毕业设计18PLC控制自动送料系统设计

毕业设计（论文）说明书 1 PLC 控制自动送料系统设计 摘 要 PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。 可编程控制器发出两路脉冲到步进电机驱动器，分别驱动横轴、竖轴的步进电机运转；直流电机拖动底座和手爪的旋转；接近开关、微动开关、旋转码盘将位置信号反馈给主机，由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置的控制；主机发信号到气动电磁阀，以控制手爪的张合来抓放物体。本设计可根据工 件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，具有很大的灵活性和可操作性。 关键词：可编程控制器；机械手； 传感器 毕业设计（论文）说明书 2 PLC controlled automatic feed system design Abstract PLC PLC is microprocessor-based, integrated computer technology, Control and communication technologies developed from a new industrial control devices. It is simple in structure, programming convenience, high reliability, which has been widely used industrial process and the location of the automatic control. The programmable controller output two lines pulses to stepping motors drives to drive the two stepping motors drives on beam and vertical axis; direct current motors drive the rotation of the base and the hand; sensors send signals of location to the mainframe, and the mainframe sends directive to control the extension and contraction, up and down, moves location; the mainframe send signals to control the opening and closing of the hand to carry objects. Related parameters can be changed according to request of the changes of the objects and movement flow at any time change the relevant parameters in the design, so it has great flexibility and operability . Key words: Programmable controller; Robot arm; Sensor 毕业设计（论文）说明书 3 第一章 设计系统任务分析及选型 第一节 系统任务分析 如下 PLC 自动控制，按下起动按钮后，机构从“原点”开始，自动完成一个工作循环过程。即机械手从原点开始下降到 A 点夹紧工件，带工件上升后右移下降松开工件，然后按原 路返回“原点”。再次按下按钮，完成下一次动作。按上完成5 个工作循环过程时，即将 5 个工件放进小车后，按下小车启动按钮，小车开始自动从 B 点移动到 C 点，完成装料卸料过程。卸完料然后自动返回 B 点装料。按下停止按钮，机构将停止操作。 起动 左限 X404（ SQ4） 左行 Y434 X400 （ SQ2） 右行 Y433 （ SQ3） 上限 X402 上限 X402 右限 X403 下降 Y430 上升 Y432 （ SQ1） 下限 X401 下限 X401 A 点 B 点 夹紧 放松 Y431 接通 Y431 断开 起动 装料（ B 点） 右行 X504 右限 X502 X500 卸料（ C 点） 左限 X501 左行 X505 图 1-1 系统工作循环过程图 从 图 1-1 所示 ：送料工作循环过程主要有 12 个动作，即： 原位 下降 夹紧 上升 右移 左移 上升 放松 下降 5 次后 小车装料 前进 后退 卸料 图 1.1 机械手工作循 环过程 原点 毕业设计（论文）说明书 4 工作过程 梯形图主要由点动操作和自动控制组成 ,即总程序主要由点动操作和自动控制两个程序段组成。 1.点 动操作 点动操作梯形图中的第一逻辑行至 EJP700 逻辑行。当工作方式选择开关置于 ” 点动 ” 位置时 ,X406 常闭接点断开 ,执行点动程序段。为安全起见 ,右移和左移只能在上限位置前提下进行 ,所以在梯形图相关逻辑行中串有上限开关 X402 常开接点。夹紧或放松采用 S 或 R 指令。右移和左移、上升和下降动作均有限位保护和互锁。为减少按扭数量 ,着三种点动操作均用 ” 起动 ” 和 ” 停止 ”按扭 ,用转换开关选定点动操 作方式 ,见输入输出分配图 .由于点操作和自动控制工作不会同时进行 ,所以在点操作和自动控制两段梯形图中 ,都使用 Y430-Y434 的线圈是允许的。 2.自动控制 机械手自动控制两段流程图如图 11-22 所示 .相应的梯形图见图 11-23 中 CJP701 至 EJP701 程序段 .当工作方式选择开关置于自动控制诶制时 ,X407 常闭接点断开 ,执行自动控制程序段。自动控制工作过程说明如下 : 在原点 ,机械手处于原点 ,上限位开关 、 左限位开关 SQ4、 液压 ,X402 X404 接通位寄存器数据输入端 ,使 M100 置 ” 1” (接通 ),Y435 线圈接通 ,原点指示灯。 （ 1） 下降 按下起动按扭 SB1,X400与 M100接点接同位移寄存器唯一信号输入端 ,产生位移信号 ,M100 的 ” 1” 态移至 M101,M101 接通 Y430 线圈 ,机械手执行下降动作 .同时 X402 接点断开 ,.使 M100 置 ” 0” (断开 ),Y435 断开 ,原点指示灯熄灭。 （ 2） 夹紧 当机械手下降至压倒下限位开关时 ,X401 与 M101 闭合 ,产生移位信号 ,M102 为 ” 1” ,M100-M101 为 ” 0” ,M1001 接点断开 Y430 线圈通路 ,停止下降； M102 的接点接通 M200 线圈 ,M200 接点 接通 Y431 线圈 ,工作钳夹紧工件 ,同时定时器 T450 开始计时。 （ 3） 上升 当 T450 延时到 1.7s， T450 与 M102 的接点闭合，产生移位信号， M103为“ 1”， M100-M102 均为“ 0”， M103 接点接通 Y432 线圈，机械手把夹紧的工件提升。因为使用 s 指令，所以 M200 线圈保持接通， Y431 也保持接通，使机械手继续把工件夹紧。 （ 4） 右移 当机械手上升至撞到上限位开关 SQ2时， X402X403 接点闭合，产生移位信号， M104 为“ 1”， M100M103 都置“ 0”。 M103 接点断开 Y432 线圈通路，停止上升，同时 M104 接点接通 Y433 线圈通路，执行右移动作。 （ 5） 下降 机械右移撞到右限位开关 SQ3， X403 和 M104 接点接通移位信号，M105 为“ 1”，停止右移，同时， M105 接点接通 Y430 线圈，机械手下降。 （ 6） 松开 机械手下降撞到 SQ1 时， X401 与 M105 接点接通移位信号， M106置“ 1”， M100M105 置“ 0”。 M105 接点断开 Y430 线圈回路，停止下降，同时 M106 接点接通 2M200 线圈， R 指令使 M200 复位， M200 接点断开 Y431线圈回路，机械 手松开工件并放于 B 点。同时 T451 开始计时。 （ 7） 上升 T451 延时 1.5s， T451 与 M106 接点接通移位信号， M107”为“ 1”，M100M106 置“ 0”。 Y432 线圈被接通，机械手又上升。 毕业设计（论文）说明书 5 （ 8） 左移 机械手上升至上限位时， X402 与 M107 接点闭合，移位后， M110 置“ 1”， M100 M107 置“ 0”， Y432 线圈回路断开，停止上升，同时 Y434 线圈闭合，左移。 （ 9） 机械手回到原位 当左移撞到 SQ4 时， X404 与 M107 接点闭合，移位后，M100 为“ 0”， Y434 线圈回路断开，停止左 移，同时 M111 置“ 1”， M111与 X404 接点接通移围寄存器复位输入端，寄存器全部复位。此时机械手已经返回到原点， X402 和 X404 又闭合， M100 又被置“ 1”，完成了一个工作周期。这样，只要再次按起动按钮，机械手将重复上述动作过程。 当按下停止按钮 SB2 时 X405 接点闭合，是移位寄存器复位。机械手停止动作。 第二节 几种常见的控制系统 一 、 可编程序控制器（ PLC）、 分散控制系统（ DCS） 、 现场总线控制系统（ FCS） 上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新 型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。 在有些行业， FCS 是由 PLC 发展而来的；而在另一些行业， FCS 又是由 DCS 发展而来的，所以 FCS 与 PLC 及 DCS 之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。 二 、 PLC、 DCS、 FCS 三大控制系统的基本特点 目前，在连续型流程生产自动控制（ PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大 控制系统，即 PLC、 DCS 和 FCS。它们各自的基本特点如下： （一） PLC 的基本特点 1.从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。 2.连续 PID 控制等多功能， PID 在中断站中。 3.可用一台 PC 机为主站，多台同型 PLC 为从站。 4.也可一台 PLC 为主站，多台同型 PLC 为从站，构成 PLC 网络。这 比用 PC 机 作主站方便 之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。 5.PLC 网格既可作为独立 DCS/TDCS，也可作为 DCS/TDCS 的子系统。 6.大系统同 DCS/TDCS，如 TDC3000、 CENTUMCS、 WDPFI、 MOD300。 毕业设计（论文）说明书 6 7.PLC 网络如 Siemens 公司的 SINEC L1、 SINEC H1、 S4、 S5、 S6、 S7 等，GE 公司的 GENET、三菱公司的 MELSEC NET、 MELSEC NET/MINI。 8.主要用于工业过程中的顺序控制，新型 PLC 也兼有闭环控制功能。 （二） DCS 或 TDCS 的基本特点 1.分散控制系统 DCS 与集散控制系统 TDCS 是集 4C（ Communication，Computer， Control、 CRT）技术于一身的监控技术。 2.从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（ Communication）是关键。 3.PID 在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。 4.是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。 5.模拟信号， A/D D/A、带微处理器的混合。 6.一台仪表一对线接到 I/O，由控制站挂到局域网 LAN。 7.DCS 是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3 级结构。 8.缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大 DCS 系统是各家不同的。 9.用于大规模的连 续过程控制，如石化等。 （三） FCS 的基本特点 1.基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。 2.全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。 3.用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、 PID 与控制中心，取代每台仪器两根线。 4.在总线上 PID 与仪器、仪表、控制装置都是平等的。 5.多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。 6.是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。 7.用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。 8.由现场电脑操纵， 还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。 9.局域网，再可与 internet 相通。 10.改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。 第三节 控制系统确定 有以上的分析选用 FXox 系列可编程控制器比较合理， FXox 是在 F1/F2 之后推出的超小型 PLC，是一种将众多功能凝集在超小型机壳内的微型 PLC，体积较小，并在控制器内部装有模拟电位器与 RUN/STOP 开关等方便功能。通过扩展单元、扩展模块与基本单元的链接，可自由地选择输入输出点数。具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式 结构 。 毕业设计（论文）说明书 7 FX 系列 PLC 型号的含义如下： FX 系列名称 输入输出总点数 特殊品种 单元类型 输出方式 其中系列名称：如 0、 2、 0S、 1S、 ON、 1N、 2N、 2NC 等 单元类型： M 基本单元 E 输入输出混合扩展单元 Ex 扩展输入模块 EY 扩展输出模块 输出方式： R 继电器输出 S 晶闸管输出 T 晶体管输出 特殊品种： D DC 电源， DC 输出 A1 AC 电源， AC（ AC100120V）输入或 AC 输出模块 H 大电流输出扩展模块 V 立式 端子排的扩展模块 C 接插口输入输出方式 F 输入滤波时间常数为 1ms 的扩展模块 如果特殊品种一项无符号，为 AC 电源、 DC 输入、横式端子排、标准输出。 计算所的机械手输入点数为 12，输出点数为 6， I/O 点总点数为 18，小车输入点数为 7，输出点数为 6， I/O 点总点数为 13 由以上 型号的含义结合 plc 自动控制的需要，选择以下型号： FXon 40MT 表示 FX0N 系列， 40 个 I/O 点基本单位（主机个 12 输入点 6 个输出点），晶体管输出，使用直流电源， 24V 直流输出型。 毕业设计（论文）说明书 8 第二章 FXon 40MT 的基本结构及工作原理 第一节 FXon 40MT 的基本结构 传统的继电接触系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成。 一、 输入与输出部件 这是 PLC 与输出控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入部件接收从开关、按钮、继电器触电和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成中央处理器能够接受和处理的数字信号。输出部件接受经过中央处理器处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接受的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。 二 、 中央处理单元 中央处理单元包括微处理器、 系统程序存储器和用户程序存储器。微处理器是 PLC 的核心部件，整个 PLC 的工作过程都是在中央处理器的统一指挥和协调下进行的，它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制信号。 存储器是保存系统程序和用户程序的期间。系统存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序。用户存储器主要用于存放用户按照要求所编制的程序，可经过编程器进行必要的修改。 三 、 电源部件 电源部件是把交流转换成直流电源的装置，它向 PLC 提供所需要的高 质量直流电源。 四、 编程器 编程器是 PLC 必不可少的重要外围设备。它主要对用户程序进行输入、检查、调节和修改，并用来监视 PLC 的工作状态。 PLC 的基本结构见图 2.1 毕业设计（论文）说明书 9 图 2-1 plc 的基本结构 第二节 FXon 40MT 的基本工作原理 当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间， PLC 的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一 、 输入采样阶 段 在输入采样阶段， PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入 。 二 、 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 (梯形图 )。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由 各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM编程器 毕业设计（论文）说明书 10 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排 在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 三 、 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU 按照 I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。 第三节 FXon 40MT 的性能指标 一 、 编程语言 PLC 常用的编程语言由梯形图语言、助记符语言、流程图语言及某些高级语言等，目前常用最多的是前两种。 二 、 指令种类数和条数以及 I/O 总点数 指令种类数和条数以及 I/O 总点数见表 2.1： 表 2.1 型号 I/0 点数 基本指令执行时间 功能指令 模拟模块量 通信 FX0N 24 128 1.6 3.6 s 55 有 较强 三 、 PLC 内部继电器的种类和点数 PLC 内部继电器（普通）的种类和点数见表 2.2： 表 2.2 型号 输入继电器 输出继电器 辅助继电器 状态寄存器 定时器 FX0N X0 X43 Y0 Y27 M0 M383 S10 S127 T32 T62 续表 2.2 型号 数据寄存器 指针 N.P.I 记数器 FX0N D0 D127 P0 P63 C0 C15 四 、 用户程序存储量 用户程序存储器用于存储通过编程器输入的程序，其存储容量通常是以字为单位来计算的。 FX0N 的存储量为 6K。 五 、 扫描速度 其扫描速度以 ms/K 字为单位表示。 而 FX0N 的基本指令执行时间 1.6 3.6 s。 六 、 工作环境 一般情况再以下环境条件下工作：使用温度 0 550C，储存温度 -20 700C；环境湿度，使用时 35% 85%RH（无凝露）；抗冲击性能 。 毕业设计（论文）说明书 11 第三章 FXon 40MT 可编程控制器指令及编程 第一节 PLC 常用编程语言 根据 PLC 应用范围，程序设计语言可以 组合使用，常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述程序设计语言；梯形图与结构化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。 一 、梯形图（ Ladder Diagram） 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每 个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。 在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是： （ 1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （ 2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习； （ 3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图 中的能流（ Power FLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待； （ 4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。 二 、布尔助记符（ Boolean Mnemonic） 程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。 布尔助记符程序设计语言具有下列特点： （ 1）采用助记符来表示操作功 能，具有容易记忆，便于撑握的特点； （ 2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计； （ 3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同 。 毕业设计（论文）说明书 12 三 、功能表图（ Sepuential Function Chart） 程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程 序的分工设计和检查调试。 功能表图程序设计语言的特点是： （ 1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通； （ 2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间； （ 3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合； （ 4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利（ Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统 中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。近几年推出的 PLC 和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利（ Petri）网的一些基本概念，我在以后有机会时再介绍给各位，以有助于对功能表图的进一步理解。 四 、结构化语句（ Structured Text） 描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的 PLC 系统中，常采用结构化语 句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与 BASIC 语言、PASCAL 语言或 C 语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。 结构化程序设计语言具有下列特点： （ 1）采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算； （ 2）需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧， 对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。 （ 3）直观性和易操作性等性能较差； （ 4）常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。部分 PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制，同时，提供了与 PLC 间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。 毕业设计（论文）说明书 13 第二节 FXon 40MT 的基本指令 FX0N 的共有 27 条基本逻辑指令，其中包含了有些子系列 PLC 的 20 条基本逻辑指令。 一 、 取指令与输出指令 （ LD/LDI/LDP/LDF/OUT） （ 1） LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。 （ 2） LDI（取反指令） 一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。 （ 3） LDP（取上升沿指令） 与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定位元件的上升沿（由 OFF ON）时接通一个扫描周期。 （ 4） LDF（取下降沿指令） 与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。 （ 5） OUT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。 二 、 触点串联指令 （ AND/ANI/ANDP/ANDF） （ 1） AND（与指令） 一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。 （ 2） ANI（与反指令） 一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。 （ 3） ANDP 上升沿检测串联连接指令。 （ 4） ANDF 下降沿检测串联连接指令。 三 、 触点并联指令 （ OR/ORI/ORP/ORF） （ 1） OR（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。 （ 2） ORI（或非指令） 用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。 （ 3） ORP 上升沿检测并联连接指令。 （ 4） ORF 下降沿检测并联连接指令。 四 、 块操作指令 （ ORB / ANB） （ 1） ORB（块或指令） 用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并 （ 2） ANB（块与指令） 用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串 五 、 置位与复位指令 （ SET/RST） （ 1） SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。 （ 2） RST（复位指令） 使被操作的目标元件复位并保持清零状态。 六 、 微分指令 （ PLS/PLF） （ 1） PLS（上升沿微分指令） 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。 （ 2） PLF（下降沿微分指令） 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。 七 、 主控指令 （ MC/MCR） 毕业设计（论文）说明书 14 （ 1） MC（主控指令） 用于公共串联触点的连接。执行 MC 后，左母线移到 MC 触点的后面。 （ 2） MCR（主控复位指令） 它是 MC 指令的复位指令，即利用 MCR 指令恢复原左母线的位置。 八 、 堆栈指令 （ MPS/MRD/MPP） 堆栈指令是 FX 系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在 FX 系列 PLC 中有 11 个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。 （ 1） MPS（进栈指令 ） 将运算结果送入栈存储器的第一段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。 （ 2） MRD（读栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段，栈内的数据不发生移动。 （ 3） MPP（出栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其它数据依次上移。 九 、 逻辑反、空操作与结束指令 （ INV/NOP/END） （ 1） INV（反指令） 执行该指令后将原来的运算结果取反。如果 X0 断开，则 Y0为 ON，否则 Y0 为 OFF。使用时应注意 INV 不能象 指令表的 LD、 LDI、 LDP、LDF 那样与母线连接，也不能象指令表中的 OR、 ORI、 ORP、 ORF 指令那样单独使用。 （ 2） NOP（空操作指令） 不执行操作，但占一个程序步。执行 NOP 时并不做任何事，有时可用 NOP 指令短接某些触点或用 NOP 指令将不要的指令覆盖。当 PLC执行了清除用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。 （ 3） END（结束指令） 表示程序结束。若程序的最后不写 END 指令，则 PLC 不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有 END指令，当扫描到 END 时，则 结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干 END 指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除 END 指令，直至调试结束。 第三节 FXon 40MT 的内部继电器编号及功能 FX 系列 PLC 的内部软继电器及编号见表 3-1 毕业设计（论文）说明书 15 表 3-1 FX 系列 PLC 的内部软继电器及编号 编程元件种类 FX0N 主要功能 输入继电器 X (按 8 进制编号 ) X000 X007，X010 X017， X020X027， X030 X037 (可扩展 ) 用接受 PLC 外部开关信号的元 件。 PLC 通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“ 1”，断开时为“ 0”）读入并存储在输入映象寄存器。 输出继电器 Y (按 8 进制编号 ) Y000 Y007，Y010 Y017， Y020Y027 (可扩展 ) 将 PLC 内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。输出继电器线圈是由 PLC 内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载 辅助 继电器 M 普通用 M0 M383 一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。辅助继电器不能直接驱动外部负载， 负载只能由输出继电器的外部触点驱动。辅助继电器的常开与常闭触点在 PLC 内部编程时可无限次使用。 保持用 M384 M511 特殊用 M8000 M8254 (具体见使用手册 ) 状态 寄存器 S 初始状态用 S0 S9 状态器用来纪录系统运行中的状态。是编制顺序控制程序的重要编程元件，它与后述的步进顺控指令 STL 配合应用。状态器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点；状态器不与步进顺控指令 STL 配合使用时，可作为辅助继电器 M 使用； 返回原点用 - 普通用 S10 S127 保持用 S0 S127 信号报警用 - 定时器T 100ms T0 T62 续表 3.1 定时器10ms T32 T62 PLC 中的定时器（ T）相当于继电器控制系统中的通电型时间1ms T63 1ms 累积 毕业设计（论文）说明书 16 T 100ms 累积 （延时）继电器。 计数器 16 位增 计数 （普通） C0 C15 计数器为递加计数，应用前先对其设置一设定值，当输入信号（上升沿）个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开 。 16 位增计数 （保持） C16 C31 计数器 32 位可逆计数（普通） 计数器的设定值与 16 位计数器一样，可直接用常数 K 或间接用数据寄存器 D 的内容作为设定值。在间接设定时，要用编号紧连在一起的两个数据计数器。 32 位可逆计数（保持） 高速计数器 C235 C255(具体见使用手册 ) 数据 寄存器 D 16 位普通用 D0 D127 PLC 在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存 器为 16 位，最高位为符号位。作用是用来数据传送、比较和算术运算等操作使用。 16 位保持用 D128 D255 16 位变址用 V Z 16 位特殊用 D8000 D8255 16 位文件寄存 D1000 D2499 指针 N、 P、 I 嵌套用 N0 N7 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 跳转用 P0 P63 输入中断用 I00* I30* 毕业设计（论文）说明书 17 第四节 可编程控制器型号的选择 一 、 PLC 机型 的 选择 PLC 机型选择的基本原则是：在功能满足要 求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。 通常做法是 ： 1.性能于任务相适应。对于开关量控制的应用系统，当对控制速度要求不高时，可选用小型控制系统就能满足要求；对于以开关量为主，带有部分模拟量控制的应用系统，如工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制，应选用带有 A/D 转换的模拟量输入模块和带有D/A 转换的模拟量输出模块、且运算功能较强的小型控制系统。配接相应的传感器及变送器和驱动装置。对于安装尺寸受到限制的设计需要超小安装面积时，应选用超小型控制系统；对于比较复杂，控制系 统功能要求较高的，如 PID 调节，闭环调节，通信网等，可选用中大型控制系统，当系统的各个部分分布在不同低于时，应根据各部分的要求来选择控制系统，以组成一个分布式的控制系统。 2.PLC 的响应时间应满足实时控制的要求。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。 PLC 工作时，从输入信号到输出控制存在着滞后现象，即输出量的变化，一般要在 1 2扫描周期之后才能反映到输出端，这对于一般的工业控制时允许的，但滞后时间不宜过长。 3.PLC 结构应合理，机型尽量统一。 PLC 的结构分为整体式 和模块式两种。整体式结构是把 PLC 的 I/O 和 CPU 放在一块印刷电路板上，省去插接环节，体积小。模块式 PLC 的功能扩展， I/O 点数的增减，输入与输出点数的比例，都比整体式的灵活，维修更换模块、判断与处理故障快速方便，适于工艺过程变化较多，控制要求复杂的系统。 总之， 在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的 PLC；其他情况则最好选用模块式结构的 PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D 转换、 D/A 转换、加减运算、数 据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现 PID 运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机（其中高档机主要用于大规模过程控制、全 PLC 的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。 PLC 在 20 世纪 90 年代已经形成微、小、中、大、巨型多种 PLC。按 I/O点数分，可分为微型 PLC（ 32I/O）、小型 PLC（ 256I/O）、中型 PLC（ 1024I/O）、大型 PLC（ 4.69I/O）、巨型 PLC（ 8195I/O）五种。 通过 I/O 接口模块可以 检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过 I/O 接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。毕业设计（论文）说明书 18 PLC 从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误， PLC 的 I/O 接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下， PLC 与工业生产过程的联系是通过 I/O 接口模块来实现的。 PLC 有许多 I/O 接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模 块，使用时应根据它们的特点进行选择。 二 、 I/O 点数 的估算 由电磁阀的动作原理可知，一个单线圈电磁阀用 PLC 控制时需要 2 个输出及 1个输入 ;一个双线圈电磁阀需要 3 个输出及 2 个输入；一个比例式电磁阀需要 3 个输出及 5 个输入；一个按钮需要 1 个输出；一个光电开关要占用 1 个或 2 个输入点；一个信号灯占用 1 个输出点；而波段开关由几个波段就占用几个输入点；一般情况，各种位置开关都要占用 2 个输入点。根据控制系统的要求确定所需要的I/O 点数时，应再增加 10% 20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控 制方法不同或编程水平不同， I/O 点数也应有所不同。 三 、 开关量 I/O 模块的选择 开关量 I/O 接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型 的交流输入 /输出信号为 24240V，直流输入 /输出信号为 5 240V。尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除错误信号的抖动电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔 丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。 （一） 开关量输入模块 开关量输入模块是用来接收现场输入设 备的开关信号 ，将信号转换为PLC 内部接受的低电压信号，并实现 PLC 内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： 1.输入信号的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输入模块的输入信号的 点数 有 ： 8 点 、 12 点 、 16 点 、 24 点 、 32点 、 40 点 、 60 点等。 开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流 5、 12、 24、 48、 60等；交流 110、 220等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般 5、 12、 24用于传输距离较近场合，如毕业设计（论文）说明书 19 5输入模块最远不得超过米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。 2.输入接线方式 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式 ： 汇点式输入 和 分组式输入 。 汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共 端（ COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。 3.注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块 (如 32 点、 48 点等 )，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的 60。 4.输入门槛电平 为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅 PLC 说明书。 （二） 开关量输出模块的选择 开关量输 出模块是将 PLC 内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现 PLC 内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： 1.输出方式 开关量输出模块有继电器输出、 双相可控硅 和晶体管输出三种方式。 继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过 1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。 对于频繁通断的负载，应该选用 双相可 控硅 输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。 继电器