广告灯控制设计论文[1]

郑州工业安全职业学院郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题目PLC的广告灯的控制设计姓名____系别____机电工程系_________专业____机电一体化_________年级_____2008届____________指导教师_______2011年5月29日郑州工业安全职业学院2毕业论文（设计）成绩评定表学生姓名周银光学生所在系机电工程系专业班级机电一体化四班毕业论文（设计）课题名称PLC的广告灯的控制设计指导教师评语（应包括选题是否恰当、是否理论联系实际、论点是否正确、论证是否充分、语言是否通顺、结构是否合理、行文是否规范）：成绩：指导教师签名：年月日系学术委员会意见（同意给优、良、及格、不及格等次）签名：年月日郑州工业安全职业学院目录摘要第一章PLC的概述.................................................1第一节PLC的产生、定义、组成、特点及发展趋势.........................1第二节PLC工作原理...................................................4第三节PLC的编程语言.................................................5第四节PLC的分类及性能指标...........................................5第二章广告灯设计概述...............................................6第一节PLC广告灯控制要求.............................................6第二节PLC广告灯的主要内容...........................................6第三章广告灯总体设计...............................................8第一节PLC型号.......................................................8第二节PLCI/O分配图..................................................8第三节PLC控制接线图..................................................8第四节PLC控制梯形图..................................................9第五节PLC控制指令表.................................................12第六节实验室电气原理图仿真及程序调试.................................15致谢..................................................................16参考文献..............................................................17郑州工业安全职业学院摘要可编程序控制器简称PLC，它的应用面广，功能强大，使用方便，已经成为当代工业自动化的主要的支柱之一。PLC广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，PLC在其他领域，例如在民用和家庭自动化中也得到了迅速的发展。关键词：PLC功能控制郑州工业安全职业学院1第一章PLC概述第一节PLC的产生、定义、组成、特点及发展趋势（一）PLC的产生可编程序控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)，PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有道用灵活的控制性能、可以适应各种工业环境的可靠性与简单方便的使用性能，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。曾经有人将PLC技术与数控技术(CNC)、CAD／CAM技术、工业机器人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。最初的电气自动控制装置(包括日前使用的一些简单机械)，只是一些简单的手动电器(如刀开关、正反转开关等)。这些电器只适合于电机容量小、控制要求简单、动作单一的场合。随着技术的进步，生产机械对电气自动控制提出了越来越高的要求，电气自动控制装置逐步发展成了各种形式的电气自动控制系统。1969年美国数字设备公司(DEC公司)首先研制比了全世界第一台可编程序控制器，并称之为“可编程序逻辑制器”〔ProgrammableLogicController，简称PLC)。试样机在GM公司的应用获得了成功。此后，PLC得到了快速发展，并被广泛用于各种开义量逻辑运算与处理的场合。早期PLC的硬件主要由分立元件与小规模集成电路构成，它虽然采用了计算机技术，但指令系统、软件与功能相对较简单，一般只能进行逻辑运算的处理，同时通过简化计算机的内部结构与改进可靠性等措施，使之能与工业环境相适应。在20世纪70年代初期曾经出现过一些出二极管矩阵、集成电路等器件组成的所谓“顺序控制器”；20世纪70年末期曾经出现过以MCl4500工业控制单元(Industrialcontrolunit，简称ICU)为核心．出8通道数据选择器〔MCl4512)、指令计数器(MCl4516)、8位可寻址双向锁存器(MCl4599)、存储器(2732)等组成的“可编程序控制器”等产品。这些产品与PLC相比，虽然具有一定的价格优势，但最终还是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到进一步的推广与发展；而PLC则随着微处理器价格的全面下降，最终以其优良的性能价格比，得到了迅速发展，并最终成为了当代工业自动控制技术的重要支柱枝术之一。郑州工业安全职业学院2（二）PLC的定义PLC技术一经出现，立即引起了全世界的广泛关注，1969年首先将其进行商品化并推向市场的是美国GOULD公司；1971年，在引进美国技术后，日木研制出了自己的第一台PLC；l973年，德国SIEMENS公司也研制出了欧洲第一台PLC；1974年，法国随之也研制出了PLC。到了20世纪70年代中期，PLC开始采用微处理器。PLC的功能也从最初的逻辑运算拓展到具有数据处理功能，并得到了更为广泛的应用。由于当时的PLC功能已经不再局限于逻辑处理的范畴，为此，PLC也随之改称为可编程序控制器(ProgrammableController，简称PC)。1980年，美国电气制造商协会(NationalElectronicManufactureAssociation，简称NEMA)对可编程序控制器进行了如下定义：“可编程序控制器是一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口；以位运算为主；能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能；面向机器或生产过程的自动控制装置”。并将其统一命名为ProgrammableController(PC)。（三）PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2.1所示：图2.1PLC硬件结构郑州工业安全职业学院31、中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据：检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，灵活性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器（Memory）可编程控制器的控制中枢，在系统监控下工作，承担着将外部输入的信号的状态写入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器，单片机和位片式计算机等。小型PLC的CPU多采用单片机或专用的CPU。大型PLC的CPU多用位片式结构，具有高速数据处理能力。3、基本I/O接口电路（1）输入接口单元。PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的、符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入，一种是交流输入。（2）输出接口单元。PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电器式、晶闸管式和晶体管输出型等三种。4、接口电路PLC接口电路分为I/O扩展接口电路和外设通信接口电路两类（1）I/O扩接口电路郑州工业安全职业学院4I/O扩展接口电路用连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。根据被控制对象对PLC控制系统的技术和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。（2）外设通信接口电路通信接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口和电缆与计算机连接，可以实现编程、监控、联网等功能。5、电源PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电源需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入点使用）。（四）PLC的特点1、软硬件功能强2、使用维护方便3、运行稳定可靠4、组织灵活（五）PLC的发展趋势从当前产品来看，PLC的发展仍然主要体现在提及的缩小与性能的提高两大方面。1．向高速度、大容量方向发展2．向超大型、超小型两个方向发展3．PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力4．增强外部故障的检测与处理能力5．编程语言多样化第二节PLC工作原理（一）循环扫描的特点（1）、输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CPU采用集中输入的控制思想，只能使用输郑州工业安全职业学院5入映像寄存器的值来控制程序的执行。2）、扫描周期周而复始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。3）、对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。4）、各个电路和不同扫描阶段会造成输入和输出延迟，这是PLC的主要缺点。在读输入阶段，CPU对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段，CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序，同时将执行结果写入输出映象寄存器。（二）PLC中的存储器PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。1）、用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。2）、用来存储工作数据的区域称为工作数据区。3）、系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更改其内容。（三）PLC的编程语言PLC是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是PL