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 PLC的配线主要包括电源接线、接地、I/O接线及对扩展单元的接线等。

（1）电源接线与接地

PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC，在干扰强或可靠性要求高的场合，动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线，用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧好接380V，这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源好采用稳压电源，因为整流滤波电源有较大的波纹，容易引起误动作。

良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击保证PLC可靠工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地，一般用独自的接地装置，单独接地，接地线应尽量短，一般不超过20m，使接地点尽量靠近PLC。

²        ²        交流电源接线安装如图42所示。说明如下：

1用一个单极开关a将电源与CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用一台过流保护设备b以保护CPU 的电源输出点以及输入点，也可以为每个输出点加上保险丝。

3当使用Micro PLC 24VDC 传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。

4将S200 的所有地线端子同近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm2 的电线连接到独立接地点上(也称一点接地)。

5本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入e，扩展模块f，以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。

6在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。

²        ²        直流电源安装如图43所示。说明如下：

1用一个单极开关a，将电源同CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用过流保护设备b、c、d，来保护CPU 电源、输出点，以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用Micro 24VDC 传感器电源时不用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。

3用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。

4在应用中把所有的DC 电源接地或浮地f（即把全机浮空，整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧）可以抑制噪声，在未接地DC 电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g ，电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路。常取R=1M ，C=4700pf。

5将S200 所有的接地端子同近接地点h连接，采用一点接地，以提高抗干扰能力。

624V 直流电源回路与设备之间，以及120/230V交流电源与危险环境之间，必须进行电气隔离。

图42  120/230V交流电源接线

图43    24V直流电源的安装

（2）I/O接线和对扩展单元的接线

 可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。

 I/O接线时应注意：I/O线与动力线、电源线应分开布线，并保持一定的距离，如需在一个线槽中布线时，须使用屏蔽电缆；I/O线的距离一般不超过300m；交流线与直流线，输入线与输出线应分别使用不同的电缆；数字量和模拟量I/O应分开走线，传送模拟量I/O线应使用屏蔽线，且屏蔽层应一端接地。

      PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单，接线时，先断开电源，将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小，频率高，易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同一线槽内。

为了满足工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作方式采用不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全过程可用图1所示的运行框图来表示。整个过程可分为以下几个部分：

部分是上电处理。PLC上电后对系统进行一次初始化，包括硬件初始化和软件初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。

第二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。当出现致命错误时，CPU被强制为STOP方式，所有的扫描便停止。

图1 PLC运行框图

第三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务过程。首先检查有无通讯任务，如有则调用相应进程，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。

第四部分是程序扫描过程。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序，后把输出处理结果刷新到输出锁存器中。

在上述几个部分中，通讯服务和程序扫描过程是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制信号的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间必须被控制在一定范围内。PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行l KB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。而对于一些需要高速处理的信号，则需要特殊的软、硬件措施来处理。

（1）分组输出  如图7所示，当两组负载不会同时工作时，可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换，使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。

图7  分组输出

（2）矩阵输出  如图8所示为4×4矩阵输出电路，用8个输出点可控制16个负载。要使某个负载接通工作，只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如，当Y010与Y004同时接通时，KM1得电吸合。应当注意的是：当只有某一行对应的输出继电器接通，各列对应的输出继电器才可以任意接通；或者当只有某一列对应的输出继电器接通，各行对应的输出继电器才可以任意接通。否则将会错误接通负载。因此，采用矩阵输出时，必须将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中，否则将无法控制。

图8  矩阵输出

（3）并联输出  通断状态完全相同的负载，可以并联后共用PLC的一个输出点（要考虑PLC输出点的负载驱动能力）。例如PLC控制的交通信灯，              

对应方向（东与西对应、南与北对应）的灯通断规律完全相同，将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。

（4）负载多功能化  一个负载实现多种用途。例如，在传统的继电控制系统中，一个指示灯只指示一种状态。在PLC控制系统中，利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮，这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息，从而节省PLC的输出点。

（5）某些输出信号不进入PLC  系统中某些相对独立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制，直接采用继电器控制即可。

（6）利用输出点扩展输出点  与利用输出点扩展输入点相似，也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如：在输出端口上接有多位LED7段码显示器时，如果采用直接连接，所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。

在图9所示的电路中，CD4513是具有锁存、译码功能的专用共阴极7图9  输出口扩展输出口

段码显示器驱动电路，两只CD4513的数据输入端A～D共用可编程序控制

器的4个输入端，其中A为低位，D为高位。LE端是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来，LE为低电平时，显示器的数不受数据输入信号的影响。显然，N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时，输出的数据分别送到上下两片CD4513中。

  1 引言

    近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC作为一个新兴的工业控制器，以其体积小,功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有独特的优点，在各个领域获得了广泛应用。

    作为国内大的印刷机生产厂家---北人集团公司，为了使产品性能稳定，易于维护，我们采用了以PLC为主控器的控制方案。由于双色印刷机要求易于操作，精度高，故其输入，输出点较多，因此采用了双机通讯。上位机采用三菱FX2N-80MR+32EX+4D/A，主要负责主传动的控制，各机组离合压的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱 FX2N-64MR+4A/D,主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次，受到用户好评。
    
    2 系统结构

    本系统结构图如下：

     其中，上位机与下位机采用了RS485通讯，通讯方便，可靠。对多色机而言，安全因素很重要。在设计中，每个机组既要考虑到安全控制，其中包括本位机组的急停，安全按钮；还要考虑方便操作，包括每个机组均应有正点，反点按钮。因此，一方面输入点增加很多；另一方面，走线也很不方便。采用双机通讯，可以很好地解决此问题，各机组的走线可以按照就近原则，进入离它较近的控制柜内，既节省了走线，也方便了控制。

     由于印刷机是一个精度较高的机械，印刷品的好坏一方面在于机械加工以及安装的精度，另一方面，也取决于水路，墨路的平衡以及合压的准确性。双色机的每一色组，都有水路和墨路装置。为了便于水辊速度的调节，每根水辊都用一个变频器控制，同时，主电机速度也需要变频器调节。因此，为了实现多路速度调节，我们采用了三菱4D/A数模转换器，它将PLC方给出的数字量，根据相应的算法，转换成0~10V直流电压输出，很好地实现了多路速度调节要求。

     在印刷过程中，调版是一个比较繁琐的过程。尤其对多色机来说，各组版对正的精度会对印品产生很大的影响。如果套印不准，印刷品就会出现字面重叠或影像不清。一般来说，印版轴向调节范围为-2mm~+2mm ,周向调节范围为-1mm~+1mm。如果使用手动调版，会浪费很多时间，而且精度不高。为了实现自动打版，我们在版辊上安装了电位器，通过电位器将模拟量传送给4A/D，经过PLC处理，可将版辊的转动精度很好地控制在打版范围内。

     触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提高效率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。三菱触摸屏和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。
    
    3 软件设计

    3．1 给纸设计

    印刷机整体的电气设计还是比较复杂的，对时间的要求也很严格。在机器的很多地方装有接近开关，用来检测不同的时间点。在印刷过程中，走纸的好坏是影响机器质量的一个重要环节。所谓纸走的好坏，指的是无歪张，双张等现象，如果有歪张，双张现象，在高速情况下，就会将走坏的纸，卷入机器内，从而破坏胶皮，给用户带来很大损失。此过程流程如下：

    在实验中，我们发现，按照上述流程编制的程序，在低速没有问题，但速度增高至7000r/h后，就会出现歪张锁不住现象。究其原因，主要是因为光头反应时间和磁铁动作时间滞后造成。程序在执行过程中，采用循环扫描方式，为了让电磁铁输出提前，在设计中，我采用了中断和三菱编程指令的输入输出刷新指令，使电磁铁输出立即执行，提前了电磁铁动作时间，即使在12000r/h的速度下，也能很好的锁住有故障的纸张，解决了给纸的一大难题。

     3．2离合压设计

     离压，合压在印刷中具有很重要的作用。离合压的准确性，对印品质量的好坏有着直接的影响。合压过早，会弄脏压印辊筒，给操作带来很多不便；离压过早，会使后一张纸印不上完整的图案，造成纸张浪费。

     在设计中，离压，合压的程序流程如图所示：

    印刷时，版辊筒与胶皮辊筒先合压，胶皮辊筒与压印辊筒后合压。在我们的机器中，合压全部采用了气动装置，每个气缸都有一个动作时间。由于印刷速度是多段速，在3000~12000r/h之间，根据用户需要可选择不同的速度。但是，气缸动作时间是一定的，齿轮转过角度是一定的，因此，机器速度不同时，合压时间也不同。为了解决此问题，我们根据理论计算值，找出对于不同机器速度时，机器的延时时间。采用比较指令，当机器段速与理论值相等时，延时相应的时间，使压印辊筒与胶皮辊筒准确合压。经过多次试验，离压，合压都没有问题。

    3．3 人机界面设计

    在人机界面中，设计了7幅画面，包括整体图形，故障显示，机器速度和计数显示，水辊速度显示，调版监控等。故障显示使用指示器，给出位元件即可实现闪动效果，让操作者很方便的知道故障部位，整体感很好。在水辊速度显示中，设计了一个柱状图，可以显示水量增加大小，只需按下柱状图，就可增加水量，同时也可方便监控。如图所示：

   
    4． 结束语

    印刷机的一套电气设计属于系统设计，包括硬件，软件设计，涵盖范围较广。这里，我只简单介绍了其中比较重要的几部分，其它细节还有很多，这里不再一一列举。使用三菱的一套控制系统，感觉可靠，方便，在机器批量生产过程中，没有发现大问题。其PLC功能齐全，可靠耐用，指令简洁，与其他产品相比，感觉三菱整体软件系统界面都比较友好，给用户编程，维修都带来极大方便。其触摸屏与PLC有很好的通用性，可通过触摸屏]监视并修改程序，这是其它产品所不能匹及的。三菱的工控元件给设计人员和用户都带来了很多方便。