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第三章 PLC 微机调速器的硬件分析 第一节 用于水轮机微机调速器的可编程控制器 世界上200 多家PLC 厂商、 多个品种的PLC 产品，大体可以将它们按地域分成3 的，但是，日本产品除了在技术上有很大发展外，还在小型PLC 系列中显示出其独到之处 和优点。 从原理上讲，当前世界上生产的中、小型可编程控制器（PLC ），都可以作为水轮机PLC 微机调速器的硬件核心。作者在从事PLC 水轮机微机调速器研究、教学和生产中，受有关 单位委托，有幸主持开发了采用上述3 大流派、8 种不同的PLC 系列作为硬件主体的水轮 机微机调速器的PLC 微机调节器。它们都已经在小批量生产，并在国内外水电站成功地运 行。这里，选择几种有代表性的PLC 系列，就其构成水轮机微机调速器的原理作一简要介 [8 17~19] 绍 、 。 表 3-1 列出了国内PLC 微机调速器生产厂家用以构成 PLC 水轮机微机调速器的几种 PLC 系列。虽然表中每一种产品都有各自的特点和优势，但从技术特性、硬件构成、软件 体系等方面来看，更多地具有共性。下面将以日本三菱 FX2N 系列PLC 为例，对用于PLC [22] 水轮机微机调速器的可编程控制器进行介绍与分析 。 一、FX2N 可编程控制器的特点 日本三菱FX2N 系列可编程控制器是当前小型PLC 领域内技术先进、性能/价格比高、 单元/模块齐全的主流产品系列之一。由FX2N 以及在它以前的FX2 可编程控制器构成的水轮 机微机调速器，已有近 台在国内大中小型水电站运行。FX2N 可编程控制器的主要特点 如下： ① 按其结构来说，FX2N 系列PLC 具有单元式和模块式的混合结构。它包含基本单元 （含CPU、内部存储器、开关量输入/输出模块和电源模块）、扩展单元（内含开关量输入/ 输出模块和电源模块）、开关量扩展模块（由基本单元、扩展单元供电源）、特殊扩展功能 · · 板及模块。FX2N 系列PLC 具有组成系统简单、扩展修改方便、能适应不同功能需求等特点。 ② 内装8K 步有备用电池的RAM 存储器，可供用户程序调试及使用。有多达 16K 步 的EEPROM 或EPROM 存储卡盒供选用，以便可靠地保持最终用户程序。 ·65 · ·66 · ③ 通过MEDOC 等编程软件，可在其菜单提示下方便、快速地编辑用户程序；可以离 线或在线地修改数据及用户程序，可以在线监视PLC 系统运行状态；当PLC 自行检测出错 误时，可提示故障类型及原因。 ④ 具有丰富的、种类较为齐全的开关量扩展模块和特殊扩展模块，例如：模拟量输入 （A/D ）、模拟量输出（D/A ）、温度传感器输入、热电偶输入、高速计数、脉冲输出、定位、 通信等特殊功能板或模块。 ⑤ 具有包括顺序功能图方式、梯形“ 电路” 图方式和指令字方式在内的、简便的应用 指令集。除了有一般的逻辑类指令和应用功能指令之外，还有与外部I/O 设备接口的指令、 浮点和超越函数指令、高速处理指令等特殊指令，用户在编辑水轮机微机调速器的程序时 十分简单和方便。 ⑥ 具有多达15 点的中断功能，较好地与水轮机微机调速器的需求相匹配。 ⑦ 其性能/价格比高，对中、小型水轮机微机调速器成为现实可行的选择。 二、FX2N 可编程控制器的单元和模块 1. 基本单元、扩充单元和开关量扩展模块 表3-2 列出了FX2N 系列PLC 的基本单元、扩充单元和开关量扩展模块。 表3-2 FX2N 的单元和开关量扩展模块 基本单元 型 号 输入点数