【正文】 similar to the program that is shown in previous page (Figure 13). 6) Switch ON 24VDC, the traffic light LEDs must be activates according the sequence at is shown in Table 2. Note: the value of time in this experiment is taken fast to explain all process in short time. The practice connection for this experiment is shown in the previous page (Figure 12). 6 ConclusionsThe practice results that are obtained in real implementation of all experiments in the laboratory and the simulation results by LD program, it can be seen that the implementation of PLC controller with classical control systems is necessary. This implementation has high performance, high accuracy and more speed response pared to the classical controller. The trainer presents practice simulation for many real systems。 therefore it is very suitable for classical laboratory unit with undergraduate students. 7 AcknowledgementsSpecial thanks are due to AL Anbar University/Engineering College for support me with the implementation of the PLC trainer laboratory. REFERENCES [1] , S. Higgins, S. Schaffner and D. Seidman, “PLC Support Software at Jefferson Lab,” Jefferson Lab, Newport News, 2002. [2] J. R. Hackworth and F. D. Hackworth, “Programmable Logic Controllers: Programming Methods and Applications,” Prentice Hall, Upper Saddle River, p. 13. [3] L. A. Bryan and E. A. Bryan, “Programmable Controllers Theory and Implementation,” 2nd Edition, Industrial Text Company Publication, Atlanta, 1997. [4] H. Jack, “Automating Manufacturing Systems with PLCs, Version ,” Copyright (c) 19932005 Hugh Jack, 2005. [5] S. Yurkovich and K. M. Passino, “A Laboratory Course on Fuzzy Control,” IEEE Transactions on Education, Vol. 42, No. 1, 1999, pp. 1521. [6] , “Development of a Comprehensive Industrial Controls Course in a Manufacturing Engineering Program,” American Society for Engineering Education, Washington DC, 2006. [7] X. Yu, X. Feng, C. Xiong and S. Jiaotong, “The Design and Implementation of Elevator Group Control System Research Platform,” Proceedings of the 2009 International Workshop on Information Security and Application, Qingdao, 2122 November 2009. 可編程邏輯控制器（PLC）經(jīng)典控制實驗室的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要本文介紹了基于PLC控制系統(tǒng)的經(jīng)典控制系統(tǒng)實驗室的設(shè)計和實施。在系統(tǒng)設(shè)計和實施中，有兩個部分是必不可少的。第一個是PLC軟件，第二個是和硬件方案有關(guān)的實驗。 PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計中采用的是LS工業(yè)系統(tǒng)公司GM7 DR40A的24/16數(shù)字I / O和模擬I / O模塊，兩個光電傳感器來自于Atomic公司：第一個是BR100DDTP,第二個是TFR BEN10M。一個可以檢測到五個方向的通用傳感器，包含四個ZCD4511B驅(qū)動的CMOS BCD7數(shù)碼管，兩個繼電器：2極繼電器和3極繼電器，六個電壓表和一個電流表，直流電機(jī)和24 V直流電源和若干光纖連接器和小齒輪。本設(shè)計的理想效果是執(zhí)行24次經(jīng)典控制理論的試驗，滿足在本科階段的控制理論要求，并取代舊的執(zhí)行PID控制器的PLC控制實踐系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)，光電傳感器1 引言PLC問世于20世紀(jì)60年代后期，其目的是為了削減在復(fù)雜而不斷變化的基于繼電器的機(jī)械控制系統(tǒng)的成本。這些系統(tǒng)是不靈活的。每次當(dāng)生產(chǎn)要求改變和控制序列必須要被修改時，它們之間的主要布線必須要被重新布置或完全替代。頻繁的變換使得成本變得非常昂貴。這種用基于微處理器的靈活的可編程邏輯控制器PLC來替代繼電器系統(tǒng)的想法在工業(yè)控制領(lǐng)域是一種革命性的一步[1]。PLC已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了許多年。這些個子系統(tǒng)的主要元件是需要相對緩慢的數(shù)據(jù)監(jiān)測，例如：輻射控制，人身安全，火災(zāi)和煙霧報警器等。所有這些子系統(tǒng)都是非?？煽坎⒎铣杀拘б娴?。熟練的技術(shù)人員可以通過添加新設(shè)備來控制和改變操作條件用以實施新的控制功能，而不需要借助于控制軟件集團(tuán)的任何幫助。軟件開發(fā)工具和設(shè)備為直網(wǎng)型PLC的一些想法成為一個新的PLC控制實驗室控制軟件庫提供基礎(chǔ)支持。該軟件作為一個直接網(wǎng)絡(luò)可以控制任何RS232的端口，由三個主要部分組成：一個狀態(tài)機(jī)控制模塊，一個設(shè)備支持模塊，以及一個通用串行驅(qū)動器與PLC的驅(qū)動程序[2,3]?；镜腜LC是在一個單一的印刷電路板，如在圖1中示出。他們有時也被稱為單板PLC或開架式PLC的。這些PLC是完全自包含的（除了一個電源層），當(dāng)安裝在一個系統(tǒng)中，他們僅僅是被安裝在控制柜螺紋支架上。圖1 開架式PLC[4]印刷電路板上的螺絲接線端子可以接輸入端口，輸出端口和電源線。這些單元一般都不允許擴(kuò)展，這意味著額外的輸入，輸出和內(nèi)存不能被添加到基本單元上。然而，一些更復(fù)雜的模型可通過電纜連接到擴(kuò)展板，可以提供額外的I / O。因此，除了少數(shù)例外，當(dāng)使用這種類型的PLC，系統(tǒng)設(shè)計人員必須考慮到有足夠的輸入，輸出端口和編程能力，能夠同時處理系統(tǒng)目前的需要和所有未來的可能需要。單板PLC非常廉價，易于編程，體積小，消耗功率小，但是，一般來說，他們不會有大量的輸入和輸出端口，并有一定的限制的指令集。他們是最適合小的，相對簡單的控制應(yīng)用程序[4]。2 硬件設(shè)計模型PLC監(jiān)測和控制一個程序時需要若干輸入輸出端口。所有的輸入輸出端口可被分為兩種基本類型：邏輯型或連續(xù)型。例如一個電燈泡的例子。如果它只能被開啟或關(guān)閉時，它就是邏輯型的。如果光可以變亮變暗，那么它就是連續(xù)型的。連續(xù)值看起來似乎更加直觀，但是邏輯值才是首選，因為它們更加具有確定性，并且可以簡化控制邏輯值。因此大多數(shù)控制系統(tǒng)（包括PLC系統(tǒng)）使用邏輯型輸入和輸出來控制應(yīng)用程序[5]。執(zhí)行器輸出可以讓PLC控制外部工作過程。下面給出了常用驅(qū)動器的簡短列表以及相對普及的順序。?電磁閥—邏輯輸出可切換液壓或氣動流。?電機(jī)起動器—電機(jī)啟動時往往引起大量電流，因此他們需要電動機(jī)起動器，基本上都是大繼電器。?伺服電機(jī)—來自PLC連續(xù)輸出可以控制變量的速度或位置。PLC的輸出往往需要繼電器，但它們也可以是固態(tài)電子設(shè)備，例如晶體管直流輸出或三端雙向可控硅交流輸出。連續(xù)輸出需要特殊的輸出卡與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，或可以用另一種PLC模擬量模塊O / P。傳感器將來自輸入端來的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成電信號。典型傳感器的例子按應(yīng)用頻度列表如下。?接近開關(guān)—利用電感，電容或光來檢測對象邏輯。?開關(guān)—利用機(jī)械開關(guān)來打開或者關(guān)閉邏輯電信號。?電位計—利用電阻來連續(xù)測量角位置。?LVDT（線性可變差動變壓器）—利用磁耦合連續(xù)測量線性位移。?光電傳感器—利用超聲波信號，在有限的范圍內(nèi)可以檢測到任何中斷。為使PLC工作需要幾種簡單的輸入。最簡單的便是直流和交流輸入。源輸入和嵌入式輸入也是常用的方式。這種輸出方式?jīng)Q定了設(shè)備不提供任何電能。相反，該??設(shè)備只切換開啟或關(guān)閉電流，類似于一個簡單的開關(guān)[6]。為使數(shù)據(jù)總線可以工作，PLC的輸入必須將各種邏輯電平轉(zhuǎn)換為5V直流電壓。例如圖2所示的電路圖?；旧系碾娐窏l件輸入到驅(qū)動光耦合。這種電耦合將外部電路和內(nèi)部電路分離。其他電路元件是用來防范電壓過?；驑O性反轉(zhuǎn)。PLC輸出必須將5V直流電壓轉(zhuǎn)換成可以在數(shù)據(jù)總線上工作的更高水平的電壓。如圖3所示。一般來說，源電路使用光耦合開關(guān)來驅(qū)動外部電路。這種電耦合將外部電路和內(nèi)部電路分離。其他電路元件是用來防范電壓過?；驑O性反轉(zhuǎn)。[7]。圖2 PLC輸入電路[6]圖3 PLC輸出電路[6]圖4為該模型的整體設(shè)計。這種設(shè)計的原理圖如圖5所示。如圖可以看出這個設(shè)計是非常復(fù)雜的，它有很多的細(xì)節(jié)，所以我只描述連接的主要部分。圖4 基于PLC控制系統(tǒng)的經(jīng)典實驗室圖5 實驗室示意圖3 PLC訓(xùn)練模型的硬件設(shè)計這種訓(xùn)練機(jī)的硬件設(shè)計包括三個主要部分：?主機(jī)PLC型號及其電源本設(shè)計中使用的PLC模型包含兩個部分。首先介紹主數(shù)字型PLC包含： PLC應(yīng)用軟件程序需要的RS232連接器，外部引腳上有24個數(shù)字輸入端I00→I23，16個數(shù)字輸出端O00→O15的，有著六個常見的端口和25針適配器執(zhí)行擴(kuò)展的PLC模塊。圖6為PLC的主單元的電源供應(yīng)。圖6 主PLC的電源供應(yīng)本設(shè)計的第二部分是一個單一的模擬PLC，包含兩個通道的模擬輸入符號（CH0（輸入）（V0，I0，COM0）和CH1（輸入）（I1，V1，COM1）），模擬輸出信道（CH0（輸出）（V +，V，I +，I）和25針適配器擴(kuò)展模塊（參見圖6）。本機(jī)所用電源為24 VDC / 5 A，包含兩個電源端口（見圖6）。PLC 的I / O連接，通過若干小齒輪和LED指示（開/關(guān)）實現(xiàn)。圖7給出PLC單元和實驗板之間的連接。圖7 PLC與實驗板的連接?傳感器，繼電器和其他元件訓(xùn)練系統(tǒng)包含兩種類型的傳感器：一種通用傳感器，具有5面檢測與圖爾克BI15CP40 APCX的SN模型：15毫米，BR100DDTP和BEN10M的TFR兩款光電傳感器。第一種可以檢測到8米的范圍內(nèi)任何中斷，第二種可以檢測從目標(biāo)反射8米的范圍內(nèi)的晶面。電路板中使用的兩??種類型的繼電器：兩個極點和三磁極24VDC。圖8給出兩個繼電器，傳感器和中板的連接。圖8 實驗板上傳感器和繼電器之間的連接許多其它組件中所使用的廣泛的實驗，例如4個7段，三個數(shù)字電流表和3個數(shù)字電壓表，三個可變電阻20千歐連接來執(zhí)行模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A / D）和相反的（D / A）和兩個12VDC端口，兩個5VDC端口和4個24 VDC端口的電源供應(yīng)器。圖9給出了在電路板的電源端口。圖10給出了電流表和轉(zhuǎn)換器A / D。圖9 接線板上的電源供應(yīng)圖10 電流表和A/D轉(zhuǎn)化器GMN3MX027A直流電機(jī)采用DC24V來驅(qū)動直流和交流電動機(jī)的啟動/停止，方向和緊急控制由直流電機(jī)，速度控制由交流電機(jī)連接到驅(qū)動板來實現(xiàn)。圖11給出了電機(jī)和驅(qū)動板連接。圖11 直流和交流電機(jī)驅(qū)動器的連接?實驗板電路板的設(shè)計實現(xiàn)了許多實驗，一些實驗連接圖已經(jīng)繪制在實驗板上了，如交通燈控制。圖12給出了過所有的電路板設(shè)計。圖12 整體電路板設(shè)計4 PLC軟件訓(xùn)練模型設(shè)計LS工業(yè)系統(tǒng)公司的GM7DR40 型PLC使用的語言由IEC（國際電工委員會）的國際標(biāo)準(zhǔn)制定。國際標(biāo)準(zhǔn)語言，如LD，SFC，IL利用，能夠很方便的應(yīng)用到系統(tǒng)中。我用LD（梯形圖）來建立實驗程序。圖13給出了在通過RS232連接器傳輸給PLC記憶裝置前的主窗口建設(shè)程序和模擬指令。每個指令必須首先被轉(zhuǎn)換成程序進(jìn)程代碼，然后再寫入PLC的內(nèi)存。編譯完成后，我們可以模擬程序，來檢查和解釋PLC在真正工作過程中的過程，輸入到模擬過程可以通過人工來實現(xiàn)，所有這些過程如圖13所示。圖13 主要梯形圖程序及其仿真5 PLC實訓(xùn)機(jī)這種實訓(xùn)機(jī)的設(shè)計用于實現(xiàn)經(jīng)典控制實驗室的實驗，以取代在工業(yè)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用的由PLC控制的PID控制器。根據(jù)經(jīng)典控制方法的應(yīng)用領(lǐng)域可以將改實驗室