3.2.1 PLC 選型

PLC是執(zhí)行元件執(zhí)行動(dòng)作的發(fā)起者，是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的核心部件， PLC自身的性能也在一定程度上決定著試驗(yàn)臺(tái)整體性能，與此同時(shí)，PLC邏輯 程序的正確編寫(xiě)也是整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時(shí)是本次試驗(yàn)臺(tái)搭建過(guò)程中 的一個(gè)難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)。

PLC即可編程邏輯控制器，它是一種可編程的存儲(chǔ)器，其內(nèi)部有用于程序存 儲(chǔ)的單元，并能夠面向用戶進(jìn)行順序控制、定時(shí)等操作。PLC實(shí)質(zhì)上是一種用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件構(gòu)成與微型計(jì)算機(jī)類(lèi)似，主要由：電源、*處理單 元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等構(gòu)成。

PLC以掃描的形式進(jìn)行工作，PLC的掃描周期分為：輸入采樣、用戶程序 執(zhí)行、輸出刷新^[42_^43]。不同的PLC在整個(gè)工作運(yùn)行過(guò)程中以一個(gè)一定的掃描速 度重復(fù)上述三個(gè)階段。

(1) 輸入采樣階段：在此階段，PLC以掃描的方式讀入所有輸入數(shù)據(jù)，并 將數(shù)據(jù)存入I/O映像區(qū)的相應(yīng)單元中。此階段的顯著特點(diǎn)是：在程序執(zhí)行過(guò)程中 即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，存儲(chǔ)在I/O映像區(qū)的響應(yīng)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)在下一個(gè)掃描周 期開(kāi)始前也不會(huì)隨之改變，這就是所謂的集中輸入方式。

(2) 用戶程序執(zhí)行階段：在此階段，PLC總是從上而下，從左到右依次掃 描用戶程序，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，然后依據(jù)運(yùn)算結(jié)果，刷新邏輯線圈在存儲(chǔ) 區(qū)域中的邏輯狀態(tài)。此階段的顯著特點(diǎn)是：在程序執(zhí)行的過(guò)程中可以使用立即指 令。S卩，若使用此I/O指令，輸入過(guò)程映像存儲(chǔ)器的值不變，而程序會(huì)直接從I/O 模塊中取值，輸出過(guò)程映像存儲(chǔ)器的值會(huì)被立即更改。

(3) 輸出刷新階段：此階段在用戶程序執(zhí)行階段之后，也是PLC —個(gè)掃描 周期的后階段。此階段結(jié)束后產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)和輸出狀態(tài)才是真正的PLC輸 出。這也是就所謂的集中輸出。此輸出值通過(guò)輸出電流來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部設(shè)備

在了解PLC的工作原理之后，要依據(jù)試驗(yàn)臺(tái)的具體需求進(jìn)行PLC的選型。 經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，本試驗(yàn)臺(tái)搭建的過(guò)程中所需要的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)均為18個(gè)。由 于該試驗(yàn)臺(tái)搭建時(shí)所需要的輸入輸出信號(hào)點(diǎn)不多，因此所選PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù) 均超過(guò)18即可。由于歐姆龍系列PLC更加適用于小型系統(tǒng)，編程更容易，故考 慮選用歐姆龍系列PLC。CP1H系列PLC是歐姆龍?jiān)?/span>CS/CJ中型機(jī)的基礎(chǔ)上研 制開(kāi)發(fā)的，是性能較好，擴(kuò)展能力較強(qiáng)的小機(jī)型PLC。，處理速度對(duì)于基本 指令為O.l^is; I/O容量多7個(gè)擴(kuò)展單元，開(kāi)關(guān)量大320點(diǎn)，模擬量大37 路。擁有自由端口兩個(gè)，可用于RS-232和RS-485通訊，并配有通用USB端口， 方便程序的上傳和下載。

本文在考慮滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)要求的同時(shí)，綜合考慮到后續(xù)試驗(yàn)臺(tái)的二次開(kāi) 發(fā)，本文選用CP1H-XA40DT-D型號(hào)的歐姆龍PLC以及CP1W-16ER的擴(kuò)展模塊。 此型號(hào)PLC具有24個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，并具有模擬量輸出輸入功能。 CP1W-16ER的擴(kuò)展模塊的輸出點(diǎn)數(shù)量為16個(gè)。

3.2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

在完成PLC選型之后，需要進(jìn)行PLC程序的編寫(xiě)以使其能對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行 控制，PLC程序編寫(xiě)過(guò)程的一般步驟是：首先要完成輸入輸出點(diǎn)的定義，然后是 26