【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 PLC 的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接 線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （ 2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能 單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （ 3） 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 4 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （ 4） 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工 作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入 /輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。 主機(jī) 主機(jī)部分包括中央處理器（ CPU）、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。 CPU 是 PLC 的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入 /輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。 PLC 的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序 及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 輸入 /輸出（ I/O）接口 I/O 接口是 PLC 與輸入 /輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。 I/O 接口一輸入模塊C P U模塊輸出模塊可編程序控制器編程裝置接觸器電磁閥指示燈電源 電源 限位開關(guān)選擇開關(guān)按鈕 5 般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。 I/O 點(diǎn)數(shù)即輸入 /輸出端子數(shù)是 PLC 的一項(xiàng)主要技術(shù) 指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過千點(diǎn)。 電源 圖中電源是指為 CPU、存儲器、 I/O 接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。 編程器 編程器是 PLC 的一種主要的外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示 PLC 的工作情況。除手持編程器外，還可通過適配器和專用電纜線將 PLC 與電腦聯(lián)接，并利用專用的工具軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。 輸入 /輸出擴(kuò)展單元 I/O 擴(kuò)展接口用于連接擴(kuò)充外部輸入 /輸出端子數(shù)的擴(kuò)展 單元與基本單元（即主機(jī)）。 外部設(shè)備接口 此接口可將編程器、打印機(jī)、條碼掃描儀等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。 可編程控制器的性能指標(biāo) （ 1） I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)是評價(jià)一個(gè)系列的 PLC 可用于何等規(guī)模的系統(tǒng)的重要參數(shù)，通常廠家的技術(shù)手冊都會給出相應(yīng)的 PLC 的最大數(shù)字 I/O 點(diǎn)數(shù)，以反映該類型 PLC 的最大輸入、輸出規(guī)模。 （ 2）存儲器的容量 廠家提供的存儲容量指標(biāo)一般均指用戶程序存儲器容量，體現(xiàn)了用戶程序可以達(dá)到的規(guī)模。一般以 KB（千字節(jié)）、 MB（百萬字節(jié)）表示，有些 PLC 的用戶程序存儲器需要另外外插的存儲器卡，或者可以存儲卡擴(kuò)充。 （ 3）掃描速度 掃描速度指標(biāo)體現(xiàn)了 PLC 指令執(zhí)行速度的快慢，是對控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能的評價(jià)指標(biāo)。一般用 ms/k 單位來表示，即執(zhí)行 1K 步所需時(shí)間。 （ 4）內(nèi)部寄存器 內(nèi)部寄存器用于存放中間結(jié)果、中間變量、定時(shí)計(jì)數(shù)等數(shù)據(jù)，其數(shù)量的多少 6 及容量的大小直接關(guān)系到編程的方便、靈活與否。 （ 5）指令系統(tǒng) 指令種類的多少是衡量 PLC 軟件系統(tǒng)功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，指令越豐富，用戶編程越方便，越容易實(shí)現(xiàn)負(fù)載功能，說明 PLC 的軟件系 統(tǒng)功能越強(qiáng)。 （ 6）特殊功能及模塊 除基本功能外，評價(jià) PLC 技術(shù)水平的指標(biāo)還可看一些特殊功能，如自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、遠(yuǎn)程 I/O 能力等，以及 PLC 所能提供的特殊功能模塊。例如，高速計(jì)算模塊、位置控制模塊、閉環(huán)控制模塊等。 （ 7）工作環(huán)境 PLC 對工作環(huán)境有一定的要求，應(yīng)盡量避免安裝在有大量粉塵和金屬屑的場所，避免陽光直射，避免有腐蝕性氣體和易燃?xì)怏w的場所，盡量避免連續(xù)的震動(dòng)和沖擊， PLC 適宜的溫度范圍通常為 0~55℃ ，對適度的要求是小于 85％ （無結(jié)露）。 主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用 S7300 控制器控制照明系統(tǒng)根據(jù)教室照明系統(tǒng)的工作特點(diǎn) ,采用PLC 實(shí)現(xiàn)對照明系統(tǒng)的控制總體設(shè)計(jì)主要包括硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要包括 PLC 的選型和 PLC 外部連線。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制的要求對教室的不同區(qū)域、照度的不同等進(jìn)行 I/0 分配同時(shí)編制了系統(tǒng)梯形圖控制程序最后進(jìn)行仿真與調(diào)試達(dá)到教室照明系統(tǒng)的要求。 技術(shù)要求 （ 1）當(dāng)教室無人時(shí)所有的燈都自動(dòng)關(guān)閉； （ 2）當(dāng)教室有人且照度達(dá)不到設(shè)定的要求時(shí)自動(dòng)打開人所在區(qū)域的燈； （ 3）當(dāng)教室有人且照度達(dá)到設(shè) 定的要求時(shí)自動(dòng)關(guān)閉人所在區(qū)域的燈； （ 4）對于使用投影儀的多媒體教室，可以實(shí)現(xiàn)在投影儀開啟后延時(shí)一定時(shí)間，自動(dòng)關(guān)閉講臺區(qū)域?qū)?yīng)的燈以達(dá)到較佳的視覺效果。 PLC 工作原理 PLC 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， 7 CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采 樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 PLC 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。 PLC 在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，執(zhí)行的結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸 出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。 4 智能照明的總體方案設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)前，對教室的采光情況以及教室的使用情況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查和分析，掌握的一手資料，僅以教學(xué)樓某一教室為例進(jìn)行分析，由于該教室為單面采光，所以教室中會有不同區(qū)域光照程度差別很大的現(xiàn)象，而且由于教室學(xué)生的流動(dòng)性大以及就坐位置的不確定性，故設(shè)想將教室分為不同的區(qū)域，利用紅外探測器以及光照傳感器對整個(gè)教室進(jìn)行分區(qū)控制，以最大程度地達(dá)到節(jié)能目的。 紅外探測器 安裝在門口或能有效的覆蓋該區(qū)域探測范圍的地方， 光照傳感器安裝在每個(gè)區(qū)域光照較暗的地方。對于有時(shí)候需要用多媒體教室播放教學(xué)影片的情況，可以 在 講臺區(qū)域方便的地方安裝 1 個(gè)控制按鈕以手動(dòng)的方式給 PLC 提供信號使開始放影時(shí)關(guān)閉教室燈光，放影完畢時(shí)打開教室燈光，以適應(yīng)實(shí)際的要求。每個(gè)區(qū)域分別安裝一個(gè) 紅外探測器 和一個(gè) 光照傳感器 且設(shè)置 其 動(dòng)作。安裝在每個(gè)區(qū)域的 體存在傳感器 和 光照傳感器 是獨(dú)立工作的，它們之間互不影響，一個(gè)故障不影響其它的工作。 同時(shí)還需要設(shè)置一些時(shí)間段去控