1、PAGE 回火爐自動控制系統設計PAGE PAGE I摘 要回火指將經過淬火的工件重新(chngxn)加熱到低于下臨界溫度的適當溫度,保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。回火是為了(wi le)提高組織穩定性,使工件在使用過程中不再發生組織轉變,從而(cng r)使工件幾何尺寸和性能保持穩定；消除內應力,以便改善工件的使用性能并穩定工件幾何尺寸；調整材料的力學性能以滿足使用要求。 過去的回火處理都是由人工操作完成的，那樣不僅費時、費力還具有很大的危險性。隨著現代科技的日益進步，回火工藝也由自動控制代替了人工操作。在眾多的自動控制系統中，我們需要選擇一種最優的自動控制方式。可編

2、程控制器（PLC）是近年來迅速發展并得到廣泛應用的新一代工業自動化控制裝置，目前已躍居工業自動化三大支柱的首位。回火爐自動控制系統采用PLC控制系統，其整個控制系統穩定性更高、可靠性更強、控制更靈敏、安全系數更高。關鍵詞：回火，可編程控制器，PLC，回火爐自動控制系統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 言可編程控制器（PLC）是以為(ywi)處理器為核心，將自動控制技術、計算機技術和通信技

7、術融為一體而發展起來的嶄新的工業自動控制裝置。特別是由于PLC采用了依據繼電器控制原理而開發的梯形圖作為程序設計語言(yyn)，使得不熟悉計算機的機電設計人員和工人中的技師均能較快地掌握梯形圖的編程方法，極大地促進了PLC在工業生產中的推廣應用。目前(mqin)PLC已基本代替了傳統的繼電器控制而廣泛應用于工業控制的各個領域，PLC已躍居工業自動化三大支柱的首位。PLC具有很高的抗干擾性和可靠性、靈活的控制能力和控制適應性，且簡單易學、操作方便靈活。由于上述特點，PLC的使用范圍很寬，凡是需要順序控制的場合都可以用PLC來實現，PLC的價格也越來越低，使用場合也越來越寬。本設計就是采用PLC控

8、制系統對回火爐進行控制， 使回火爐控制系統穩定性高、可靠性強、控制靈敏、安全系數高。第二章 回火爐系統的工藝(gngy)介紹2.1 系統(xtng)工藝系統(xtng)的工作原理見圖1。利用小車M1把元件送入回火爐中，用電機M2控制爐門開關，用電爐絲給回火爐加熱到設定溫度。2.2 系統(xtng)詳細控制要求系統(xtng)的具體要求如下：系統具有自動(zdng)/手動功能在手動狀態下，小車M1能單獨前進與后退，回火爐爐門可以單獨升降，電爐絲可以手動加熱在自動狀態下，所有手動狀態下操作動作無效。自動狀態下的初始條件為：小車M1在限位開關SQ3處，回火爐爐門在限位開關SQ1處，電爐絲為加熱。自動

9、工作的流程如下：小車M1從限位開關SQ3處自動前進到限位開關SQ4處小車M1自動前進到SQ4后，自動停止，然后，回火爐爐門從限位開關SQ1處自動下降到限位開關SQ2處。回火爐爐門自動下降到限位開關SQ2處后，自動停止，然后，電爐絲自動加熱到設定溫度。當回火爐達到設定溫度后保溫半小時。保溫時間到后，自動停止加熱，然后，回火爐爐門自動上升到限位開關SQ1處停止。回火爐爐門上升到限位開關SQ1處停止后，小車M1自動后退到限位開關SQ3處停止。注：1、此自動運行是單循環過程，一個循環結束后，再次按下自動啟動按鈕，系統才開始下一個自動循環。2、當自動運行過程中按下自動停止按鈕，系統停在當前的運行狀態，此

10、時再次按下自動啟動按鈕，系統接著前面停止的狀態繼續運行。2.3 系統(xtng)電氣技術指標系統電氣(dinq)技術指標如下：電機(dinj)M1 三相異步電動機 AC380V 、3KW 電機M2 三相異步電動機 AC380V 、2KW電爐H2KW電阻絲。溫度傳感器T K型熱電耦01370。限位開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，無源觸點第三章 控制(kngzh)方案3.1控制(kngzh)方案隨著生產規模的逐步擴大，市場競爭日益激烈(jli)，人們越來越需要一種先進的自動控制方法來完成對回火爐熱處理工藝的控制。 伴隨著大規模、超大規模集成電路的迅猛發展，可編程控制器（PLC）得到了驚人的發展

11、，它以其穩定性高、可靠性強、控制靈敏、安全系數高并且具有集散控制網絡管理等要求脫穎而出，在這里我們采用PLC控制系統。通過改變其內部的程序便可改變生產流程，通過網絡控制還可已進行異地控制，增強了控制的多樣性；另外由于可編程控制器體積小，靈活多樣，因此可以節約占地；低廉的價格可以節約投資。它完全滿足現代工業控制的各項要求。 3.2 PLC介紹3.2.1 PLC的定義可編程控制器（Programmable Controller）簡稱PC，個人計算機(Personal Computer)也簡稱PC，為了避免混淆，人們把最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC （Programmable Logic

12、Controller）。可編程控制器的歷史只有30多年，但發展極為迅速。為了確定它的性質，國際電工委員會(International Electrical Committee)多次發布及修訂有關PLC文件。在1987年頒布的PLC標準草案中對PLC作了如下定義：“PLC是一種專門為在工業環境下應用設計的數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行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式是輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計”。3.2.2

13、 PLC的特點與應用領域（一）PLC的特點 PLC技術之所以高速發展，除了工業自動化的客觀需要以外，主要是因為它具有許多獨特的優點。它較好地解決了工業領域中普遍(pbin)關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。主要有以下特點：1.可靠性、抗干擾能力強可靠性高、抗干擾能力強是PLC最重要(zhngyo)發特點之一。PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時，之所以有這么高的可靠性，是由于(yuy)它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：（1）硬件方面I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良

14、好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設置了連鎖保護、自診斷電路等。（2）軟件方面PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界干擾引起故障；在PLC系統程序中設有故障檢測和自診斷程序，能對系統硬件電路等故障實現檢測和判斷；當由外界干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩定的讀寫操作，一旦外界環境正常后，便可恢復到故障發生前的狀態，繼續原來的工作。2. 編程簡單、使用方便目前，大多數PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓廣大工程師人員掌握。當生產流程需要改變時，可

15、以現場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC編程器的操作個使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。許多PLC還針對具體問題，設計了各種專用編程指令及編程方法，進一步簡化了編程。3. 功能完善、通用性強現代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉換、數值運算、數據處理、PID控制、通信聯網等許多功能。同時，由于PLC產品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統。4. 設計(shj)裝置簡單、維護方便由于(yuy)PLC采用軟件代替了傳統電氣(dinq)控制系統的硬件，控制柜的設計、安裝接線工作量大為

16、減少。PLC的用戶程序大部分可在實驗室進行模擬調試，縮短了應用設計和調試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很小；而且PLC具有很強的自診斷功能，如果出現故障，可根據PLC上的指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。5. 體積小、重量輕、能耗低由于PLC采用了集成電路，其結構緊湊、體積小、能耗低，因而是實現機電一體化的理想控制設備。（二）PLC的應用領域目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保及文化娛樂等各行各業，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面

17、：開關量邏輯控制利用PLC最基本的邏輯運算、定時、計數等功能實現邏輯控制，可以取代傳統發繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。運動控制大多數PLC都具有拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。過程控制大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環控制，用于過

18、程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環位置控制和速度控制等方面。數據處理現代(xindi)的PLC都具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數據的采集、分析和處理(chl)，同時可通過通信接口將這些數據傳送給其他智能裝置，如計算機數值控制（CNC）設備(shbi)，進行處理。通信聯網PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其他智能設備之間的通信，PLC系統與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統發展的需要。3.2.3 P

19、LC與其他控制系統的比較（一）可編程控制器與繼電器邏輯控制系統的比較在可編程控制器出現以前，繼電器硬接線電路是邏輯控制、順序控制的惟一執行者，它結構簡單，價格低廉，一直被廣泛應用。但它與PLC控制相比有許多缺點，見表1-1。表3-1 PLC與繼電器邏輯控制系統的比較比較項目繼電器邏輯可編程控制器控制邏輯接線邏輯，體積大，接線復雜，修改困難存儲邏輯，體積小，接線少，控制靈活，易于擴展控制速度通過觸點的開閉實現控制作用，動作為幾十毫秒，易出現觸點抖動由半導體電路實現控制作用，每條指令執行時間在微秒級，不會出現觸點抖動限時控制由時間繼電器實現，精度差，易受環境、溫度影響用半導體集成電路實現，精度高，

20、時間設置方便，不受環境、溫度影響觸點數量48對，易磨損任意多個，永不磨損工作方式并行工作串行循環掃描設計與施工設計、施工、調試必須順序進行，周期長，修改困難在系統設計后，現場施工與程序設計可同時進行，周期短，調試、修改方便可靠性與可維護性壽命短，可靠性與可維護性差壽命長，可靠性高，有自診斷功能，易于維護價格使用機械開關、繼電器及接觸器等，價格便宜使用大規模集成電路，初期投資較高（二）可編程控制器與其他工業控制器的比較1. 可編程控制器與通用的微型計算機的比較采用微電子技術制作的作為工業控制器的可編程控制器，它也是由CPU、RAM、ROM、I/O接口等構成的，與微機有相似的構造，但又不同于一般的

21、微機，特別是它采用了特殊的抗干擾技術，有很強的接口能力，使它更能適用于工業控制。PLC與微機各自(gz)的特點見表3-2表3-2 PLC與微型(wixng)計算機的比較比較項目微型計算機可編程控制器使用范圍科學計算、數據處理、通信等工業控制使用環境有一定溫度、濕度的機房工業現場輸入/輸出與主機采用微電聯系，沒有光電隔離，沒有專用的I/O口控制強電設備，有光電隔離，有大量的I/O口程序設計程序語言復雜，匯編、FORTRAN、BASIC、C及 COBOL等。語句復雜，需專門計算機的硬件和軟件知識一般為梯形圖語言，易于學習和掌握系統功能配有較強的操作系統自診斷、監控等工作方式中斷方式循環掃描方式及中

22、斷方式可靠性抗干擾能力差，不能長期運行極高，抗干擾能力強，長期運行體積與結構結構松散，體積大，密封性差，鍵盤大，顯示器大結構緊湊，體積小，外殼堅固，密封2. 可編程控制器與集散控制系統(kn zh x tn)的比較可編程控制器與集散控制系統都是用于工業現場的自動控制設備，都是以微型計算機為基礎的，都可以完成工業生產中大量的控制任務。但是，它們之間又有一些不同。發展基礎不同可編程控制器是由繼電器邏輯控制系統發展而來，所以它在開關量處理，順序控制方面具有自己的優勢，發展初期主要側重于順序邏輯控制方面。集散控制系統是由儀表過程控制系統發展而來，所以它在模擬量處理、回路方面具有一定的優勢，、發展初期只

23、要側重于回路調節功能。擴展方向不同隨著微型計算機的發展，可編程控制器在初期邏輯運算上，增加了數值運算及閉環調節功能。運算速度不斷提高，控制規模越來越大，并開始與網絡或上位機連接，構成了以PLC為核心的部件的分布式控制系統，集散控制系統自20世紀70年代問世后，也逐漸地把順序控制裝置，數據采集裝置，回路控制儀表，過程監控裝置有機地結合在一起，構成了能滿足各種不同控制要求的集散控制系統。由小型(xioxng)計算機構成的中小型DCS將被PLC構成(guchng)的DCS所代替(dit)PLC與DCS從各自的基礎出發，在發展過程中互相滲透，互為補償，兩者的功能越來越近，頗有殊路同歸感。目前，很多工業

24、生產過程既可以用PLC實現控制，也可以用DCS實現控制。但是，由于PLC是專為工業環境下應用而設計的，其可靠性要比一般的小型機高得多，所以，以PLC為控制器的DCS必將逐步占領以小型計算機為控制器的中小型DCS市場。3. 可編程控制器與工業控制計算機的比較可編程控制器與工業控制機都是用來進行工業控制，但是工業PC機與PLC相比，仍有些不同。硬件方面工業PC機是由通用微型計算機推廣應用發展起來的，通常由微型計算機生產廠家發展生產，在硬件方面具有標準化總線結構，各種機型兼容性強。而PLC則是針對工業順序控制，由電氣控制廠家研制發展起來的，其硬件結構專用，各個廠家產品不通用，標準化程度較差。但是PL

25、C的信號采集和控制輸出的功率強，可不必再加信號交換和功率驅動環節，而直接和現場的測量信號及執行機構對接；在結構上，PLC采用整體密封模板組合形式；在工藝上，對印刷板、插座、基架都有嚴密的處理；在電路上，又有一系列的抗干擾措施。因此，PLC的可靠性更能滿足工業現場環境下的要求。軟件方面工業PC機可借用通用微型計算機豐富的軟件資源，對算法復雜，實時性強的控制任務能較好地適應。PLC在順序控制的基礎上，增加了PID等控制算法，它的編程采用梯圖語言，易于被熟悉電氣控制而不太熟悉微機軟件的工廠電氣技術人員掌握。（三）PLC控制系統與單片機控制系統的比較單片機結構簡單、價格便宜，一般用于數據采集、數據處理

26、和工業控制，它在數據采集和數據處理方面優于PLC，但是它與PLC相比還有以下缺點：不如(br)PLC容易掌握：彈片機一般用機器指令或助記符編程，要求設計者具有一定的計算機硬件和軟件(run jin)知識。不如(br)PLC使用簡單：用單片機來實現自動控制，一般要在輸入、輸出接口上做大量的工作。例如要考慮現場與單片機的連接、接口的擴展、輸入/輸出信號的處理、接口的工作方式等。其調試也比較麻煩。不如PLC可靠：用單片機進行工業控制，抗干擾能力差，可靠性低。3.2.4 PLC的發展趨勢向高速度、大容量方向發展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃

27、描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。向超大型、超小型兩個方向發展當前中小型PLC較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發展，特別是向超大型和超小型兩個方向發展。現已有I/O點數達14336點的超大型PLC，其使用32位處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。小型PLC由整體結構向小型模塊化結構發展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發了各種簡易、經濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數為816點，以適應單機及小型自動控制的需要。PL

28、C大力開發智能模塊，加強聯網通信能力為滿足各種自動化控制系統的要求，近年來不斷開發出許多功能模塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。加強PLC聯網通信功能，是PLC技術進步的潮流。PLC的聯網通信有兩類：一類是PLC之間聯網通信，各PLC廠家都有自己專有聯網手段；另一類PLC與計算機之間的聯網通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯網通信能力，PLC生產廠家之間也在協商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統。PLC已成為集散控制系統（DCS）不可缺

29、少的重要組成部分。增強外部故障的檢測(jin c)與處理能力根據(gnj)統計資料表明：在PLC控制系統(kn zh x tn)的故障中，CUP占5%。I/O占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前兩項共20%故障屬于PLC的內部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產廠家都致力于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，以進一步提高系統的可靠性。編程語言多樣化在PLC系統結構不斷發展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向順序

30、控制的步進編程語言、面向過程控制流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）。多種編程語言的并存、互補與發展是PLC進步的一種趨勢。第四章 控制系統硬件(yn jin)設計4.1 電氣主回路(hul)設計4.1.1 電爐絲加熱(ji r)主回路 圖4.1為回火爐電爐絲加熱主回路，通過采樣溫度控制電爐絲加熱，達到控制爐內溫度的目的。圖4.1 電爐絲加熱主回路圖電阻絲模擬輸出模塊調壓器斷路器QF 1AC220V4.1.2電源指示燈HL8電源開關SA1DC24V+-控制電源220V斷路器QF 2 電源(dinyun)控制電路AC220V圖4.2 電源控制電路4.1.3 小車(xioch

31、)電機主回路圖4.3為小車電機主回路(hul)，通過控制電機的正反轉來實現小車的前進和后退。KM1閉合，電機正轉，小車前進；KM2閉合，電機反轉，小車后退。小車電機M1 圖4.3 小車電機主回路AC380V接觸器KM2接觸器KM1熱繼電器FR1斷路器FQ34.1.4 門電機(dinj)主回路圖4.3為門電機主回路，用來控制(kngzh)門的升降。當KM1閉合(b h)時，電機正轉，門上升；當KM2閉合時，電機反轉，門下降。門電機M2 熱繼電器FR1接觸器KM4接觸器KM3斷路器FQ4AC380V圖4.4 門電機主回路4.2 控制面板設計(shj)根據(gnj)系統工藝要求設計控制面板如圖4.4

32、所示。報警指示燈關門指示燈小車前進指示燈開門指示燈加熱指示燈自動指示燈HL8HL7HL5HL6HL4HL3HL2HL1電源開關 SA1小車后退按鈕 SB4自動停止按鈕 SB6小車前進按鈕 SB3自動啟按鈕 SB5關門按鈕 SB2開門按鈕 SB1加熱開關 SA2自/手動切換開關 SA2電源指示燈小車后退指示燈圖4.4 控制面板4.3 輸入輸出點清單(qngdn)數字(shz)量輸入點DI：自/手動切換(qi hun)開關 SA2自啟動按鈕 SB5自動停止按鈕 SB6小車前進按鈕 SB3小車后退按鈕 SB4開門按鈕 SB1關門按鈕 SB2加熱開關 SA3熱繼電器 FR1熱繼電器 FR2上限位開關

33、SQ1下限位開關 SQ2左限位開關 SQ3右限位開關 SQ4模擬量輸入點AI：K型熱電耦01370數字(shz)量輸出點DO：自動(zdng)指示燈 HL1加熱(ji r)指示燈 HL2開門指示燈 HL3關門指示燈 HL4報警指示燈 HL5小車前進指示燈 HL6小車后退指示燈 HL7小車前進接觸器 KM1小車后退接觸器 KM2開門接觸器 KM3關門接觸器 KM4模擬量輸出點AO：控制調壓器用05V電壓4.4 PLC系統(xtng)選型4.4.1 FX2N系列(xli)PLC產品簡介 系統配置既固定(gdng)又靈活編程簡單備有可自由選擇，豐富的品種 令人放心的高性能高速運算使用于多種特殊用途外

34、部機器通訊簡單化共同的外部設備FX2N系列是小型化、高速度、高性能等很多方面都是相當于FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入輸出16256點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接、模擬控制、定位控制等特殊用途，是一套可以滿足廣泛需要的PLC。FX2N系列PLC的特點：系統配置既固定又靈活可進行16256點的靈活輸入輸出組合。可連接擴展模塊，包括FX0N系列擴展模塊。變成簡單，指令豐富編程種類如下表4-2所示。 表4-2 簡單的編程種類指令種類指令數目/種基本指令27步進梯形指令2應用指令128（298個）功能指令種類多，有高速處理(chl)指令、數據處理指令、特殊用途指令等。品種(

35、pnzhng)豐富可選用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。也可根據電源(dinyun)及輸出形式，自由選擇。高性能內置程序容量8000步，最大可擴充至16K步，可輸入注釋，還有豐富的軟組件。高速運算1個指令的運行時間，基本指令只需0.08s，應用指令在1.52s至幾百微妙之間。多種特殊用途FX2N系列中，1臺基本單元最多可連接8臺擴展模塊或特殊功能模塊，連接上相關的特殊功能模塊后， 可應用在模擬控制、定位控制等特殊場合。外部機器通信簡單化一臺FX2N主機可安裝一個機能擴充板，使用FX2N-485-BD及FX0N-485ADP的FX2N系列間，可作

36、簡易PLC通信連接。共同的外部設備可以共享FX系列的外部設備，如便攜式簡易編程器FX-10P-E、FX-20P-E（需使用FX-20P-CDB0作連接線）。用SC-09電纜線與微機連接，可使用FX-PCS/WIN編程軟件。4.4.2 與熱電耦型溫度傳感器匹配的FX2N-4AD-TC模擬輸入模塊 特點：它是與熱電耦型（K或J型）溫度傳感器匹配的。4路輸入通道。測量單位為攝氏度/或華氏度/。分辨率很高：對K型0.4或0.72，對J型0.3或0.54。具體技術指標如表4-3所示。表4-3 FX2N-4AD-TC模擬(mn)輸入模塊技術指標項目攝氏度/華氏度/標定溫度范圍K型-1001200K型-14

37、82192J型-100600J型-1481112數字輸出以12位轉換、16位補碼的形式存儲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整體精度標定點（0.5%滿量程+1）純水的凝固點0/32轉換速度（240ms2%）4通道（沒有使用的通道不轉換）隔離在模擬和數字電路之間光電隔離；直流/直流變壓器隔離主單元電源（在模擬通道之間沒有隔離）電源5V、40mA直流（基本單元提供的內部電源）；24V10%、60mA直流占用的I/O點數FX2N擴展總線8點（輸入或輸出均可）適用的控制器FX1N/ FX2N /

38、FX2NC（需要FX2NC-CNV-IF）項目攝氏度/華氏度/尺寸（長）（寬）（高）55mm87mm90mm質量0.3kg4.4.3 FX2N-2DA模擬(mn)輸出模塊特點(tdin)；提供12位高精度分辨率。2通道電壓輸出（010V直流，05V直流）或電流輸出（420mA直流）。對每一通道，可以規定電壓或電流輸出。輸出電壓/電流規格如表4-4所示。表4-4 模擬輸出模塊FX2N-2DA輸出電壓/電流規格項目輸出電壓輸出電流模擬量輸出范圍010V直流，05V直流（外部負載電阻2 k1 M）420mA（外部負載電阻不超過500）數字輸出12位分辨率2.5mV(10V/4000)1.25 mV

39、(5V/4000)4A(20 mA/4000)總體精度1%(滿量程010V)1%(滿量程420 mA)轉換速度4ms通道（順控程序和同步） 續表4-4項目輸出電壓輸出電流隔離在模擬和數字電路之間光電隔離直流/直流變壓器隔離主單元電源（在模擬通道之間沒有隔離）電源規格5V、30mA直流（主單元提供的內部電源）24V10%、80mA直流（主單元提供的內部電源）占用的I/O點數這個塊占用8個輸入或輸出點（輸入或輸出均可）適用的控制器FX1N/ FX2N / FX2NC（需要FX2NC-CNV-IF）尺寸（長）（寬）（高）43mm87mm90mm質量0.2kg根據控制要求統計得知共有15個輸入量（14

40、個數字量、1個模擬量），12個輸出量（11個數字量、1個模擬量），由此選用日本三菱公司的FX2N-32MR 1臺、與熱電耦型溫度傳感器匹配的FX2N-4AD-TC模擬量輸入模塊一臺、FX2N-2DA模擬量輸出模塊一臺構成系統。整個(zhngg)PLC系統的配置如圖所示。模擬量輸入模塊FX2N-4AD-TC主機單元FX2N-32MR模擬量輸出模塊FX2N-2DA圖4.5 PLC系統組成4.5 系統(xtng)的I/O點及地址(dzh)分配根據輸入輸出點清單統計系統輸入輸出信號的名稱、代碼(di m)及地址編號如表4-1所示。表4-1 輸入輸出點代碼及地址編號名稱代碼地址編號輸入信號開門按鈕SB1

41、X000關門按鈕SB2X001小車前進按鈕SB3X002小車后退按鈕SB4X003自動啟按鈕SB5X004自動停止按鈕SB6X005自/手動切換開關SA2X006加熱開關SA3X007熱繼電器FR1X010熱繼電器FR2X011上限位開關SQ1X012下限位開關SQ2X013左限位開關SQ3X014右限位開關SQ4X015T溫度傳感器模擬輸入模塊輸出信號自動指示燈HL1Y000加熱指示燈HL2Y001開門指示燈HL3Y002關門指示燈HL4Y003報警指示燈HL5Y004小車前進指示燈HL6Y005 續表4-1名稱代碼地址編號輸出信號小車后退指示燈HL7Y006小車前進接觸器線圈KM1Y010

42、小車后退接觸器線圈KM2Y011開門接觸器線圈KM3Y012關門接觸器線圈KM4Y013控制變壓器用05V電壓模擬輸出模塊電壓通道4.6 PLC的接線(ji xin)上位機（PC）模擬輸出模塊FX2N-2DAPLCFX2N-32MR圖4.6 系統硬件配置圖模擬輸入模塊FX2N-4AD-TC系統(xtng)硬件配置如圖4.6所示。FX2N-32MR圖4.7 主機單元輸入輸出接線原理圖（1）X005Y001COM2COM1Y000QF6QF5HL7HL6HL5HL4HL3HL2HL1AC220VAC220V加熱開關自/手動切換開關自動停按鈕自動啟按鈕小車后退按鈕小車前進按鈕關門按鈕開門按鈕電源開關

43、X007X006X004X003X002X001X000RUNCOM24VLSA3SA2SB6SB5SB4SB3SB2SB1SA1AC220VN小車后退指示燈小車前進指示燈報警指示燈關門指示燈開門指示燈加熱指示燈自/手動切換指示燈Y007Y006Y005Y004Y003Y002FX2N-32MR圖4.8 主機單元輸入輸出接線原理圖（2）AC220VQF7關門接觸器線圈開門接觸器線圈小車后退接觸器線圈小車前進接觸器線圈KM4KM2KM2KM1Y017Y016Y015Y014Y013Y012Y011COM4COM3Y010X017X016X015X014X013X012X011X010COM24V

44、FR1LSQ4SQ3SQ2SQ1FR2N右限位開關左限位開關下限位開關上限位開關熱繼電器熱繼電器AC220V調壓器DC24V圖4.9 模擬輸入模塊接線原理圖FX2N-2DA模擬輸出模塊（05V）FX2N-4AD-TC與熱電耦型溫度傳感器匹配的模擬輸入模塊圖4.10 模擬輸出模塊接線原理圖CH1雙絞屏蔽電纜COMVOUTIOUTK型熱電耦CH1T-T+24V-24V+第五章 控制系統(kn zh x tn)軟件設計5.1 溫度(wnd)采集及控制程序5.1.1 從模擬輸入模塊(m kui)讀出數據圖5.1 從模擬輸入模塊讀出數據CMP K2010 D4 M100M8000比較平均值和設定值建立模

45、擬輸入通道CH1數字輸出值正常無錯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”位置的特殊功能模塊的ID號由BFM#30中讀出，并保存在主單元D4中。比較該值以檢查模塊是否是FX2N-4AD模塊，如是則M101變為ON。圖5.2 往模擬輸出模塊寫入數據MOV K0 D100M8000M022X006執行通道1的D/A轉換寫高4位數據保持低8位數據寫低8位數據數字數據（D100）分配到輔助繼電器（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 往模擬(mn)輸出模塊寫入數據 5.1.3 PID調節(tioji)PID調節(tioji)的優點：（1）被控(bi kn)對象的數學模型自動控制理論中的分析和設計方法基本上是建立在被控對象的線性定常數學模型和基礎上的。該模型忽略了實際系統中的非線性和時變的因素，與實際系統有較大的差距。對于許多工業控制對象，根本就無法建立較為

47、準確的數學模型，因此自動控制理論中的設計方法對大多數實際系統是無能為力的。對于這一類系統，使用PID控制可以得到比較滿意的效果。(2) 結構簡單，容易實現PID調節的結構典型，程序設計簡單，計算工作量小，各參數相互獨立，有明確的物理意義，參數調整方便，容易實現多回路控制、串級控制等復雜的控制。(3) 有較強的靈活性和適應性根據被控對象的具體情況，可以采用PID調節的多種變種和改進的控制方式。隨著智能控制技術的發展，PID調節的參數整定，使PID調節具有經久不衰的生命力。(4) 使用方便由于用途廣泛、使用靈活，已有多種控制產品具有PID調節功能沒，使用中只需設定一些比較容易整定的參數即可，有的產

48、品還具有自整定功能。表5-1 PID調節設定內容目標值800參數采樣時間（TS）1000ms輸入濾波（）70%比例增益（KP）積分時間（TI）微分增益（KD）微分時間（TD）輸出值上限2000輸出值下限0動作方向（ACT）輸入量報警無輸出量報警無輸出值上下限設定有輸出值根據運算圖5.3 PID調節程序輸出值上限設定（2000）微分時間設定比例增益設定微分增益設定動作方向（ATC）積分時間設定采樣時間設定（1000ms）目標設定（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輸入濾波常數設定（70%）輸出值下限設定（0）圖5.4 手動程序MOV K0 D100MOV K2000 D100M151M150M152左限位X015右限位X015下限位X013關門X001小車前進X002小車后退X003加熱X007M004M003M002M001