3HNE08250-1 现货

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指示诊断
LED状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和I／O模块的信息。大部分输入／输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器，输出模块则常设一个逻辑指示器。
对于输入模块，电源LED显示表明输入设备处于受激励状态，模块中有一信号存在。该指示器单独使用不能表明模块的故障。逻辑LED显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别。如果逻辑和电源指示器不能同时显示，则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时，表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。除了逻辑指示器外，一些输出模块还有一只保险丝熔断指示器或电源指示器，或二者兼有。保险丝熔断指示器只表明输出电路中的保护性保险丝的状态；输出电源指示器显示时，表明电源已加在负载上。像输入模块的电源指示器和逻辑指示器一样，如果不能同时显示，表明输出模块就有故障了。
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
1.较大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，较大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中较重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3.力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4.适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
可编程控制器的工作过程分以下三个阶段：
（1）输入处理
程序执行前，可编程控制器的全部输入端子的通／断状态读入输入映像寄存器。在程序执行中，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不变。直到下一扫描周期的输入处理阶段才读入这变化。另外，输入触点从通（ON）→断（OFF）或从断（OFF）→通（ON）变化到处于确定状态止，输入滤波器还有一响应延迟时间（约10ms）。
（2）程序处理
对应用户程序存储器所存的指令，从输入映像寄存器和其它软元件的映像寄存器中将有关软元件的通／断状态读出，从0步开始顺序运算，每次结果都写入有关的映像寄存器，因此，各软元件（X除外）的映像寄存器的内容随着程序的执行在不断变化。
输出继电器的内部触点的动作由输出映像寄存器的内容决定。
（3）输出处理
全部指令执行完毕，将输出映象寄存器的通／断状态向输出锁存寄存器传送，成为可编程控制器的实际输出。


可编程控制器的外部输出触点对输出软元件的动作有一个响应时间，即要有一个延迟才动作。
1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出**台可编程控制器，用于通用汽车公司的生产线，取代生产线上的继电器控制系统，开创了工业控制的新纪元。1971年，日本开始生产可编程控制器，德、英、法等各国相继开发了适于本国的可编程控制器，并推广使用。1974年，我国也开始研制生产可编程控制器。早期的可编程控制器是为取代继电器-接触器控制系统而设计的，用于开关量控制，具有逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，故称之为可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)。
随着微电子技术、计算机技术及数字控制技术的高速发展，到80年代末，PLC技术已经很成熟，并从开关量逻辑控制扩展到计算机数字控制(CNC)等领域。近年生产的PLC在处理速度、控制功能、通信能力等方面均有新的突破，并向电气控制、仪表控制、计算机控制一体化方向发展，性能价格比不断提高，成为了工业自动化的支柱之一。这时候的可编程控制器的功能已不限于逻辑运算，具有了连续模拟量处理、高速计数、远程输入和输出和网络通信等功能。国际电工**(IEC)将可编程逻辑控制器改称为可编程控制器PC(ProgrammableController)。后来由于发现其简写与个人计算机（PersonalComputer）相同，所以又重新沿用PLC的简称。
目前在世界先进工业国家PLC已经成为工业控制的标准设备，它的应用几乎覆盖了所有的工业企业。PLC技术已经成为当今世界的潮流，成为工业自动化的三大支柱（PLC技术、机器人、计算机辅助设计和制造）之一。
图5-2为PLC接线图，图5-3为控制梯形图。图5-4描述了每个扫描周期程序的执行过程。按钮SB2虽然在程序中没有使用，但其状态仍影响其对应编号的内部输入继电器的状态。图(a)中，①输入扫描过程，将两个按钮的状态扫描后，存入其映像区，由于SB2是停止按钮，所以，即使没有按下，其输入回路也是闭合的，因此，X1存“1”（ON状态），而其它位存“0”（OFF状态）。②执行程序过程，程序根据所用到触点的编号对应的内部继电器状态来运算。由于X0处于OFF状态，因此，对应的动合触点处于断开状态，运算结果是Y0、Y1处于OFF状态，其结果存入输出映像区，即Y0、Y1存“0”。③输出刷新过程，根据映像区各位的状态驱动输出设备，由于输出映像区均为OFF状态，所以，输出指示灯不能形成闭合回路，灯不亮。如果输入不发生变化，内部继电器的状态均不发生变化。图(b)中，按下SB1按钮后，X0输入回路闭合。①输入扫描将输入状态存入其映像区，X0、X1均存“1”。②执行程序过程，按照从左到右，从上到下的原则，逐条执行。**行，X0触点闭合，但此时，Y1的状态为“0”，因此，Y1触点为断开状态，Y0没能导通，其状态为“0”。*二行，X0触点闭合，所以，Y1的状态为“1”。③输出刷新过程，由于Y1呈导通状态，灯2亮。
图(c)为按下SB1按钮后的*二个扫描周期。①输入扫描，由于输入状态不变，输入映像区不变。②执行程序过程，**行，X0触点闭合，由于上一个周期中，Y1为ON状态，因此，Y1触点也闭合，Y0也呈导通状态；*二行，Y1还呈导通状态。Y0、Y1的状态均为“1”。③输出刷新过程，两个灯都亮。注意：由于PLC的扫描周期很短，我们用肉眼见到的现象可能是两灯同时亮。如果按钮没有变化，内部继电器、输出设备状态均无变化。
图(d)为松开SB1按钮后的**个扫描周期。①输入扫描使输入映像区的X0存“0”、X1存“1”。②执行程序过程，X0触点断开，Y1由于上个周期被置“1”，因此，Y1触点为闭合状态。③输出刷新过程，由于X0触点的断开，Y0、Y1都呈断开状态。
利用以上程序观察并认识程序的扫描周期和执行过程。
（1）调整编码器的频率至1KHZ。按下开关SB1，这时，程序中的定时器开始计时，而X0的上升沿使计数器的初始值复位，当前值为0。计数器重新开始计输入的脉冲数。1s钟后，定时时间到，计数停止。观察此时的计数器当前值是多少。从表面看，当前值应在1000左右，但实际上的当前值会少得多，为什么？
（2）调整编码器的频率至20HZ。重复（1）的操作，观察计数器的当前值，与（1）有什么不同？为什么？
（3）断开SB1，关闭编码器电源，按下开关SB2，两个指示灯为什么只亮一个？结合程序执行过程分析原因。
3时序图分析
按下开关以后，部分继电器时序图如图5-8所示。根据观察结果，补充其他继电器的时序图。
在自动控制电路中有以下保护环节，也是一般自动控制电路共有的保护环节。
（1）短路保护电机、电器和导线的绝缘损坏或发生故障时，可能造成短路事故。很大的短路电流产生过热和电动力可能引起电器设备损坏，甚至因此引起火灾，因此要求一旦发生短路故障时，控制电路应能迅速地切断电路。
短路保护的常用方法是采用熔断器或断路器。这些保护装置不应受起动电流的影响而误动作。所以要按熔断器、断路器的选择和整定要求进行。
（2）长期过载保护和断相保护
电动机长期**载运行，绕组温升将**过其允许值，造成绝缘材料变脆、寿命缩短，严重时还会使电动机损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。常用的长期过载保护元件是热继电器。热继电器不能兼作短路保护，因为发生短路时，它可能还来不及动作就已对电器设备造成损坏了。
据统计，因断相运行而烧坏电动机的台数，在有些单位竟多达损坏电机总台数的80%以上，所以电动机应该有断相保护的环节，也就是说要选用带断相保护功能的热继电器。
（3）零电压和欠电压保护
因某种原因电源电压突然消失，电动机都会停转。一旦电压恢复正常，如果电动机自行起动，往往会造成设备损坏或人身事故，也会因许多设备同时起动而造成对供电网络的过大冲击。因此，在电网电压消失时，要立即切断电源，实现零电压保护。
电源电压过分降低，会引起电动机转速下降甚至停转；在负载转距不变的情况下，电动机电流增大，造成绕组过热而损坏；电压过低还会引起一些电器释放，造成控制失常。因此，当电源电压降低允许值以下时，需要切断电源，实现欠电压保护。
起保停电路本身具有失压保护和欠压保护的功能。当电源失压或严重欠压时，接触器的衔铁自行释放，电动机停止运转。当电压恢复正常时，接触器线圈也不会自行通电，只有在操作人员再次按下起动按钮时，电动机才会起动。有的电路要求有更好的零压和欠压保护，还采用专门的欠压继电器或欠电压保护电路。
1、*处理器（CPU）
*处理器（CPU）一般由控制电路、运算器和寄存器组成，这些电路一般都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线和控制总线与存储单元。输入输出（I/O）接口电路相连接。
它主要完成以下的功能：
（1）将输入信号送入PLC中存储起来。
（2）按存放的先后顺序取出
用户指令，进行编译。
（3）完成用户指令规定的各种操作。
（4）将结果送到输出端。
（5）响应各种外围设备（如变程器、打印机等）的请求。
2、存储器
PLC内部存储器有两类：一类是RAM（即随机存取存储器），可以随时由CPU对它进行读出、写入；另一类是ROM（即只读存储器），CPU只
从中读取而不能写入。RAM主要用来存放各种暂存的数据、中间结果能及用户正在调试的程序，ROM主要存放监控程序及用户已调试好的程序，这些程序都事先烧在ROM芯片中，开机后便可运行其中程序。
3、输入、输出接口电路
它起着PLC和外围设备之间传递信息的作用。用户设备需要输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进入机内）等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能接收和处理的信号。输出接口电路将处理器输出的弱电信号转换成现场需要的强电信号以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。常
用接口电路的结构如下图所示。
为了保证电路的正常工作，这些接口电路有以下特点；
1）输入采用光电耦合电路，可大大减少电磁干扰
2）输出也采用光电隔离并有三种方式，即继电器、晶体管和晶闸管。这使得PLC可以适合各种用户的不同要求。如低速、大功率负载一般采用继电器输出；高速大功率则采用晶闸管输出；高速小功率可用晶体管输出。还有功率放大输出电路等，而且有些输出电路做成模块式，可插拔，更换起来十分方便。
PLC虽具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式，有键按下或I/O动作则转入相应的子程序无键按下则继续扫描。PLC则采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放
CPU从**条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回**条。如此周而复始不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相应的控制信号。整个工作过程可分为五个阶段：自诊断，与编程器等的通信，输入采样，用户程序执行，输出刷新，其工作过程框图如图所示：
1）每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容为I/O部分、存储器、CPU等，发现异常停机显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。
2）PLC检查是否有与编程器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理，如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据，并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通信请求，也在这段时间完成数据的接受和发送任务。
3）PLC的*处理器对各个输入端进行扫描，将输人端的状态送到输入状态寄存器中，这就是输入采样阶段。
4）*处理器CPU将指令逐条调出并执行，以对输人和原输出状态（这些状态统称为数据）进行“处理”，即按程序对数据进行逻辑、算术运算，再将正确的结果送到输出状态寄存器中，这就是程序执行阶段。
5）当所有的指令执行完毕时，集中把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备，这就是输出刷新阶段。
PLC经过这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期。完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。扫描周期是PLC的重要指标之一，在不考虑*二个因素（与编程器等通信）时，扫描周期T为：
T＝（读入一点时间×输入点数）+（运算速度×程序步数）＋（输出一点时间×输出点数）十故障诊断时间
显然扫描时间主要取决于程序的长短，一般每秒钟可扫描数十次以上，这对于工业设备通常没有什么影响。但对控制时间要求较严格，响应速度要求快的系统，就应该精确的计算响应时间，细心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少扫描周期造成的响应延时等不良影响。
PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器控制是按“并行”方式工作的，也就是说是按同时执行的方式工作的，只要形成电流通路，就可能有几个继电器同时动作。而PLC是以反复扫描的式工作的，它是循环地连续逐条执行程序，任一时刻它只能执行一条指令，这就是说PLC是以“串行”方式工作的。这种串行工作方式可以避免继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。
总之，采用循环扫描的工作方式也是PLC区别于微机的较大特点，使用者应特别注意。
FN2NPLC的规格及组成
FN2N系列PLC有FN2N16、FN2N32、FN2N48、FN2N64、FN2N80、FN2N128等，FN2N32，主要由以下几个部分构成：
1、控制单元：设有与编程器，计算机的接口，与I/O扩展单元相连的扩展口，输入、输出端子、电源输入和输出端子，FN2N有16个输入点和16个输出点。
2、扩展单元。
3、智能单元。
4、链接单元。
5、编程工具：使用MELSOFTGXDeveloper编程软件。
PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。
（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。
（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。
（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义**的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。
（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。
（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。
（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。
传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发生发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。
下面用一个简单的例子来进一步说明PLC的扫描工作过程。图1-6给出了PLC的外部接线图和梯形图，起动按钮SB1停止按钮SB2和热继电器FR的常开触点分别接在编号为X0~X2的PLC的输入端，交流接触器KM的线圈接在编号为Y0的PLC的输出端。图1-6b是这4个输入／输出变量对应的I／O映像寄存器，图l-6c是PLC的梯形图，它与图1-3所示的继电器电路的功能相同。但是应注意，梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序。图中的X0等是梯形图中的编程元件，X0~-X2是输入继电器，Y0是输出继电器。梯形图中的编程元件X0与接在输入端子X0的SBl的常开触点和输入映像寄存器X0相对应，编程元件Y0与输出映像寄存器Y0和接在输出端子Y0的PLC内部的输出电路相对应。
在输入处理阶段，CPU将SBl，SB2和FR的常开触点的状态读入相应的输入映像寄存器，