【正文】 D、減法指令 SUB ................................................................................ 36 區(qū)間復(fù)位指令 ZRST ............................................................................................... 36 七段譯碼指令 SEGD ............................................................................................... 36 第五章 總結(jié) ..................................................................................................................... 37 致謝及 參考文獻 ................................................................................................................. 39 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 5 第一章 PLC 概述 PLC 的產(chǎn)生 傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價格便宜等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。如果工藝要求發(fā)生變化 ，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的變動，改造的工期長、費用高，通用性和靈活性較差。 根據(jù)以上設(shè)想和要求， 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。 PLC 的特點 1．編程方法簡單易學 考慮到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的傳統(tǒng)讀圖習慣和應(yīng)用微機的實際水平， PLC 配備有他們最容易接受和掌握的梯形圖語言。而且某些僅有開關(guān)量邏輯控制功能的PLC 只有十幾條指令。 2．硬件配套齊全，用戶使用方便 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 6 PLC 配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶不 必自己設(shè)計和制作硬件裝置。 PLC 的安裝接線也很方便。組成系統(tǒng)后，如果工藝變化，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)變化。 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。 5．系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 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，控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。 6．維修工作量小，維修方便 PLC 的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示功能。用更換模塊的方法可以迅速地排除 PLC 的故障。由于體積小， PLC 很容易裝入機械設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)機電一體化的理想的控制設(shè)備。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 I/O的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。 大型 PLC ：一般 I/O 點數(shù)在 1024 點以上的稱為大型 PLC。 具有極強的自診斷功能。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。 接受 驅(qū)動 現(xiàn)場信號 受控元件 圖 11 PLC 的基本結(jié)構(gòu)框圖 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。當 PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果 輸入接口部件 中央處理單元 CPU 板 電 源 部 件 接口部件輸出 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 8 送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 為了進一步提高 PLC的可靠性，近年來對大型 PLC還采用雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 電源 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。 輸出接口 ： PLC 的繼電器輸出接口電路 開關(guān)量輸出接 口電路： 采用光電耦合電路，將 CPU 處理過的信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥等外部設(shè)備的通斷電。 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 9 圖 12 繼電器輸出型 第二：晶閘管輸出型： 為無觸點輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負載。 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 10 圖 14 晶體管輸出型 PLC 匯編語言 采用面向控制過程，面向問題，簡單直觀的 plc 編寫橫語言，常用的有：梯形圖，語句表，功能圖等。采用梯形圖程序設(shè)計語言，程序采用梯形圖的形式描述。 每個梯級是一個因果關(guān)系。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言。 2. 布爾助記符 ： 程序設(shè)計語言布爾助記符程序設(shè)計語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計語言。 ： 程序設(shè)計語言功能表圖程序設(shè)計語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計語言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計人員和操作人員設(shè)計思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計和檢查調(diào)試。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。 1 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 2 、 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有 輸入點在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 PLC 的發(fā)展趨勢 向更高處理速度、更大存儲容量方向發(fā)展 為了提高 PLC 的處理能力，要求 PLC 具有更好的響應(yīng)速度和更 大的存儲容量。目前大型 PLC 的存儲容量是幾百 KB，最高可達幾 MB。目前大中型 PLC 的掃描速度可達 0． 2ms／ KB 左右。 2．產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 PLC 主要有超大型和超小 型兩個發(fā)展趨勢。超大型 PLC 向大容量、高速度、多功能方向發(fā)展，能與計算機組成分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對工廠生產(chǎn)全過程的集中管理。美國生產(chǎn)的 PLC 在基本控制方面編程語言已標準化，均采用梯形圖編程， 日本、英國也進入了標準化階段，法國還采用專用編程語言 GRAFCET，德國采用DIN40719 標準編程語言。目前加強 PLC 聯(lián)網(wǎng)與通信的能力，是 PLC 技術(shù)進步的潮流。 湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 13 第二章 交通信號系統(tǒng) 控制要求 十字路口的交通指揮信號燈如圖所示：控制要求如下： Ⅰ、設(shè)計一個適用于 十字路口路口都有紅、綠、燈三個信號燈對交通實現(xiàn)自動控制。 Ⅲ、具有光電傳感器實現(xiàn)闖紅燈報警功能。 圖 21 基本框圖 控制工藝流程 設(shè)置一個控制開關(guān) S00，當它接通時，信號燈控制系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。 南北紅 燈亮并保持 30秒，同時東西綠燈亮，但保持 25 秒，到 25 秒時東西綠燈閃亮 3 次（每周期 1 秒）后熄滅；繼而東西黃燈亮，并保持 2秒，到 2秒后，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄滅和南北綠燈亮。同時南北綠燈亮，保持 25秒，到 25秒時南北綠湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 14 燈閃亮 3次（每周期 1秒）后熄滅；繼而南北黃燈亮，并保持 2 秒，到 2 秒后，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄滅和東西綠燈亮。 址地分配 南北方向： Ｙ１ 紅燈 Ｔ１ ３０ｓ Ｙ２ 綠燈 Ｔ２ ２５ｓ Ｔ７ 閃亮２ｓ Ｙ３ 黃燈 Ｔ３ ３ｓ 東西方向： Ｙ４ 紅燈 Ｔ４ ３０ｓ Ｙ５ 綠燈 Ｔ５ ２５ｓ Ｔ８ 閃亮２ｓ Ｙ６ 黃燈 Ｔ６ ３ｓ Ｙ 0闖紅燈報警 Ｙ 10～ Y17 LED 個位顯示 Ｙ 20～ Y27 LED 十位顯示。不同型號的 PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。 PLC 的選 擇主要應(yīng)從 PLC的機型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。選擇時主要考慮以下幾點： 合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 安裝方式的選擇 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程 I／ O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 相應(yīng)的功能要求 一般小型 (低檔 )PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 ) 16 制的設(shè)備都可滿足。 對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。 響應(yīng)速度要求 PLC 是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器，不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。 系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。 機型盡量統(tǒng)一 主要考慮到以下三方面問題： 1)機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 3)機型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 I／ O點數(shù)的選擇 PLC 平均的 I／ O 點的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用 PLC 的 I／ O 點的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I／ O點最少，但必須留有一定的裕量。 存儲容量的選擇 用戶程序所需的存儲容量大小不僅與 PLC 系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實現(xiàn)湖北理工學院畢業(yè)設(shè)計 （論文 )