【正文】 ） 輸入可以是交流 115V； （ 8） 輸出為交流 115V 2A 以上能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥接觸器等； （ 9） 在擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只要很小變更； （ 10） 用 戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4K。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。 PLC 的發(fā)展 雖然 PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步， PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段： （ 1） 早期的 PLC（ 60 年代末 — 70 年代中期） 早期的 PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。 （ 2） 中期的 PLC（ 70 年代中期 — 80 年代中后期） 在 70 年代微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。這樣使的 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 分為開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。 除了上述通用 I/O 外，還有特殊 I/O 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110 VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。 （ 2） 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： （ 1）偶發(fā)性故障 ： 由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。 如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC 在惡劣條件消失 后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在 PLC 上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。 —— 對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如 LC 或 π 型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 —— 當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞 PLC 內(nèi)部的信息。 —— 一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上 千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá) 4～ 5 萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。 功能強(qiáng) 、 應(yīng)面廣 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自 檢、記錄顯示等功能。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC 是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。 3 PLC 的應(yīng)用 目前，在國(guó)內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不 斷擴(kuò)大。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。 （ 4）數(shù)據(jù)處理 ： 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（ CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。 采用梯形圖編程時(shí)， PLC 程序中的“與”、“或”邏輯運(yùn)算利用觸點(diǎn)的串、并連表示；“非”邏輯運(yùn)算利用“常閉”觸點(diǎn)表示；邏輯運(yùn)算的結(jié)果利用“線圈”的形式輸出。 3 邏輯功能圖編程 邏輯功能圖（ Control System Flowchart，簡(jiǎn)稱 CSF，也稱控制系統(tǒng)流程圖）是一種沿用了數(shù)字電子線路的邏輯門電路、觸發(fā)器、連線等圖形與符號(hào)的圖形編程語(yǔ)言。 根據(jù)上述要求做出流程圖 （見(jiàn)圖 41） 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 23 圖 41 流程圖 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 2 I/O 分配及 PLC 硬件控制電路 圖、原理圖 I/O 分配表及 PLC 類型的選擇 PLC 類型的選擇： 首先考慮， I/O 點(diǎn)數(shù)的多少； 準(zhǔn)確把統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備的輸入，輸出點(diǎn)數(shù)的總需要量是 PLC選形的基礎(chǔ)。 這里選用最常用的歐姆龍 C 系 列 P 型機(jī)，為了以后的進(jìn)一步改造以及及時(shí)替換損壞的端口，故選用 C28PCDRA 的 PLC。 3 霓虹燈 PLC 硬件 控制電路的分析 PLC 的硬件主要是由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元，通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中， CPU 是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元 是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入 /輸出設(shè)備與 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 上位機(jī) 計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，用于完成狀態(tài)顯示、打印輸出、向 PLC 發(fā)送分類控制信號(hào)等功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本系統(tǒng)采用價(jià)格適中、可靠性高、維護(hù)方便且抗干擾能力強(qiáng)的可編程控制器歐姆龍 C28PCDRA 型 PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)霓虹燈工藝的控制要求的。 通信方式 C28PCDRA CPU 支持多樣的通信協(xié)議：點(diǎn)到點(diǎn)（ PointtoPoint）接口（ PPI）、多點(diǎn)接口（ MultiPoint）（ MPI）。 C28PCDRA 型PLC 上配有 RS232C 的通信接口，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將 PLC 和計(jì)算機(jī)互聯(lián)。 19200 波特率時(shí)，最大距離為 75 米； 9600 波特率時(shí)，最大距離為 900 米。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 圖 45 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)選用了日本 歐姆龍 公司 C28PCDRA型 PLC 為控制主機(jī)，該機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，由 PLC 機(jī)架、 CPU、數(shù)字 I/O、模擬量輸入、 電源 、通訊等模塊構(gòu)成。尤其是對(duì) PLC 在現(xiàn)代工業(yè)中的作用。可以看出它對(duì)理論教學(xué)起到了必要的補(bǔ)充和額外拓寬作用，對(duì)培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論功底又具有相當(dāng)實(shí)踐能力的人才必不可少。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 39 致 謝 這次設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的完成，首先要感謝學(xué)院提供一個(gè)讓我自我總結(jié)的機(jī)會(huì)，也要感謝帶領(lǐng)我的指導(dǎo)教師劉煒老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編制過(guò)程中，給予了精心的指導(dǎo)，并講解了各項(xiàng)專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見(jiàn)，程序編制過(guò)程中，也是他們的精心指導(dǎo)才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠按期完成，也要感謝同學(xué)們?cè)谖易霎厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我提出的寶貴意見(jiàn)和建議。湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 40 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初 ． PLC 編程及應(yīng)用 [M]． 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ． 2020 [2] 顧戰(zhàn)松、陳鐵年 ． 可編程控制器原理與應(yīng)用 [M].北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 2020. 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TIM 00 0010 0201 0201 TIM00 0202 0203 0200 01 0010 0202 0202 TIM01 0203 0204 0200 02 0010 0203 0203 TIM02 0204 0205 0200 03 0010 0204 0204 TIM03 0205 0210 0200 04 0010 0205 0205 TIM04 0210 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 35 0211 0200 05 0010 0210 0210 TIM05 0211 0212 0200 06 0010