一、 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容
案例：交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系
2、交通等演示圖
3、分析工況，思考問(wèn)題：
1．該控制系統(tǒng)是否屬于順序控制？是哪種結(jié)構(gòu)？
2．該控制系統(tǒng)工作步如何劃分？共有多少工作步？
3．輸入/輸出信號(hào)有那些？
4、的i/o分配
5、plc硬件設(shè)計(jì)
6、plc順序功能圖設(shè)計(jì)
7、plc梯形圖程序設(shè)計(jì)
8、綜述plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟
1）熟悉控制對(duì)象的工藝要求（工況分析）
2）電器控制線路的設(shè)計(jì)
3）程序設(shè)計(jì)
4）控制系統(tǒng)模擬調(diào)試
5）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試
6）技術(shù)文件整理
二、 可編程控制器的選型與硬件配置
（一）選擇合適的可編程控制器類型
1、可編程控制器選擇
三菱fx1s系列可編程控制器是一種卡片大小的plc，適合在小型環(huán)境中進(jìn)行控制。它具有卓越的性能、串行通訊功能以及緊湊的尺寸，這使得它們能用在以前常規(guī)可編程控制器無(wú)法安裝的地方。
三菱fx1n系列可編程控制器是一種普遍選擇方案，最多可達(dá)128點(diǎn)控制。由于fx1n系列具有對(duì)于輸入/輸出、邏輯控制以及通訊／鏈接功能的可擴(kuò)展性，因此它對(duì)普遍的順控解決方案有廣泛的適用范圍，并且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板。
三菱fx2n系列可編程控制器是fx系列中最高級(jí)的模塊。它擁有無(wú)以匹及的速度、高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，fx2n是從16到256路輸入／輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。
三菱fx2nc系列可編程控制器在保留其原有的強(qiáng)大功能特色的前提下實(shí)現(xiàn)了極為可觀的規(guī)?？s小，i／o型連接口降低了接線成本并節(jié)省了時(shí)間。
對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時(shí)，一般的小型整體機(jī)fx1s就可以滿足要求。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)選擇具有所需功能的可編程控制器主機(jī)，如用fx1n或fx2n型整體機(jī)。另外還要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊，例如開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、配接相應(yīng)的及變送器和驅(qū)動(dòng)裝置等。
2、i/o點(diǎn)數(shù)的確定
一般的講，可編程控制器控制系統(tǒng)的規(guī)模的大小是用輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)并考慮今后調(diào)整和工藝改進(jìn)的需要，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)i／o點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10％一20％的備用量。
對(duì)于整體式的基本單元，輸入輸出點(diǎn)數(shù)是固定的，不過(guò)三菱的fx系列不同型號(hào)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的比例也不同，根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的比例情況，可以選用輸入/輸出點(diǎn)都有的擴(kuò)展單元或模塊，也可以選用只有輸入（輸出）點(diǎn)的擴(kuò)展單元或模塊。
3、用戶存儲(chǔ)器容量的估算
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲(chǔ)器的容量等于i／o信號(hào)總數(shù)乘以8。對(duì)于有模擬量輸人輸出的系統(tǒng)，每一路模擬量信號(hào)大約需100存儲(chǔ)器容量。如果使用通信接口，那么每個(gè)接口需300存儲(chǔ)器容量。一般估算時(shí)根據(jù)算出存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量。
4、可編程控制器的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求
可編程控制器是采用順序掃描的工作方式，其順序掃描工作方式使它不能可靠地接收持久時(shí)間小于1個(gè)掃描周期的輸入信號(hào)。為此，對(duì)于快速反映的信號(hào)需要選取掃描速度高的機(jī)型
關(guān)于可編程控制器的選型問(wèn)題，當(dāng)然還應(yīng)考慮到它的的聯(lián)網(wǎng)通信功能、價(jià)格等因素。系統(tǒng)可靠性也是考慮的重要因素。
（二）開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊及擴(kuò)展的選擇
開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入電壓一般為dc24v和ac220v兩種。直流輸入可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等輸入裝置連接，三菱fx系列直流輸入模塊的公用端已經(jīng)接在內(nèi)部的0v，因此直流輸入不需要外接直流電源，有些類型的可編程控制器輸入的公用端要另接電源，對(duì)初學(xué)者應(yīng)該注意。交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠，適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。我們最常用的還是直流輸入模塊。
開(kāi)關(guān)量輸出模塊有輸出、晶體管輸出及可控硅輸出。繼電器型輸出模塊的觸點(diǎn)工作電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢，壽命(動(dòng)作次數(shù))有一定的限制。（http://www.diangon.com/版權(quán)所有 )一般控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化不是很頻繁，我們優(yōu)先選用繼電器型，并且繼電器輸出型價(jià)格最低，也容易購(gòu)買(mǎi)。晶體管型與雙向可控硅型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是過(guò)載能力稍差。選擇時(shí)應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等，還應(yīng)注意同一輸出模塊對(duì)電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和白熾燈的驅(qū)動(dòng)能力的差異。
（三）編程器和外圍設(shè)備的選擇
早期的小型可編程控制系統(tǒng)，通常都選用價(jià)格便宜的簡(jiǎn)易編程器。如果系統(tǒng)較大，可編程控制器多，可以選用一臺(tái)功能強(qiáng)、編程方便的圖形編程器；隨著科技的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)的使用越來(lái)越普及，編程軟件包的出現(xiàn)，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上安裝的編程軟件包配上通信電纜，也可取代原編程器。
三、 節(jié)省i/o點(diǎn)數(shù)的方法
減少所需輸入點(diǎn)數(shù)的方法
減少所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法
（一）減少所需輸入點(diǎn)數(shù)的方法
1、分組輸入
多設(shè)備都有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種狀態(tài)，自動(dòng)程序和手動(dòng)程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行，把自動(dòng)和手動(dòng)信號(hào)疊加起來(lái)，按不同控制狀態(tài)要求分組輸入到可編程控制器，可以節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)。例如：轎箱內(nèi)的操縱箱內(nèi)一般都設(shè)有檢修運(yùn)行的手動(dòng)上、下按鈕，也有自動(dòng)運(yùn)行的選層按鈕，現(xiàn)在很多電梯在設(shè)計(jì)時(shí)就是利用最底層選層按鈕和最頂層的選層按鈕取代檢修手動(dòng)上、下按鈕，這樣不僅節(jié)省了輸入點(diǎn)，同時(shí)還減少了兩個(gè)按鈕，進(jìn)一步降低了成本。
2、觸點(diǎn)合并式輸入
修改外部電路，將某些具有相同功能的輸入觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)后再輸入可編程序控制器，這些信號(hào)就只占用一個(gè)輸入點(diǎn)了。串聯(lián)時(shí)，幾個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合有效。并聯(lián)時(shí)，其中任何一個(gè)觸點(diǎn)閉合都有效。例如一般設(shè)備控制時(shí)都有很多保護(hù)開(kāi)關(guān)，任何一個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作都要設(shè)備停止運(yùn)行，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就可以將這些開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起，用一個(gè)輸入點(diǎn)。對(duì)同一臺(tái)設(shè)備的多點(diǎn)控制一般將多點(diǎn)的控制按鈕并聯(lián)在一起，用一點(diǎn)輸入，如圖。
3、矩陣式輸入
當(dāng)可編程控制器有兩個(gè)以上富余的輸出端點(diǎn)時(shí)，可將開(kāi)關(guān)矩陣的行、列引線分別接到i／o端點(diǎn)上。這樣，當(dāng)矩陣為n行m列時(shí)，可以得到nxm個(gè)輸入信號(hào)供可編程控制器組成的控制系統(tǒng)使用。對(duì)于fx2n系列，使用矩陣輸入指令mtr，只用8個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，就可以輸入64個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)。
4、充分利用可編程控制器的內(nèi)部功能
使用key指令，只需4個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)就可以輸入10個(gè)數(shù)字鍵和6個(gè)功能鍵；使用dsw指令，只需4個(gè)或8個(gè)輸入點(diǎn)，4個(gè)輸出點(diǎn)就可以讀入一個(gè)或兩個(gè)4位bcd碼數(shù)字開(kāi)關(guān)信息。
利用轉(zhuǎn)移指令，在一個(gè)輸入端上接一開(kāi)關(guān)，作為自動(dòng)、手動(dòng)工作方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用轉(zhuǎn)移指令，可將自動(dòng)和手動(dòng)操作加以區(qū)別。
利用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，或利用移位寄存器移位，也可以利用交替輸出指令實(shí)現(xiàn)單按扭的啟動(dòng)和停止。
（二）減少所需輸出點(diǎn)數(shù)的方法
1．通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載并聯(lián)后，可以共用plc的一個(gè)輸出點(diǎn)，即一個(gè)輸出點(diǎn)帶多個(gè)負(fù)載，如果多個(gè)負(fù)載的總電流超出輸出點(diǎn)的容量，可以用一個(gè)在控制其它負(fù)載。
2．在采用信號(hào)燈做負(fù)載時(shí)，采用數(shù)碼管做指示燈可以減少輸出點(diǎn)數(shù)。例如電梯的樓層指示，如果使用信號(hào)燈，則一層就要一個(gè)輸出點(diǎn)，樓層越高占用輸出點(diǎn)越多，現(xiàn)在很多電梯使用數(shù)字顯示器顯示樓層就可以節(jié)省輸出點(diǎn)，常用的是用bcd碼輸出，9層站以下僅用4個(gè)輸出點(diǎn)，10到19層僅用5個(gè)輸出點(diǎn)。
fx2n系列7段譯碼指令segd可把十六進(jìn)制數(shù)譯為七段顯示器所需的代碼，直接控制一只七段顯示器，用7個(gè)輸出點(diǎn)；還有一些數(shù)字顯示的指令，可以減少輸出點(diǎn)的數(shù)量。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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