PLC毕业设计---基于PLC控制的电源开关硬件电路设计.doc

目 录摘要iabstractii第1章 plc 简介1 1.1 plc定义，特点及发展历程 1.2 常见plc型号及各自特点1.3 plc分类及主要性能1.4系统总体方案概述第2章 硬件系统分析 2. 1 引言2.2电气控制方案设计2.3 plc型号的选择2.4特殊功能模块的选择2.4.1技术参数2.4.2fx2n-4a/d模块的接线方式2.4.3缓冲寄存器及设置2.4.4检测参数设置2.5 i/o口设计2.6系统外部连线电路设计第3章 软件系统分析3.1系统流程图设计3.2系统梯形图设计3.3程序语言介绍3.4编写程序第4章 体会心得致谢参考文献附录基于plc控制的电源开关硬件电路设计分析及软件分析摘要：随着人们对供电可靠性要求越来越高，很多场合需要用两路电源来保证供电的可靠性，这就需要一种双电源切换器在两路电源之间进行可靠切换。采用可编程控制器(plc)解决这类问题具有独特的优势，在电气自动化方面具有广阔的应用前景和很大的市场潜力。与传统继电控制系统相比较，可编程控制器(plc)的优势在于：体积小型化，高度集成，同时还有数字运算、数据处理和数据通讯功能。plc作为新一代的工业控制装置，结构简单、性能全面、可靠性高。本课题是基于可编程控制器的双电源开关设计，用以实现双电源开关的自投自复，缺相和欠压保护，使之可以适应用电要求较高企业的需求。本文分析了基于plc的双电源开关的设计理念，设计方法，主要阐述了系统硬件、软件的设计。关键词：plc定义；plc的性能；双电源切换；应用plc-based design of dual-power switch abstract: with increasing demands for high reliability, a number 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 applications 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 functions. 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-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 undervoltage protection第1章 plc简 介1.1plc定义，特点及发展plc产生到现在，已发展到第四代产品，其过程基本如下：第一代plc（1969-1972）:大多用一位机开发用磁芯存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系统化。第二代plc（1973-1975）：采用8位微处理及半导体存储器 ，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。第三代plc(1976-1983):随着高性能微处理器及位片式cpu在plc中大量使用, plc的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通讯方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数运算、三角函数运算、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。第四代plc(1983年至今)：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，risc(reduced instruction set computer)精简指令系统cpu等高级cpu等高级cpu，而且在一台plc中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使第四代plc产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运算控制功能、数据处理功能、联网通讯功能的真 1.2 常见plc型号及各自特点 1.2.1 三菱系列结构灵活 不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与wlan媲美。传输质量高、速度快、带宽稳定 可以很平顺的在线观赏dvd影片，它所提供的14mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准homeplug av传输速度已经达到了200mbps；为了确保qos，homeplug av采用了时分多路访问（tdma）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（csma）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。范围广 无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设n多个ap才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。低成本 充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，plc成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的adsl包月相持平。1.2.2 西门子系列一、开放性controlnet已成为工业自动化领域的标准网络。在国际现场总线协会所确定的8种国际网络标准中排名第三位，仅仅次于以太网和devicenet。网络标准为iec61158。这种标准化带来的好处就是使得用户可以选择不同的设备供应商来提供他们最好的设备，而这些设备可以通过标准化的网络联系在一起，协调有序地工作。随着芯片技术、网络技术和软件技术的发展，用户对自动化的要求越来越高，现代的自控系统已经不再是传统的单机应用，在一个现代化的自控系统中，已经不再可能完全由某一家公司提供全部的设备，即便某家公司有这个能力，他所提供的产品也未必都是最好最合适的，这就不可避免的要使用到不同厂家的产品，用户在设计之初，必须选择一个具有广泛支持的标准化网络，只有这样，所有的设备才能很好地集成为系统，而controlnet是用户最好的选择。二、高效率控制网络要实现高速确定的传输要求，网络波特率已经不再是主要因素，网络模式成为决定网络效率的关键。controlnet采用了全新的网络模式，即生产者/消费者(producer/consumer)模式，传统的网络模式采用的是源/目的模式，每发送一个信息就需要一个确定的源/目的地址数据包，这种模式的最大弊病在于不确定性，同样的信息如果要传输到网络上多个节点，必须重复传输多次，这极大地浪费了网络带宽，降低了网络效率，而采用生产者/消费者模式，网络不需要单独的源/目的地址，代之以数据标识，因此不同的消费者（信息接收者）可以根据数据标识同时接收来自生产者（信息产生者）的信息，如果某些信息是它所不需要的，它可以忽略，而只处理那些它所需要的信息，这种全新的网络模式是对传统的网络模式的革命，它极大地提高了网络的效率。该模式同时也被devicenet和foundationfieldbus所采用，代表了下一代网络的趋势。三、多功能由于controlnet采用了全新的生产者/消费者(producer/consumer)模式，使得它具有了传统网络所无法想象的高功能，具体说来，这包括：用同一个网络实现对实时性要求不同的信息的传递。传统上，在plc处理器之间所使用的网络不能用于扩展i/o机架或从站，反之亦然，但是controlnet可以同时满足这两方面要求，因此在现场只需要构成一个完整的控制层网络，该功能同时也为在controlnet上实现i/o的共享提供了可能。在controlnet上，用户可以根据需要，构成主从、多主和对等通讯网络，甚至可以在同一个网络上混合构成主从、多主和对等通讯网络，这为网络的应用提供了极大的灵活性。controlnet上的节点，可以根据每个节点的特性选择采用巡检、定时和逢变则报等多种工作方式，这极大地降低了网络上无用信息的传输，有效地利用了网络带宽，提高了网络效率。四、确定性和可重复性controlnet区别于传统网络的一个显著特点就是其确定性，由于controlnet采用了生产者/消费者的网络模式，使得其网络速度和效率不随网络上节点数目和网络距离而变化，并且用户可以预先组态网络上节点的信息传输时间(毫秒级)，使用者无需编写通讯程序便可确保全部信息在预先设定的时间间隔内得到传输。controlnet采用的时间片技术从原理上杜绝了网络发生阻塞的可能。确定性和可重复性在现代控制系统中得到了越来越多的应用。五、灵活性controlnet具有灵活的拓扑结构，它可以方便地构成星型、树型、总线型和环形的拓扑结构；距离可长达成30公里。controlnet可以采用多家厂商提供的通讯介质，包括适用于各种环境的同轴，光纤电缆。controlnet是一个本质安全的网络，它可以应用于各种环境场合。六、强大方便的网络组态，诊断功能及可靠性controlnet具有极强的网络组态及诊断功能用户可以从网上任何一个plc节点的网络编程口进入网络，对网络进行编程和组态。网络组态软件为图形化winnt软件，用户界面相当友好。一旦某一节点发生故障可及时发现。大大提高网络诊断功能。controlnet具有可选的冗余配置，采用不同路径的冗余网络配置，controllogix同时侦听两条网络上的信息，而选择其中信息质量更好的网络信息，极大地提高了网络的可靠性。七、i/o共享传统的控制网络无法实现i/o共享，但在controlnet上，每个plc处理器可以拥有它自己的i/o，也可以拥有共同的i/o，这也就是说，一个i/o机架可以同时属于多个plc处理器。八、扩展性能由于controlnet是一个标准的完全开放的网络，故而具有良好的可扩展性，选择controlnet为今后集中扩展系统的构成创立了良好的基础。九、基本指标控制层系统使系统的重要部分，为了确保系统的可靠性，本方案采用controlnet的网络结构为冗余网络，传输介质可选同轴电缆或者光纤1.3 分类及主要性能(一)小型plc小型plc 的i/o 点数一般在128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量i/o以外，还可以连接模拟量i/o 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。(二) 中型plc中型plc 采用模块化结构，其i/o 点数一般在2561024 点之间，i/o 的处理方式除了采用一般plc 通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出，它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。(三) 大型plc一般i/o 点数在1024 点以上的称为大型plc，大型plc 的软硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化，大型plc 还可以采用冗余或三cpu 构成表决式系统使机器的可靠性更高。二：主要特点(一) 高可靠性1. 所有的i/o 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与plc 内部电路之间电气上隔离2. 各输入端均采用r-c 滤波器其滤波时间常数一般为1020ms.3. 各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰4. 采用性能优良的开关电源5. 对采用的器件进行严格的筛选6. 良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况cpu立即采用有效措施以防止故障扩大7. 大型plc 还可以采用由双cpu 构成冗余系统或有三cpu 构成表决系统,使可靠性更进一步提高1.4 系统整体方案概述1.4.1设计要求 双电源开关主要用在重要会议室、机场、宾馆等紧急供电的双电源系统，当一路电源（主电源）出现故障的时候，另一路电源（备用电源）可以实现快速、自动地投切转换，这是双电源开关的基本功能。而基于plc的双电源开关，不仅要实现上述功能，而且要对三相电源各相进行缺相检测，同时还要对电源各相进行精确的电压检测，当电源电压不在指定的范围内运行时，必须进行自动切换。由此，我们在设计plc电路的时候，还必须用到plc的特殊功能模块，以实现对电源电压模拟量的模数转换，供plc去处理，进而实现电源电压的欠压保护。1.4.2 设计的基本原则 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便；保证控制系统的安全、可靠；考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择plc时，应适当留有裕量。其次，如果以提高产品产量和安全为目标，则应将系统可靠性放在设计的重点；如果要求系统改善信息管理，则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化。在总体方案设计之前，应深入了解控制系统要求，搜集资料，并密切关注机械设计部分与电气控制部分配合，从而拟订出相应的电气控制方案。1.4.3 设计的主要内容plc控制系统是由plc与用户输入、输出设备连接而成的，用以完成预期控制目的与相应的控制要求。因此，plc控制系统设计的基本内容应该包括：（1）根据设备的控制要求，以及所提出的各项控制指标与经济预算，首先进行系统的总体设计。（2）根据控制要求基本确定数字i/o点和模拟通道数，进行i/o点初步分配，绘制i/o使用资源图。（3）进行plc系统配置设计，主要为plc选型。plc是控制系统的核心部件，正确选择plc对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择plc应包括机型的选择、容量的选择、i/o模块的选择、电源模块的选择等。（4）选择用户输入设备（按钮、操作开关、传感器）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象，这些设备属于一般的电器元件，其选择的方法参考相应的书籍。（5）设计控制程序。在深入了解与掌握控制要求、主要控制的基本方式以及应完成的动作、必要的保护和连锁等方面情况之后，对较为复杂的控制系统，可用状态流程图的形式全面地表达出来。必要时还可将控制任务分成独立的几个部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试。程序设计主要包括绘制控制系统流程图、设计梯形图、编制语句表清单。1.4.4plc控制系统的一般设计步骤 在对一个控制系统进行设计之前，最重要的工作就是深入了解和分析系统的控制要求，只有这样才可能提出准确合理的系统总体设计方案，进而实现各个阶段的设计任务。plc控制系统的一般设计步骤如图1所示：图1 plc控制系统的一般设计步骤1.4.5总体方案的确定 在基于plc的双电源开关的过程中，必须只能有一个电源与负载接通，且在一路电源故障时要实现自动切换。又由于在重要的会议室、机场、宾馆等紧急供电场所，各用电设备的总功率较大，必须使用发电机设备供电。那么根据设计要求，可设计总体结构方案如下图2所示：图2 总体方案框图在图2中， a为主电源，b为备用电源，分别与plc连接，作为plc输入检测信号。首先进行主电源a的输入检测，当plc检测a无任意相缺相时，相应的逻辑开关会闭合，使fx2n-4a/d接受经过plc基本单元检测后传过来的无缺相的电压信号，则随后进行a电源的三相回路欠压检测，如果此时主电源a良好的话，相应的状态指示灯会亮，说明此刻主电源状态良好，同时主电源与负载接通。在主电源a出现故障后（即主电源a出现缺相或者欠压时），此时会启动发电机，使备用电源b启动，同时主电源会自动断开。备用电源b启动后，同样要进行三相回路的缺相检测和欠压检测，检测过程同a。检测无故障后，随即实现备用电源与负载的接通。第2章 硬件系统分析2.1 引言随着plc控制的普及与应用，plc产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。目前在国内应用较多的plc产品主要有：美国ab、ge、modicon公司，德国西门子公司，以及日本omron、三菱公司等的plc产品。因此plc的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有自己的特点，适用场合也各有侧重。因此，合理选择plc，对于提高plc控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择恰当的plc产品去控制一台机器或一个过程，不仅应考虑控制系统目前的需求，还应考虑那些包含于控制系统未来发展目标的需要。如果能够考虑到未来的发展将会用最小的代价对系统进行革新和增加新的功能。若考虑周到，则存储器的扩充需求也许只要再安装一个存储器模块即可满足；如果具有可用的通信口，就能满足增加一个外围设备的需求。对局域网的考虑可允许在未来将单个控制器集成为一个厂级通信网。若未能合理估计现在和将来的目标，plc控制系统会很快变为不适宜的和过时的。2.2 电气控制方案设计电气控制过程分析：根据总体方案框图，设计电气控制方案如图3、图4、图5、图6所示。又如图3的电气控制过程图中，ka1,ka2,ka3分别作为主电源a的三相检测（如图3所示），有且当ka1,ka2,ka3线圈同时得电时（即无任意相缺相），才会驱动km3线圈，使动和触点km3闭合，从而进行a的三相欠压检测（如图6所示）。又当三相欠压检测后，电压在设定范围内时，驱动ka4,使触点ka4闭合，此时主电源状态显示灯hl1亮，说明此时a电源状态良好，同时驱动ka5线圈，使动合触点ka5闭合，允许a电源的投入使用。而后ka5闭合时，使km1得电，负载与电源a接通。其次，主电源输入检测回路（图3）中的常闭触点ka5分别与发电机启动控制回路（图4）中的延时继电器线圈和备用电源检测回路（图5）中的三相检测回路相连接。目的是，如果主电源a状态良好的话，那么常闭触点ka5会得电断开，同时发电机启动控制回路（图4）中的延时继电器线圈便不会得电，则不会启动发电机；同时在备用电源检测回路（图5）中的三相检测回路中，也会由于ka5的作用，不会进行备用电源的输入检测，避免备用电源的误动，从而实现控制系统的连锁保护作用。图3 主电源检测回路 在如图4所示的发电机启动控制回路中，在主电源故障后，由于在主电源检测回路中的ka5不能得电，ka5常闭触点不能断开，所以延时继电器线圈会得电延时闭合。在这里延时继电器的作用是防止在主电源电压波动的情况下，发电机会产生误动的动作，使发电机启动。在延时时间到了以后，即确认主电源故障无误，延时闭合触点闭合，从而实现对发电机的启动。图4 发电机启动控制回路 图5所示的备用电源检测回路，ka6,ka7,ka8分别作为备用电源b的三相检测时，有且当ka6,ka7,ka8线圈同时得电时（即无任意相缺相），才会驱动km4线圈，使动合触点km4闭合，从而进行b的三相欠压检测（如图6所示）。又当三相欠压检测模块fx2n-4a/d检测到电压在设定范围内时，驱动ka9,使触点ka9闭合，此时备用电源b状态显示灯hl2亮，说明此时b电源状态良好，同时驱动ka10线圈，使触点动合ka10闭合，允许b电源的投入使用。 图5 备用电源检测回路图6 电源欠压检测控制2.3 plc型号的选择目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的plc产品，所以要全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不可盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑：（1）对输入/输出点的选择盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。要先弄清除控制系统的i/o总点数，再按实际所需总点数的1520留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需plc的点数。另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的60；plc每个输出点的驱动能力也是有限的，有的plc其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般plc的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。plc的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种plc平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的plc。（2）对存储容量的选择对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘10字/点输出总点数乘5字/点来估算；计数器/定时器按（35）字/个估算；有运算处理时按（510）字/量估算；在有模拟量输入/输出的系统中，可以按每输入/（或输出）一路模拟量约需（80100）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口200字以上的数量粗略估算。最后，一般按估算容量的50100留有裕量。在缺乏经验设计时，选择容量时留有裕量要大些。（3）对i/o响应时间的选择plc的i/o响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在23个扫描周期）等。对开关量控制的系统，plc和i/o响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑i/o响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。（4）根据输出负载的特点选型不同的负载对plc的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的plc有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的plc。（5）对在线和离线编程的选择离线编程示指主机和编程器共用一个cpu，通过编程器的方式选择开关来选择plc的编程、监控和运行工作状态。编程状态时，cpu只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个cpu，主机的cpu完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。（6）据是否联网通信选型若plc控制的系统需要联入工厂自动化网络，则plc需要有通信联网功能，即要求plc应具有连接其他plc、上位计算机及crt等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。（7）对plc结构形式的选择在相同功能和相同i/o点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择plc的结构形式。由以上几个基本原则和对图1分析可知作为输入信号的触点有ka1、ka2、ka3、ka6、ka7、ka8共六个触点，作为输出信号的有ka4、ka10、km1、km2、km3、km4共六个触点，所以可选用fx2n-32mr基本单元，输入和输出点数分别为8个。2.4 特殊功能模块的选择2.4.1 技术参数因为要对三相电源的三线检测，所以选用带4点模拟量输入的模数转换特殊功能模块fx2n-4a/d。fx2n-4a/d为12位高精度模拟量输入模块，具有4输入a/d转换通道，输入信号类型可以是电压（-10+10v）、电流（-20+20ma）和电流（+4+20ma），每个通道都可以独立地指定为电压输入或电流输入。且fx2n系列可编程控制器最多可连接8台fx2n-4a/d。fx2n-4ad模拟量输入模块是fx2n系列plc专用的模拟量输入模块。该模块的4个输入通道，通过输入端子变换，可以任意选择电压或电流输入状态。输入参数为：电压输入时，输入信号为dc-10 v+10 v，输入阻抗为200 k，分辨率为5 mv；电流输入时，输入信号为dc-20 ma+20 ma，输入阻抗为250 ，分辨率为20 a。fx2n-4ad将接收的模拟信号转换成12位二进制的数字量，并以补码的形式存于16位数据寄存器中，数值为-2048+2047，传输速率15 ms/kbit，综合精度为量程的1%。fx2n-4ad的工作电压为dc 24 v，模拟量与数字量之间采用光电隔离技术，但各通道之间没有隔离。它消耗plc主单元或有源扩展单元5 v电源槽30 ma的电流。它占用基本单元的8个映像表，即软件上占8个i/o点数，在计算plc的i/o时，可以将这8个点作为plc的输入点来计算。fx2n-4ad模块内部有一个数据缓冲寄存器，它由32个16位的寄存器组成，其内容可以通过plc的from和to指令来读出或写入。2.4.2 fx2n-4a/d模块的接线方式 模拟量输入通过双绞屏蔽电缆来接收，电缆应远离电源线或其他可能产生电气干扰的电线，如图；如果电压输入有电压波动，或外部接线中有电气干扰，可以接一个平滑电容器（0.10.47f，25v），如图;如果使用电流输入，将v+和v-短接，如图；如果存在过多的电气干扰，连接fg的外壳地端和fx2n-4a/d模块的接地端，如图；连接fx2n-4a/d模块的接地端与主单元的接地端，在可行的情况下使用三级接地，如图。2.4.3 缓冲寄存器及设置模拟量输入输入模块fx2n-4a/d的缓冲寄存器bfm，是特殊功能模块工作设定与主机通讯用的数据中介单元，时from/to指令读和写操作目标。fx2n-4a/d的缓冲寄存器区由32个16位的寄存器组成，编号为bfm#0#31。fx2n-4a/d模块bfm分配表bfm内容*#0初始化通道*#1ch1平均值采样次数（取值范围14096）默认值为8*#2ch2*#3ch3*#4ch4#5ch1分别存放4个通道的平均值#6ch2#7ch3#8ch4#9ch1分别存放4个通道的当前值#10ch2#11ch3#12ch4#13#14#16#19保留#15a/d转换速度的设置当设置为0时，a/d转换速度为15ms/ch当设置为1时，a/d转换速度为6ms/ch#20恢复到默认值或调整值#21禁止零点合增益调整#22零点和增益调整#23零点值#24增益值#25#28保留#29出错信息#30识别码k2010#31不能使用 在bfm#0号中写入十六进制四位数字h0000使各通道初始化，最低位数字控制通道ch1，最高位数字控制ch4。h000中每位数值表示的含义如下：位（bit）=0 :设定输入范围-10+10v位（bit）=1 :设定输入范围+4+20ma位（bit）=2 :设定输入范围-20+20ma位（bit）=3 :关闭该通道 bfm#21的b0、b1分别置为1、0，则增益和零点的设定值禁止改动。要改动时必须设置为0、1。缺省设定为0、1。 2.5 i/o口设计 i/o口地址表地址元件注释x0ka1主电源u1相输入检测x1ka2主电源v1相输入检测x2ka3主电源w1相输入检测x3ka6备用电源u2相输入检测 x4ka7备用电源v2相输入检测x5ka8备用电源w2相输入检测y0km3主电源a欠压与过压检测y1ka5主电源a工作正常y2km1主电源a投入工作y3km4备用电源b欠压与过压检测y4ka10备用电源b工作正常y5km2备用电源b投入工作控制 (工作)状态说明：正常工作时，对于a电源，成立的条件是，三相任意相无缺相现象，同时电压的范围在指定的工作电压范围之内，此时状态指示灯hl1亮，在此情况下，即使电源b状态良好，也会因为b电源控制回路动断触点km1的作用使b电源不会投入使用。又如果a电源出现故障的话，在a电源控制回路的km1线圈则不会得电，那么连接在b控制回路的动断触点km1不会动作，使b投入使用。此后，如果a电源恢复正常的话，a电源控制回路km1线圈得电，使电源b断开，如此循环。2.6 系统外部连线电路设计 作为输入信号的ka1、ka2、ka3、ka6、ka7、ka8分别接在plc的x0x6，作为输出信号的ka4、ka10、km1、km2、km3、km4分别接在plc的y0y6，对应的接线如下图所示。fx2n-4a/d在接受外部电路经降压和整流的电压信号后，转换成相应的数字信号传送到plc中，plc在经过相应的数字处理以实现电源的过压与欠压的检测。第3章 软件程序设计3.1 系统流程图设计主电源检测过程：plc初始化判断主电源a输入是否缺相无缺相则进行主电源a的过压与欠压检测主电源状态良好主电源投入使用与负载接通。备用电源的检测过程：a有缺相或有过压与欠压现象时，经延时后确认无误，起动发电机进行备用电源b的缺相检测进行备用电源b的过压与欠压检测备用电源状态良好备用电源投入使用，与负载接通。相应控制流程图如下所示：（3.2 系统梯形图设计 图7 梯形图三相缺相检测采样信号回路中，作为u1和u2的三相缺相检测的开关量采样信号 的 ka1-ka3和 ka6-ka8，其常开触点分别作用于plc的输入端的 xo-x2、x3-x5。在 plc梯形图程序中，辅助继电器 y0作为三相电源 u1的三相缺相检测，其接通条件为常开输入 xo、x1和 x2的“与”逻辑 ；同理，内部中间继电器 y3作为三相电源 u2的三相缺相检测，其接通条件为常开输入x3、x4和 x5的 “与”逻辑。3.3程序语言介绍在可编程控制器中有