可編程序控制器技術及其發(fā)展畢業(yè)論文

分數(shù):華南理工大學廣州學院課程設計任務書題目：可編程序控制器技術及其發(fā)展課程：電氣設備與PLC課程設計專業(yè)：自動化班級：2014級2班姓名：學號：電信學院電氣設備與PLC課程設計

指導老師評價表院（部）年級專業(yè)班級學生姓名學生學號題目一、指導老師評語指導老師簽名:2016年12月、成績評定（分優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等次）目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章可編程序控制器概述1\o"CurrentDocument"1.1可編程序控制器的產生和定義1\o"CurrentDocument"1.2可編程序控制器的主要功能及特點2\o"CurrentDocument"1.3可編程序控制器的分類5\o"CurrentDocument"1.4可編程序控制器的發(fā)展趨勢6\o"CurrentDocument"第二章可編程序控制器的結構和工作原理7\o"CurrentDocument"2.1可編程序控制器的組成與基本結構7\o"CurrentDocument"2.2可編程序控制器的工作原理及主要技術指標10\o"CurrentDocument"第三章可編程序控制器的功能特點12\o"CurrentDocument"3.1序控制器的功能12\o"CurrentDocument"3.2程序控制器的功能特點13\o"CurrentDocument"第四章霓虹燈控制系統(tǒng)設計15\o"CurrentDocument"4.1任務分析及功能闡述15PLC接線圖16\o"CurrentDocument"I/O分配表17\o"CurrentDocument"4.4控制流程的設計184.5梯形圖的設計19\o"CurrentDocument"第五章可編程序控制器發(fā)展趨勢23\o"CurrentDocument"第六章學習PLC建議與方法23\o"CurrentDocument"6.1學習PLC建議23\o"CurrentDocument"6.2學習PLC的方法24第一章可編程序控制器概述可編程控制器(ProgrammableController簡稱PLC)。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)?？删幊炭刂破骶哂心芰姟⒖煽啃愿?、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點，是當代工業(yè)生產自動化的主要手段和重要的自動化控制設備。1.1可編程序控制器的產生和定義一、可編程序控制器的產生在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領域中是以繼電控制器占主導地位的。這種由繼電器構成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高，尤其是對生產工藝多變的系統(tǒng)適應性更差，一旦生產任務和工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構，這造成了時間和資金的嚴重浪費。20世紀60年代末期，為了使汽車改型或改變工藝流程時不改動原有繼電器柜內的接線，以便降低生產成本，縮短新產品的開發(fā)周期，以滿足生產的需求。美國通用汽車公司(GM公司)1968年提出了研制新型控制裝置的十項指標，其主要內容如下：編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調試程序；價格便宜，性價比高于繼電器控制系統(tǒng)；可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；體積小于有繼電器控制柜的體積，能耗少；能與計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；輸入量是交流115V電壓信號(美國電網(wǎng)電壓是110V)；輸出量是交流115V電壓信號、輸出電流在2A以上，能直接驅動電磁閥等；具有靈活的擴展能力；硬件維護方便，采用插入式模塊結構；用戶存儲器容量至少在4KB以上(根據(jù)當時的汽車裝配過程的要求提出)。從上述10項指標可以看出，它實際上就是當今可編程序控制器最基本的功能，具備了可編程序控制器的特點。1969年，美國數(shù)字設備公司(DEG)根據(jù)上述要求研制出第一臺可編程序控制器，型號為PDP-14，并在GM公司的汽車生產線上適用成功，于是第一臺可編程序控制器誕生了。二、可編程序控制器的定義由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它進行確切的定義是比較困難的。美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經過四年的調查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為PC(ProgrammableController)，但為了與個人計算機PC(PersonalComputer)相區(qū)別，常將可編程序控制器簡稱為PLC，并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運算為主，能完成邏輯、順序、定時、計數(shù)和運算等功能，用于控制機器或生產過程的自動化控制裝置。1982年，國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee，IEC)頒布了PLC標準草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中對PLC作了如下的定義：“PLC是一種數(shù)字運算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。”上述的定義表明，PLC是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎，結合計算機技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。1.2可編程序控制器的主要功能及特點一、可編程序控制器的主要功能1.開關邏輯和順序控制這是PLC應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種控制要求。模擬控制（A/D和D/A控制）在工業(yè)生產過程中，許多連續(xù)變化的需要進行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。過去，PLC長于邏輯運算控制，對于模擬量的控制主要靠儀表或分布式控制系統(tǒng)，目前大部分PLC產品都具備處理這類模擬量的功能，而且編程和使用方便。定時/計數(shù)控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時器與計數(shù)器。對于定時器，定時間隔可以由用戶加以設定；對于計數(shù)器，如果需要對頻率較高的信號進行計數(shù)，則可以選擇高速計數(shù)器。步進控制PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進控制功能。.運動控制在機械加工行業(yè)，可編程序控制器與計算機數(shù)控（CNC）集成在一起，用以完成機床的運動控制。數(shù)據(jù)處理大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進行算術運算、數(shù)據(jù)傳送，而且還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)顯示打印等操作，有些PLC還可以進行浮點運算和函數(shù)運算。通信聯(lián)網(wǎng)PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。二、可編程序控制器的特點PLC能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。其主要特點如下：可靠性高可靠性指的是可編程控制器平均無故障工作時間。由于可編程序控制器采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現(xiàn)場。可編程序控制器已被廣大用戶公認為是最可靠的工業(yè)控制設備之一?？刂乒δ軓娨慌_小型可編程序控制器內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比。可編程序控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制與集中管理。用戶使用方便可編程序控制器產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯陌惭b接線也很方便，有較強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。編程方便、簡單梯形圖是可編程序控制器使用最多的編程語言，其電路符號、表達方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象、直觀、簡單、易學，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。設計、安裝、調試周期短可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少，縮短了施工周期?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蚩梢栽趯嶒炇夷M調試，模擬調試好后再將PLC控制系統(tǒng)在生產現(xiàn)場進行安裝和接線，在現(xiàn)場的統(tǒng)調過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，大大縮短了設計和投運周期。易于實現(xiàn)機電一體化可編程序控制器體積小、重量輕、功耗低、抗振防潮和耐熱能力強，使之易于安裝在機器設備內部，制造出機電一體化產品。目前以PLC作為控制器的CNC設備和機器人裝置已成為典型。1.3可編程序控制器的分類目前PLC的種類非常多，型號和規(guī)格也不統(tǒng)一，了解PLC的分類有助于PLC的選型和應用。按點數(shù)和功能分類為了適應不同工業(yè)生產過程的應用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入/輸出信號數(shù)是不一樣的。一般將一路信號叫做一個點，將輸入點數(shù)和輸出點數(shù)的總和稱為機器的點數(shù)，簡稱I/O點數(shù)。一般講，點數(shù)多的PLC，功能也越強。按照點數(shù)的多少，可將PLC分為超小(微)、小、中、大四種類型。超小型機：I/O點數(shù)為64點以內，內存容量為256?1000字節(jié)；小型機：I/O點數(shù)為64?256，內存容量為1?3.6K字節(jié)；小型及超小型PLC主要用于小型設備的開關量控制，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制、通信等功能。中型機：I/O點數(shù)為256?1024，內存容量為3.6?13K字節(jié)；中型PLC除具有小型、超小型PLC的功能外，還增加了數(shù)據(jù)處理能力，適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng)。大型機：I/O點數(shù)為1024以上，內存容量為13K字節(jié)以上；大型PLC的功能更加完善，多用于大規(guī)模過程控制、集散式控制和工廠自動化網(wǎng)絡。按結構形式分類通常從PLC硬件結構形式上分整體式結構和模塊式結構。整體式結構一般的小型及超小型PLC多為整體式結構，這種可編程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及與編程器或EPROM寫入器相連的接口、輸入/輸出端子、電源、指示燈等都裝配在一起的整體裝置。它的優(yōu)點是結構緊湊，體積小，成本低，安裝方便，缺點是主機的I/O點數(shù)固定，使用不靈活。西門子公司的S7-200系列PLC為整體式結構。模塊式結構模塊式結構又叫積木式。這種結構形式的特點是把PLC的每個工作單元都制成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊等。另外，機器上有一塊帶有插槽的母板，實質上就是計算機總線。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，都插到母板上，就構成了一個完整的PLC。這種結構的PLC的特點是系統(tǒng)構成非常靈活，安裝、擴展、維修都很方便，缺點是體積比較大。常見產品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H，西門子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等。按生產廠家分類PLC的生產產家很多，國內國外都有，其點數(shù)、容量、功能各有差異，但都自成系列，比較有影響的廠家有：日本立石（OMRON）公司的C系列可編程序控制器；日本三菱（MITSUBISHI）公司的F、F1、F2、FX2系列可編程序控制器；日本松下（PANASONIC）電工公司的FP1系列可編程序控制器；美國通用電氣（GE）公司的GE系列可編程序控制器；美國艾論一布拉德利（A--B）公司的PLC-5系列可編程序控制器；德國西門子（SIEMENS）公司的S5、S7系列可編程序控制器。1.4可編程序控制器的發(fā)展趨勢隨著PLC技術的推廣、應用，PLC將向兩個方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面則向著小型化的方向發(fā)展。PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在大中型PLC高功能、大容量、智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復雜系統(tǒng)進行綜合的自動控制。PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個方面：為了減小體積、降低成本，向高性能的整體型發(fā)展；在提高系統(tǒng)可靠性的基礎上，產品的體積越來越小，功能越來越強；應用的專業(yè)性，使得控制質量大大提高。另外，PLC在軟件方面也將有較大的發(fā)展。系統(tǒng)的開放使第三方的軟件能方便地在符合開放系統(tǒng)標準的PLC上得到移植。除了采用標準化的硬件外，采用標準化的軟件也能大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期；同時，標準化的軟件由于經受了實際應用的考驗，它的可靠性也明顯提高。

總之，PLC總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、容量大、體積小、成本低、通信聯(lián)網(wǎng)功能強。第二章可編程序控制器的結構和工作原理2.1可編程序控制器的組成與基本結構PLC是微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物，從廣義上講，PLC也是一種計算機系統(tǒng)，只不過它比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入/輸出接口，具有更適用于控制要求的編程語言，具有更適應于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。因此，PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機，它的實際組成與一般微型計算機系統(tǒng)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。一、可編程序控制器的硬件系統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)由主機系統(tǒng)、輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)及外部設備組成。主機系統(tǒng)電源備設部外二三二

用戶輸入設備盒式磁帶機―打印機——EPROM寫入器圖形監(jiān)控系統(tǒng)-PLC或上位計算機編程器設O口外V接存儲器RAM微處理器（CP運算器控制器輸入單元輸出單元用戶輸出設備I/O擴展電源備設部外二三二

用戶輸入設備盒式磁帶機―打印機——EPROM寫入器圖形監(jiān)控系統(tǒng)-PLC或上位計算機編程器設O口外V接存儲器RAM微處理器（CP運算器控制器輸入單元輸出單元用戶輸出設備I/O擴展接口I/O擴展接口EPROM（系統(tǒng)程序）（用戶程序微處理器單元(CentralProcessingUnit,CPU)。CPU是PLC的核心部分，它包括微處理器和控制接口電路。微處理器是PLC的運算控制中心，由它實現(xiàn)邏輯運算，協(xié)調控制系統(tǒng)內部各部分的工作。它的運行是按照系統(tǒng)程序所賦予的任務進行的。存儲器。存儲器是PLC存放系統(tǒng)程序、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元。它包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。只讀存儲器(ROM)在使用過程中只能取出不能存儲，而隨機存取存儲器(RAM)在使用過程中能隨時取出和存儲。輸入/輸出模塊單元。PLC的對外功能主要是通過各類接口模塊的外接線，實現(xiàn)對工業(yè)設備和生產過程的檢測與控制。通過各種輸入/輸出接口模塊，PLC既可檢測到所需的過程信息，又可將處理結果傳送給外部過程，驅動各種執(zhí)行機構，實現(xiàn)工業(yè)生產過程的控制。通過輸入模塊單元，PLC能夠得到生產過程的各種參數(shù)；通過輸出模塊單元，PLC能夠把運算處理的結果送至工業(yè)過程現(xiàn)場的執(zhí)行機構實現(xiàn)控制。為適應工業(yè)過程現(xiàn)場對不同輸入/輸出信號的匹配要求，PLC配置了各種類型的輸入/輸出模塊單元。I/O擴展接口。I/O擴展接口是PLC主機為了擴展輸入/輸出點數(shù)和類型的部件，輸入/輸出擴展單元、遠程輸入/輸出擴展單元、智能輸入/輸出單元等都通過它與主機相連。I/O擴展接口有并行接口、串行接口等多種形式。外設I/O接口。外設I/O接口是PLC主機實現(xiàn)人機對話、機機對話的通道。通過它，PLC可以和編程器、彩色圖形顯示器、打印機等外部設備相連，也可以與其他PLC或上位計算機連接。外設I/O接口一般是RS232C或RS422A串行通信接口，該接口的功能是進行串行/并行數(shù)據(jù)的轉換，通信格式的識別，數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e檢驗，信號電平的轉換等。對于一些小型PLC，外設I/O接口中還有與專用編程器連接的并行數(shù)據(jù)接口。電源。電源單元是PLC的電源供給部分。它的作用是把外部供應的電源變換成系統(tǒng)內部各單元所需的電源，有的電源單元還向外提供直流電源，給與開關量輸入單元連接的現(xiàn)場電源開關使用。電源單元還包括掉電保護電路和后備電池電源，以保持RAM在外部電源斷電后存儲的內容不丟失。PLC的電源一般采用開關電源，其特點是輸入電壓范圍寬，體積小，質量輕，效率高，抗干擾性能好。輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)是PLC輸入輸出單元的擴展部件，當用戶所需的輸入/輸出點數(shù)或類型超出主機的輸入/輸出單元所允許的點數(shù)或類型時，可以通過加接輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)來解決。輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)與主機的輸入/輸出擴展接口相連，有兩種類型：簡單型和智能型。簡單型的輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)本身不帶中央處理單元，對外部現(xiàn)場信號的輸入/輸出處理過程完全由主機的中央處理單元管理，依賴于主機的程序掃描過程。通常，它通過并行接口與主機通信，并安裝在主機旁邊，在小型PLC的輸入/輸出擴展時常被采用。智能型的輸入/輸出擴展環(huán)節(jié)本身帶有中央處理單元，它對生產過程現(xiàn)場信號的輸入/輸出處理由本身所帶的中央處理單元管理，而不依賴于主機的程序掃描過程。通常，它采用串行通信接口與主機通信，可以遠離主機安裝，多用于大中型PLC的輸入/輸出擴展。外部設備編程器。它是編制、調試PLC用戶程序的外部設備，是人機交互的窗口。通過編程器可以把新的用戶程序輸入到PLC的RAM中，或者對RAM中已有程序進行編輯。通過編程器還可以對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，這對調試和試運行用戶程序是非常有用的。除了上述專用的編程器外，還可以利用微機(如IBM-PC)，配上PLC生產廠家提供的相應的軟件包來作為編程器，這種編程方式已成為PLC發(fā)展的趨勢。現(xiàn)在，有些PLC不再提供編程器，而只提供微機編程軟件，并且配有相應的通信連接電纜。彩色圖形顯示器。大中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產過程的流程圖、實時過程參數(shù)、趨勢參數(shù)及報警參數(shù)等過程信息，使得現(xiàn)場控制情況一目了然。打印機。PLC也可以配接打印機等外部設備，用以打印記錄過程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)以及報警事故記錄表等。PLC還可以配置其他外部設備，例如，配置存儲器卡、盒式磁帶機或磁盤驅動器，用于存儲用戶的應用程序和數(shù)據(jù)；配置EPROM寫入器，用于將程序寫入到EPROM中。二、可編程序控制器的軟件系統(tǒng)PLC除了硬件系統(tǒng)外，還需要軟件系統(tǒng)的支持，它們相輔相成，缺一不可，共同構成PLC。PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序（又稱系統(tǒng)軟件）和用戶程序（又稱應用軟件）兩大部分組成。系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，安裝在PLC上，隨產品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調用的標準程序模塊等。用戶程序用戶程序是根據(jù)生產過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應用程序。用戶程序包括開關量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應用程序等。2.2可編程序控制器的工作原理及主要技術指標一、可編程序控制器的工作原理可編程控制器是一種專用的工業(yè)控制計算機，其工作原理與計算機控制系統(tǒng)的工作原理基本相同。PLC是采用周期循環(huán)掃描的工作方式，CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務的循環(huán)序列稱為掃描。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是CPU的循環(huán)掃描，并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來完成的。一個掃描周期（工作周期）主要分為以下幾個階段：輸入采樣掃描階段這是第一個集中批處理過程，在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中，在當前的掃描周期內，用戶程序用到的輸入信號的狀態(tài)（ON或OFF）均從輸入映像寄存器中去讀取，不管此時外部輸入信號的狀態(tài)是否變化。即使此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取，對于這種采集輸入信號的批處理，雖然嚴格上說每個信號被采集的時間有先有后，但由于PLC的掃描周期很短，這個差異對一般工程應用可忽略，所以可以認為這些采集到的輸入信息是同時的。執(zhí)行用戶程序掃描階段這是第二個集中批處理過程，在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、從左至右的順序進行掃描，每掃描到一條指令，所需要的輸入信息的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中去讀取，而不是直接使用現(xiàn)場的立即輸入信號。對其他信息，則是從PLC的元件映像寄存器中去讀取，在執(zhí)行用戶程序中，每一次運算的中間結果都立即寫入元件映像寄存器中，對輸出繼電器的掃描結果，也不是馬上去驅動外部負載，而是將其結果寫入到輸出映像寄存器中。在此階段，允許對數(shù)字量I/O指令和不設置數(shù)字濾波的模擬量I/O指令進行處理，在掃描周期的各個部分，均可對中斷事件進行響應。在這個階段，除了輸入映像寄存器外，各個元件映像寄存器的內容是隨著程序的執(zhí)行而不斷變化的。輸出刷新掃描階段這是第三個集中批處理過程，當CPU對全部用戶程序掃描結束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經輸出端子去驅動各輸出繼電器所帶的負載。在輸出刷新階段結束后，CPU進入下一個掃描周期，重新執(zhí)行輸入采樣，周而復始。二、可編程序控制器的主要技術指標輸入/輸出點數(shù)可編程控制器的I/O點數(shù)指外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和。它是描述的PLC大小的一個重要的參數(shù)。存儲容量PLC的存儲器由系統(tǒng)程序存儲器，用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器三部分組成。PLC存儲容量通常指用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項重要技術指標。掃描速度可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作，完成1次掃描所需的時間叫做掃描周期。影響掃描速度的主要因素有用戶程序的長度和PLC產品的類型。PLC中CPU的類型、機器字長等直接影響PLC運算精度和運行速度指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和?？删幊炭刂破鞯木幊讨噶钤蕉?，軟件功能就越強，但掌握應用也相對較復雜。用戶應根據(jù)實際控制要求選擇合適指令功能的可編程控制器。通信功能通信有PLC之間的通信和PLC與其他設備之間的通信。通信主要涉及通信模塊，通信接口，通信協(xié)議和通信指令等內容。PLC的組網(wǎng)和通信能力也已成為PLC產品水平的重要衡量指標之第三章可編程序控制器的功能特點3.1序控制器的功能邏輯控制PLC具有邏輯運算功能，能夠進行與、或、非等邏輯運算，可以代替繼電器進行開關量控制故它可替代繼電器進行開關量控制。定時控制為滿足生產控制工藝對時間的要求，PLC一般提供時間繼電器，如FX1S提供T0—T63共64個計時器。并且計時時間常數(shù)在范圍內用戶編寫程序時自己設定：接通延時、關斷延時和定脈沖等方式。并且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便。計數(shù)控制為滿足計數(shù)的需要，不同的PLC提供不同數(shù)量、不同類型的計數(shù)器。如FX1S提供16位增量計數(shù)C0—C15（一般用）、C16—C31（保持用），32位高速可逆計數(shù)器C235—C245（單相單輸入）、C246—C250（單相雙輸入）、C251—C255（雙相雙輸入）共26個定時器。用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式，可以連接碼盤進行位置檢測，且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便步進順序控制步進順序控制是plc最基本的控制方式。是為有時間或運行順序的生產過程專門設置的指令，在前道工序完成之后，就轉入下一道工序，使一臺PLC可作為多部步進控制器使用。對控制系統(tǒng)的監(jiān)控PLC具有較強的監(jiān)控能力，操作人員可以根據(jù)PLC的監(jiān)控信息，通過監(jiān)控命令，可以監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而改變對異常值的設定。數(shù)據(jù)處理PLC具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，隨著PLC的發(fā)展，已經能對大量的數(shù)據(jù)進行快速處理。如數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能。通信和聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉移、數(shù)據(jù)文檔轉移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或專有的通信協(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉移。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠程端也可以采用PLC作場機。8.輸入/輸出接口調理功能具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節(jié)。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。9.人機界面功能提供操作者以監(jiān)視機器、過程工作必需的信息。允許操作者和PLC系統(tǒng)與其應用程序相互作用，以便作出決策和調整。實現(xiàn)人機界面功能的手段：從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個人計算機、工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。3.2程序控制器的功能特點可靠性高PLC是專門為工業(yè)控制設計的，在設計和制造過程中采取了多層次抗干擾、精選元件的措施，可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強電設備一起工作，運行的穩(wěn)定性和可靠性較高。PLC是以集成電路為基本單元的電子設備，內部處理不依賴于接點，元件的壽命長，平均無故障工作時間高。2.編程簡單易學PLC的最大特點之一，就是采用易學易懂的梯形圖語言，它是以計算機軟件技術構成人們慣用的繼電器模型，形成一套獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言。方便電氣人員在了解PLC工作原理和它的編程技術后，就可迅速地結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用于實際控制系統(tǒng)中。通用性強，使用方便由于PLC自身硬件特點，用戶在進行控制系統(tǒng)的設計時，不需要自己設計和制作硬件裝置，只需要根據(jù)控制要求進行模塊的配置；用戶所作的工作只是設計滿足控制對象的控制要求的應用程序。對于一個控制系統(tǒng)，當控制要求改變時，只需修改程序，就能變更控制功能；與外圍設備的連接方便，通訊協(xié)議標準。4.系統(tǒng)設計周期短由于系統(tǒng)硬件的設計任務僅僅是根據(jù)對象的控制要求配置適當?shù)哪K，而不要設計具體的接口電路，同時軟件設計和外圍電路設計可以同時進行，這樣大大縮短了整個系統(tǒng)設計的時間，加快了系統(tǒng)的設計周期。5.對生產工藝改變適應性強其控制功能是通過軟件編程來實現(xiàn)的，當生產工藝改變時，在很大程度上只需改變用戶程序這對現(xiàn)代化的小批量、多品種產品的生產尤其適合；現(xiàn)今plc已經朝著嵌入式系統(tǒng)發(fā)展，將進入日常生活中。.安裝簡單、調試方便、維護工作量小PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器控制系統(tǒng)少得多，只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O口相連。PLC軟件設計和調試大部分可以在實驗室模擬進行，模擬調試好后再將PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)場聯(lián)機調試，方便省時。其本身可靠性高，有完善的自診斷能力和系統(tǒng)監(jiān)管力，方便迅速故障查明和排除，維護的工作效率高。.適應工業(yè)環(huán)境PLC的技術條件能在一般高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，能在強電磁干擾環(huán)

下可靠工作。這是PLC產品的市場生存價值。章霓虹燈控制系統(tǒng)設計4.1任務分析及功能闡述本控制系統(tǒng)主要是用于控制霓虹燈和邊框流水燈按順序的閃爍。輸入程序后可以通過硬件進行燈的自動閃爍，達到宣傳的目的。如圖3-1，八個字能按順序地進行亮滅，并且邊框的燈能同時閃爍。VIV

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00000000800鼎承大同缽傳天工VT1800800鼎承大同缽傳天工VT1800\/\/ITIII圖4-1霓虹燈現(xiàn)實用PLC對霓虹燈廣告屏實現(xiàn)控制，其具體要求如下：⑴該廣告屏中間8個霓虹燈字亮滅的時序為“鼎”字亮到“承”字亮到“大”字亮……“工”字亮,時間間隔均為1S,8個霓虹燈字全亮后，顯示10S,再反過來從“工”字到“天”字…“鼎”字順序熄滅.全滅后，停亮2S,再從頭開始運行，周而復始。⑵廣告屏四周的流水燈共24只，一直亮。⑶系統(tǒng)有單步'連續(xù)控制,有啟動和停止按鈕。⑷系統(tǒng)霓虹燈字，白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。SB1SB2SB3I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7COM220v圖4-2PLC電氣原理圖的設計I/O分配表根據(jù)控制要求,PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入'輸出(I\0)地址編排如下表所示，見表4.3。地址注釋I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕I0.2單步/連續(xù)開關Q0.0霓虹燈1Q0.1霓虹燈2Q0.2霓虹燈3Q0.3霓虹燈4Q0.4霓虹燈5Q0.5霓虹燈6Q0.6霓虹燈7Q0.7霓虹燈8表4-3I/O分配表通過以上資料分析，我選擇了S7-200系列中的CPU224,CPU224是S7-200系列中具有較強控制能力的小型控制器。S7-200系列CPU224集成了14點輸入/10點輸出，共有24點數(shù)字量I/O。它適合本次設計的要求，并且具有較強的控制能力的小型控制器，相對于其它系列CPU224能更好的應用于本次設計中的任務，并且具有較高的性能價格比，應用廣泛。4.4控制流程的設計圖4-4流程圖的設計4?51^8?|m-riNxlwoikfl圖4-5梯形圖的設計程序運行原理說明本程序是用S7_200所寫的，在啟動按鈕按下以后，程序開始運行，霓虹燈字的開始亮滅，在按下啟動按鈕以后，八個字會按要求亮滅，主要是計時器控制的，開始時燈的正序亮，然后是燈的反序滅。霓虹燈的亮滅，狀態(tài)比較多，我是把每一種亮的情況都納入一個狀態(tài)的，最后，會由正序的亮轉換成反序的滅。第五章可編程序控制器發(fā)展趨勢PLC的應用是基于其以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便等一系列優(yōu)點，因而在制造、冶金、能源、交通、化工、電力等領域有著廣泛的應用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的支柱之一。根據(jù)這些特點，可將其應用形式歸納為以下幾種：開關量邏輯控制、模擬量控制、過程控制、定時和計數(shù)控制、順序控制；、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)。PLC的發(fā)展有兩個主要趨勢：大型網(wǎng)絡化向大型網(wǎng)絡化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展，主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。網(wǎng)絡化和通信能力強是PLC發(fā)展的一個重要方面，向下可將多個PLC、I/O框架相連；向上與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相連構成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。多功能是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發(fā)展，即現(xiàn)今開始發(fā)展的嵌入式PLC控制方式；隨著自調整、步進電機控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領域更加寬廣。如研制出了多回路閉環(huán)控制模塊、步進電機控制模塊、仿真模塊和通信處理模塊等。并為用戶提供了方便的人機界面，用戶程序多級口令保護，極強的計算性能，完善的指令集，通過工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS以及以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡能力，強勁的內部集成功能，全面的故障診斷功能；模塊式結構可用于各處性能的擴展，脈沖輸出晶閘管步進電機和直流電機；快速的指令處理大大縮短了循環(huán)周期，并采用了高速計數(shù)器，高速中斷處理可以分別響應過程事件，大幅度降低了成本。3、高可靠性由于控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，一些公司已將自診斷技術、冗余技術、容錯技術廣泛應用到現(xiàn)有產品中，推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)，并采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。PLC即使在惡劣、不穩(wěn)定的工作環(huán)境下，堅固、全密封的模板依然可正常工作，在操作運行過程中模板還可熱插拔第六章學