本科畢業(yè)論文皮帶運輸機PLC自動控制設計

1、畢 業(yè) 論 文說 明 書專 業(yè): 機電一體化 姓 名: 準考號: 日 期: 2015.05.23 山西省高等教育自學考試指導委員會摘要 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則針對中小型皮帶運輸機的控制系統(tǒng)采用繼電器控制存在可靠性差、勞動力強度大、生產效率低的問題，開發(fā)一種基于PLC的皮帶運輸機控制裝置。本控制系統(tǒng)選用CP

2、M2A系列PLC作為控制器。在硬件電路設計中，完成PLC選型及外部低壓電器的選用，設計了硬件接線圖，提出了接線要求，使之具有控制和保護作用。在軟件設計中，給出了程序流程圖，并設計出梯形圖程序。將硬件和軟件有機結合，使控制系統(tǒng)運行可靠，打到預期的設計目的。關鍵詞：皮帶運輸機 PLC 集中控制目錄1 前言61.1設計的目的和意義61.2 皮帶運輸機的現(xiàn)狀6交流調速的發(fā)展概況71.4 方案的確定782 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)的組成92.1基本原理92.2概述92.2.1 三相異步電動機的選擇102.2.2 變頻器112.2.3 PLC控制器142.2.4 其余部件163 皮帶運輸機的PLC控制系

3、統(tǒng)軟件設計183.1 控制系統(tǒng)軟件的功能183.2 控制系統(tǒng)的主要指標193.3 PLC程序設計193.3.1 PLC編程器193.3.2 MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件213.3.3 安裝FXGP-WIN-C編程軟件213.3.4 FXGP-WIN-C編程軟件的應用212323243.3.8 設置通訊口參數(shù)253.3.9 FXGP與PLC之間的程序傳送263.3.10 程序的運行與調試27283.4 I/O地址分配如下表3-1284 結論375 致謝386參考文獻39附錄40梯形圖401 前言1.1 設計的目的和意義冶金、煤礦、化工、機械、鋼鐵、建材、食品等工業(yè)生產中，需要廣泛使用皮帶

4、運輸機，它為企業(yè)的生產承擔了絕大多數(shù)散料運輸任務?？删幊炭刂破?PLC)是以微處理器技術為基礎，綜合計算機技術和自動化技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，廣泛應用于工業(yè)生產的各個領域。由于PLC采用的控制系統(tǒng)或設備具有可靠性高,控制易于實現(xiàn)，系統(tǒng)設計靈括， 能在實驗室進行現(xiàn)場模擬調試，編程簡單，安裝方便，較好的抗干擾能力,被譽為當代工業(yè)生產自動化的支柱之一，正在得到越來越廣泛的應用。利用PLC可以使皮帶運輸機的傳動系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)了全自動控制狀態(tài)，并且使皮帶運輸機具有完善的控制特性及簡易的操作、基本免維護的工作量，達到一種經濟、安全、可靠且運行效率高的狀況, 其獨特的易于使用性、可靠性和靈活性越來越

5、受到廣大工程技術人員的青睞。對于港口、廠區(qū)廣泛使用的皮帶運輸機，應用PLC控制，可以使皮帶機生產線的控制更加靈活、可靠。通過PLC進行控制提高了企業(yè)生產的效率，為工業(yè)生產的進行節(jié)省了大量的人力、物力、財力。1.2 皮帶運輸機的現(xiàn)狀電氣傳動技術以運動機械的驅動裝置-電動機為控制對象，以微電子裝置為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構，在自動控制理論的指導下完成電氣傳動自動控制系統(tǒng)，控制電動機的轉矩和轉速，將電能轉換成機械能，實現(xiàn)工作機械的旋轉運動或反復運動。因電機的種類的不同，我們可以將分為直流電動機傳動和交流電動機傳動。自19世紀80年代起至19世紀末，工業(yè)上傳動用的電動機一直被直流電機壟斷

6、，到了19世紀末，出現(xiàn)了三相電源和結構簡單且堅固耐用的交流鼠籠型電機以后，交流電機才在不調速的領域代替了直流電動機傳動裝置。對生產過程的監(jiān)視和控制，在初級階段是由人工進行的。工作人員憑自己的感官或借助于儀表等來監(jiān)視生產過程，用頭腦做出判斷決策，并視情況進行必要的控制。在高級階段，這種監(jiān)視、判斷決策和控制由機器承擔，按照人們的意志自動完成，這是閉環(huán)自動控制。交流調速的發(fā)展概況交流變頻調速的優(yōu)越性早在20年代就已被人們所認識，但受到器件的限制，未能推廣。50年代初，中小型感應電動機多采用晶閘管調壓調速;大中型繞線式感應電動機采用晶閘管靜止型電氣串級調速系統(tǒng)。70年代發(fā)展起來的變頻調速，比上述兩種調

7、速方式效率更高，性能更好。交流調速系統(tǒng)大致經歷過三個階段:（1）異步電動機調壓調速系統(tǒng)； （2）串級調速系統(tǒng)；（3）變頻調速系統(tǒng)。 80年代中期隨著第三代電力半導體器件如:門極可關斷晶閘管GTO、絕緣柵雙極晶體管IGBT的相繼出現(xiàn)，交流變頻調速技術得到了飛速發(fā)展。日、美、德、英等在結合現(xiàn)代微處理器控制技術、電力電子技術、電機傳動技術的基礎上，推出了一系列的變頻器，且不斷進行更新?lián)Q代.這些高精度、多功能、智能化的變頻器將調速效率提高到了前所未有的水平。1.4 方案的確定隨著工業(yè)水平的發(fā)展，人們對皮帶運輸機自動控制程度要求越來越高，一般的自動控制方案有繼電器控制、單片機控制、PLC控制等。但是用復

8、雜的繼電器控制的，存在可靠性差、可塑性差、接線復雜、自動化程度低等一系列缺點，并且為了在日益激烈的競爭中提高市場競爭力，采用PLC的改造勢在必行；有的也采用單片機作為控制單元，但是單片機開發(fā)周期較長，抗干擾性差，可靠性低、靈活性差，選用PLC作為控制單元是較為合適的方案。本文提出了利用變頻器和PLC控制單元的伺服系統(tǒng)構成控制系統(tǒng)的見解與方法，給出了控制系統(tǒng)軟、硬件結構的設計方案。我認為本系統(tǒng)采用PLC軟件控制它具有以下優(yōu)點：(1) 抗干擾能力強、可靠性高；(2) 模塊化組合結構，使系統(tǒng)構成十分靈活；(3) 編程語言簡單易學，便于掌握能進行在線修改；(4) 柔性好體積小，維護方便。1.5 主要任

9、務皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)，主要分變頻器、PLC、主令控制器、三相異步電動機等四部分構成。在本文中，主要對其各個組成部分進行的介紹，并作出PLC運行控制程序，使其符合該系統(tǒng)的控制要求。2皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)的組成基本原理采用礦用防爆本質安全型交流變頻器進行啟動和調速控制，在皮帶機運行過程中，通過安裝在傳送帶上的轉速傳感器測定皮帶運輸機的轉速，再反饋到PLC，經過程序運行處理后，再提供指令通斷信號給變頻器，調節(jié)電機工作的電源電壓和頻率。當出現(xiàn)擾動時，轉速傳感器將信號傳送到PLC，再進行程序運行對其進行調節(jié)，從而達到穩(wěn)定運行。從圖2.1可看出，當利用變頻器構成自動控制系統(tǒng)進行控制時，采用的

10、是和PLC配合使用。變頻器利用內部繼電器接點或具有繼電器接點開關特性的元器件(如晶體管)與PLC連接。PLC作為整個系統(tǒng)的“大腦”，負責接收外部信號(主令控制器、變頻器、轉速傳感器、限位等)，經過程序運行處理后，再提供指令通斷信號(正轉、反轉、檔數(shù)等)給變頻器和其它動作單元，由變頻器控制電機的轉向、速度(頻率)。整個系統(tǒng)接線見圖2.3。2.2.1 三相異步電動機的選擇為生產機械的電力拖動系統(tǒng)選用電動機，主要內容包括確定電動機的種類、電動機的型號、電動機的額定電壓、額定轉速和額定功率等。選擇電動機的基本原則如下：（1）電動機在工作過程中，其額定功率應得到充分利用。要求溫升接近但不超過規(guī)定的允許數(shù)

11、值。（2）電動機應滿足生產機械需要的有關機械特性的要求。保證一定負載下的轉速穩(wěn)定，有一定的轉速范圍及具有良好的啟動和制動性能。（3）電動機的結構型式應滿足設計提出的安裝要求和適應周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進入電動機內部，或者防止繞組絕緣受氣體腐蝕等。電力拖動系統(tǒng)應用電動機來拖動生產機械工作的，由于生產機械種類繁多，工藝要求不一，作為驅動電機的電動機分類也很多。按電流種類分，有直流電動機和交流電動機，交流電動機又有異步電動機和同步電動機兩種。為了合理選用電動機的種類，應同時考慮兩個方面的問題：一是電動機的性能，例如機械特性、啟動性能和調速性能等；二是要知道生產工藝的特點，要使所選電動機的性能滿

12、足生產機械的工藝要求，具體從以下幾個方面考慮：（1）電動機的機械特性；（2）電動機的啟動性能；（3）電動機的調速性能；（4）電動機的電源；（5）電動機的經濟性；最后著重強調的是綜合的觀點：一方面是以上的內容在選擇電動機時必須都考慮到都能得到滿足；另一方面能滿足以上條件的電動機可能不是一種類型，還應綜合其他情況，例如節(jié)能、貨源、技術情況等。綜上所述，經過綜合考慮本系統(tǒng)采用YBSS-220型電機，是隔爆型三相異步電動機。表1 YBSS-220隔爆型三相異步電動機主要技術數(shù)據(jù)：功 率kW額定電 壓V滿載轉速r/min滿載電 流A滿載效 率%功率因 數(shù)cos額定電 流額定轉 矩額定轉 矩絕緣等級220

13、66011401480F、H2.2.2 變頻器包括主控制電路、信號檢測電路、門極驅動電路、外部接口電路以及保護電路等幾個部分，是變頻器的核心部分。控制電路的優(yōu)劣決定了變頻器性能的優(yōu)劣?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪δ孀兤鏖_關控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能。AC整流器逆變器控制電路DC控制電路運行指令AC變頻器容量的選用由很多因素決定，例如電動機的容量、電動機的額定電流、電動機加速時間等，其中，最主要的是電動機的額定電流。驅動一臺電動機時。對于連續(xù)運轉的變頻器必須同時滿足下列三項計算公式，即滿足負載輸出（kVA） 滿足電動機容量（kVA） 滿足電動機電流（A） 式中變頻器容量，單位為k

14、VA；負載要求的電動機軸輸出功率，單位為kW；電動機額定電壓，單位為V；電動機額定電流，單位為A；電動機效率（通常為0.85）；電動機的功率因數(shù)（通常為0.75）； k電流波形補償系數(shù)。k是電流波形補償系數(shù)，由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而是含有高次諧波的成分，其中電流應有所增加。對于PWM控制方式的變頻器，k約為1.051.1。本系統(tǒng)采用安川CIMRG5A4011型變頻器。 安川CIMRG5A4011型變頻器，控制和保護功能相當豐富，配有參數(shù)設置面板，可讀寫各種參數(shù)，顯示屏可監(jiān)視變頻器的運行狀況，并能實現(xiàn)PID控制、DWELL控制、節(jié)能控制、轉矩限定、轉差補償控制、高速滑差制動、防

15、止失速、瞬停電故障處理后平衡恢復、錯誤診斷等一系列功能。變頻器的控制模式有無PG VF控制、帶PG vF控制、無PG矢量控制1、帶PG矢量控制、無PG矢量控制2共5種控制模式。變頻器運行指令共有數(shù)字操作器、控制回路端子、MEMOBUS通信、選擇卡4種模式。此變頻器調速范圍寬，精度高，無級變速，高效率，高可靠性，保護功能完善，故障率低，特別適用于起重機械的電機控制。G5系列的變頻器，運用16段的頻率指令和一個點動頻率指令，可以切換最多17段速的速度。根據(jù)皮帶運輸機的運行需要，在變頻器輸入端功能中，運用多段速指令13及點動頻率選擇四個功能，實現(xiàn)6段速(零位+ 四檔+點動)運行。端子多功能接點(指令

16、)輸入和組合如表2所示。其外部端子見圖2.3（變頻器部分）。 注：虛線為未接端子表2 端子多功能接點輸入2.2.3 PLC控制器1.PLC概述可編程程序控制器(Programable controller )因為早期主要應用于開關量的控制，因此也稱為PLC(Programable Logic controller )即是可編程邏輯控制器。現(xiàn)代的可編程控制器是以微處理器為基礎，高度集成的新型工業(yè)控制裝置，是計算機技術與工業(yè)控制技術相結合的產品。PLC自問世以來，經過20年的發(fā)展，己經成為最受歡迎的工業(yè)控制類產品。它之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好的解決了工業(yè)

17、控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。2. 典型的PLC控制功能有以下幾點:（1）順序控制；（2）過程控制；（3）數(shù)據(jù)處理；（4）通信聯(lián)網(wǎng)和顯示打印。3. PLC的基本組成與各部分的作用PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結構與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源、編程器擴展器接口和外部設備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結構如圖2.4所示：圖2.4 硬件結構圖（1）.主機主機部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC的核心，它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取

18、輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結果。（2）輸入/輸出（I/O）接口I/O接口是PLC與輸入/輸出設備連接的部件。輸入接口接受輸入設備（如按鈕、傳感器、觸點、行程開關等）的控制信號。輸出接口是將主機經處理后的結果通過功放電路去驅動輸出設備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用

19、光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項主要技術指標，通常小型機有幾十個點，中型機有幾百個點，大型機將超過千點。（3）電源 圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內部電子電路工作所配置的直流開關穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設備提供直流電源。（4）編程器 編程器是PLC的一種主要的外部設備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調試程序或監(jiān)視PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進行電腦編程和監(jiān)控。（5）輸入/輸出擴展單元I/O擴展接口用于連接擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本

20、單元（即主機）。（6）外部設備接口此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀等外部設備與主機相聯(lián)，以完成相應的操作。本系統(tǒng)采用三菱FX2N一128MR一001型PLC。三菱FX2N一128MR一001型PLC將一體式PLC和模塊式PLC的優(yōu)點巧妙而完美的結合在一起，不僅方便了系統(tǒng)的擴展，而且與用戶的實際需求也更為貼近，豐富的指令集，較好的調試和故障診斷功能，便捷的通訊，嚴格的口令保護，靈活的中斷處理，高速計數(shù)等多項功能的組合，更使其無論在獨立運行中或是連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能，以滿足用戶的多種需求。外部端子接線見圖2.3(可編程控制器部分)2.2.4 其余部件1. A/D和D/A轉換部件A/D和

21、D/A轉換原理：（1）模擬量轉換成數(shù)字的基本原理:輸入信號是現(xiàn)場物理參數(shù)(如溫度、壓力和流量等)經傳感器檢測變成電信號(弱信號)，再經過放大、濾波之后成為連續(xù)變化的波形。根據(jù)事先確定的頻率對波形采樣。將每次的采樣值(如模擬電壓值)送給A/D變換器，則對應每次采樣的電壓值轉換成的數(shù)字信號(H進制數(shù)字)。（2）將數(shù)字信號轉換成為模擬量的原理:首先將數(shù)字信號并行輸入給D/A轉換器，經轉換后輸出一個矩形波，經過放大濾波之后即變成一個連續(xù)變化的模擬量輸出信號。2. 轉度傳感器置，使裝置能夠根據(jù)速度大小來確定運行狀態(tài)，可同時解決膠帶低速運轉、打滑和斷帶等問題的智能傳感器。將兩個磁缸分別裝在皮帶運輸機滾筒和

22、皮帶托輥上，利用兩個霍爾傳感器將它是一種將皮帶的運行速度檢測出來，變成電脈沖信號輸送給保護裝滾筒和托輥的轉速分別傳送給PLC系統(tǒng)，經系統(tǒng)判斷，輸出、打滑、低速運行、斷帶等數(shù)字信號，經控制器進一步處理，達到保護設備的目的。它是通過拉線來使設備立即停止的一種保護裝置。急停開關為雙向拉線式。當皮帶機正常工作時，急停開關處于正常位置；當出現(xiàn)事故，任意拉動拉線上的拉環(huán)，使裝在兩端的微動開關動作，發(fā)出動作信號并切斷控制回路，保護系統(tǒng)安全。3 皮帶運輸機的PLC控制系統(tǒng)軟件設計3.1 控制系統(tǒng)軟件的功能控制系統(tǒng)軟件的功能和任務如下：（1）實現(xiàn)對電機的軟啟動；（2）能自動或者手動的對電機進行調速，控制系統(tǒng)在最

23、高轉速和最低轉速的范圍內自動調節(jié)速度，平滑的無級調速特性；（3）能自動檢測到系統(tǒng)是否過載，并自動停止；（4）實現(xiàn)快速的起制動及正反轉運行；（5）并要求在不同轉速下工作時，速度穩(wěn)定；系統(tǒng)在某一轉速上穩(wěn)定運行時，能克服負載的擾動、電源電壓波動等因素對系統(tǒng)的影響。3.2 控制系統(tǒng)的主要指標控制系統(tǒng)的主要指標如下：（1）初始狀態(tài)：初始階段，電機定義為正轉，并設定電機的轉速設定為一檔；（2）停止：當需要停止的時候，適當?shù)倪M行延時之后再停止；（3）故障停止：緊急情況下無條件下通過急停開關把電機停止。3.3 PLC程序設計3.3.1 PLC編程器1.概述 編程器是PLC的最重要外圍設備，它一方面對PLC進行

24、編程，另一方面又能對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。FX系列PLC的編程設備可分為FX-20P-E簡易編程器，GP-80FX-E圖形編輯器，還可以用編輯軟件MELSEC-MEDOC在個人計算機上進行編程。FX-20P-E簡易編程器可以用于FX系列FX2、FX0、FXON、FX2C型PLC，也可以通過FX-20P-E-FKIT轉換器用于F1和F2系列PLC。FX-20P-E和一般編程器一樣，有在線編程器和離線編程器兩種方式。在線編程也叫聯(lián)機編程。編程器和FX系列型PLC直接相聯(lián)。簡易編程器對PLC用戶程序存儲器直接操作。在寫入程序時，若未在PLC內裝上EEPROM卡盒時，程序就會寫入PLC內部的RAM

25、；若PLC裝有EEPROM卡盒時，則程序就寫入該存儲器卡盒。離線編程方式，編制的程序先寫入編程器內部的RAM中，在成批的傳送到PLC的存儲器，也可以在編程器和ROM寫入器之間進行程序傳送。FX系列的簡易編程器也有很多種，功能也有差異，這里以有代表性的FX-20P-E簡易編程器為例，介紹其結構、組成和編程操作。（1）FX-20P-E的結構FX-20P-E簡易編程器由液晶顯示屏、ROM寫入器接口、存儲器卡盒的接口及由功能鍵、指令鍵、元件符號鍵、數(shù)字鍵等鍵盤組成。簡易編程器配有專用電纜與PLC主機連接。主機的系列不同，電纜型號也不同。還有系統(tǒng)存儲器卡盒，用于存放系統(tǒng)軟件。其他如ROM寫入器模塊和PL

26、C存儲器卡盒等為選用件。（2）FX-20P-E的操作面板先把鍵盤上各鍵的作用說明下：功能鍵三個。RD/WR：讀出/寫入鍵；INS/DEL：插入/刪除鍵；MNT/TEST：監(jiān)視/測試鍵。三個功能鍵都是復用鍵，交替起作用，按第一次時選擇鍵左上方表示的功能，按第二次時則選擇右下方表示的功能。執(zhí)行鍵GO：此鍵用于指令的確認、執(zhí)行、顯示畫面和檢索。清除鍵CLEAR：如在按執(zhí)行鍵前按此鍵，則清除鍵入的數(shù)據(jù)。該鍵也可以用于清除顯示屏上的錯誤信息或恢復原來的畫面。其它鍵OTHER：在任何狀態(tài)下按此鍵，將顯示項目方式單菜單。安裝ROM寫入模塊時，在脫機方式項目單上進行項目選擇。輔助鍵HELP：顯示應用命令一覽表

27、。監(jiān)視時，進行十進制和十六進制數(shù)的轉換。空格鍵SP：在輸入時，用此鍵指定元件號和常數(shù)。步序鍵STEP：設定步序號時按此鍵。兩個光標鍵、：用該鍵移動光標和提示符，指定已指定元件前一個或后一個地址號的元件，做行滾動。指令鍵、元件符號鍵、數(shù)字鍵：這些都是復用鍵。每個鍵的上面為指令符號，下面為元件符號或者數(shù)字。上、下的功能是根據(jù)當前所執(zhí)行的操作自動進行切換，其中下面的元件符號Z/V、K/H、P/I又是交替起作用，反復按鍵時，互相切換。指令鍵共有26個，操作起來方便、直觀。3.3.2 MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件三菱FX2N、FX0N可編程序控制器的功能比較強大，可分為基本指令、步進梯形指令、應

28、用指令。該可編程序控制器是由電源+CPU輸入輸出+程序存儲器（RAM）的單元型可編程序控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴展其輸入輸出點的“擴展單元（電源+I/O）”和“擴展模塊（I/O）”，此外，還可連接擴展設備,用于特殊控制。3.3.3 安裝FXGP-WIN-C編程軟件將存有MELSEC-F/ FX系統(tǒng)編程軟件的軟盤插入軟驅，在WINDOWS條件下起動安裝進入MELSEC-F/ FX系統(tǒng)，選擇FXGP-WIN-C文件雙擊鼠標左鍵，出現(xiàn)如下界面方可進入編程，如圖3-1所示。圖 3-1 3.3.4 FXGP-WIN-C編程軟件的應用FXGP-WIN-C編程軟件的界面介紹見圖3-2。圖 3

29、-2界面包含：,例如標題欄中的文件名untit101: 文件（F）、 編輯（E）、 工具（T）、 PLC、 遙控（R）、監(jiān)控/測試（M）等等。 :保存、 打印、剪切、 轉換、元件名查、 指令查、觸點/線圈查、 刷新等等。 :編輯用指令（梯形圖）形式表示的程序。:梯形圖。f.狀態(tài)欄: 梯形圖。: F5常開、F6常閉、F7輸入元件、 F8輸入指令等等。h.功能圖: 常開、常閉、輸入元件、輸入指令等等。菜單操作：FXGP-WIN-C（以下統(tǒng)一用簡稱FXGP）的各種操作主要靠菜單來選擇，當文件處于編輯狀態(tài)時，用鼠標點擊想要選擇的菜單項，如果該菜單項還有子菜單，鼠標下移，根據(jù)要求選擇子菜單項，如果該菜單

30、項沒有下級子菜單，則該菜單項就是一個操作命令，單擊即執(zhí)行命令。首先應該設置文件路徑，所有用戶文件都在該路徑下存取。假設D：PLC*設置為文件存取路徑。操作步驟：首先打開Windows界面進入“我的電腦”，選中D盤，新建一個文件夾，取名為PLC1確認，然后進入FXGP編程軟件。正確路徑確定后，可以開始進入編程存取狀態(tài)。1、 假設首次程序設計：首先打開FXGP編程軟件，點擊文件子菜單新文件或點擊常用工具欄 彈出PLC類型設置對話框，供選擇機型。本實驗指導書提供的為FXON、FX2N二種機型，實驗使用時，根據(jù)實際確定機型，若FX2N即選中FX2N，然后確認，就可馬上進入編輯程序狀態(tài)。注意這時編程軟件

31、會自動生成一個SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT*文件名，在這個文件名下可編輯程序。2、 文件完成編輯后進行保存:點擊文件子菜單另存為，彈出File Save As對話框，在“文件名” 中能見到自動生成的SWOPC-FXGP/WIN-C-UNTIT* 文件名，這是編輯文件用的通用名，在保存文件時可以使用，但我們建議一般不使用此類文件名，以避免出錯。而在“文件名”框中輸入一個帶有（保存文件類型）特征的文件名。保存文件類型特征有三個：（1）Win Files(*.pmw)；（2）Dos Files(*.pmc)；（3）All Files(*.*)。一般類型選第一種，例：先擦去自動生成的“

32、文件名”，然后在“文件名”框中輸入（ABC.pmw）、（555.pmw）、（新潮.pmw）等等。有了文件名，單擊“確定”鍵，彈出“另存為”對話框，在“文件題頭名”框中輸入一個自己認可的名字，單擊“確定”鍵，完成文件保存。注：如果點擊工具欄中“保存”按鍵只是在同名下保存文件。3、 打開已經存在的文件:首先點擊編程軟件FXGP-WIN-C，在主菜單文件下選中打開彈出File Open對話框，選擇正確的驅動器、文件類型和文件名，單擊“確定”鍵即可進入以前編輯的程序。當正確進入FXGP編程系統(tǒng)后，文件程序的編輯可用二種編輯狀態(tài)形式：“指令表”編輯狀態(tài)，可以用指令表形式編輯一般程序。“指令表”程序編輯結

33、束后，應該進行程序檢查，F(xiàn)XGP能提供自檢，單擊選項下拉子菜單，選中程序檢查彈出程序檢查對話框，根據(jù)提示，可以檢查是否有語法錯誤，電路錯誤以及雙線圈檢驗。檢查無誤可以進行下一步的操作傳送、運行。梯形圖編輯狀態(tài)，可以用梯形圖形式編輯程序。 “梯形圖”程序編輯結束后，應該進行程序檢查， FXGP能提供自檢，單擊選項下拉子菜單，選中程序檢查彈出程序檢查對話框，根據(jù)提示可以檢查是否有語法錯誤，電路錯誤以及雙線圈檢驗。進行下一步、。注意：“梯形圖”編輯程序必須經過“轉換”成指令表格式才能被PLC認可運行。但有時輸入的梯形圖無法將其轉換為指令格式。梯形圖轉換成指令表格式的操作用鼠標點擊快捷功能鍵:轉換或者

34、點擊工具欄的下拉菜單轉換，梯形圖和指令表編程比較：梯形圖編程比較簡單、明了，接近電路圖，所以一般PLC程序都用梯形圖來編輯，然后，轉換成指令表，下載運行。3.3.8 設置通訊口參數(shù)在FXGP中將程序編輯完成后和PLC通訊前，應設置通訊口的參數(shù)。如果只是編輯程序，不和PLC通訊，可以不做此步。設置通訊口參數(shù)，分二個步驟：1、PLC串行口設置點擊菜單“PLC”的子菜單“串行口設置（D8120）e”，彈出圖3-3對話框：圖3-3檢查是否一致，如果不對，馬上修正完確認返回菜單做下一步。（注：串行口設置一般已由廠方設置完成）。2、PLC的端口設置點擊菜單“PLC”的子菜單“端口設置e”彈出圖3-4對話框

35、：圖3-4根據(jù)PLC與PC連接的端口號，選擇COM1COM4中的一個，完成確認返回菜單。注：PLC的端口設置也可以在編程前進行。3.3.9 FXGP與PLC之間的程序傳送在FXGP中把程序編輯好之后，要把程序下傳到PLC中去。程序只有在PLC中才能運行；也可以把PLC中的程序上傳到FXGP中來，在FXGP和PLC之間進行程序傳送之前，應該先用電纜連接好PC-FXGP和PLC。1、把FXGP中的程序下傳到PLC中去若FXGP中的程序用 指令表 編輯即可直接傳送，如果用 梯形圖 編輯的則要求轉換成指令表才能傳送，因為PLC只識別指令。點擊菜單“PLC”的二級子菜單“傳送”“寫出”：彈出對話框，有二

36、個選擇所有范圍、范圍設置。選擇：（1）所有范圍 即狀態(tài)欄中顯示的“程序步”（FX2N-8000、FX0N-2000）會全部寫入PLC，時間比較長。（此功能可以用來刷新PLC的內存）；（2）范圍設置先確定“程序步”的“起始步”和“終止步”的步長，然后把確定的步長指令寫入PLC，時間相對比較短，程序步的長短都在狀態(tài)欄中明確顯示。(見圖3-5界面下方)。在“狀態(tài)欄”會出現(xiàn)“程序步”（或“已用步”）寫入（或插入）FX2N等字符。選擇完確認，如果這時PLC處于“RUN”狀態(tài)，通訊不能進行，屏幕會出現(xiàn)“PLC正在運行，無法寫入”的文字說明提示，這時應該先將PLC的“RUN 、STOP”的開關撥到“STOP

37、”或點擊菜單“PLC”的遙控運行/停止0 （遙控只能用于FX2N型PLC），然后才能進行通訊。進入PLC程序寫入過程，這時屏幕會出現(xiàn)閃爍著的“寫入Please wait a moment”等提示符。“寫入結束” 后自動“核對”，核對正確才能運行。注意這時的“核對”只是核對程序是否寫入了PLC，對電路的正確與否由PLC判定，與通訊無關。若“通訊錯誤” 提示符出現(xiàn)，可能有兩個問題要檢查。（1）在狀態(tài)檢查中看“PLC類型”是否正確，例：運行機型是FX2N，但設置的是FXON，就要更改成FX2N。（2）PLC的“端口設置”是否正確即COM口。排除了二個問題后，重新“寫入”直到“核對”完成表示程序已輸送

38、到PLC中。2、把PLC中的程序上傳到FXGP中若要把PLC中的程序讀回FXGP，首先要設置好通訊端口，點擊“PLC”子菜單“讀入”彈出PLC類型設置對話框，選擇PLC類型,確認讀入開始。結束后狀態(tài)欄中顯示程序步數(shù)。這時在FXGP中可以閱讀PLC中的運行程序。注意：FXGP和PLC之間的程序傳送，有可能原程序會被當前程序覆蓋，假如不想覆蓋原有程序，應該注意文件名的設置。3.3.10 程序的運行與調試1、程序運行當程序寫入PLC后就可以在PLC中運行了。先將PLC處于RUN狀態(tài)（可用手撥PLC的“RUN/STOP” 開關到“RUN”檔,FXON 、FX2N都適合，也可用遙控使PLC 處于 “RU

39、N” 狀態(tài)，這只適合FX2N型），再通過實驗系統(tǒng)的輸入開關給PLC輸入給定信號，觀察PLC輸出指示燈，驗證是否符合編輯程序的電路邏輯關系，如果有問題還可以通過FXGP提供的調試工具來確定問題，解決問題。2、程序調試當程序寫入PLC后，按照設計要求可用FXGP來調試PLC程序。如果有問題，可以通過FXGP提供的調試工具來確定問題所在。調試工具：監(jiān)控/測試。 完成程序調試后退出系統(tǒng)前應該先核定程序文件名后將其存盤，然后關閉FXGP所有應用子菜單顯示圖，退出系統(tǒng)。3.4 I/O地址分配如下表3-1表3-1 I/O分配表輸入設備輸入點編號輸出設備輸出點編號啟動按鈕X000啟動輸出Y000停止按鈕X00

40、1停止輸出Y001急 停X002急停輸出Y002檔位1按鈕X003檔位1輸出Y003檔位2按鈕X004檔位2輸出Y004檔位3按鈕X005檔位3輸出Y005頻率確定按鈕X006頻率確定輸出Y006轉速校正按鈕X007轉速校正輸出Y007電壓檢測按鈕X010電壓檢測輸出Y010電流檢測按鈕X011電流檢測輸出Y011檔位選定按鈕X012檔位選定輸出Y012正轉按鈕X013正轉輸出Y013反轉按鈕X014反轉輸出Y014復位按鈕X015復位輸出Y015賦值按鈕1X016啟動輔助繼電器M0賦值按鈕2X017正轉輔助繼電器M1賦值按鈕3X020反轉輔助繼電器M2轉速校正輔助繼電器1M3電流檢測輔助繼電

41、器1M9轉速校正輔助繼電器2M4電流檢測輔助繼電器2M10轉速校正輔助繼電器3M5電流檢測輔助繼電器3M11檔位設定輔助繼電器1M6電壓檢測輔助繼電器1M12檔位設定輔助繼電器2M7電壓檢測輔助繼電器2M13檔位設定輔助繼電器3M8電壓檢測輔助繼電器3M14啟動時候采用降壓啟動，降壓啟動的目的是限制啟動電流，通過啟動設備使定子繞組所承受的電壓小于額定電壓，待電機轉速達到某一數(shù)值時，再使定子繞組承受全壓，從而使電動機在額定電壓下穩(wěn)定工作。3.5.2 初始化在此階段，需要設定一部分參數(shù)和狀態(tài)，例如電流限制參數(shù)和轉向狀態(tài)，以及初始狀態(tài)檔位的設置。工作階段啟動和初始化后，通過負載量的測量來確定電動機的

42、輸出轉矩T，再由電動機的機械特性確定出轉速，之后通過公式確定頻率的大小。現(xiàn)場電流的測量，則反饋到PLC控制器中用來和初始化時候設定的電流限制參數(shù)進行比較，來確定是否需要緊急停止。3.5.4 檔位的選擇在此系統(tǒng)中，設置有三個檔位，通過手動和自動兩中方法都可以進行設置。系統(tǒng)開始時候默認檔位是一檔，并將轉速參考量設置為額定轉速1480轉/分，還要設置電流限制參數(shù)和電壓限制參數(shù)，設定為正轉，還要設定檔位參考量1000kg、2000kg。LD X000OR Y000ANI M0OUT Y000AND M1OUT Y013（D）MOV K1000 D10（D）MOV K2000 D12其中D20中的數(shù)據(jù)是

43、貨物的質量m，與參考量1000、2000進行比較。當時，通過驅動M6選擇檔位3；當時，通過驅動M8選擇檔位1；否則通過驅動M7選擇檔位2。LD X030ZCP D10 D12 D20 M6AND M6 OUT Y005AND M7 OUT Y004AND M8 OUT Y003 當選擇檔位1時，進行額定轉速1480轉/分輸出，其電流限定值為154A、267A，電壓設定值為660V、1140V。LD X003（D）MOV K1480 D0（D）MOV K154 D2（D）MOV K267 D4（D）MOV K660 D6（D）MOV K1140 D8OUT Y006當選擇檔位2時，進行轉速740

44、轉/分輸出，其電流限定值為208A、350A，電壓設定值為330V、570V；當選擇檔位3時，進行轉速430轉/分輸出，其電流限定值為257A、520A，電壓設定值為220V、350V。其中D0-D8是公共存儲器，當選擇哪個檔位，那個檔位的各項參數(shù)就放入該區(qū)域。檔位一旦選定，即可通過變頻器的設定對電動機進行控制，由公式可以得出，其中f是變頻器的輸出頻率，n為電動機的轉速，s=0.85是電動機的轉差率，p=2是電動機的極對數(shù)。LD X021（D）MOV K0.85 D20（D）MOV K2 D22LD X022（D）SUB K1 D20 D20（D）MUL D0 D22 D22LD X023（D

45、）MUL K60 D20 D20LD X024（D）DIV D22 D20 D22LD X025（D）MOV D22 Y013OUT Y007通過轉速傳感器把現(xiàn)場轉速檢測并傳輸?shù)絇LC中，與現(xiàn)場檔位設定的轉速進行比較，并進行調整。當現(xiàn)場轉速小于設定轉速時，頻率f進行自加1；當現(xiàn)場轉速等于設定轉速時，程序跳出，進行安全檢測環(huán)節(jié)；當現(xiàn)場轉速大于設定轉速，頻率f進行自減1。LD X026CMP D0 D18 M3AND M3 INC（P） D22AND M4CJ 安全檢測環(huán)節(jié)AND M5DEC（P） D22LD X027（D）MOV D22 Y010OUT Y008在這個子程序里，主要進行電壓和電流

46、安全檢測。首先進行電流安全檢測，程序如下；當電流測定值大于較大的設定值或者小于較小的設定值，調用閃爍電路；當處于安全范圍內時，跳到電壓安全檢測子程序。LD M8002ZCP D2 D4 D14 M9AND M9CJ P90AND M10CJ P80AND M11CJ P90其次進行電壓安全檢測，程序如下；當電壓測定值大于較大的設定值或者小于較小的設定值，調用閃爍電路；當處于安全范圍內時，跳到檔位選擇環(huán)節(jié)。LD M8002ZCP D6 D8 D16 AND M12CJ P90AND M13CJ P60AND M14CJ P90當電壓或者電流超出安全范圍時，閃爍電路開始工作，閃爍后自動停止。LD

47、X18ANI T1OUT T0 Kt1LD T0OUT Y19OUT T1 Kt2LD X19OUT M0它有手動和自動兩種情況。（1）手動時候：它是通過拉線來使設備立即停止的一種保護裝置。急停開關為雙向拉線式；當皮帶機正常工作時，急停開關處于正常位置；當出現(xiàn)事故，任意拉動拉線上的拉環(huán)，使裝在兩端的微動開關動作，發(fā)出動作信號并切斷控制回路，保護系統(tǒng)安全。（2）自動控制，通過軟件控制，程序如下LD X002OUT M0在正常停止情況時候，需要延遲一段時間，以便能把貨物順利卸載。程序如下：LD X001OUT T2 Kt2LD T2OUT M0（1）正轉與反轉程序初始化時候，默認為正轉；如果需要轉到反轉狀態(tài)時候，選擇反轉按鈕，此時，正轉狀態(tài)結束，反轉開始。反轉設定：LD X002ANIM1AND M2OUT Y002CJ 檔位設定當需要返回正轉狀態(tài)時，需要重新設定：LD X001ANI M2AND M1OUT Y001CJ P60（2）復位當需要復位時：LD X15OUT Y003.7 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設計策略PLC控制系統(tǒng)