基于PLC的溫度監(jiān)測

1、畢業(yè)設(shè)計論文 PAGE 36目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc138572527 目 錄 PAGEREF _Toc138572527 h 1 HYPERLINK l _Toc138572528 第1章 概述 PAGEREF _Toc138572528 h 1 HYPERLINK l _Toc138572529 1 課題的背景 PAGEREF _Toc138572529 h 1 HYPERLINK l _Toc138572530 2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc138572530 h 1 HYPERLINK l _Toc138572531 第2

2、章 背景知識 PAGEREF _Toc138572531 h 3 HYPERLINK l _Toc138572532 2.1 組態(tài)軟件簡介 PAGEREF _Toc138572532 h 3 HYPERLINK l _Toc138572533 2.1.1 組態(tài)王（Kingview）軟件的功能 PAGEREF _Toc138572533 h 4 HYPERLINK l _Toc138572534 2.2 PLC 簡介 PAGEREF _Toc138572534 h 5 HYPERLINK l _Toc138572535 第3章 爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc138572535

3、h 7 HYPERLINK l _Toc138572536 3.1爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)功能要求 PAGEREF _Toc138572536 h 7 HYPERLINK l _Toc138572537 3.2.1 組態(tài)軟件 PAGEREF _Toc138572537 h 7 HYPERLINK l _Toc138572538 3.2.2 可編程控制器（PLC） PAGEREF _Toc138572538 h 7 HYPERLINK l _Toc138572539 3.2.3 爐溫模塊 PAGEREF _Toc138572539 h 11 HYPERLINK l _Toc138572540 第四章

4、爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)實現(xiàn) PAGEREF _Toc138572540 h 14 HYPERLINK l _Toc138572541 4.1監(jiān)測部分的實現(xiàn) PAGEREF _Toc138572541 h 14 HYPERLINK l _Toc138572542 4.1.1 用組態(tài)王建立應(yīng)用程序項目的一般過程 PAGEREF _Toc138572542 h 14 HYPERLINK l _Toc138572543 4.1.2 計算機監(jiān)測系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc138572543 h 16 HYPERLINK l _Toc138572544 4.2控制部分的實現(xiàn) PAGEREF _Toc13

5、8572544 h 18 HYPERLINK l _Toc138572545 4.2.1可編程控制器概述 PAGEREF _Toc138572545 h 18 HYPERLINK l _Toc138572550 4.2.2 可編程控制器各部分的作用 PAGEREF _Toc138572550 h 20 HYPERLINK l _Toc138572551 4.2.3 PLC特殊內(nèi)部繼電器列表 PAGEREF _Toc138572551 h 23 HYPERLINK l _Toc138572552 4.2.4 可編程控制器PID算法 PAGEREF _Toc138572552 h 26 HYPER

6、LINK l _Toc138572553 4.2.5 可編程控制器部分語句介紹 PAGEREF _Toc138572553 h 27 HYPERLINK l _Toc138572554 4.3爐溫模塊與PLC的通訊 PAGEREF _Toc138572554 h 30 HYPERLINK l _Toc138572555 4.3.1 A/D轉(zhuǎn)換電路 PAGEREF _Toc138572555 h 30 HYPERLINK l _Toc138572556 第5章 系統(tǒng)測試與展望 PAGEREF _Toc138572556 h 34 HYPERLINK l _Toc138572557 51 系統(tǒng)測試

7、 PAGEREF _Toc138572557 h 34 HYPERLINK l _Toc138572558 52 對系統(tǒng)的評價 PAGEREF _Toc138572558 h 34 HYPERLINK l _Toc138572559 結(jié) 論 PAGEREF _Toc138572559 h 36 HYPERLINK l _Toc138572560 致 謝 PAGEREF _Toc138572560 h 37 HYPERLINK l _Toc138572561 參考文獻 PAGEREF _Toc138572561 h 38第1章 概述1 課題的背景 計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)是指具有數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、控制功

8、能的計算機系統(tǒng)，加上監(jiān)測裝置、執(zhí)行機構(gòu)與被監(jiān)測控制的對象（生產(chǎn)過程）共同構(gòu)成的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，計算機直接參與被控對象的檢測（monitor）、監(jiān)督（supervise）、控制（control）。計算機監(jiān)測控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、環(huán)保、國防、航天技術(shù)、工業(yè)水處理、工礦企業(yè)、商業(yè)、金融機構(gòu)、政府機關(guān)及教育、衛(wèi)生、住宅小區(qū)等重大領(lǐng)域，幾乎所有行業(yè)都不同程度在采用各種監(jiān)測、監(jiān)控設(shè)備，有的監(jiān)測控制系統(tǒng)技術(shù)已相當(dāng)先進，設(shè)備十分完善。有人說：計算機控制系統(tǒng)已滲透到每個國家的政治、經(jīng)濟活動的一切領(lǐng)域，甚至管理國家的事務(wù)，監(jiān)測全球范圍內(nèi)某些參數(shù)或現(xiàn)象。當(dāng)然，溫度作為一個在國民生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，就不可

9、避免的需要對其進行控制。對溫度值精度的控制直接影響到所生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，對溫度的控制是個不可忽視的問題。本課題研究的目的就是要應(yīng)用計算機控制技術(shù)對溫度進行監(jiān)測與控制。本課題研究的基本思想是，采用可編程控制器PLC、工業(yè)自動化組態(tài)軟件技術(shù)，結(jié)合實驗室條件，設(shè)計出一個溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)，以期達到對溫度模塊的溫度值的監(jiān)測與控制的目的。2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀PLC，CAD/CAM和機器人被稱為工業(yè)自動化的三大支柱。20世紀80年代美國的工業(yè)市場調(diào)查報告中指出，在常規(guī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，批量過程控制有91%采用PLC，計算機控制中有79%采用PLC，單元控制器中有92%采用PLC，在高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，機器人

10、中有29%用PLC，人工智能系統(tǒng)有21%用PLC，可編程運動控制中有45%用PLC，自動倉儲檢索系統(tǒng)有21%用PLC，視覺檢驗系統(tǒng)有30%采用PLC。另有一份關(guān)于美國1989年分散控制系統(tǒng)（DCS）的調(diào)研報告指出，以PLC為基礎(chǔ)的DCS占整個DCS銷售額的20.9%，僅次于典型意義的DCS系統(tǒng)（占57.3%），而以較多的百分點領(lǐng)先于以PC（個人計算機）為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)（占7.4%）。由上述數(shù)字可以看出：PLC作為通用型工業(yè)控制裝置，從20世紀80年代中期開始就已跨越其替代繼電控制設(shè)計思想的初衷，向更廣泛意義的工業(yè)自動化方向、向過程控制領(lǐng)域，以及許多高新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。我國在PLC的應(yīng)用方面

11、已經(jīng)取得了一些可喜的成績，如上海寶鋼一、二期工程中就PLC使用達857臺，武鋼和首鋼等大型鋼鐵企業(yè)也都使用了許多臺PLC。此外，PLC在舊設(shè)備的技術(shù)改造方面也應(yīng)用廣泛，單是經(jīng)濟效益就已十分可觀。在產(chǎn)品的引進消化方面，隨著我國改革開放政策的實施，從1982年開始，先后有天津、廈門、無錫、大連、上海、北京等地的儀表廠、無線電廠和研究所等單位和美國、德國、日本等PLC的制造廠商進行了合資或引進技術(shù)、生產(chǎn)線等，在仿制和國產(chǎn)化方面已經(jīng)做了大量的工作，并努力開發(fā)符合中國國情的新產(chǎn)品，滿足國內(nèi)對PLC的需求。應(yīng)該清楚地意識到，與國外PLC技術(shù)發(fā)達的國家相比，我國PLC的研制水平還較低，特別是要在提高器件的生

12、產(chǎn)質(zhì)量上下大功夫。因此，借鑒國際先進技術(shù)促進我國盡快研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、多品種、高檔次的PLC是提高我國的工業(yè)控制水平的迫切任務(wù)。 第2章 背景知識2.1 組態(tài)軟件簡介組態(tài)軟件是利用系統(tǒng)軟件提供的工具，用戶通過簡單的形象組織組合工作，即可實現(xiàn)所需的軟件功能。組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件特點：延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需要做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；封裝性（易學(xué)易用），通過組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需要掌握太多的編程語言技術(shù)

13、（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線共存。具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 “組態(tài)王6.5”計算機監(jiān)控軟件，它是在PC機上流行的建立工業(yè)控制對象人機接口的一種智能軟件包，它以Windows98/Windows2000/WindowsNT4.0中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點

14、，與其它工業(yè)自動化軟件相比，在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求。它采用PC機開發(fā)的系統(tǒng)工程比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發(fā)。組態(tài)王6.5完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，支持真正客戶-服務(wù)模式和Internet/Intranet瀏覽器技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，可以將不同站點設(shè)計成I/O服務(wù)器、報警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登陸服務(wù)器、校時服務(wù)器、客戶機等，在系統(tǒng)擴展和變化時，有著極大的靈活性。組態(tài)王6.5設(shè)計成全冗余結(jié)構(gòu)。在五個層面上提供了冗余：IO通訊冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機冗余、雙

15、系統(tǒng)冗余。組態(tài)王6.5為一個完全意義上的軟件平臺，允許用戶進行功能擴展和發(fā)揮，它是一個ActiveX容器，無須編程即可將第三方控件直接連入組態(tài)王中；組態(tài)王6.5不僅是OPC客戶，還是OPC客戶，還是OPC服務(wù)器，可向任意支持OPC客戶的軟件提供數(shù)據(jù)；組態(tài)王6.5中的報警信息可直接輸出到帶ODBC接口的數(shù)據(jù)庫中，如Acess、SQL Sever等。組態(tài)王6.5設(shè)計了報表系統(tǒng)和圖庫系統(tǒng)?？膳cExcel相媲美的內(nèi)嵌式報表，功能強大，使用方便；所有圖庫全部更新。具有動態(tài)改變圖形外觀的動畫精靈；圖形系統(tǒng)增加了無限色彩和過渡色；通訊系統(tǒng)中 增加在線連接；故障診斷、過程撥號以及許多使用的輔助工具。組態(tài)王6.

16、5已達到或超過國外高檔進口軟件幾乎所有的功能，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求?！敖M態(tài)王6.5”軟件包由工程瀏覽器（TouchExplorer）、工程管理器（ProjManager）和畫面運行系統(tǒng)（TouchView）三部分組成。在工程瀏覽器中可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理起內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，畫面的開發(fā)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)(TOUCHMAK)和工程運行系統(tǒng)(TOUCHVIEW)來完成的。(TOUCHMAK)是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。在這個環(huán)境中完成畫面設(shè)計、動畫連接等工作。(TOUCHMAK

17、)具有先進完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理的提取控制對象的特性；對變量報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。PROJMANAGER是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。PROJMANAGER具有很強的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。TOUCHVIEW是“組態(tài)王6.5”軟件的實施運行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在TOUCHVIEW中才能運行。TOUCHVIEW從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實時數(shù)據(jù)庫中。它還負責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動畫的形式形象表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨

18、勢曲線等監(jiān)視功能，并按實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。2.1.1 組態(tài)王（Kingview）軟件的功能（1）基本人機界面功能 組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機界面，為客戶提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具，便利的集成開發(fā)環(huán)境。（2）強大通訊功能 “組態(tài)王”把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能連接PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等幾百種外部設(shè)備，為實現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。見圖2-1。在運行期間，組態(tài)王就可通過驅(qū)動接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。 圖2-1 計算機與外部設(shè)備通訊組態(tài)王的大部分驅(qū)動程序采用組件（COM

19、 ）技術(shù),這種方式驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，即保證了運行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強的擴展性。組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用五種方式：串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、人機接口卡方式。由于本次畢業(yè)設(shè)計使用的是串行通訊方式，所以支隊串行通訊方式作介紹。串行通訊方式是組態(tài)王與I/O設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行方式使用“組態(tài)王計算機”的串口，I/O設(shè)備通過RS-232串行通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機”的串口。如果計算機擁有多個串口，就可以同時與多個I/O設(shè)備進行連接。組態(tài)王最多可與32個串口設(shè)備相連。 2.2 PLC 簡介可編程控制器（PLC）一種在繼電器基礎(chǔ)上

20、發(fā)展起來的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?？删幊炭刂破鞯闹饕攸c是：可靠性高、編程方便、易于使用、控制能力強、擴展及外部連接極為方便。目前，PLC的使用已經(jīng)成為了現(xiàn)代化設(shè)備的象征，成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備之一，在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)、機器人和計算機輔助設(shè)計、制造技術(shù)（CAD/CAM）技術(shù)將成為

21、實現(xiàn)工業(yè)自動化的三大支柱。可編程控制器實質(zhì)是一種工業(yè)控制專用計算機，其組成與一般計算機基本相同。PLC主要有中央處理器，存儲器，輸入單元，輸出單元，電源等部分組成。對于整體式結(jié)構(gòu)PLC，所有部件都封裝在同一機箱內(nèi)；對于組合式結(jié)構(gòu)PLC，各功能部件獨立封裝，通過總線相互連接，安裝在機架的插槽內(nèi)。被 控對象采樣設(shè)備檢測裝置執(zhí)行裝置編程器計算機可編程終端或外圍設(shè)備開關(guān)量輸入模塊開關(guān)量輸出模塊模擬量輸入模塊其他模塊如（溫控模塊）模擬量輸出模塊系統(tǒng)總線主控模塊（CPU、存儲器、用戶存儲器、通信接口等）電源模塊圖2-2 可編程控制器硬件框圖第3章 爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)方案3.1爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)功能要求目前

22、，我們學(xué)院自動控制系專業(yè)實驗室所使用的計算機控制技術(shù)實驗箱是使用單片機和生產(chǎn)廠商自行設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)來實現(xiàn)實驗功能的。由生產(chǎn)商場自行設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)是運行在DOS環(huán)境下的。對于廣大接觸計算機都是從Windows視窗界面開始的人來說，他們已經(jīng)習(xí)慣于“一鼠走天下”，而DOS環(huán)境下，都是鍵盤操作 ，勢必會帶來諸多的不便之處。所使用的軟件是用VB語言編寫的，畫面上不太美觀，且不便于直觀的觀測。且,目前流行監(jiān)測軟件是組態(tài)軟件.組態(tài)軟件之所以流行,就是因為他克服了以上所舉出的這些不便之處?？删幊炭刂破鳎≒LC）具有編程軟件采自易學(xué)易懂的梯形圖語言、控制靈活方便、抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點。綜上所述，采用

23、使用組態(tài)軟件監(jiān)測、PLC控制的方式來實現(xiàn)對溫度模塊的監(jiān)測與控制。能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度模塊的即時溫度進行顯示和對其進行一定精度的控制。在組態(tài)畫面上，能夠隨時監(jiān)測溫度的變化并采用曲線顯示。使其能夠直觀的表示出來，方便于使用者的觀測。3.2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境分析3.2.1 組態(tài)軟件目前的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，制作上位機的監(jiān)控程序方法有很多種，如VB、VC等可視化編程工具制作控制界面，調(diào)用MSCOMM控件或利用WindowsAPI函數(shù)進行上下位機串口通訊：或直接利用工業(yè)組態(tài)軟件來制作上位機程序。雖然本系統(tǒng)涉及的變量不是很多，但因為工業(yè)組態(tài)軟件有很多其他方法所不具備的優(yōu)點，所以，選用工業(yè)組態(tài)軟件來開發(fā)。當(dāng)今流行的組態(tài)軟

24、件很多，如INTOUCH、FIX組態(tài)王、虎翼、開物2000等，其中組態(tài)王6.5性價比高，網(wǎng)絡(luò)通訊功能比較完善，能滿足本系統(tǒng)要求，故采用之。3.2.2 可編程控制器（PLC）可編程控制器（PLC）一種在繼電器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 可編程控制器特點如下：可靠性高；編程方便、易于使用；控制能力強；

25、擴展及與外部連接極為方便。一體化的可編程控制器在硬件結(jié)構(gòu)上通常分為三大部分：CPU板、I/O板和電源，此外還有系統(tǒng)軟件和外圍接口。 可編程控制器的軟件分兩大部分：系統(tǒng)軟件與用戶程序。系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機內(nèi)。用以控制可編程控制器本身的運作。用戶程序由可編程控制器的使用者編制并輸入，用于控制外部被控對象的運行。 目前應(yīng)用中常見的可編程控制器有歐姆龍OMRON系列、西門子S7-400系列、三菱FX2系列、松下FP2系列、松下FP3系列、松下FPE系列、松下FPX系列、東芝EX系列等。本系統(tǒng)采用松下公司的FPX系列，其硬件可靠、穩(wěn)定性好、性價比高。 (1)通用串行通信時通信環(huán)境的設(shè)定 編程口

26、初始設(shè)定為計算機鏈接模式。通信時，對于編程口的速率或者傳送格式的設(shè)定要通過編程工具FPWIN GR來進行。選擇菜單欄的選項（O）PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置，單擊編程口設(shè)置。 圖3-1(2)計算機鏈接時的通信環(huán)境設(shè)定 對于USB端口的通信設(shè)置要通過編程工具FPWIN GR來進行。選擇菜單欄的選項（O）P系統(tǒng)寄存器設(shè)置，單擊COM2口設(shè)置。 PLC系統(tǒng)寄存器設(shè)置對話框 圖3-2使用FPX的COM1口與組態(tài)王通訊時，還可采用PPI協(xié)議，通過編程軟件搜索通訊參數(shù)為：9600,8,1，偶校驗。組態(tài)王中通訊參數(shù)設(shè)置與其一致。在組態(tài)王中定義設(shè)備時選擇：松下FP3,設(shè)備地址與PLC中一致。一般來講，當(dāng)PLC與計算機

27、串口RS232相連接后，組態(tài)王會自動進行連接。所以，也可以不對組態(tài)王設(shè)備COM1進行設(shè)置。串行通訊方式任何具有串行通訊接口的I/O設(shè)備都可以采用此方式。大多數(shù)的可編程控制器(PLC)、智能模塊、智能儀表采用此方式。串行口是計算機與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換的重要介質(zhì)，其具有連接簡單、使用方便、數(shù)據(jù)傳輸可靠等優(yōu)點，因此在工業(yè)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和實時控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在進行串行通訊設(shè)計時，為了保證通信的正常工作，因此很有必要對RS-232協(xié)議進行簡單的介紹。RS-232協(xié)議并未定義連接器的物理特性，目前常用的連接器主要有DB-25和DB-9。圖3-3最簡單的情況下，組態(tài)王計算機與一個I/O設(shè)備相連

28、，I/O設(shè)備使用標(biāo)準的RS-232電纜與計算機主機后面的串口連接。圖3-4 串行通訊方式是組態(tài)王與I/O設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行通訊方式使用“組態(tài)王計算機”的串口，I/O設(shè)備通過RS232串行通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機”的串口，組態(tài)王最多可與32個串口設(shè)備相連。圖3-5 串行通訊方式串口類邏輯設(shè)備實際上是組態(tài)王內(nèi)嵌的串口驅(qū)動程序的邏輯名稱，內(nèi)嵌的串口驅(qū)動程序不是一個獨立的Windows應(yīng)用程序，而是以DLL形式供組態(tài)王調(diào)用，這種內(nèi)嵌的串口驅(qū)動程序?qū)?yīng)著實際與計算機串口相連的I/O設(shè)備，因此，一個串口邏輯設(shè)備也就代表了一個實際與計算機串口相連的I/O設(shè)備。組態(tài)王與串口類邏輯設(shè)備之

29、間的關(guān)系如圖3-8所示圖3-63.2.3 爐溫模塊實驗室使用的計算機控制技術(shù)實驗箱所帶的爐溫模塊，其溫度檢測檢測元件采用熱敏電阻電阻Rt，其阻值變化由雙臂電橋變換成電壓信號，經(jīng)放大電路為05V信號，送A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809）轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。系統(tǒng)采用雙向可控硅應(yīng)用過零觸發(fā)方式，在每個周期（與采用周期相等），控制輸入電阻絲的正弦波個數(shù)，即通過控制輸入電阻絲平均功率的大小來達到控制溫度的目的。其電路原理圖如下圖。圖3-7 爐溫模塊電路原理圖溫控爐的爐溫信號采集主要靠熱敏電阻來實現(xiàn)的。熱敏電阻是用金屬氧化物或半導(dǎo)體材料作為電阻體的溫敏元件。熱敏電阻由正溫度系數(shù)（PTC）、負溫度系數(shù)（NTC）和臨

30、界溫度（CTR）熱敏電阻三種。它們的溫度特性曲線如下圖所示：圖3-8 各種熱敏電阻特性溫度檢測用的熱敏電阻主要是負溫度系數(shù)熱敏電阻，PTC和CTR熱敏電阻則利用在特定溫度下電阻值急劇變化的特性構(gòu)成溫度開關(guān)器件。1、 測溫原理負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系近似表示為： 公式 3-1式中R(T)、R()為熱敏電阻在溫度為T、時的電阻值；B為取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。熱敏電阻值變化由雙臂電壓變換成電流信號，經(jīng)放大電路05V為信號，送A/D轉(zhuǎn)換器(ADC0809)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。系統(tǒng)采用雙向可控硅應(yīng)用過零觸發(fā)方式，在每個控制周期（與采樣周期相等），控制輸入電阻絲的正弦波個數(shù)，即通過控制輸入電

31、阻絲平均功率的大小來達到控制溫度的目的。第四章 爐溫監(jiān)測與控制系統(tǒng)實現(xiàn)4.1監(jiān)測部分的實現(xiàn) （1）工程管理器主要用于組態(tài)王工程的管理，如新建工程、搜索工程、工程的備份、工程的恢復(fù)、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。、 （2）工程瀏覽器是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開發(fā)系統(tǒng)，它將畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計的圖形畫面、命令語言、設(shè)備驅(qū)動程序管理、配方管理、數(shù)據(jù)報告等工程資源進行集中管理，并在一個窗口中進行樹形結(jié)構(gòu)排列，這種功能與Windows98操作系統(tǒng)中的資源管理器的功能相似。 （3）組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境。工程人員在這個環(huán)境中完成界面的設(shè)計、動畫連接的定義等。畫面開發(fā)系統(tǒng)具有先

32、進完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型，能合理的抽象控制對象的特性，對數(shù)據(jù)的報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能有簡單的操作方法。利用組態(tài)王豐富的圖庫，用戶可以大大減少設(shè)計界面的時間，從整體上提高工控軟件的性能。 （4）畫面運行系統(tǒng)TOUCHVIEW是組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境，用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負責(zé)數(shù)據(jù)庫與I/O服務(wù)程序（數(shù)據(jù)采集組件）的數(shù)據(jù)交換。它通過實時數(shù)據(jù)庫管理從一組工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的形式形象的表示出來，同時完成報警、歷史記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)文件。 （5）“組態(tài)王信息窗口”是一個獨立的Wind

33、ows應(yīng)用程序，用來記錄、顯示組態(tài)王開發(fā)和運行系統(tǒng)在運行時的狀態(tài)信息。信息窗口中顯示的信息可以作為一個文件存于指定的目錄中或是用打印機打印出來，供用戶查閱。當(dāng)工程瀏覽器、TouchView、I/O設(shè)備等啟動時，一般會自動啟動信息窗口。4.1.1 用組態(tài)王建立應(yīng)用程序項目的一般過程（1）制作圖形畫面用戶可以為每個應(yīng)用程序建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成相互關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。組態(tài)王提供類型豐富的繪圖工具，還提供按鈕、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、報警窗口等復(fù)雜的圖形對象。組態(tài)王采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構(gòu)圖時可以象搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對象完成

34、畫面的生成。（2）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫的作用 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”最核心的部分。在TOUCHVIEW運行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速的送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象成為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。在組態(tài)王軟件中數(shù)據(jù)庫分為：有實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)詞典中變量的類型數(shù)據(jù)庫中存放的是在制作時定義的變量以及系統(tǒng)與定義的變量。變量可以分為基本類型和特殊類型兩大類。基本類型的變量又分為“內(nèi)存變量”和“I/O變量”兩類。“I/O變量”

35、指的是需要“組態(tài)王”和其它應(yīng)用程序（包括I/O服務(wù)程序）交換數(shù)據(jù)的變量。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動態(tài)的，就是說：在“組態(tài)王”系統(tǒng)運行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時，該值就會自動寫入遠程程序；每當(dāng)遠程應(yīng)用程序中的值改變時，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會自動更新。所以，那些從下位機采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機的指令，比如“溫度”需要設(shè)置成“I/O變量”。那些不需要和其他應(yīng)用程序交換、只在“組態(tài)王”內(nèi)需要的變量，比如計算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”?；绢愋偷淖兞恳部梢园凑諗?shù)據(jù)類型分為離散型、模擬型、長整數(shù)型和字符串型。內(nèi)存離散變量、I/O離散變量：類似一般程序設(shè)計

36、語言中的布爾（BOOL）變量，只有0、1兩種取值，用于表示一些開關(guān)量。內(nèi)存型變量、I/O實型變量：類似一般程序設(shè)計語言中的浮點型變量，用于表示浮點數(shù)據(jù)，取值范圍10E-3810E+38，有效值7位。 內(nèi)存整數(shù)變量、I/O整數(shù)變量：類似一般程序設(shè)計語言中的有符號長整形變量，用于表示帶符號整型數(shù)據(jù)，取值范圍-21474836482147483647。內(nèi)存字符串型變量、I/O字符串型變量：類似一般程序設(shè)計語言中的字符串變量，可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱，密碼等，該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。特殊變量類型有報警窗口變量、報警組變量、歷史趨勢曲線變量、時間變量四種。這幾種特殊類型的變

37、量正式體現(xiàn)了“組態(tài)王”系統(tǒng)面向工控軟件、自動生成人機接口的特色。在本系統(tǒng)中，定義了內(nèi)存整形變量“溫度遞增”用于追蹤顯示溫度。定義了I/O整數(shù)“Kp”，其具體設(shè)置：連接新I/O設(shè)備，寄存器D110，數(shù)據(jù)類型SHORT。定義了I/O整數(shù)“Ti”，其具體設(shè)置：連接新I/O設(shè)備，寄存器D112，數(shù)據(jù)類型SHORT。定義了I/O整數(shù)“Td”，其具體設(shè)置：連接新I/O設(shè)備，寄存器D114，數(shù)據(jù)類型SHORT。（3）定義動畫連接 動畫連接時在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。 組態(tài)王提供了2

38、1種動畫連接方式。一個圖形對象可以同時定義多個連接，組合成復(fù)雜的效果，以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。 （4）運行和調(diào)試 在組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境TOUCHVIEW中，運行和調(diào)試畫面在換面制作系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面。4.1.2 計算機監(jiān)測系統(tǒng)簡介（1）主界面 圖4-1（2）部分介紹圖4-2這個畫面是用來直觀的表示設(shè)定值與實際值的比較。 （a） (b)圖4-3這兩個畫面是用來對溫度設(shè)定的。系統(tǒng)運行起來后，可以點擊“設(shè)定值”設(shè)定一個初值。在“實測值”上會顯示一個當(dāng)前的溫度值。圖4-5這是一個實時趨勢曲線，用來實時顯示溫度的變化值。 4.2控制部分的實現(xiàn)4.2.1可編程控制器概述可編程控制器（

39、PLC）一種在繼電器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計?？删幊炭刂破髦栽絹碓绞艿娇刂平缛耸康闹匾?，是由于它具有令通用計算機望塵莫及的特點。 應(yīng)用簡便： 安裝簡便。標(biāo)準的積木式硬件結(jié)構(gòu)與模塊化的軟件設(shè)計，使PLC不僅適應(yīng)大小不同、功能繁雜的系統(tǒng)控制要求，而且適應(yīng)工藝流程變更較多的場合。它的安裝和現(xiàn)場接線簡

40、便，可按積木式擴充或縮減其系統(tǒng)規(guī)模，組合成靈活的控制系統(tǒng)。 程序簡化。PLC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖形式編程，直觀易懂。因此，程序開發(fā)速度快，而且程序的可讀性強，軟件維護方便。 操作方便，維修容易。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經(jīng)短期培訓(xùn)，就可以操控PLC系統(tǒng)。另外，PLC具有完善的監(jiān)視和診斷功能，對其內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O狀態(tài)和異常狀態(tài)等均有醒目的提示。因此，操作和維修人員可以及時、準確地了解機器的故障點，迅速替換故障模塊或插件，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。 可靠性高：PLC的可靠性高，主要是因為它在硬件及軟件兩方面都采取了嚴格的措施。在硬件設(shè)計方面，首先是選用優(yōu)

41、質(zhì)器件，再者是合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固簡化安裝，使它具有較強的震動沖擊功能。對印刷電路板的設(shè)計、加工及焊接都采取了極為嚴格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。例如，在輸入、輸出電路中都采用光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，又提高了抗干擾性能，各個I/O端口除采用常規(guī)模擬器濾波以外，還加上數(shù)字濾波器；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了先進的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了較合理的電路結(jié)構(gòu)方式，一旦某模塊出現(xiàn)故障，可以在線插拔，調(diào)試時不會影響PLC的正常運行。在軟件設(shè)計方面也采取了很多特殊措施，設(shè)置了警戒時鐘WDT。系統(tǒng)運行時對WDT定時刷新，一旦程

42、序出現(xiàn)了死循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動并發(fā)出報警信號。為了避免由于程序出錯而導(dǎo)致的錯誤運行，每次掃描都對程序進行檢查和校驗，一旦程序出錯立即發(fā)出報警信號并停止運行。對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行掉電保護，隨時對CPU等內(nèi)部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。程序中還設(shè)置 對用戶程序電路查錯和報錯的程序，錯誤的程序和參數(shù)不能運行。上述有效措施，保證了PLC的高可靠性。所以PLC的平均無故障時間（MTBF）超過45萬小時，有些品牌的產(chǎn)品高達十幾萬小時以上。此外，模塊化插接方便、自診斷功能強等特點也使PLC的平均修復(fù)時間（MTTR）縮短，再加上采取了一些特殊的系統(tǒng)設(shè)計思想（如大中型可編程控制器可以在線更換I/

43、O模塊，不致影響整個系統(tǒng)運行），使得以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。 抗電磁干擾性能好，環(huán)境適應(yīng)性強：PLC是直接針對工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的，產(chǎn)品在相當(dāng)寬的環(huán)境溫度（055或060）、濕度（相對濕度90%），以及規(guī)定的機械振動沖擊下，在規(guī)定的電源電壓與頻率變化、電源瞬時中斷、電源電壓降低等因素作用下，均能正常工作。因此，可直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場，不必采取另外的特殊措施。另外由于其結(jié)構(gòu)精巧，所以耐熱、防潮、抗震等性能也很好。 功能完善：PLC的基本功能包括邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)制換算，步進控制等。其擴展功能還有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、PID閉環(huán)回路控制、高速計數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制及特殊功能函數(shù)運

44、算等功能，可以通過上位機進行顯示、報警、記錄、人機對話，使控制水平大大提高。PLC的主要功能如下： 條件控制：PLC具有邏輯運算功能，可以代替繼電器進行開關(guān)量控制。 限時控制：PLC具有定時功能，為用戶提供由定時指令控制的若干個定時器進行限時控制和延時控制。 計數(shù)控制：PLC具有計數(shù)功能，它為用戶提供了可用指令設(shè)置計數(shù)值的若干的計數(shù)器。計數(shù)值可在運行中讀出和更改。 步進控制：PLC具有步進控制功能，只有在前道工序完成后才能轉(zhuǎn)入下道工序，實現(xiàn)步進控制。 A/D和D/A轉(zhuǎn)換：完成對模擬量的控制和PID回路調(diào)節(jié)。 數(shù)據(jù)處理：PLC具有數(shù)據(jù)處理功能，如并行運算、并行數(shù)據(jù)傳送、十進制碼的算術(shù)運算等。 通

45、信和聯(lián)網(wǎng)：PLC采用通信技術(shù)，實現(xiàn)遠程I/O控制和PLC之間的同級鏈接，以及與上位機的上位鏈接，構(gòu)成一臺計算機與多臺PLC的“集中管理、分散控制”的分布控制網(wǎng)絡(luò)，完成大規(guī)模的復(fù)雜控制。 對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控：操作人員可以通過監(jiān)控命令監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況，調(diào)整定時器計數(shù)器設(shè)定值。此外，還有報警功能，所以它的適用性強。 自診斷功能：PLC可以在線診斷本系統(tǒng)的軟硬件狀況，診斷機器和生產(chǎn)過程的狀況。 存儲功能：PLC具有較強的存儲功能。在PLC中，存儲器件一般都采用氧化物半導(dǎo)體器件，容量可從幾KB到幾MB，程序存儲器和部分數(shù)字存儲器具有掉電保護數(shù)據(jù)的功能。此外，PLC還具有智能外圍接口：大中型PLC具有功

46、能很強的智能外圍接口，這些接口具有獨立的處理器和存儲器。作為專用的工業(yè)外圍接口，它們具有某種特殊功能，例如，獨立進行閉環(huán)調(diào)節(jié)，可用于溫度控制、位置控制，也可以用于連接顯示終端、打印機等。有了智能外圍接口，可以大大地增強單臺機器的功能。 易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化：可編程控制器可連成功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從式通信，傳輸速率從幾Kbps到幾Mbps，傳輸距離5002500m；另一類是高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率110Mbps，傳輸距離5001000m，網(wǎng)上結(jié)點可達1024個。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級連，網(wǎng)上可兼容不同類型的PLC和計算機，從而組成控制范圍很大的局部管控網(wǎng)

47、絡(luò)。 4.2.2 可編程控制器各部分的作用 1. 中央處理器CPU和一般微機一樣，CPU是PLC的運算和控制核心，控制其他所有部件的運行，功能相當(dāng)于人的大腦。CPU有運算器，控制器和寄存器等組成，通過地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲器，I/O接口。CPU主要完成以下功能：(1) 從存儲器中讀取指令CPU從地址總線上給出地址，從控制總線上給出讀命令，從數(shù)據(jù)總線上得到讀出的指令，并存入CPU的指令寄存器中。(2) 執(zhí)行指令對存入指令寄存器的指令操作碼進行譯碼，執(zhí)行指令規(guī)定的操作，包括：用掃描工作方式采集從現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器中，進行邏輯運算或算術(shù)運算；根據(jù)運算結(jié)果存

48、儲相應(yīng)數(shù)據(jù)，并更新有關(guān)標(biāo)志位和輸出映象寄存器；將存于數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)和處理結(jié)果送至輸出接口電路；響應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求等等。(3)處理中斷CPU除了能按順序執(zhí)行程序外，還接受內(nèi)部或輸入輸出接口發(fā)來的中斷請求，并進行中斷處理，當(dāng)中斷處理完畢，再返回斷點地址，繼續(xù)順序執(zhí)行程序。(4)自診斷功能診斷PLC電源，內(nèi)部電路的工作狀態(tài)等。小型PLC一般采用8位微處理器，大型PLC很多采用16位微處理器或雙微處理器，使之工作速度更快，更可靠。2.存儲器存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，一般由存儲體，地址譯碼電路，讀寫控制電路和數(shù)據(jù)寄存器組成，用來存放系統(tǒng)程序和用戶程序。所謂系統(tǒng)程序，是指完成PLC各種

49、控制功能的程序，只和機器硬件有關(guān)，由制造廠家編寫。由于系統(tǒng)程序在PLC運行過程是不變動的，一般固化到只讀存儲器中；所有用戶程序，是使用者根據(jù)所控制的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的程序，由用戶通過編程裝置輸入到讀寫存儲器中，用戶程序允許修改。(1)只讀存儲器ROM中存放的系統(tǒng)程序主要包括以下內(nèi)容：檢查程序。PLC上電后，首先由檢查程序檢查PLC各部分的運行是否正常，并將檢查結(jié)果顯示出來；鍵盤輸入處理程序。解釋，執(zhí)行用戶從鍵盤上發(fā)出的命令，將用戶輸入的程序送到RAM中；程序語言翻譯程序。將用戶使用PLC編程語言編寫的控制程序翻譯成計算機能夠識別的機器代碼程序，并對用戶程序進行語法檢查；監(jiān)控程序。根據(jù)實際

50、控制的需要調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)部程序。中小型PLC多使用EEPROM做只讀存儲器。(2)讀寫存儲器讀寫存儲器又稱隨機存儲器，存儲單元中的內(nèi)容可根據(jù)需要隨時讀出和寫入，讀出時，存儲內(nèi)容不會丟失；寫入時，原存儲內(nèi)容被新寫入的信息覆蓋。RAM中一般存放用戶程序和邏輯變量。所謂邏輯變量是指輸入寄存器，輸出寄存器，內(nèi)部輔助寄存器，定時/計數(shù)器等。CPU存儲器保持CPU提供了一個EEPROM來永久保存用戶程序，選擇的數(shù)據(jù)區(qū)以及CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)；CPU提供了一個超級電容器，在CPU掉電時保存完整的RAM存儲器。根據(jù)CPU模塊類型，超級電容器可保存RAM存儲器達幾天之久；CPU提供了一個可選的電池卡，當(dāng)CPU掉電后，

51、可延長RAM存儲器保持的時間。電池卡只有在超級電容器耗盡后才提供電源。3. 輸入輸出接口輸入輸出接口是PLC主機與外部設(shè)備之間的連接電路。為了提高抗干擾能力，一般輸入，輸出接口均有光電隔離電路，即由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器。來自現(xiàn)場的檢測元件，指令元件的信號經(jīng)輸入接口進入PLC。檢測元件是指傳感器，按鈕，寄存器觸點，行程開關(guān)等，利用這些元件檢測來自現(xiàn)場的溫度，壓力，位置，電流，電壓等物理量即是檢測元件信號；指令元件信號是指操作者在控制臺或鍵盤上發(fā)出的信號，如啟動，暫停，調(diào)整等。這些信號有的是開關(guān)量，有的是模擬量，有的是直流信號，有的是交流信號，所以要根據(jù)輸入信號的類型選擇合適的輸

52、入接口。由PLC發(fā)出的各種控制信號經(jīng)輸出接口去控制和驅(qū)動負載，如控制指示燈的亮滅，電磁閥的開閉，繼電器線圈的通電和斷電，電動機的啟動，停止和正反轉(zhuǎn)等等?？刂曝撦d的輸出信號也有不同的形式，同樣要選擇合適的輸出接口。根據(jù)現(xiàn)場執(zhí)行部件的不同需要，輸出接口的放大環(huán)節(jié)分為繼電器型，晶閘管型和晶體管型三種類型：繼電器型輸出接口為有觸點輸出，外加負載電源即可以是交流，也可以是直流，響應(yīng)時間為ms量級；晶閘管型接口只能帶交流負載，響應(yīng)時間為微秒量級；晶體管型接口只能帶直流負載，響應(yīng)時間最短，為ns量級。4. 電源PLC的電源包括系統(tǒng)電源和后備電池。PLC一般使用220V交流電源，電源模塊的作用就是將外部輸入的

53、交流電經(jīng)過整流，濾波，穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成PLC的CPU，存儲器，I/O接口等內(nèi)部電路所需要的直流電源。PLC大多使用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓性能好，抗干擾能力強，并可為用戶提供24V電源，作為輸入傳感器或輸出負載的電源。5. 編程器可編程控制器在正式運行時，不需要編程器。編程器用作用戶程序編制、存儲、管理，并把用戶程序送入可編程控制器中，在可編程控制器調(diào)試時，編程器還可用作監(jiān)控及故障檢測軟件?？删幊炭刂破鞯能浖謨纱蟛糠郑合到y(tǒng)軟件與用戶程序。系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機內(nèi)，用以控制可編程控制器本身的運作。用戶程序由可編程控制器的使用者編制并輸入，用于控制外部被控對一象的運行。系統(tǒng)軟件分為系統(tǒng)管理程

54、序、用戶指令解釋程序及標(biāo)準程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用。系統(tǒng)管理程序是系統(tǒng)軟件由最重要的部分，主管控制可編程控制器的運作。其作用包括三方面:一方面是運行管理，對控制可編程控制器何時輸入、何時輸出、何時計算、何時自檢、何時通信等作時間上的分配管理。另一方面是存儲空間管理。即生成用戶環(huán)境，由它規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址。將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)、存儲地址轉(zhuǎn)化為實際的數(shù)據(jù)格式及物理存放地址，將有限的資源變?yōu)橛脩艨珊芊奖愕刂苯邮褂玫脑?。再一方面是系統(tǒng)自檢程序。它包括各種系統(tǒng)出錯檢驗，用戶程序語法檢驗，句法檢驗，警戒時鐘運行等。用戶指令程序 可編程控制器可用梯形圖語言編程，把使用者直觀易懂的梯形圖變成機器懂得的機

55、器語言，由CPU執(zhí)行這些任務(wù)。標(biāo)準程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用 由許多獨立的程序塊組成，各程序塊完成不同的功能，可編程控制器的各種具體工作都是由這部分來完成的。用戶程序 用戶程序是可編程控制器的使用者編制的針對具體控制對象的程序。有三種形式指令表（STL）梯形圖（LAD）和順序圖（SFC）。用戶程序存放在系統(tǒng)管理程序指定的存儲區(qū)內(nèi)，其容量的大小也為系統(tǒng)管理程序所限制。用戶環(huán)境 用戶環(huán)境是由系統(tǒng)監(jiān)控程序生成的，它包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)分配、用戶程序存儲區(qū)、用戶系統(tǒng)參數(shù)等。6. 其他接口電路為了擴展PLC的功能，除I/O接口外，PLC還配置了其他一些接口，主要有：(1) I/O擴展接口用于擴展PLC的

56、輸入和輸出點數(shù)，需要時，它可將主機與I/O擴展單元連接起來(2) 智能I/O接口這種接口具有獨立的微處理器和控制軟件，用于適應(yīng)和滿足復(fù)雜控制功能的要求，如：位置閉環(huán)控制模塊；PID調(diào)節(jié)器的閉環(huán)控制模塊；高速計數(shù)器模塊等等。(3) 通信接口用于PLC和計算機，打印機等外部設(shè)備相連；也可以構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)或局域網(wǎng)。(4) A/D，D/A接口由于CPU只能處理數(shù)字信號，當(dāng)輸入輸出信號為模擬量時，則需要A/D，D/A接口來進行信號轉(zhuǎn)換。PLC高功能模塊的選用，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制的需要進行合理的配置。7. PLC的外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器，打印機，外存儲器，EEPROM寫入器等等。4.2.3 PLC特殊

57、內(nèi)部繼電器列表PLC說到底就是一種繼電器，所以，有必需要對其內(nèi)部的繼電器進行介紹。由于其內(nèi)部繼電器很多，沒必要全都作介紹。下面只對本系統(tǒng)用到的內(nèi)部繼電器作介紹。地址名稱描述R9000自診斷錯誤標(biāo)志發(fā)生自診斷錯誤時ON.自診斷的結(jié)果保存DT9000.(FP10/FP10S/FP10SH/FP2/FP2SH為DT90000).R9001未使用R9002MEWNET-TR通信異常標(biāo)志適用PLC機型:FP3,FP10S,FP10SH檢測到發(fā)送主單(TransmitterMaster Unit)中MEWNET-TR網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)異常時置ON.發(fā)生異常的主單元的插槽No.保存在DT9002及DT9003(F

58、P10S/FP10SH中為DT90002,DT90003)中.I/O異常標(biāo)志適用PLC機型:FP2,FP2SH檢測到I/O單元異常時置ON.發(fā)生異常的單元的插槽No.保存在DT90002,DT90003中.R9003智能單元異常標(biāo)志適用PLC機型:FP10,FP10S,FP10SH,FP2,FP2SH,FP3檢測到智能單元(板)中的異常時置ON.發(fā)生異常的智能單元的插槽No.保存在DT9006及DT9007(FP10/FP10S/FP10SH/FP2為DT90006,DT90007)中.R9004I/O校驗異常標(biāo)志適用PLC機型:FP10,FP10S,FP10SH,FP2,FP2SH,FP3檢

59、測到I/O校驗異常時置ON.發(fā)生校驗異常的I/O單元的插槽No.保存在DT9010及DT9011(FP10/FP10S/FP10SH/FP2中為DT90010,DT90011)中.R9005后備電池異常標(biāo)志(當(dāng)前型)適用PLC機型:FP1 C24/C40/C56/C72,FP-M C20/C32,FP10,FP10S,FP10SH,FP2,FP2SH,FP3檢測到電池異常時置ON.R9006后備電池異常標(biāo)志(保持型)適用PLC機型:FP1 C24/C40/C56/C72,FP-M C20/C32,FP10,FP10S,FP10SH,FP2,FP2SH,FP3檢測到電池異常時置ON.檢出一次電池

60、異常后, 即使恢復(fù)正常也仍保持ON.切斷電源或進行初始化操作后變?yōu)镺FF.R9007運算錯誤標(biāo)志(保持型)(ER標(biāo)志)運行開始后, 如果發(fā)生錯誤即置ON, 并且在運行期間保持.此時發(fā)生錯誤的地址保存在DT9017.FP10/FP10S/FP10SH/FP2/FP2SH保存在DT90017中(顯示最初發(fā)生的運算錯誤.)R9008運算錯誤標(biāo)志(最新型)(ER標(biāo)志)發(fā)生運算錯誤的時刻置ON.發(fā)生錯誤的地址保存在DT9018.FP10/FP10SFP10SH/FP2/FP2SH保存在DT90018中.每次發(fā)生錯誤時更新其中的內(nèi)容.R9009進位標(biāo)志(CY標(biāo)志)當(dāng)運算結(jié)果發(fā)生上溢出或下溢出時、執(zhí)行移位相