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1、PLC的数字电压表系统整体方案设计目 录摘要3引言3（一）工业领域的标准信号3（二）系统方案论证4（三）可编程控制器的选型和应用系统的中体设计9（四）系统设计结构16结束语16参考文献17致谢18PLC的数字电压表系统整体方案设计摘 要 这是一篇关于基于PLC的数字典压表的设计的开发论文。传统的电压表一般采用指针式面板, 精度低, 可视距离近,已不适应社会发展需要。随着智能化微机测量和控制技术的迅速发展, 以PLC为核心的数字电压表已凸显出其优势。本文介绍以PLC为核心的数字式电压表设计, 该电压表具有性价比高, 使用方便, 精度高等特点, 在工业生产等电子测量领域有广泛应用。本文首先介绍PL
2、C的历史与发展，并着重论述了PLC设计数字电压表的意义，接着对PLC的选型进行了分析,并对FX系列的PLC做了概述。在本文的硬件部分，主要对模拟量输入输出模块FX-4AD，FX2N-32MR型PLC及人机界面F930进行了详细的介绍。本文对PLC的初学者而言，有着极大的引导入门价值。【关键字】PLC 、FX-4AD、FX2N-32MR 、F930、数字电压表。引言可编程逻辑控制器，又称可编程控制器，有过多种定义。可以看作是一种经过特殊设计的工业计算机，整个的设计原则就是简单与实用。 1968年，通用汽车公司的液压部门为了消除既复杂又昂贵的继电器控制系统，确立了第一个可编程控制器的招标指标。该设
3、计规格需要固态系统和电脑技术，并要求能够在工业环境中生存，也能够方便地编程，并且可以重复使用。该控制系统将大大减少机器的停机时间，并为未来提供了可扩展性。该招标由DEC公司中标，这套系统于1969年研制出来，这是第一台可编程控制器，型号为PDP-14，应用取得成功。其后，美国的MODICON公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西欧国家的各种可编程控制器也研制成功。这些早期的控制器满足了最初的要求，并且打开了新的控制技术的发展的大门。本文在组织结构上做了如下的安排本文在绪论部分着重论述PLC实现数字电压表的意义本文第二章为系统整体方案设计，其中包括工
4、业领域的标准信号，系统方案论证，系统设计结构。第三章为系统的硬件设计及实现主要包括系统的硬件组成，各模块的功能和工作原理。第四章为系统的软件设计主要包括工程标度参数转换，系统软件结构，数据采集及转换软件实现，标度转换实现，显示软件实现。最后为结论和总结自己的心得体会本文可以为PLC的初学者提供了很好的学习机会。由于本人水平有限，加之时间仓促，文中难免有错误和不妥之处，请读者不吝指正。一 工业领域的标准信号工业领域标准信号是指：（1）、输入信号：010mA、020mA、420mA （2）、输出信号：010mA、020mA、420mA （3）、精度：0.2 % （4）、线性度：0.1 % （5）、
5、隔离电压：2000V / 1分钟（输入、输出、电源及通道间相互隔离） （6）、供电电源：24VDC10 二 系统方案论证1.三菱FX系列PLC概述系列序号：1S、1N、2N、2NC；即FX1S、FX1N、 FX2N、FX2NC、I/O总点数：14-256。单元类型：M-基本类型。 E-I/O混合扩展单元及扩展模块。 EX-输入专用模块。 EY-输出专用扩展模块。输出形式：R-继电器输出。 T-晶体管输出。 S-晶闸管输出。特殊品种：D-DC电源，DC输出。 A1-AC电源、AC输出 H-大电流输出扩展模块（1A/点）。 V-立式端子排的扩展模块。 C-接插口I/O方式。 F-输入滤波器1MS的
6、扩展模块。 L-TTL输入型扩展模块。 S-独立端子（无公共端）扩展模块。若特殊品种一项无符号，说明通常指AC电源，DC输入，横式端子排，继电器输出2A/点，晶体管输出0.5A/点，晶闸管输出0.3A/点。2 .FX系列PLC技术指标FX系列PLC的指标包括一般技术指标、输入技术指标、输出技术指标，分别如表1-1、表1-2、表1-3所示表1-1 FX系列PLC一般指标环境温度0-55（使用时）；-20- +70C(存储时)环境湿度35-85RH(不结露)（使用时）抗 震JIS CO911标准 10-50HZ 0.5mm(最大2g)3轴方向各2小时（使用DIN导轨安装时0.5g）抗冲击JIS C
7、O912 标准10g 3轴方向各3次抗噪声干扰用噪声仿真器产生电压为1000VP-P，脉冲宽度为1us,频率为30-100HZ的噪声耐 压AC1500Vmin所有端子与接地端之间绝缘电阻5M以上（DC500V兆欧表）接 地第三种接地，不能接地时也可浮空使用环境无腐蚀性气体，无尘埃表1-2 FX系列PLC输入技术指标项目DC输入AC输入品种FX0，FXON，FX2,FX2CFXON,FX2C(X10以内)FX2输入信号电压DC24V10AC100V-120V150/60HZ输入信号电流7mA/DC24V5mA/DC24V6.2mA/AC110V 60HZ输入ON电流4.5mA以上3.5mA以上3
8、.8mA以上输入OFF电流1.5mA以下1mA以下1.7mA以下输入响应时间约10ms，但FX0系列的X0-X17和FX0N的X0-X7，0-15ms可变约30ms 不可高速输入输入信号形式无电压接点，或NPN集电极开路输出晶体管AC电压电路隔离电路隔离 光耦合隔离（FX0、FXON）输入动作显示输入ON时 LED灯亮表1-3 FX系列PLC输出技术指标项目继电器输出晶闸管输出晶体管输出外部电源AC250V，DC30V以下（需外部整流二级管）AC85V-240VDC5V-30V最大负载电阻负载2A/1点8A/4点公用，8A/8点公用0.3/1点0.8A/4点（1A/1点2A/4点）0.5A/1
9、点0.8A/4点0.1A/1点0.4A/4点(1A/1点2A/4点)0.3A/1点1.6A/4点最大负载感性负载80VA15VA/AC100V 30VA/700V 50VA/AC100V 100VA/AC200V12W/DC24V2.4W/DC24V(24W/DC24V)7.2W/DC24V灯负载100W30W(100W)1.5W/DC24V2.4W/DC24V(3W/DC24V)1W/DC24V开路漏电流1Ma/AC100V 2MA/AC200V(1.5MA/AC1003MA/AC200V)0.1MA以下响应时间约10msON时：1ms,OFF时：10msON时：0.2ms以下OFF时：0.
10、2ms以下大电流时0.4ms以下电路隔离机械隔离光电晶闸管隔离光耦合隔离输出动作显示继电器线圈通电时LED灯亮光电晶闸管驱动LED灯亮光耦合驱动时LED灯亮3. FX2N系列PLCFX2N系列PLC是FX系列中最高级的模块，它拥有无以匹敌的速度、高级的功能逻辑组件及定位控制等特点。1） 特点（1） 控制点数为16点-256点（主单元：16点、32点、48点、65点、80点、128点）。（2） 灵活的配置。除了具有满足特殊要求的大量特殊功能模块外，6个基本FX2N单元中的每个可扩展到256点的I/O（3） 高速运算。基本指令0.08us/指令；应用指令1.52us/指令至几百us/指令。（4）
11、突出的寄存器容量。FX2N系列包括8000步内置RAM寄存器，用一个寄存器盒可扩展到16000步RAM或EEPROM。（5） 丰富的器件资源。辅助继电器3072点、计时器256点、计数器235点、数据寄存器8000点。2） 功能（1） 实时时钟功能。使用标准型号实时时钟功能可以满足对时间的应用要求。（2） 增加了过程控制。使用FX2N的PID指令或FX2N2LC温控模块可以实现过程控制。（3） 特殊功能模块。增加了大量的特殊功能模块满足单个需要，FX2N主单元可配置总计达8个特殊功能模块，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。（4） 网络能力。可以连接到世界上最流行的开放式网络（CC-l
12、ink、Profibus 、DP 和DeviceNET）或者采用传感器（5） 很强的数学指令集。使用32位处理、浮点数、方根和三角几何指令满足数学功能。（6） 基于Windows软件。使用GX-Developer或FX-PCS/Win-C软件能快速、容易的开发程序。（7） 定位控制功能。通过定位模块（FX-10GMFX2N-20GM）或脉冲输出模块（FX2N-1PG）最多可达16轴的控制。（8） 密码保护。使用一个8位数密码保护程序。（9） 远程维护。通过调制解调器通信可以监测、上传或下载程序和数据到远处的编程软件上。3） FX2N系列PLC主单元型号一览表（见表1-4和表1-5）表1-4 交
13、流电源、24V 直流输入类型型号I/O总点数输入输出尺寸/mnmmn(长厚宽)数目类型数目类型FX2N-16MR-001168漏型8继电器1308790FX2N-16MT168漏型8晶体管1308790FX2N-32MR-0013216漏型16继电器1508790FX2N-32MT3216漏型16晶体管1508790FX2N-48MR-0014824漏型24继电器1828790FX2N-48MT4824漏型24晶体管1828790FX2N-64MR-0016432漏型32继电器22087*90FX2N-64MT6432漏型32晶体管22087*90FX2N-80MR-0018040漏型40继电器2858790FX2N-80MT8040漏型40晶体管2858790FX2N-128MR-00112864漏型64继电器3508790FX2N-128MT12864漏型64晶体管3508790表1-5 24V 直流电源、24V直流输入类型型号I/O总点数输入输出尺寸/mnmmn(长厚宽)数目类型数目类型FX2N-32MR-D3216漏型16继电器1508790FX2N-32MT-D3216漏型16晶体管1508790FX2N-48MR-D4824漏型24继电器1828790FX2N
