【正文】 必須特別指出，在確定控制方式之后和進行 I 佃地址分配之前，必須進行外圍電路的設(shè)計；在確定存儲器容量之后和選擇 I/O 模塊之前必須進行選擇外圍設(shè)備的工作；在選擇 I/O 模塊之后和進行控制回路設(shè)計之前 。 27 第 5 章 硬件與程序設(shè)計 在確定了控制對象的控制任務(wù)和選擇好可編程序控制器的機型后，就可進行控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計，畫出流程圖，進一步說明各信息流之間的關(guān)系，然后具體安排輸入、輸出的配置，并對輸入、輸出進行地址分配：配置與地址分配這兩部分工作安排得合理，會給硬件設(shè)計、程序編寫和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便：對指定輸入點進行地址分配，下面幾點應(yīng)注意：把所有的按鈕、限位開關(guān)分別集中配置，同類型的輸入點可分在同一組內(nèi)；按照每一種類型的設(shè)備號，按順序定義輸入 點地址號；如果輸入點有多余，可將每一個輸入模塊的輸入點都分配給一臺設(shè)備或機器；盡可能將有高噪聲的輸入信號的模塊插在遠離 CPU 模塊的插槽內(nèi)，因此，這類輸入點的地址號較大。 2. 開關(guān)量輸入輸出總點數(shù) 可編程序控制器開關(guān)量輸入輸出總點數(shù)是計 算所需內(nèi)存存儲器容量的重要根據(jù)。一般 1 24V 屬低電平，傳輸距離不宜太遠，例如 5V 的輸入模塊最遠不能超過 10m， 也就是說，距離較遠的設(shè) 25 備選用較高電壓的模塊比較可靠。控制一臺可逆運行的籠型電動機，需 5 個輸入點及 2 個輸出點。當(dāng)被控設(shè)備的工藝過程改變時，只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。充分利用校碼 PLC 通訊接口中，一般都有硬件線路實現(xiàn)的奇偶校驗，可用開關(guān)選擇設(shè)定，用戶應(yīng)加以應(yīng)用。但是作為一個控制設(shè)備，單獨用它構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)有其局限性，主要表現(xiàn)為，無法顯示各種實時圖形，無法顯示漢字和打印漢字報表，無法大量存儲數(shù)據(jù)，沒有良好的用戶界面。目前的計算機集散控制系統(tǒng) DCS 中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。 12 圖 12 PLC 的掃描全過程 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。 c. 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運算和操作。 5. 運動控制功能 運動控制 功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 3. 編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備， PLC 的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣， PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。 【 4】 PLC 的特點 1. 抗干擾能力強，可靠性好 PLC 在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要 模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。 PLC 的功能不斷增加，將原來大、中型 PLC 才有的功能部分地移植到小型 PLC 上。通過對交通信號燈的控制要求分析，對 PLC 控制系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計，并通過實驗證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、運行可靠，具有很高的實用價值 . 3 第 1 章 PLC 的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。 關(guān)鍵字 :PLC， 交通燈，梯形圖，設(shè)計 ！！所有下載了本文的注意：本論文附有 CAD 圖紙和完整版最終設(shè)計， 凡下載了本文的讀者請留下你的聯(lián)系方式（ 郵箱），或加我百度用戶名 ，我把圖紙發(fā)給你。近年來隨著科技的飛速發(fā)展。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，道路交通已愈來愈成為社會活動的重要組成部分。 【 3】 PLC 的發(fā)展趨勢 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 8. PLC 與現(xiàn)場總線相結(jié)合 現(xiàn)場總線 I/O 與 PLC 可以組成功能強大的、廉價的 DCS 系統(tǒng)。 7 （ 8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點，以保障高可靠性。 2. 數(shù)據(jù)處理功能 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入，PLC 在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 圖 21 交通燈狀態(tài)圖 16 更具控制任務(wù)要求，可以算出 I/O 點數(shù)。點對點的通訊格式與多 PLC 的通訊格式相似，只有缺少地址和校碼 。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。用可編程序控制器控制交流電動機時，是以主令信號和反饋信號作為可編程序控制器的輸入信號；以可編程序控制器作為控制器，用它的輸出信號驅(qū)動執(zhí)行元件來完成對交流電動機的控制。選擇應(yīng)規(guī)模的可編程序控制器并留有 10％～15％ 的 I/O 余量。高的利用率給用戶帶來好處?？删幊绦蚩刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康亟邮粘掷m(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。如果用戶程序還沒有送到機器里去，可用自行編寫的試驗程序?qū)ν獠拷泳€作掃描通電檢查，查找接線故障。目前一般品牌的 IST 內(nèi)部均配有實時時鐘 , 通過編程控制可對信號燈實施全天候無人化管理。 用戶編寫程序的過程就是軟件設(shè)計過程。 所需內(nèi)存字數(shù) =開關(guān)量 (輸入 +輸出 )總點數(shù) 10 3. 模擬量輸入輸出總點數(shù) 具有模擬量控制的系統(tǒng)就要用到數(shù)字傳送和運算的功能指令，這些功能指令的內(nèi)存利用率較低，岡此所占的內(nèi)存數(shù)較多。門檻電平值越大，抗干擾能力越強，傳輸距離也就越遠?？刂埔慌_可逆運行的繞線轉(zhuǎn)子交流電動機，需 4 個輸入點及 5 個輸出點。此類 PLC，由于編程器和主機共用一個 CPU,因此節(jié)省了大量的硬件和軟件，編程器的價格也比較便宜。一旦 PLC 加電，其接口 DTR 為高電平，當(dāng) PLC 掉電或通訊故障時，微機一端的 DSR 信號即低，讀出通訊狀態(tài)，狀態(tài)低字節(jié)的第五位正用來檢查接口的 DSR 狀態(tài)的。 【 8】 上位機與下位機之間的數(shù)據(jù)通訊一般使用 RS232C 或 RS485 接口。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。由此可見，若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。 (2) 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 8. 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 PLC 的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。 3. 智能型 I/O 模塊的發(fā)展 智能型 I/O 模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU 與 PLC 的主 CPU 并行工作，占用主 CPU 的時間很少，有利 于提高PLC 的掃描速度。容易掌握。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。單片機、 P LC 的應(yīng)用不斷地走向深入。 于是，舊的交通控制系統(tǒng)的弊病和人們越來越高的要求激化了矛盾，使原來不太突出的交通問題被提上了日程。 定義還強調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計算機，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的”工業(yè)計算機。標(biāo)準(zhǔn)中共有 5 種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。 （ 5） 利用系統(tǒng)軟件定期進行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測，并采用信息保護和恢復(fù)措施。 8. 可實現(xiàn)三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運動控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。由此可見， PLC 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。對每個程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃 描周期。限于當(dāng)時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。這是南北紅燈亮，東西綠燈亮。其通訊格式有兩種，為別針對點對點通訊和多 PLC 系統(tǒng)，其中地址信息占兩個字節(jié)，范圍從 00 到 31，表示多 PLC的用開關(guān)設(shè)定。 2. 功能合理 對于開關(guān)量控制的工程項目，對其控制速度無須考慮，一般的低檔機就能滿足要求。 輸入／輸出的選擇 1. 可編程序控制器控制系統(tǒng) I/O 點數(shù)估算 (1)控制電磁閥等所需的 I/O 點數(shù)。 表 4— 1 典型傳動設(shè)備及電氣元 件所需可編程序控制器 I/0 點數(shù) 序號 電氣設(shè)備、元件 輸入點數(shù) 輸出點數(shù) I/O 1 2 3 4 5 6 7 8 Y— △起動的籠型電動機 單向運行的籠型電動機 可逆運行的籠型電動機 單向變極電動機 可逆變極電動機 單向運行的甑流電動機 可逆運行的直流電動機 4 4 5 5 6 9 12 2 3 1 2 3 4 6 8 1 7 5 7 8 10 15 20 3 24 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 單線圈電磁閥 雙線圈電磁蚓 比例閥 按鈕開關(guān) 光電開關(guān) 信號燈 撥碼開關(guān) 三檔波段開莢 行程開蓋 接近開關(guān) 拖閘 風(fēng)機 位置開關(guān) 3 3 1 2 — 4 3 1 1 — — 2 2 5 — — 1 — — — — 1 1 — 5 8 1 2 1 4 3 1 1 1 1 2 確定 I/O 點數(shù)一般是必須說明的首要問題。 1. 內(nèi)存利用率 用戶程序通過編程器鍵入主機內(nèi)，最后是以機器語言的形式存放在內(nèi)存中。模擬量點數(shù) l 50。 【 7】 29 第 6 章 總裝統(tǒng)調(diào) 這是可編程 序控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)的最后一個設(shè)計步驟 =用戶程序在總裝統(tǒng)調(diào)前需進行模擬調(diào)試。 in the management level on the and domestic applications is also very little, if any, are mostly in the MISclass level, that is, in the management level, the only site to control access to information, decisionmaking for the enterprise to provide realtime production information. The reasons are manifold: First, modern control theory. For industrial process control to have a process。但是，也有應(yīng)用系統(tǒng)需要控制硬件部件以外的軟件功能的。 4. 程序編寫質(zhì)量 用戶程序優(yōu)劣對程序長短和運行時間都有較大影響。繼電器輸出模塊優(yōu)點是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價格便宜，缺點是壽命較短，響應(yīng)速度較慢?？删幊绦蚩刂破鞯妮敵鲋饕紤]速度指令信號正向 l～ 3 級、反向 1～3 級、允許合閘信號、抱閘打開信號等。主機的 CPU 則是完成對現(xiàn)場的控制 ，并在一個掃描周期的末尾和編程器通信，編程器把編好或改好的程序發(fā)送給主機，在下一個掃描周期主機將按照新送人的程序控制現(xiàn)場，這就是所謂的“在線”編程：此類 PLC，由于增加了硬件和軟件，所以價格貴，但應(yīng)用領(lǐng)域較寬。 PIC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。 PLC 與 PC 的通訊協(xié)議 用 OMRONPLC 構(gòu)成的系統(tǒng)我們知道，通訊分為無協(xié)議和有協(xié)議兩大類，其中又有查詢和中斷兩種實現(xiàn)方式。到 20s 時，東西綠燈亮，閃亮 3s 后熄滅。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的