电气工程毕业设计回火炉自动控制系统设计(共44页)

1、PAGE 回火炉自动控制系统设计PAGE PAGE I摘 要回火指将经过淬火的工件重新(chngxn)加热到低于下临界温度的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。回火是为了(wi le)提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而(cng r)使工件几何尺寸和性能保持稳定；消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸；调整材料的力学性能以满足使用要求。 过去的回火处理都是由人工操作完成的，那样不仅费时、费力还具有很大的危险性。随着现代科技的日益进步，回火工艺也由自动控制代替了人工操作。在众多的自动控制系统中，我们需要选择一种最优的自动控制方式。可编

2、程控制器（PLC）是近年来迅速发展并得到广泛应用的新一代工业自动化控制装置，目前已跃居工业自动化三大支柱的首位。回火炉自动控制系统采用PLC控制系统，其整个控制系统稳定性更高、可靠性更强、控制更灵敏、安全系数更高。关键词：回火，可编程控制器，PLC，回火炉自动控制系统PAGE IIAbstractAfter quench the workpiece will re-heating to the appropriate temperature below the critical temperature，heat preservation a period of time in the air

3、or water, oil etc.cooling medium heat treatment of metals. This is temper. Temper to increase organizational stability so that the process does not recur in the use of her organizational change, and geometry so that her performance remained stable; Elimination of stress in order to improve performan

4、ce and stability in the use of her final geometry; Mechanics adjusted performance materials used to meet requirements. Past flashback by the manual handling operations are completed, which is not only time-consuming, laborious also has great danger. With the increasing advances of modern technology,

5、 tempering the manual processes are replaced by automatic operation. Among the automatic system, we need to choose an optimal automatic mode. Programmable controller (PLC) is widely used in recent years and the rapid development of a new generation of industrial automation control devices, is now am

6、ong the top three pillars of industrial automation. Adopt PLC stoves automatic control system to control system, the higher the stability of the entire control system, reliability stronger, more sensitive control, safety factor higher.Keywors:PAGE 41第一章 前 言可编程控制器（PLC）是以为(ywi)处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技

7、术融为一体而发展起来的崭新的工业自动控制装置。特别是由于PLC采用了依据继电器控制原理而开发的梯形图作为程序设计语言(yyn)，使得不熟悉计算机的机电设计人员和工人中的技师均能较快地掌握梯形图的编程方法，极大地促进了PLC在工业生产中的推广应用。目前(mqin)PLC已基本代替了传统的继电器控制而广泛应用于工业控制的各个领域，PLC已跃居工业自动化三大支柱的首位。PLC具有很高的抗干扰性和可靠性、灵活的控制能力和控制适应性，且简单易学、操作方便灵活。由于上述特点，PLC的使用范围很宽，凡是需要顺序控制的场合都可以用PLC来实现，PLC的价格也越来越低，使用场合也越来越宽。本设计就是采用PLC控

8、制系统对回火炉进行控制， 使回火炉控制系统稳定性高、可靠性强、控制灵敏、安全系数高。第二章 回火炉系统的工艺(gngy)介绍2.1 系统(xtng)工艺系统(xtng)的工作原理见图1。利用小车M1把元件送入回火炉中，用电机M2控制炉门开关，用电炉丝给回火炉加热到设定温度。2.2 系统(xtng)详细控制要求系统(xtng)的具体要求如下：系统具有自动(zdng)/手动功能在手动状态下，小车M1能单独前进与后退，回火炉炉门可以单独升降，电炉丝可以手动加热在自动状态下，所有手动状态下操作动作无效。自动状态下的初始条件为：小车M1在限位开关SQ3处，回火炉炉门在限位开关SQ1处，电炉丝为加热。自动

9、工作的流程如下：小车M1从限位开关SQ3处自动前进到限位开关SQ4处小车M1自动前进到SQ4后，自动停止，然后，回火炉炉门从限位开关SQ1处自动下降到限位开关SQ2处。回火炉炉门自动下降到限位开关SQ2处后，自动停止，然后，电炉丝自动加热到设定温度。当回火炉达到设定温度后保温半小时。保温时间到后，自动停止加热，然后，回火炉炉门自动上升到限位开关SQ1处停止。回火炉炉门上升到限位开关SQ1处停止后，小车M1自动后退到限位开关SQ3处停止。注：1、此自动运行是单循环过程，一个循环结束后，再次按下自动启动按钮，系统才开始下一个自动循环。2、当自动运行过程中按下自动停止按钮，系统停在当前的运行状态，此

10、时再次按下自动启动按钮，系统接着前面停止的状态继续运行。2.3 系统(xtng)电气技术指标系统电气(dinq)技术指标如下：电机(dinj)M1 三相异步电动机 AC380V 、3KW 电机M2 三相异步电动机 AC380V 、2KW电炉H2KW电阻丝。温度传感器T K型热电耦01370。限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，无源触点第三章 控制(kngzh)方案3.1控制(kngzh)方案随着生产规模的逐步扩大，市场竞争日益激烈(jli)，人们越来越需要一种先进的自动控制方法来完成对回火炉热处理工艺的控制。 伴随着大规模、超大规模集成电路的迅猛发展，可编程控制器（PLC）得到了惊人的发展

11、，它以其稳定性高、可靠性强、控制灵敏、安全系数高并且具有集散控制网络管理等要求脱颖而出，在这里我们采用PLC控制系统。通过改变其内部的程序便可改变生产流程，通过网络控制还可已进行异地控制，增强了控制的多样性；另外由于可编程控制器体积小，灵活多样，因此可以节约占地；低廉的价格可以节约投资。它完全满足现代工业控制的各项要求。 3.2 PLC介绍3.2.1 PLC的定义可编程控制器（Programmable Controller）简称PC，个人计算机(Personal Computer)也简称PC，为了避免混淆，人们把最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC （Programmable Logic

12、Controller）。可编程控制器的历史只有30多年，但发展极为迅速。为了确定它的性质，国际电工委员会(International Electrical Committee)多次发布及修订有关PLC文件。在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用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是输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计”。3.2.2

13、 PLC的特点与应用领域（一）PLC的特点 PLC技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要以外，主要是因为它具有许多独特的优点。它较好地解决了工业领域中普遍(pbin)关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。主要有以下特点：1.可靠性、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强是PLC最重要(zhngyo)发特点之一。PLC的平均无故障时间可达几十万个小时，之所以有这么高的可靠性，是由于(yuy)它采用了一系列的硬件和软件的抗干扰措施：（1）硬件方面I/O通道采用光电隔离，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响；对供电电源及线路采用多种形式的滤波，从而消除或抑制了高频干扰；对CPU等重要部件采用良

14、好的导电、导磁材料进行屏蔽，以减少空间电磁干扰；对有些模块设置了连锁保护、自诊断电路等。（2）软件方面PLC采用扫描工作方式，减少了由于外界干扰引起故障；在PLC系统程序中设有故障检测和自诊断程序，能对系统硬件电路等故障实现检测和判断；当由外界干扰引起故障时，能立即将当前重要信息加以封存，禁止任何不稳定的读写操作，一旦外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的工作。2. 编程简单、使用方便目前，大多数PLC采用的编程语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电器控制线路相似，形象、直观，不需要掌握计算机知识，很容易让广大工程师人员掌握。当生产流程需要改变时，可

15、以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，PLC编程器的操作个使用也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。许多PLC还针对具体问题，设计了各种专用编程指令及编程方法，进一步简化了编程。3. 功能完善、通用性强现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网等许多功能。同时，由于PLC产品的系列化、模块化，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。4. 设计(shj)装置简单、维护方便由于(yuy)PLC采用软件代替了传统电气(dinq)控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大为

16、减少。PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。在维修方面，由于PLC的故障率极低，维修工作量很小；而且PLC具有很强的自诊断功能，如果出现故障，可根据PLC上的指示或编程器上提供的故障信息，迅速查明原因，维修极为方便。5. 体积小、重量轻、能耗低由于PLC采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备。（二）PLC的应用领域目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面

17、：开关量逻辑控制利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统发继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。运动控制大多数PLC都具有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块，这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过

18、程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。数据处理现代(xindi)的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理(chl)，同时可通过通信接口将这些数据传送给其他智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备(shbi)，进行处理。通信联网PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其他智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。3.2.3 P

19、LC与其他控制系统的比较（一）可编程控制器与继电器逻辑控制系统的比较在可编程控制器出现以前，继电器硬接线电路是逻辑控制、顺序控制的惟一执行者，它结构简单，价格低廉，一直被广泛应用。但它与PLC控制相比有许多缺点，见表1-1。表3-1 PLC与继电器逻辑控制系统的比较比较项目继电器逻辑可编程控制器控制逻辑接线逻辑，体积大，接线复杂，修改困难存储逻辑，体积小，接线少，控制灵活，易于扩展控制速度通过触点的开闭实现控制作用，动作为几十毫秒，易出现触点抖动由半导体电路实现控制作用，每条指令执行时间在微秒级，不会出现触点抖动限时控制由时间继电器实现，精度差，易受环境、温度影响用半导体集成电路实现，精度高，

20、时间设置方便，不受环境、温度影响触点数量48对，易磨损任意多个，永不磨损工作方式并行工作串行循环扫描设计与施工设计、施工、调试必须顺序进行，周期长，修改困难在系统设计后，现场施工与程序设计可同时进行，周期短，调试、修改方便可靠性与可维护性寿命短，可靠性与可维护性差寿命长，可靠性高，有自诊断功能，易于维护价格使用机械开关、继电器及接触器等，价格便宜使用大规模集成电路，初期投资较高（二）可编程控制器与其他工业控制器的比较1. 可编程控制器与通用的微型计算机的比较采用微电子技术制作的作为工业控制器的可编程控制器，它也是由CPU、RAM、ROM、I/O接口等构成的，与微机有相似的构造，但又不同于一般的

21、微机，特别是它采用了特殊的抗干扰技术，有很强的接口能力，使它更能适用于工业控制。PLC与微机各自(gz)的特点见表3-2表3-2 PLC与微型(wixng)计算机的比较比较项目微型计算机可编程控制器使用范围科学计算、数据处理、通信等工业控制使用环境有一定温度、湿度的机房工业现场输入/输出与主机采用微电联系，没有光电隔离，没有专用的I/O口控制强电设备，有光电隔离，有大量的I/O口程序设计程序语言复杂，汇编、FORTRAN、BASIC、C及 COBOL等。语句复杂，需专门计算机的硬件和软件知识一般为梯形图语言，易于学习和掌握系统功能配有较强的操作系统自诊断、监控等工作方式中断方式循环扫描方式及中

22、断方式可靠性抗干扰能力差，不能长期运行极高，抗干扰能力强，长期运行体积与结构结构松散，体积大，密封性差，键盘大，显示器大结构紧凑，体积小，外壳坚固，密封2. 可编程控制器与集散控制系统(kn zh x tn)的比较可编程控制器与集散控制系统都是用于工业现场的自动控制设备，都是以微型计算机为基础的，都可以完成工业生产中大量的控制任务。但是，它们之间又有一些不同。发展基础不同可编程控制器是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在开关量处理，顺序控制方面具有自己的优势，发展初期主要侧重于顺序逻辑控制方面。集散控制系统是由仪表过程控制系统发展而来，所以它在模拟量处理、回路方面具有一定的优势，、发展初期只

23、要侧重于回路调节功能。扩展方向不同随着微型计算机的发展，可编程控制器在初期逻辑运算上，增加了数值运算及闭环调节功能。运算速度不断提高，控制规模越来越大，并开始与网络或上位机连接，构成了以PLC为核心的部件的分布式控制系统，集散控制系统自20世纪70年代问世后，也逐渐地把顺序控制装置，数据采集装置，回路控制仪表，过程监控装置有机地结合在一起，构成了能满足各种不同控制要求的集散控制系统。由小型(xioxng)计算机构成的中小型DCS将被PLC构成(guchng)的DCS所代替(dit)PLC与DCS从各自的基础出发，在发展过程中互相渗透，互为补偿，两者的功能越来越近，颇有殊路同归感。目前，很多工业

24、生产过程既可以用PLC实现控制，也可以用DCS实现控制。但是，由于PLC是专为工业环境下应用而设计的，其可靠性要比一般的小型机高得多，所以，以PLC为控制器的DCS必将逐步占领以小型计算机为控制器的中小型DCS市场。3. 可编程控制器与工业控制计算机的比较可编程控制器与工业控制机都是用来进行工业控制，但是工业PC机与PLC相比，仍有些不同。硬件方面工业PC机是由通用微型计算机推广应用发展起来的，通常由微型计算机生产厂家发展生产，在硬件方面具有标准化总线结构，各种机型兼容性强。而PLC则是针对工业顺序控制，由电气控制厂家研制发展起来的，其硬件结构专用，各个厂家产品不通用，标准化程度较差。但是PL

25、C的信号采集和控制输出的功率强，可不必再加信号交换和功率驱动环节，而直接和现场的测量信号及执行机构对接；在结构上，PLC采用整体密封模板组合形式；在工艺上，对印刷板、插座、基架都有严密的处理；在电路上，又有一系列的抗干扰措施。因此，PLC的可靠性更能满足工业现场环境下的要求。软件方面工业PC机可借用通用微型计算机丰富的软件资源，对算法复杂，实时性强的控制任务能较好地适应。PLC在顺序控制的基础上，增加了PID等控制算法，它的编程采用梯图语言，易于被熟悉电气控制而不太熟悉微机软件的工厂电气技术人员掌握。（三）PLC控制系统与单片机控制系统的比较单片机结构简单、价格便宜，一般用于数据采集、数据处理

26、和工业控制，它在数据采集和数据处理方面优于PLC，但是它与PLC相比还有以下缺点：不如(br)PLC容易掌握：弹片机一般用机器指令或助记符编程，要求设计者具有一定的计算机硬件和软件(run jin)知识。不如(br)PLC使用简单：用单片机来实现自动控制，一般要在输入、输出接口上做大量的工作。例如要考虑现场与单片机的连接、接口的扩展、输入/输出信号的处理、接口的工作方式等。其调试也比较麻烦。不如PLC可靠：用单片机进行工业控制，抗干扰能力差，可靠性低。3.2.4 PLC的发展趋势向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫

27、描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。向超大型、超小型两个方向发展当前中小型PLC较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为816点，以适应单机及小型自动控制的需要。PL

28、C大力开发智能模块，加强联网通信能力为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信功能，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC厂家都有自己专有联网手段；另一类PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺

29、少的重要组成部分。增强外部故障的检测(jin c)与处理能力根据(gnj)统计资料表明：在PLC控制系统(kn zh x tn)的故障中，CUP占5%。I/O占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前两项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，以进一步提高系统的可靠性。编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序

30、控制的步进编程语言、面向过程控制流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。第四章 控制系统硬件(yn jin)设计4.1 电气主回路(hul)设计4.1.1 电炉丝加热(ji r)主回路 图4.1为回火炉电炉丝加热主回路，通过采样温度控制电炉丝加热，达到控制炉内温度的目的。图4.1 电炉丝加热主回路图电阻丝模拟输出模块调压器断路器QF 1AC220V4.1.2电源指示灯HL8电源开关SA1DC24V+-控制电源220V断路器QF 2 电源(dinyun)控制电路AC220V图4.2 电源控制电路4.1.3 小车(xioch

31、)电机主回路图4.3为小车电机主回路(hul)，通过控制电机的正反转来实现小车的前进和后退。KM1闭合，电机正转，小车前进；KM2闭合，电机反转，小车后退。小车电机M1 图4.3 小车电机主回路AC380V接触器KM2接触器KM1热继电器FR1断路器FQ34.1.4 门电机(dinj)主回路图4.3为门电机主回路，用来控制(kngzh)门的升降。当KM1闭合(b h)时，电机正转，门上升；当KM2闭合时，电机反转，门下降。门电机M2 热继电器FR1接触器KM4接触器KM3断路器FQ4AC380V图4.4 门电机主回路4.2 控制面板设计(shj)根据(gnj)系统工艺要求设计控制面板如图4.4

32、所示。报警指示灯关门指示灯小车前进指示灯开门指示灯加热指示灯自动指示灯HL8HL7HL5HL6HL4HL3HL2HL1电源开关 SA1小车后退按钮 SB4自动停止按钮 SB6小车前进按钮 SB3自动启按钮 SB5关门按钮 SB2开门按钮 SB1加热开关 SA2自/手动切换开关 SA2电源指示灯小车后退指示灯图4.4 控制面板4.3 输入输出点清单(qngdn)数字(shz)量输入点DI：自/手动切换(qi hun)开关 SA2自启动按钮 SB5自动停止按钮 SB6小车前进按钮 SB3小车后退按钮 SB4开门按钮 SB1关门按钮 SB2加热开关 SA3热继电器 FR1热继电器 FR2上限位开关

33、SQ1下限位开关 SQ2左限位开关 SQ3右限位开关 SQ4模拟量输入点AI：K型热电耦01370数字(shz)量输出点DO：自动(zdng)指示灯 HL1加热(ji r)指示灯 HL2开门指示灯 HL3关门指示灯 HL4报警指示灯 HL5小车前进指示灯 HL6小车后退指示灯 HL7小车前进接触器 KM1小车后退接触器 KM2开门接触器 KM3关门接触器 KM4模拟量输出点AO：控制调压器用05V电压4.4 PLC系统(xtng)选型4.4.1 FX2N系列(xli)PLC产品简介 系统配置既固定(gdng)又灵活编程简单备有可自由选择，丰富的品种 令人放心的高性能高速运算使用于多种特殊用途外

34、部机器通讯简单化共同的外部设备FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入输出16256点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接、模拟控制、定位控制等特殊用途，是一套可以满足广泛需要的PLC。FX2N系列PLC的特点：系统配置既固定又灵活可进行16256点的灵活输入输出组合。可连接扩展模块，包括FX0N系列扩展模块。变成简单，指令丰富编程种类如下表4-2所示。 表4-2 简单的编程种类指令种类指令数目/种基本指令27步进梯形指令2应用指令128（298个）功能指令种类多，有高速处理(chl)指令、数据处理指令、特殊用途指令等。品种(

35、pnzhng)丰富可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。也可根据电源(dinyun)及输出形式，自由选择。高性能内置程序容量8000步，最大可扩充至16K步，可输入注释，还有丰富的软组件。高速运算1个指令的运行时间，基本指令只需0.08s，应用指令在1.52s至几百微妙之间。多种特殊用途FX2N系列中，1台基本单元最多可连接8台扩展模块或特殊功能模块，连接上相关的特殊功能模块后， 可应用在模拟控制、定位控制等特殊场合。外部机器通信简单化一台FX2N主机可安装一个机能扩充板，使用FX2N-485-BD及FX0N-485ADP的FX2N系列间，可作

36、简易PLC通信连接。共同的外部设备可以共享FX系列的外部设备，如便携式简易编程器FX-10P-E、FX-20P-E（需使用FX-20P-CDB0作连接线）。用SC-09电缆线与微机连接，可使用FX-PCS/WIN编程软件。4.4.2 与热电耦型温度传感器匹配的FX2N-4AD-TC模拟输入模块 特点：它是与热电耦型（K或J型）温度传感器匹配的。4路输入通道。测量单位为摄氏度/或华氏度/。分辨率很高：对K型0.4或0.72，对J型0.3或0.54。具体技术指标如表4-3所示。表4-3 FX2N-4AD-TC模拟(mn)输入模块技术指标项目摄氏度/华氏度/标定温度范围K型-1001200K型-14

37、82192J型-100600J型-1481112数字输出以12位转换、16位补码的形式存储K型-10001200K型-14802192J型-10006000J型-148011120分辨率K型0.4K型0.72J型0.3J型0.54整体精度标定点（0.5%满量程+1）纯水的凝固点0/32转换速度（240ms2%）4通道（没有使用的通道不转换）隔离在模拟和数字电路之间光电隔离；直流/直流变压器隔离主单元电源（在模拟通道之间没有隔离）电源5V、40mA直流（基本单元提供的内部电源）；24V10%、60mA直流占用的I/O点数FX2N扩展总线8点（输入或输出均可）适用的控制器FX1N/ FX2N /

38、FX2NC（需要FX2NC-CNV-IF）项目摄氏度/华氏度/尺寸（长）（宽）（高）55mm87mm90mm质量0.3kg4.4.3 FX2N-2DA模拟(mn)输出模块特点(tdin)；提供12位高精度分辨率。2通道电压输出（010V直流，05V直流）或电流输出（420mA直流）。对每一通道，可以规定电压或电流输出。输出电压/电流规格如表4-4所示。表4-4 模拟输出模块FX2N-2DA输出电压/电流规格项目输出电压输出电流模拟量输出范围010V直流，05V直流（外部负载电阻2 k1 M）420mA（外部负载电阻不超过500）数字输出12位分辨率2.5mV(10V/4000)1.25 mV

39、(5V/4000)4A(20 mA/4000)总体精度1%(满量程010V)1%(满量程420 mA)转换速度4ms通道（顺控程序和同步） 续表4-4项目输出电压输出电流隔离在模拟和数字电路之间光电隔离直流/直流变压器隔离主单元电源（在模拟通道之间没有隔离）电源规格5V、30mA直流（主单元提供的内部电源）24V10%、80mA直流（主单元提供的内部电源）占用的I/O点数这个块占用8个输入或输出点（输入或输出均可）适用的控制器FX1N/ FX2N / FX2NC（需要FX2NC-CNV-IF）尺寸（长）（宽）（高）43mm87mm90mm质量0.2kg根据控制要求统计得知共有15个输入量（14

40、个数字量、1个模拟量），12个输出量（11个数字量、1个模拟量），由此选用日本三菱公司的FX2N-32MR 1台、与热电耦型温度传感器匹配的FX2N-4AD-TC模拟量输入模块一台、FX2N-2DA模拟量输出模块一台构成系统。整个(zhngg)PLC系统的配置如图所示。模拟量输入模块FX2N-4AD-TC主机单元FX2N-32MR模拟量输出模块FX2N-2DA图4.5 PLC系统组成4.5 系统(xtng)的I/O点及地址(dzh)分配根据输入输出点清单统计系统输入输出信号的名称、代码(di m)及地址编号如表4-1所示。表4-1 输入输出点代码及地址编号名称代码地址编号输入信号开门按钮SB1

41、X000关门按钮SB2X001小车前进按钮SB3X002小车后退按钮SB4X003自动启按钮SB5X004自动停止按钮SB6X005自/手动切换开关SA2X006加热开关SA3X007热继电器FR1X010热继电器FR2X011上限位开关SQ1X012下限位开关SQ2X013左限位开关SQ3X014右限位开关SQ4X015T温度传感器模拟输入模块输出信号自动指示灯HL1Y000加热指示灯HL2Y001开门指示灯HL3Y002关门指示灯HL4Y003报警指示灯HL5Y004小车前进指示灯HL6Y005 续表4-1名称代码地址编号输出信号小车后退指示灯HL7Y006小车前进接触器线圈KM1Y010

42、小车后退接触器线圈KM2Y011开门接触器线圈KM3Y012关门接触器线圈KM4Y013控制变压器用05V电压模拟输出模块电压通道4.6 PLC的接线(ji xin)上位机（PC）模拟输出模块FX2N-2DAPLCFX2N-32MR图4.6 系统硬件配置图模拟输入模块FX2N-4AD-TC系统(xtng)硬件配置如图4.6所示。FX2N-32MR图4.7 主机单元输入输出接线原理图（1）X005Y001COM2COM1Y000QF6QF5HL7HL6HL5HL4HL3HL2HL1AC220VAC220V加热开关自/手动切换开关自动停按钮自动启按钮小车后退按钮小车前进按钮关门按钮开门按钮电源开关

43、X007X006X004X003X002X001X000RUNCOM24VLSA3SA2SB6SB5SB4SB3SB2SB1SA1AC220VN小车后退指示灯小车前进指示灯报警指示灯关门指示灯开门指示灯加热指示灯自/手动切换指示灯Y007Y006Y005Y004Y003Y002FX2N-32MR图4.8 主机单元输入输出接线原理图（2）AC220VQF7关门接触器线圈开门接触器线圈小车后退接触器线圈小车前进接触器线圈KM4KM2KM2KM1Y017Y016Y015Y014Y013Y012Y011COM4COM3Y010X017X016X015X014X013X012X011X010COM24V

44、FR1LSQ4SQ3SQ2SQ1FR2N右限位开关左限位开关下限位开关上限位开关热继电器热继电器AC220V调压器DC24V图4.9 模拟输入模块接线原理图FX2N-2DA模拟输出模块（05V）FX2N-4AD-TC与热电耦型温度传感器匹配的模拟输入模块图4.10 模拟输出模块接线原理图CH1双绞屏蔽电缆COMVOUTIOUTK型热电耦CH1T-T+24V-24V+第五章 控制系统(kn zh x tn)软件设计5.1 温度(wnd)采集及控制程序5.1.1 从模拟输入模块(m kui)读出数据图5.1 从模拟输入模块读出数据CMP K2010 D4 M100M8000比较平均值和设定值建立模

45、拟输入通道CH1数字输出值正常无错M60M50CMP D0 K8000 M150FROM K0 K5 D0 K1FROM K0 K29 K4M50 K1TO K0 K1 K4 K1TO K0 K0 H3330 K1M101FROM K0 K30 D4 K1在“0”位置的特殊功能模块的ID号由BFM#30中读出，并保存在主单元D4中。比较该值以检查模块是否是FX2N-4AD模块，如是则M101变为ON。图5.2 往模拟输出模块写入数据MOV K0 D100M8000M022X006执行通道1的D/A转换写高4位数据保持低8位数据写低8位数据数字数据（D100）分配到辅助继电器（M100M115）

46、TO K1 K17 H0000 K1TO K1 K17 H0002 K1TO K1 K16 K1M100 K1TO K1 K17 H0000 K1TO K1 K17 H0004 K1TO K1 K16 K2M100 K1MOV D100 K4M100 M0235.1.2 往模拟(mn)输出模块写入数据 5.1.3 PID调节(tioji)PID调节(tioji)的优点：（1）被控(bi kn)对象的数学模型自动控制理论中的分析和设计方法基本上是建立在被控对象的线性定常数学模型和基础上的。该模型忽略了实际系统中的非线性和时变的因素，与实际系统有较大的差距。对于许多工业控制对象，根本就无法建立较为

47、准确的数学模型，因此自动控制理论中的设计方法对大多数实际系统是无能为力的。对于这一类系统，使用PID控制可以得到比较满意的效果。(2) 结构简单，容易实现PID调节的结构典型，程序设计简单，计算工作量小，各参数相互独立，有明确的物理意义，参数调整方便，容易实现多回路控制、串级控制等复杂的控制。(3) 有较强的灵活性和适应性根据被控对象的具体情况，可以采用PID调节的多种变种和改进的控制方式。随着智能控制技术的发展，PID调节的参数整定，使PID调节具有经久不衰的生命力。(4) 使用方便由于用途广泛、使用灵活，已有多种控制产品具有PID调节功能没，使用中只需设定一些比较容易整定的参数即可，有的产

48、品还具有自整定功能。表5-1 PID调节设定内容目标值800参数采样时间（TS）1000ms输入滤波（）70%比例增益（KP）积分时间（TI）微分增益（KD）微分时间（TD）输出值上限2000输出值下限0动作方向（ACT）输入量报警无输出量报警无输出值上下限设定有输出值根据运算图5.3 PID调节程序输出值上限设定（2000）微分时间设定比例增益设定微分增益设定动作方向（ATC）积分时间设定采样时间设定（1000ms）目标设定（800）M023PID D500 D0 D501 D100M022MOV K0 D533 MOV K2000 D532 MOV K D516 MOV K D515 MOV K D514 MOV K D513 MOV K70 D512 MOV H0020 D511 MOV K500 D510 MOV K800 D500 M8000输入滤波常数设定（70%）输出值下限设定（0）图5.4 手动程序MOV K0 D100MOV K2000 D100M151M150M152左限位X015右限位X015下限位X013关门X001小车前进X002小车后退X003加热X007M004M003M002M001