）可以實(shí)現(xiàn)快速、自動(dòng)地投切轉(zhuǎn)換，這是雙電源開關(guān)的基本功能。而基于plc的雙電源開關(guān)，不僅要實(shí)現(xiàn)上述功能，而且要對(duì)三相電源各相進(jìn)行缺相檢測(cè)，同時(shí)還要對(duì)電源各相進(jìn)行精確的電壓檢測(cè)，當(dāng)電源電壓不在指定的范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行自動(dòng)切換。由此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)plc電路的時(shí)候，還必須用到plc的特殊功能模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓模擬量的模數(shù)轉(zhuǎn)換，供plc去處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電源電壓的欠壓保護(hù)。2.3 總體方案的確定 在基于plc的雙電源開關(guān)的過程中，必須只能有一個(gè)電源與負(fù)載接通，且在一路電源故障時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。又由于在重要的會(huì)議室、機(jī)場(chǎng)、賓館等緊急供電場(chǎng)所，各用電設(shè)備的總功率較大，必須使用

19、發(fā)電機(jī)設(shè)備供電。那么根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)方案如下圖2所示：圖2 總體方案框圖在圖2中， a為主電源，b為備用電源，分別與plc連接，作為plc輸入檢測(cè)信號(hào)。首先進(jìn)行主電源a的輸入檢測(cè)，當(dāng)plc檢測(cè)a無(wú)任意相缺相時(shí)，相應(yīng)的邏輯開關(guān)會(huì)閉合，使fx2n-4a/d接受經(jīng)過plc基本單元檢測(cè)后傳過來的無(wú)缺相的電壓信號(hào)，則隨后進(jìn)行a電源的三相回路欠壓檢測(cè)，如果此時(shí)主電源a良好的話，相應(yīng)的狀態(tài)指示燈會(huì)亮，說明此刻主電源狀態(tài)良好，同時(shí)主電源與負(fù)載接通。在主電源a出現(xiàn)故障后（即主電源a出現(xiàn)缺相或者欠壓時(shí)），此時(shí)會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，使備用電源b啟動(dòng)，同時(shí)主電源會(huì)自動(dòng)斷開。備用電源b啟動(dòng)后，同樣要進(jìn)行三相回路的缺

20、相檢測(cè)和欠壓檢測(cè)，檢測(cè)過程同a。檢測(cè)無(wú)故障后，隨即實(shí)現(xiàn)備用電源與負(fù)載的接通。第3章 基于plc雙電源開關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 引言隨著plc控制的普及與應(yīng)用，plc產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的plc產(chǎn)品主要有：美國(guó)ab、ge、modicon公司，德國(guó)西門子公司，以及日本omron、三菱公司等的plc產(chǎn)品。因此plc的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各有自己的特點(diǎn)，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇plc，對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。選擇恰當(dāng)?shù)膒lc產(chǎn)品去控制一臺(tái)機(jī)器或一個(gè)過程，不僅應(yīng)考慮控制系統(tǒng)目前的需

21、求，還應(yīng)考慮那些包含于控制系統(tǒng)未來發(fā)展目標(biāo)的需要。如果能夠考慮到未來的發(fā)展將會(huì)用最小的代價(jià)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行革新和增加新的功能。若考慮周到，則存儲(chǔ)器的擴(kuò)充需求也許只要再安裝一個(gè)存儲(chǔ)器模塊即可滿足；如果具有可用的通信口，就能滿足增加一個(gè)外圍設(shè)備的需求。對(duì)局域網(wǎng)的考慮可允許在未來將單個(gè)控制器集成為一個(gè)廠級(jí)通信網(wǎng)。若未能合理估計(jì)現(xiàn)在和將來的目標(biāo)，plc控制系統(tǒng)會(huì)很快變?yōu)椴贿m宜的和過時(shí)的。3.2 電氣控制方案設(shè)計(jì)電氣控制過程分析：根據(jù)總體方案框圖，設(shè)計(jì)電氣控制方案如圖3、圖4、圖5、圖6所示。又如圖3的電氣控制過程圖中，ka1,ka2,ka3分別作為主電源a的三相檢測(cè)（如圖3所示），有且當(dāng)ka1,ka2,ka

22、3線圈同時(shí)得電時(shí)（即無(wú)任意相缺相），才會(huì)驅(qū)動(dòng)km3線圈，使動(dòng)和觸點(diǎn)km3閉合，從而進(jìn)行a的三相欠壓檢測(cè)（如圖6所示）。又當(dāng)三相欠壓檢測(cè)后，電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)ka4,使觸點(diǎn)ka4閉合，此時(shí)主電源狀態(tài)顯示燈hl1亮，說明此時(shí)a電源狀態(tài)良好，同時(shí)驅(qū)動(dòng)ka5線圈，使動(dòng)合觸點(diǎn)ka5閉合，允許a電源的投入使用。而后ka5閉合時(shí)，使km1得電，負(fù)載與電源a接通。其次，主電源輸入檢測(cè)回路（圖3）中的常閉觸點(diǎn)ka5分別與發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路（圖4）中的延時(shí)繼電器線圈和備用電源檢測(cè)回路（圖5）中的三相檢測(cè)回路相連接。目的是，如果主電源a狀態(tài)良好的話，那么常閉觸點(diǎn)ka5會(huì)得電斷開，同時(shí)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路（圖4）

23、中的延時(shí)繼電器線圈便不會(huì)得電，則不會(huì)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；同時(shí)在備用電源檢測(cè)回路（圖5）中的三相檢測(cè)回路中，也會(huì)由于ka5的作用，不會(huì)進(jìn)行備用電源的輸入檢測(cè)，避免備用電源的誤動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的連鎖保護(hù)作用。圖3 主電源檢測(cè)回路 在如圖4所示的發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路中，在主電源故障后，由于在主電源檢測(cè)回路中的ka5不能得電，ka5常閉觸點(diǎn)不能斷開，所以延時(shí)繼電器線圈會(huì)得電延時(shí)閉合。在這里延時(shí)繼電器的作用是防止在主電源電壓波動(dòng)的情況下，發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)的動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。在延時(shí)時(shí)間到了以后，即確認(rèn)主電源故障無(wú)誤，延時(shí)閉合觸點(diǎn)閉合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)。圖4 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)控制回路 圖5所示的備用電源檢測(cè)回路

24、，ka6,ka7,ka8分別作為備用電源b的三相檢測(cè)時(shí)，有且當(dāng)ka6,ka7,ka8線圈同時(shí)得電時(shí)（即無(wú)任意相缺相），才會(huì)驅(qū)動(dòng)km4線圈，使動(dòng)合觸點(diǎn)km4閉合，從而進(jìn)行b的三相欠壓檢測(cè)（如圖6所示）。又當(dāng)三相欠壓檢測(cè)模塊fx2n-4a/d檢測(cè)到電壓在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，驅(qū)動(dòng)ka9,使觸點(diǎn)ka9閉合，此時(shí)備用電源b狀態(tài)顯示燈hl2亮，說明此時(shí)b電源狀態(tài)良好，同時(shí)驅(qū)動(dòng)ka10線圈，使觸點(diǎn)動(dòng)合ka10閉合，允許b電源的投入使用。 圖5 備用電源檢測(cè)回路圖6 電源欠壓檢測(cè)控制3.3 plc型號(hào)的選擇目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的plc產(chǎn)品，所以要全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)

25、用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不可盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來考慮：（1）對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。要先弄清除控制系統(tǒng)的i/o總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的1520留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需plc的點(diǎn)數(shù)。另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的60；plc每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力也是有限的，有的plc其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般plc的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問題。pl

26、c的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種plc平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的plc。（2）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘10字/點(diǎn)輸出總點(diǎn)數(shù)乘5字/點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器/定時(shí)器按（35）字/個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（510）字/量估算；在有模擬量輸入/輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入/（或輸出）一路模擬量約需（80100）字左右的存儲(chǔ)容量來估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口200字以上的數(shù)量粗略估算。最后，一般按估算容量的50100留有

27、裕量。在缺乏經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇容量時(shí)留有裕量要大些。（3）對(duì)i/o響應(yīng)時(shí)間的選擇plc的i/o響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在23個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，plc和i/o響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮i/o響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。（4）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型不同的負(fù)載對(duì)plc的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的plc有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其

28、負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的plc。（5）對(duì)在線和離線編程的選擇離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個(gè)cpu，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇plc的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)，cpu只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè)cpu，主機(jī)的cpu完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購(gòu)置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編

29、程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。（6）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型若plc控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則plc需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求plc應(yīng)具有連接其他plc、上位計(jì)算機(jī)及crt等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。（7）對(duì)plc結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同i/o點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇plc的結(jié)構(gòu)形式。由以上幾個(gè)基本原則和對(duì)圖1分析可知作為輸入信號(hào)的觸點(diǎn)有ka1、ka2、ka3、ka6、ka7、ka8共六個(gè)觸點(diǎn)，作為輸出信號(hào)的有ka4、ka10、km1、km2、km3、km4共

30、六個(gè)觸點(diǎn)，所以可選用fx2n-32mr基本單元，輸入和輸出點(diǎn)數(shù)分別為8個(gè)。3.4 特殊功能模塊的選擇3.4.1 技術(shù)參數(shù)因?yàn)橐獙?duì)三相電源的三線檢測(cè)，所以選用帶4點(diǎn)模擬量輸入的模數(shù)轉(zhuǎn)換特殊功能模塊fx2n-4a/d。fx2n-4a/d為12位高精度模擬量輸入模塊，具有4輸入a/d轉(zhuǎn)換通道，輸入信號(hào)類型可以是電壓（-10+10v）、電流（-20+20ma）和電流（+4+20ma），每個(gè)通道都可以獨(dú)立地指定為電壓輸入或電流輸入。且fx2n系列可編程控制器最多可連接8臺(tái)fx2n-4a/d。fx2n-4ad模擬量輸入模塊是fx2n系列plc專用的模擬量輸入模塊。該模塊的4個(gè)輸入通道，通過輸入端子變換，可

31、以任意選擇電壓或電流輸入狀態(tài)。輸入?yún)?shù)為：電壓輸入時(shí)，輸入信號(hào)為dc-10 v+10 v，輸入阻抗為200 k，分辨率為5 mv；電流輸入時(shí)，輸入信號(hào)為dc-20 ma+20 ma，輸入阻抗為250 ，分辨率為20 a。fx2n-4ad將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制的數(shù)字量，并以補(bǔ)碼的形式存于16位數(shù)據(jù)寄存器中，數(shù)值為-2048+2047，傳輸速率15 ms/kbit，綜合精度為量程的1%。fx2n-4ad的工作電壓為dc 24 v，模擬量與數(shù)字量之間采用光電隔離技術(shù)，但各通道之間沒有隔離。它消耗plc主單元或有源擴(kuò)展單元5 v電源槽30 ma的電流。它占用基本單元的8個(gè)映像表，即軟件上占

32、8個(gè)i/o點(diǎn)數(shù)，在計(jì)算plc的i/o時(shí)，可以將這8個(gè)點(diǎn)作為plc的輸入點(diǎn)來計(jì)算。fx2n-4ad模塊內(nèi)部有一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器，它由32個(gè)16位的寄存器組成，其內(nèi)容可以通過plc的from和to指令來讀出或?qū)懭搿?.4.2 fx2n-4a/d模塊的接線方式 模擬量輸入通過雙絞屏蔽電纜來接收，電纜應(yīng)遠(yuǎn)離電源線或其他可能產(chǎn)生電氣干擾的電線，如圖；如果電壓輸入有電壓波動(dòng)，或外部接線中有電氣干擾，可以接一個(gè)平滑電容器（0.10.47f，25v），如圖;如果使用電流輸入，將v+和v-短接，如圖；如果存在過多的電氣干擾，連接fg的外殼地端和fx2n-4a/d模塊的接地端，如圖；連接fx2n-4a/d模塊的接

33、地端與主單元的接地端，在可行的情況下使用三級(jí)接地，如圖。3.4.3 緩沖寄存器及設(shè)置模擬量輸入輸入模塊fx2n-4a/d的緩沖寄存器bfm，是特殊功能模塊工作設(shè)定與主機(jī)通訊用的數(shù)據(jù)中介單元，時(shí)from/to指令讀和寫操作目標(biāo)。fx2n-4a/d的緩沖寄存器區(qū)由32個(gè)16位的寄存器組成，編號(hào)為bfm#0#31。fx2n-4a/d模塊bfm分配表bfm內(nèi)容*#0初始化通道*#1ch1平均值采樣次數(shù)（取值范圍14096）默認(rèn)值為8*#2ch2*#3ch3*#4ch4#5ch1分別存放4個(gè)通道的平均值#6ch2#7ch3#8ch4#9ch1分別存放4個(gè)通道的當(dāng)前值#10ch2#11ch3#12ch4#

34、13#14#16#19保留#15a/d轉(zhuǎn)換速度的設(shè)置當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換速度為15ms/ch當(dāng)設(shè)置為1時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換速度為6ms/ch#20恢復(fù)到默認(rèn)值或調(diào)整值#21禁止零點(diǎn)合增益調(diào)整#22零點(diǎn)和增益調(diào)整#23零點(diǎn)值#24增益值#25#28保留#29出錯(cuò)信息#30識(shí)別碼k2010#31不能使用 在bfm#0號(hào)中寫入十六進(jìn)制四位數(shù)字h0000使各通道初始化，最低位數(shù)字控制通道ch1，最高位數(shù)字控制ch4。h000中每位數(shù)值表示的含義如下：位（bit）=0 :設(shè)定輸入范圍-10+10v位（bit）=1 :設(shè)定輸入范圍+4+20ma位（bit）=2 :設(shè)定輸入范圍-20+20ma位（bit）=3

35、 :關(guān)閉該通道 bfm#21的b0、b1分別置為1、0，則增益和零點(diǎn)的設(shè)定值禁止改動(dòng)。要改動(dòng)時(shí)必須設(shè)置為0、1。缺省設(shè)定為0、1。3.4.4 檢測(cè)參數(shù)設(shè)置 3.5 i/o口設(shè)計(jì) i/o口地址表地址元件注釋x0ka1主電源u1相輸入檢測(cè)x1ka2主電源v1相輸入檢測(cè)x2ka3主電源w1相輸入檢測(cè)x3ka6備用電源u2相輸入檢測(cè) x4ka7備用電源v2相輸入檢測(cè)x5ka8備用電源w2相輸入檢測(cè)y0km3主電源a欠壓與過壓檢測(cè)y1ka5主電源a工作正常y2km1主電源a投入工作y3km4備用電源b欠壓與過壓檢測(cè)y4ka10備用電源b工作正常y5km2備用電源b投入工作控制 (工作)狀態(tài)說明：正常工作

36、時(shí)，對(duì)于a電源，成立的條件是，三相任意相無(wú)缺相現(xiàn)象，同時(shí)電壓的范圍在指定的工作電壓范圍之內(nèi)，此時(shí)狀態(tài)指示燈hl1亮，在此情況下，即使電源b狀態(tài)良好，也會(huì)因?yàn)閎電源控制回路動(dòng)斷觸點(diǎn)km1的作用使b電源不會(huì)投入使用。又如果a電源出現(xiàn)故障的話，在a電源控制回路的km1線圈則不會(huì)得電，那么連接在b控制回路的動(dòng)斷觸點(diǎn)km1不會(huì)動(dòng)作，使b投入使用。此后，如果a電源恢復(fù)正常的話，a電源控制回路km1線圈得電，使電源b斷開，如此循環(huán)。3.6 系統(tǒng)外部連線電路設(shè)計(jì) 作為輸入信號(hào)的ka1、ka2、ka3、ka6、ka7、ka8分別接在plc的x0x6，作為輸出信號(hào)的ka4、ka10、km1、km2、km3、km4

37、分別接在plc的y0y6，對(duì)應(yīng)的接線如下圖所示。fx2n-4a/d在接受外部電路經(jīng)降壓和整流的電壓信號(hào)后，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)傳送到plc中，plc在經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)字處理以實(shí)現(xiàn)電源的過壓與欠壓的檢測(cè)。第4章 基于plc雙電源開關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 引言4.2 plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要步驟 plc控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)步驟主要主要可以分為五個(gè)步驟，分別為： （1）對(duì)于較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)可省去這一步。 （2）設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（3）根據(jù)梯形圖編制語(yǔ)句表程序清單。（4）用程序編程器鍵入到plc得用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。4.3 流程圖設(shè)計(jì)主電源檢測(cè)過程：plc初始化判斷主電源a輸入是否缺相無(wú)缺相則進(jìn)行主電源a的過壓與欠壓檢測(cè)主電源狀態(tài)良好主電源投入使用