目 錄摘要IAbstractII第1章 PLC 簡介1 1.1 PLC定義，特點及發(fā)展歷程 1.2 常見PLC型號及各自特點1.3 PLC分類及主要性能1.4系統(tǒng)總體方案概述第2章 硬件系統(tǒng)分析 2. 1 引言2.2電氣控制方案設計2.3 PLC型號的選擇2.4特殊功能模塊的選擇2.4.1技術參數2.4.2FX2N-4A/D模塊的接線方式2.4.3緩沖寄存器及設置2.4.4檢測參數設置2.5 I/O口設計2.6系統(tǒng)外部連線電路設計第3章 軟件系統(tǒng)分析3.1系統(tǒng)流程圖設計3.2系統(tǒng)梯形圖設計3.3程序語言介紹3.4編寫程序第4章 體會心得致謝參考文獻附錄基于PLC控制的電源開關硬件電路設計分析及軟件分析摘要：隨著人們對供電可靠性要求越來越高，很多場合需要用兩路電源來保證供電的可靠性，這就需要一種雙電源切換器在兩路電源之間進行可靠切換。采用可編程控制器(PLC)解決這類問題具有獨特的優(yōu)勢，在電氣自動化方面具有廣闊的應用前景和很大的市場潛力。與傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)相比較，可編程控制器(PLC)的優(yōu)勢在于：體積小型化，高度集成，同時還有數字運算、數據處理和數據通訊功能。PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，結構簡單、性能全面、可靠性高。本課題是基于可編程控制器的雙電源開關設計，用以實現雙電源開關的自投自復，缺相和欠壓保護，使之可以適應用電要求較高企業(yè)的需求。本文分析了基于PLC的雙電源開關的設計理念，設計方法，主要闡述了系統(tǒng)硬件、軟件的設計。關鍵詞：PLC定義；PLC的性能；雙電源切換；應用PLC-based design of dual-power switch Abstract: With increasing demands for high reliability, a number of occasions the need to use two power supplies to ensure reliability of electricity supply, which requires a dual power switch between the two reliable switching power supply. The use of programmable logic controller (PLC) to solve this problem has a unique advantage in electrical automation applications have broad prospects and great market potential. Relay control system with the traditional, compared to programmable logic controller (PLC) has the advantage of being: the volume of smaller, highly integrated, but also the number of computing, data processing and data communication functions. PLC as a new generation of industrial control devices, simple structure, the performance of a comprehensive, high reliability. This topic is based on the programmable logic controller design of dual-power switch, dual power switch for the automatic switch from the complex, lack of phase and under-voltage protection, so that electricity can be adapted to the needs of demanding enterprises. This paper analyzes the PLC-based dual-power switch design, design methods, mainly on the system hardware and software design. Key words: dual-power switch; PLC; data processing; missing phase and undervoltage protection第1章 PLC簡 介1.1PLC定義，特點及發(fā)展PLC產生到現在，已發(fā)展到第四代產品，其過程基本如下：第一代PLC（1969-1972）:大多用一位機開發(fā)用磁芯存儲器存儲，只具有單一的邏輯控制功能，機種單一，沒有形成系統(tǒng)化。第二代PLC（1973-1975）：采用8位微處理及半導體存儲器 ，增加了數字運算、傳送、比較等功能，能實現模擬量的控制，開始具備自診斷功能，初步形成系列化。第三代PLC(1976-1983):隨著高性能微處理器及位片式CPU在PLC中大量使用, PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯網通訊方向發(fā)展，增加了多種特殊功能，如浮點數運算、三角函數運算、表處理、脈寬調制輸出等，自診斷功能及容錯技術發(fā)展迅速。第四代PLC(1983年至今)：不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC(Reduced Instruction Set Computer)精簡指令系統(tǒng)CPU等高級CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個微處理器，進行多通道處理，同時生產了大量內含微處理器的智能模塊，使第四代PLC產品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運算控制功能、數據處理功能、聯網通訊功能的真 1.2 常見PLC型號及各自特點 1.2.1 三菱系列結構靈活 不受環(huán)境的限制，有電即可組建網絡，同時可以靈活擴展接入端口數量，使資源保持較高的利用率，在移動性方面可與WLAN媲美。傳輸質量高、速度快、帶寬穩(wěn)定 可以很平順的在線觀賞DVD影片，它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應用平臺提供保證。最新的電力線標準HomePlug AV傳輸速度已經達到了200Mbps；為了確保QoS，HomePlug AV采用了時分多路訪問（TDMA）與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問（CSMA）協議，兩者結合，能夠很好地傳輸流媒體。范圍廣 無所不在的電力線網絡也是這種技術的優(yōu)勢。雖然無線網絡可以做到不破墻，但對于高層建筑來說，其必需布設N多個AP才能滿足需求，而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎的網絡，它的規(guī)模之大，是其他任何網絡無法比擬的。由此，運營商就可以輕松地把這種網絡接入服務滲透到每一處有電力線的地方。這一技術一旦全面進入商業(yè)化階段，將給互聯網普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓，就可以實現因特網接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。低成本 充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施，無需任何布線，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞，同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網技術，PLC成本更低，工期短，可擴展性和可管理性更強。目前國內已開通電力寬帶上網的地方，其包月使用費用一般為50-80元/月左右，這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。1.2.2 西門子系列一、開放性ControlNet已成為工業(yè)自動化領域的標準網絡。在國際現場總線協會所確定的8種國際網絡標準中排名第三位，僅僅次于以太網和Devicenet。網絡標準為IEC61158。這種標準化帶來的好處就是使得用戶可以選擇不同的設備供應商來提供他們最好的設備，而這些設備可以通過標準化的網絡聯系在一起，協調有序地工作。隨著芯片技術、網絡技術和軟件技術的發(fā)展，用戶對自動化的要求越來越高，現代的自控系統(tǒng)已經不再是傳統(tǒng)的單機應用，在一個現代化的自控系統(tǒng)中，已經不再可能完全由某一家公司提供全部的設備，即便某家公司有這個能力，他所提供的產品也未必都是最好最合適的，這就不可避免的要使用到不同廠家的產品，用戶在設計之初，必須選擇一個具有廣泛支持的標準化網絡，只有這樣，所有的設備才能很好地集成為系統(tǒng)，而ControlNet是用戶最好的選擇。二、高效率控制網絡要實現高速確定的傳輸要求，網絡波特率已經不再是主要因素，網絡模式成為決定網絡效率的關鍵。ControlNet采用了全新的網絡模式，即生產者/消費者(PRODUCER/CONSUMER)模式，傳統(tǒng)的網絡模式采用的是源/目的模式，每發(fā)送一個信息就需要一個確定的源/目的地址數據包，這種模式的最大弊病在于不確定性，同樣的信息如果要傳輸到網絡上多個節(jié)點，必須重復傳輸多次，這極大地浪費了網絡帶寬，降低了網絡效率，而采用生產者/消費者模式，網絡不需要單獨的源/目的地址，代之以數據標識，因此不同的消費者（信息接收者）可以根據數據標識同時接收來自生產者（信息產生者）的信息，如果某些信息是它所不需要的，它可以忽略，而只處理那些它所需要的信息，這種全新的網絡模式是對傳統(tǒng)的網絡模式的革命，它極大地提高了網絡的效率。該模式同時也被DEVICENET和FOUNDATIONFIELDBUS所采用，代表了下一代網絡的趨勢。三、多功能由于ControlNet采用了全新的生產者/消費者(PRODUCER/CONSUMER)模式，使得它具有了傳統(tǒng)網絡所無法想象的高功能，具體說來，這包括：用同一個網絡實現對實時性要求不同的信息的傳遞。傳統(tǒng)上，在PLC處理器之間所使用的網絡不能用于擴展I/O機架或從站，反之亦然，但是ControlNet可以同時滿足這兩方面要求，因此在現場只需要構成一個完整的控制層網絡，該功能同時也為在ControlNet上實現I/O的共享提供了可能。在ControlNet上，用戶可以根據需要，構成主從、多主和對等通訊網絡，甚至可以在同一個網絡上混合構成主從、多主和對等通訊網絡，這為網絡的應用提供了極大的靈活性。ControlNet上的節(jié)點，可以根據每個節(jié)點的特性選擇采用巡檢、定時和逢變則報等多種工作方式，這極大地降低了網絡上無用信息的傳輸，有效地利用了網絡帶寬，提高了網絡效率。四、確定性和可重復性ControlNet區(qū)別于傳統(tǒng)網絡的一個顯著特點就是其確定性，由于ControlNet采用了生產者/消費者的網絡模式，使得其網絡速度和效率不隨網絡上節(jié)點數目和網絡距離而變化，并且用戶可以預先組態(tài)網絡上節(jié)點的信息傳輸時間(毫秒級)，使用者無需編寫通訊程序便可確保全部信息在預先設定的時間間隔內得到傳輸。ControlNet采用的時間片技術從原理上杜絕了網絡發(fā)生阻塞的可能。確定性和可重復性在現代控制系統(tǒng)中得到了越來越多的應用。五、靈活性ControlNet具有靈活的拓撲結構，它可以方便地構成星型、樹型、總線型和環(huán)形的拓撲結構；距離可長達成30公里。ControlNet可以采用多家廠商提供的通訊介質，包括適用于各種環(huán)境的同軸，光纖電纜。ControlNet是一個本質安全的網絡，它可以應用于各種環(huán)境場合。六、強大方便的網絡組態(tài)，診斷功能及可靠性ControlNet具有極強的網絡組態(tài)及診斷功能用戶可以從網上任何一個PLC節(jié)點的網絡編程口進入網絡，對網絡進行編程和組態(tài)。網絡組態(tài)軟件為圖形化WINNT軟件，用戶界面相當友好。一旦某一節(jié)點發(fā)生故障可及時發(fā)現。大大提高網絡診斷功能。ControlNet具有可選的冗余配置，采用不同路徑的冗余網絡配置，ControlLogix同時偵聽兩條網絡上的信息，而選擇其中信息質量更好的網絡信息，極大地提高了網絡的可靠性。七、I/O共享傳統(tǒng)的控制網絡無法實現I/O共享，但在ControlNet上，每個PLC處理器可以擁有它自己的I/O，也可以擁有共同的I/O，這也就是說，一個I/O機架可以同時屬于多個PLC處理器。八、擴展性能由于ControlNet是一個標準的完全開放的網絡，故而具有良好的可擴展性，選擇ControlNet為今后集中擴展系統(tǒng)的構成創(chuàng)立了良好的基礎。九、基本指標控制層系統(tǒng)使系統(tǒng)的重要部分，為了確保系統(tǒng)的可靠性，本方案采用ControlNet的網絡結構為冗余網絡，傳輸介質可選同軸電纜或者光纖1.3 分類及主要性能(一)小型PLC小型PLC 的I/O 點數一般在128 點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量I/O以外，還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數、算術、運算數據處理和傳送通訊聯網以及各種應用指令。(二) 中型PLC中型PLC 采用模塊化結構，其I/O 點數一般在2561024 點之間，I/O 的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式即在掃描用戶程序的過程中直接讀輸入刷新輸出，它能聯接各種特殊功能模塊，通訊聯網功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。(三) 大型PLC一般I/O 點數在1024 點以上的稱為大型PLC，大型PLC 的軟硬件功能極強，具有極強的自診斷功能、通訊聯網功能強，有各種通訊聯網的模塊可以構成三級通訊網實現工廠生產管理自動化，大型PLC 還可以采用冗余或三CPU 構成表決式系統(tǒng)使機器的可靠性更高。二：主要特點(一) 高可靠性1. 所有的I/O 接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現場的外電路與PLC 內部電路之間電氣上隔離2. 各輸入端均采用R-C 濾波器其濾波時間常數一般為1020ms.3. 各模塊均采用屏蔽措施以防止輻射干擾4. 采用性能優(yōu)良的開關電源5. 對采用的器件進行嚴格的篩選6. 良好的自診斷功能一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況CPU立即采用有效措施以防止故障擴大7. 大型PLC 還可以采用由雙CPU 構成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高1.4 系統(tǒng)整體方案概述1.4.1設計要求 雙電源開關主要用在重要會議室、機場、賓館等緊急供電的雙電源系統(tǒng)，當一路電源（主電源）出現故障的時候，另一路電源（備用電源）可以實現快速、自動地投切轉換，這是雙電源開關的基本功能。而基于PLC的雙電源開關，不僅要實現上述功能，而且要對三相電源各相進行缺相檢測，同時還要對電源各相進行精確的電壓檢測，當電源電壓不在指定的范圍內運行時，必須進行自動切換。由此，我們在設計PLC電路的時候，還必須用到PLC的特殊功能模塊，以實現對電源電壓模擬量的模數轉換，供PLC去處理，進而實現電源電壓的欠壓保護。1.4.2 設計的基本原則 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟，使用及維修方便；保證控制系統(tǒng)的安全、可靠；考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC時，應適當留有裕量。其次，如果以提高產品產量和安全為目標，則應將系統(tǒng)可靠性放在設計的重點；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應將系統(tǒng)通信能力與總線網絡設計加以強化。在總體方案設計之前，應深入了解控制系統(tǒng)要求，搜集資料，并密切關注機械設計部分與電氣控制部分配合，從而擬訂出相應的電氣控制方案。1.4.3 設計的主要內容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設備連接而成的，用以完成預期控制目的與相應的控制要求。因此，PLC控制系統(tǒng)設計的基本內容應該包括：（1）根據設備的控制要求，以及所提出的各項控制指標與經濟預算，首先進行系統(tǒng)的總體設計。（2）根據控制要求基本確定數字I/O點和模擬通道數，進行I/O點初步分配，繪制I/O使用資源圖。（3）進行PLC系統(tǒng)配置設計，主要為PLC選型。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術經濟性能指標起著重要的作用。選擇PLC應包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（4）選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、傳感器）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設備驅動的控制對象，這些設備屬于一般的電器元件，其選擇的方法參考相應的書籍。（5）設計控制程序。在深入了解與掌握控制要求、主要控制的基本方式以及應完成的動作、必要的保護和連鎖等方面情況之后，對較為復雜的控制系統(tǒng)，可用狀態(tài)流程圖的形式全面地表達出來。必要時還可將控制任務分成獨立的幾個部分，這樣可以化繁為簡，有利于編程和調試。程序設計主要包括繪制控制系統(tǒng)流程圖、設計梯形圖、編制語句表清單。1.4.4PLC控制系統(tǒng)的一般設計步驟 在對一個控制系統(tǒng)進行設計之前，最重要的工作就是深入了解和分析系統(tǒng)的控制要求，只有這樣才可能提出準確合理的系統(tǒng)總體設計方案，進而實現各個階段的設計任務。PLC控制系統(tǒng)的一般設計步驟如圖1所示：圖1 PLC控制系統(tǒng)的一般設計步驟1.4.5總體方案的確定 在基于PLC的雙電源開關的過程中，必須只能有一個電源與負載接通，且在一路電源故障時要實現自動切換。又由于在重要的會議室、機場、賓館等緊急供電場所，各用電設備的總功率較大，必須使用發(fā)電機設備供電。那么根據設計要求，可設計總體結構方案如下圖2所示：圖2 總體方案框圖在圖2中， A為主電源，B為備用電源，分別與PLC連接，作為PLC輸入檢測信號。首先進行主電源A的輸入檢測，當PLC檢測A無任意相缺相時，相應的邏輯開關會閉合，使FX2N-4A/D接受經過PLC基本單元檢測后傳過來的無缺相的電壓信號，則隨后進行A電源的三相回路欠壓檢測，如果此時主電源A良好的話，相應的狀態(tài)指示燈會亮，說明此刻主電源狀態(tài)良好，同時主電源與負載接通。在主電源A出現故障后（即主電源A出現缺相或者欠壓時），此時會啟動發(fā)電機，使備用電源B啟動，同時主電源會自動斷開。備用電源B啟動后，同樣要進行三相回路的缺相檢測和欠壓檢測，檢測過程同A。檢測無故障后，隨即實現備用電源與負載的接通。第2章 硬件系統(tǒng)分析2.1 引言隨著PLC控制的普及與應用，PLC產品的種類和數量越來越多，而且功能也日趨完善。目前在國內應用較多的PLC產品主要有：美國AB、GE、MODICON公司，德國西門子公司，以及日本OMRON、三菱公司等的PLC產品。因此PLC的品種繁多，其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各有自己的特點，適用場合也各有側重。因此，合理選擇PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標起著重要的作用。選擇恰當的PLC產品去控制一臺機器或一個過程，不僅應考慮控制系統(tǒng)目前的需求，還應考慮那些包含于控制系統(tǒng)未來發(fā)展目標的需要。如果能夠考慮到未來的發(fā)展將會用最小的代價對系統(tǒng)進行革新和增加新的功能。若考慮周到，則存儲器的擴充需求也許只要再安裝一個存儲器模塊即可滿足；如果具有可用的通信口，就能滿足增加一個外圍設備的需求。對局域網的考慮可允許在未來將單個控制器集成為一個廠級通信網。若未能合理估計現在和將來的目標，PLC控制系統(tǒng)會很快變?yōu)椴贿m宜的和過時的。2.2 電氣控制方案設計電氣控制過程分析：根據總體方案框圖，設計電氣控制方案如圖3、圖4、圖5、圖6所示。又如圖3的電氣控制過程圖中，KA1,KA2,KA3分別作為主電源A的三相檢測（如圖3所示），有且當KA1,KA2,KA3線圈同時得電時（即無任意相缺相），才會驅動KM3線圈，使動和觸點KM3閉合，從而進行A的三相欠壓檢測（如圖6所示）。又當三相欠壓檢測后，電壓在設定范圍內時，驅動KA4,使觸點KA4閉合，此時主電源狀態(tài)顯示燈HL1亮，說明此時A電源狀態(tài)良好，同時驅動KA5線圈，使動合觸點KA5閉合，允許A電源的投入使用。而后KA5閉合時，使KM1得電，負載與電源A接通。其次，主電源輸入檢測回路（圖3）中的常閉觸點KA5分別與發(fā)電機啟動控制回路（圖4）中的延時繼電器線圈和備用電源檢測回路（圖5）中的三相檢測回路相連接。目的是，如果主電源A狀態(tài)良好的話，那么常閉觸點KA5會得電斷開，同時發(fā)電機啟動控制回路（圖4）中的延時繼電器線圈便不會得電，則不會啟動發(fā)電機；同時在備用電源檢測回路（圖5）中的三相檢測回路中，也會由于KA5的作用，不會進行備用電源的輸入檢測，避免備用電源的誤動，從而實現控制系統(tǒng)的連鎖保護作用。圖3 主電源檢測回路 在如圖4所示的發(fā)電機啟動控制回路中，在主電源故障后，由于在主電源檢測回路中的KA5不能得電，KA5常閉觸點不能斷開，所以延時繼電器線圈會得電延時閉合。在這里延時繼電器的作用是防止在主電源電壓波動的情況下，發(fā)電機會產生誤動的動作，使發(fā)電機啟動。在延時時間到了以后，即確認主電源故障無誤，延時閉合觸點閉合，從而實現對發(fā)電機的啟動。圖4 發(fā)電機啟動控制回路 圖5所示的備用電源檢測回路，KA6,KA7,KA8分別作為備用電源B的三相檢測時，有且當KA6,KA7,KA8線圈同時得電時（即無任意相缺相），才會驅動KM4線圈，使動合觸點KM4閉合，從而進行B的三相欠壓檢測（如圖6所示）。又當三相欠壓檢測模塊FX2N-4A/D檢測到電壓在設定范圍內時，驅動KA9,使觸點KA9閉合，此時備用電源B狀態(tài)顯示燈HL2亮，說明此時B電源狀態(tài)良好，同時驅動KA10線圈，使觸點動合KA10閉合，允許B電源的投入使用。 圖5 備用電源檢測回路圖6 電源欠壓檢測控制2.3 PLC型號的選擇目前，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的PLC產品，所以要全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不可盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮：（1）對輸入/輸出點的選擇盲目選擇點數多的機型會造成一定浪費。要先弄清除控制系統(tǒng)的I/O總點數，再按實際所需總點數的1520留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC的點數。另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的60；PLC每個輸出點的驅動能力也是有限的，有的PLC其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應選擇前兩種輸出方式的PLC。（2）對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數乘10字/點輸出總點數乘5字/點來估算；計數器/定時器按（35）字/個估算；有運算處理時按（510）字/量估算；在有模擬量輸入/輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入/（或輸出）一路模擬量約需（80100）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口200字以上的數量粗略估算。最后，一般按估算容量的50100留有裕量。在缺乏經驗設計時，選擇容量時留有裕量要大些。（3）對I/O響應時間的選擇PLC的I/O響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在23個掃描周期）等。對開關量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮I/O響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。（4）根據輸出負載的特點選型不同的負載對PLC的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的PLC。（5）對在線和離線編程的選擇離線編程示指主機和編程器共用一個CPU，通過編程器的方式選擇開關來選擇PLC的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時，CPU只為編程器服務，而不對現場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個CPU，主機的CPU完成對現場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序對現場進行控制。計算機輔助編程既能實現離線編程，也能實現在線編程。在線編程需購置計算機，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應根據需要決定。（6）據是否聯網通信選型若PLC控制的系統(tǒng)需要聯入工廠自動化網絡，則PLC需要有通信聯網功能，即要求PLC應具有連接其他PLC、上位計算機及CRT等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。（7）對PLC結構形式的選擇在相同功能和相同I/O點數據的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇PLC的結構形式。由以上幾個基本原則和對圖1分析可知作為輸入信號的觸點有KA1、KA2、KA3、KA6、KA7、KA8共六個觸點，作為輸出信號的有KA4、KA10、KM1、KM2、KM3、KM4共六個觸點，所以可選用FX2N-32MR基本單元，輸入和輸出點數分別為8個。2.4 特殊功能模塊的選擇2.4.1 技術參數因為要對三相電源的三線檢測，所以選用帶4點模擬量輸入的模數轉換特殊功能模塊FX2N-4A/D。FX2N-4A/D為12位高精度模擬量輸入模塊，具有4輸入A/D轉換通道，輸入信號類型可以是電壓（-10+10V）、電流（-20+20mA）和電流（+4+20mA），每個通道都可以獨立地指定為電壓輸入或電流輸入。且FX2N系列可編程控制器最多可連接8臺FX2N-4A/D。FX2N-4AD模擬量輸入模塊是FX2N系列PLC專用的模擬量輸入模塊。該模塊的4個輸入通道，通過輸入端子變換，可以任意選擇電壓或電流輸入狀態(tài)。輸入參數為：電壓輸入時，輸入信號為DC-10 V+10 V，輸入阻抗為200 k，分辨率為5 mV；電流輸入時，輸入信號為DC-20 mA+20 mA，輸入阻抗為250 ，分辨率為20 A。FX2N-4AD將接收的模擬信號轉換成12位二進制的數字量，并以補碼的形式存于16位數據寄存器中，數值為-2048+2047，傳輸速率15 ms/kbit，綜合精度為量程的1%。FX2N-4AD的工作電壓為DC 24 V，模擬量與數字量之間采用光電隔離技術，但各通道之間沒有隔離。它消耗PLC主單元或有源擴展單元5 V電源槽30 mA的電流。它占用基本單元的8個映像表，即軟件上占8個I/O點數，在計算PLC的I/O時，可以將這8個點作為PLC的輸入點來計算。FX2N-4AD模塊內部有一個數據緩沖寄存器，它由32個16位的寄存器組成，其內容可以通過PLC的FROM和TO指令來讀出或寫入。2.4.2 FX2N-4A/D模塊的接線方式 模擬量輸入通過雙絞屏蔽電纜來接收，電纜應遠離電源線或其他可能產生電氣干擾的電線，如圖；如果電壓輸入有電壓波動，或外部接線中有電氣干擾，可以接一個平滑電容器（0.10.47F，25V），如圖;如果使用電流輸入，將V+和V-短接，如圖；如果存在過多的電氣干擾，連接FG的外殼地端和FX2N-4A/D模塊的接地端，如圖；連接FX2N-4A/D模塊的接地端與主單元的接地端，在可行的情況下使用三級接地，如圖。2.4.3 緩沖寄存器及設置模擬量輸入輸入模塊FX2N-4A/D的緩沖寄存器BFM，是特殊功能模塊工作設定與主機通訊用的數據中介單元，時FROM/TO指令讀和寫操作目標。FX2N-4A/D的緩沖寄存器區(qū)由32個16位的寄存器組成，編號為BFM#0#31。FX2N-4A/D模塊BFM分配表BFM內容*#0初始化通道*#1CH1平均值采樣次數（取值范圍14096）默認值為8*#2CH2*#3CH3*#4CH4#5CH1分別存放4個通道的平均值#6CH2#7CH3#8CH4#9CH1分別存放4個通道的當前值#10CH2#11CH3#12CH4#13#14#16#19保留#15A/D轉換速度的設置當設置為0時，A/D轉換速度為15ms/ch當設置為1時，A/D轉換速度為6ms/ch#20恢復到默認值或調整值#21禁止零點合增益調整#22零點和增益調整#23零點值#24增益值#25#28保留#29出錯信息#30識別碼K2010#31不能使用 在BFM#0號中寫入十六進制四位數字H0000使各通道初始化，最低位數字控制通道CH1，最高位數字控制CH4。H000中每位數值表示的含義如下：位（bit）=0 :設定輸入范圍-10+10V位（bit）=1 :設定輸入范圍+4+20mA位（bit）=2 :設定輸入范圍-20+20mA位（bit）=3 :關閉該通道 BFM#21的b0、b1分別置為1、0，則增益和零點的設定值禁止改動。要改動時必須設置為0、1。缺省設定為0、1。 2.5 I/O口設計 I/O口地址表地址元件注釋X0KA1主電源U1相輸入檢測X1KA2主電源V1相輸入檢測X2KA3主電源W1相輸入檢測X3KA6備用電源U2相輸入檢測 X4KA7備用電源V2相輸入檢測X5KA8備用電源W2相輸入檢測Y0KM3主電源A欠壓與過壓檢測Y1KA5主電源A工作正常Y2KM1主電源A投入工作Y3KM4備用電源B欠壓與過壓檢測Y4KA10備用電源B工作正常Y5KM2備用電源B投入工作控制 (工作)狀態(tài)說明：正常工作時，對于A電源，成立的條件是，三相任意相無缺相現象，同時電壓的范圍在指定的工作電壓范圍之內，此時狀態(tài)指示燈HL1亮，在此情況下，即使電源B狀態(tài)良好，也會因為B電源控制回路動斷觸點KM1的作用使B電源不會投入使用。又如果A電源出現故障的話，在A電源控制回路的KM1線圈則不會得電，那么連接在B控制回路的動斷觸點KM1不會動作，使B投入使用。此后，如果A電源恢復正常的話，A電源控制回路KM1線圈得電，使電源B斷開，如此循環(huán)。2.6 系統(tǒng)外部連線電路設計 作為輸入信號的KA1、KA2、KA3、KA6、KA7、KA8分別接在PLC的X0X6，作為輸出信號的KA4、KA10、KM1、KM2、KM3、KM4分別接在PLC的Y0Y6，對應的接線如下圖所示。FX2N-4A/D在接受外部電路經降壓和整流的電壓信號后，轉換成相應的數字信號傳送到PLC中，PLC在經過相應的數字處理以實現電源的過壓與欠壓的檢測。第3章 軟件程序設計3.1 系統(tǒng)流程圖設計主電源檢測過程：PLC初始化判斷主電源A輸入是否缺相無缺相則進行主電源A的過壓與欠壓檢測主電源狀態(tài)良好主電源投入使用與負載接通。備用電源的檢測過程：A有缺相或有過壓與欠壓現象時，經延時后確認無誤，起動發(fā)電機進行備用電源B的缺相檢測進行備用電源B的過壓與欠壓檢測備用電源狀態(tài)良好備用電源投入使用，與負載接通。相應控制流程圖如下所示：（3.2 系統(tǒng)梯形圖設計 圖7 梯形圖三相缺相檢測采樣信號回路中，作為U1和U2的三相缺相檢測的開關量采樣信號 的 KA1-KA3和 KA6-KA8，其常開觸點分別作用于PLC的輸入端的 XO-X2、X3-X5。在 PLC梯形圖程序中，輔助繼電器 Y0作為三相電源 U1的三相缺相檢測，其接通條件為常開輸入 XO、X1和 X2的“與”邏輯 ；同理，內部中間繼電器 Y3作為三相電源 U2的三相缺相檢測，其接通條件為常開輸入X3、X4和 X5的 “與”邏輯。3.3程序語言介紹在可編程控制器中有多種程序設計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設計語言，它可根據需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數據的操縱，報表的報印和其他基本程序設計語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點，為廣大工程設計和應用人員所喜愛。 根據可編程器應用范圍，程序設計語言可以組合使用，常用的程序設計語言是： 梯形圖程序設計語言 布爾助記符程序設計語言（語句表） 功能表圖程序設計語言 功能模塊圖程序設計語言 結構化語句描述程序設計語言 梯形圖與結構化語句描述程序設計語言 布爾助記符與功能表圖程序設計語言 布爾助記符與結構化語句描述程序設計語言3.4 編寫程序LD X0AND X1AND X2OUT Y0LD Y0TOFROMCMPCMPCMPLD M0AND M3AND M6OUT Y1LD Y1OUT Y2LD X3AND X4AND X5OUT Y3第5章 心得體會 在兩年的大學生活里，我覺得大多數人對本專業(yè)的認識還是不夠。但由于當時所學知識涉及本課題知識不多，所看到的東西與本課題很難聯系起來，所以對本課題掌握并不是很理想。為了更深入的理解并掌握大學的知識，加強專業(yè)技能。我選擇的畢業(yè)設計課程是：plc雙電源開關。 畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的目的是plc雙電源開關。隨著畢業(yè)設計做完，也就意味我的大學生活即將結束，但在這段時間里我覺得自己是努力并快樂的。在繁忙的日子里面，曾經為解決技術上的問題，而去翻我所學有關的書籍。經過這段時間我真正體會了很多，也感到了很多。 歷經了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而有充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數難忘的回憶和收獲。 在這次畢業(yè)設計的制作過程是我的一次在學習，在提高的過程，在論文中我充分利用大學所學的知識，讓我對所學的知識有了進一步鞏固和提高再整個設計中，我學到了新知識、增長了見識，今后的日子里，我要不斷的充實自己。 本論文在韓老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體構思和內容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在兩年的?？茖W習和生活期間，業(yè)始終感受著老師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 這次做畢業(yè)設計的經歷也會使我終身受益，我感到做畢業(yè)設計是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫畢業(yè)設計了。希望這次經歷能讓我自以后學習中極力我繼續(xù)進步。不積跬步和以至千里，本設計能夠順利的完成也歸功于老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并再設計中得以體現。正是有了這樣的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)設計工作順利完成。最后要感謝我的指導老師韓老師，是她的細心指導和關懷 使我們能夠順利完成畢業(yè)設計！