霓虹燈廣告屏的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要霓虹燈在個大中小城市都在進(jìn)行著亮化工程，各企業(yè)為了宣傳自己的產(chǎn)品及形象都采用廣告的形式來宣傳自己，霓虹燈的閃爍不能夠用人工來控制，那樣不會呈現(xiàn)給人們美好的視覺，而用電氣控制的話，中間使用的繼電器，會有機(jī)械磨損，而霓虹燈的閃爍時間間隔是相當(dāng)?shù)亩?，幾乎是零點幾秒，這樣看來使用電氣控制是不太可能了，當(dāng)然隨著一種需要必然會有一種東西的出現(xiàn)。可編程控制器簡稱PLC的出現(xiàn)就解決了這個問題，因為PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。并且PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢，它具有獨(dú)特的優(yōu)點來控制霓虹燈的閃爍。霓虹燈的亮和滅，閃爍時間及流動方向等均可以通過PLC來達(dá)到控制的要求。這其中就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡單的去控制，成為人們考慮的重點，在這我認(rèn)為PLC最適合去解決這些問題，因為PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。并且PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢，在現(xiàn)實中人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的。隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展,各大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。各企業(yè)為宣傳自己企業(yè)的形象和產(chǎn)品,均采用廣告手法之一：霓虹燈廣告屏來實現(xiàn)這一目的,本文就是介紹如何利用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)這一目的的。關(guān)鍵字：可編程控制器PLC霓虹燈目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 1目錄 2前言 4一霓虹燈的概述 5\o"CurrentDocument"霓虹燈的起源及其發(fā)展史 5\o"CurrentDocument"1.1霓虹燈的起源 5\o"CurrentDocument"1.2霓虹燈的發(fā)展史 5\o"CurrentDocument"霓虹燈的工作原理及特點 6\o"CurrentDocument"2.1霓虹燈的工作原理 62.2霓虹燈的特點 6\o"CurrentDocument"霓虹燈的主要部件以及制作工藝 7\o"CurrentDocument"3.1霓虹燈的主要部件 7\o"CurrentDocument"3.2霓虹燈的制作工藝 9\o"CurrentDocument"霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展 10二PLC的概述 12\o"CurrentDocument"1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 12PLC的產(chǎn)生 12PLC的發(fā)展 13\o"CurrentDocument"2PLC的結(jié)構(gòu)與特點 14\o"CurrentDocument"PLC的結(jié)構(gòu) 14\o"CurrentDocument"PLC的特點 16三PLC常見的編程 21\o"CurrentDocument"1梯形圖編程 21\o"CurrentDocument"2指令表編程 21\o"CurrentDocument"3邏輯功能圖編程 21\o"CurrentDocument"4順序功能圖編程 21四霓虹燈控制系統(tǒng)及PLC設(shè)計 22\o"CurrentDocument"1霓虹燈PLC軟件控制流程圖 22\o"CurrentDocument"1.1用PLC控制霓虹燈字的明滅，具體要求 22\o"CurrentDocument"1.2根據(jù)上述要求做出流程圖 22\o"CurrentDocument"2I/O分配及PLC硬件控制電路圖、原理圖 24\o"CurrentDocument"I/O分配表及PLC類型的選擇 24\o"CurrentDocument"2.2根據(jù)流程圖及I/O表畫出PLC硬件控制電路圖、原理圖 25\o"CurrentDocument"3霓虹燈PLC硬件控制電路的分析 26系統(tǒng)的控制方式 26\o"CurrentDocument"系統(tǒng)的配置 27\o"CurrentDocument"4霓虹燈PLC軟件控制梯形圖與指令表 29\o"CurrentDocument"根據(jù)流程圖和接口線路圖畫出梯形圖 29\o"CurrentDocument"指令表 34\o"CurrentDocument"結(jié)束語 38致謝 39\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 40隨著改革的不斷深入,社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展,個大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。各企業(yè)為宣傳自己企業(yè)的形象和產(chǎn)品,均采用廣告手法之一:霓虹燈廣告屏來實現(xiàn)這一目的。當(dāng)我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告均可以見到,一種是采用霓虹燈管做成的各種形狀和多種色彩的燈管,另一種為日光等管或白熾燈管作為光源,另配大型廣告語或宣傳畫來達(dá)到宣傳的效果。這些燈的亮滅,閃爍時間及流動方向等均可以通過PLC控制系統(tǒng)來達(dá)到控制的要求?？删幊炭刂破鱌LC:英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。作為自動控制裝置的核心，它具有功能強(qiáng)，可靠性高等諸多優(yōu)點，PLC實驗裝置采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有可編程序控制器、編程器模塊，九種實驗?zāi)K，按鈕、開關(guān)輸入模塊和繼電器輸出模塊，以及四層電梯模型。該裝置可以完成各種指令系統(tǒng)訓(xùn)練以及多種控制對象的程序設(shè)計訓(xùn)練。霓虹燈的起源及其發(fā)展史1.1霓虹燈的起源霓虹燈是由英文“氖燈”，即“NEONSIGN”得來的，“霓虹”兩字實際上是“NEON”的譯音，而現(xiàn)在人們已經(jīng)把“霓虹燈”當(dāng)作專用詞運(yùn)用了。霓虹燈自1910年問世以來，歷經(jīng)百年不衰。它是一種特殊的低氣壓冷陰極輝光放電發(fā)光的電光源，而不同于其它諸如熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、水銀燈、白熾燈等弧光燈。霓虹燈是靠充入玻璃管內(nèi)的低壓惰性氣體，在高壓電場下冷陰極輝光放電而發(fā)光。霓虹燈的光色是由充入惰性氣體的光譜特性決定：光管型霓虹燈充入氖氣，霓虹燈發(fā)紅色光；熒光型霓虹燈充入氬氣及汞，霓虹燈發(fā)藍(lán)色、黃色等光，這兩大類霓虹燈都是靠燈管內(nèi)的工作氣體原子受激輻射發(fā)光。1.2霓虹燈的發(fā)展史霓虹燈的發(fā)展可以追溯到英國物理學(xué)家和化學(xué)家法拉第對氣體放電的研究，電流通過含有少量正負(fù)離子的氣體時，受紫外線、宇宙射線、微量放射物質(zhì)的作用，在足夠高的外加電壓作用下運(yùn)動，并與中性氣體分子碰撞后，使中性分子發(fā)生電離，因而離子的數(shù)目倍增。電流通過氣體時還伴有發(fā)光現(xiàn)象，即所謂的輝光放電。其發(fā)光的顏色隨所充氣體的不同而不同。法拉第的理論及其在實驗上的成就，為霓虹燈技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。霓虹燈始源于法國。當(dāng)時所用的燈體玻管的直徑為45毫米，先將玻璃管彎制成所需的文字或圖案，然后再用1只電壓為1萬多伏的變壓器供電，使之發(fā)光。當(dāng)時，燈管兩端電極采用石墨制成，內(nèi)部充入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w，前者會發(fā)紅光，后者發(fā)白光。由于這兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學(xué)反應(yīng)，陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內(nèi)壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內(nèi)的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降，致使霓虹燈的壽命很短。當(dāng)時為了解決這個問題，特在霓虹燈管上加1個特殊的電磁閥門，并湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書在霓虹燈使用一段時間以后再往燈內(nèi)重新補(bǔ)充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，這種燈不僅壽命短、制作工藝復(fù)雜，而且造價昂貴，很難普及。在1907年至1910年期間，科學(xué)家克洛德和林德發(fā)明了液態(tài)空氣分餾。利用這一發(fā)明，在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度，顏色也豐富了，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等顏色。第二次世界大戰(zhàn)前夕，光致發(fā)光的材料被研制出來了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光，而且發(fā)光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作中后，霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目，變化多端，同時也簡化了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)結(jié)束后，霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。霓虹燈的工作原理及特點霓虹燈的工作原理當(dāng)外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的高壓。當(dāng)這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時，霓虹燈管內(nèi)的帶電粒子在高壓電場中被加速并飛向電極，能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子。這些激發(fā)出來的電子，在高電壓電場中被加速，并與燈管內(nèi)的氣體原子發(fā)生碰撞。當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時，就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現(xiàn)象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞，多余的能量就以光子的形式發(fā)射出來，這就完成了霓虹燈的發(fā)光點亮的整個過程。2.2霓虹燈的特點與其他電光源相比，霓虹燈具有以下特點：2.2.1高效率霓虹燈是依靠燈光兩端電極頭在高壓電場下將燈管內(nèi)的惰性氣體擊燃，它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發(fā)光，造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉，因此，用同樣多的電能，霓虹燈具有更高的亮度。2.2.2溫度低、不受氣候限制霓虹燈因其冷陰極特性，工作時燈管溫度在60°C以下，所以能置于露天日曬雨淋或在水中工作。同樣因其工作特性，霓虹燈光譜具有很強(qiáng)的穿透力，在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。低能耗在技術(shù)不斷創(chuàng)新的時代，霓虹燈的制造技術(shù)及相關(guān)零部件的技術(shù)水平頁在不斷進(jìn)步。新型電極、新型電子變壓器的應(yīng)用，使霓虹燈的耗電量大大降低，由過去的每米燈管耗電56瓦降到現(xiàn)在的每米燈管耗電12瓦。壽命長霓虹燈在連續(xù)工作不斷電的情況下，壽命達(dá)一萬小時以上，這一優(yōu)勢是其他任何電光源都難以達(dá)到的。制作靈活、彩多樣霓虹燈是由玻璃管制成，經(jīng)過燒制，玻璃管能彎曲成任意形狀，具有極大的靈活性，通過選擇不同類型的管子并充入不同的惰性氣體，霓虹燈能得到五彩繽紛、多種顏色的光。動感強(qiáng)、果佳、實用霓虹燈畫面由常亮的燈管及動態(tài)發(fā)光的掃描管組成，可設(shè)置為跳動式掃描，漸變式掃描、混色變色七種顏色掃描。掃描管由裝有微電腦芯片編程的掃描機(jī)控制，掃描管按編好的程序亮或滅，組成一副副流動的畫面，似天上彩虹、象人間銀河、更酷似一個夢幻世界，引人入勝，使人難以忘懷。因此、霓虹燈是一種投入較少、效果強(qiáng)烈、經(jīng)濟(jì)實用的廣告形式。霓虹燈的主要部件以及制作工藝霓虹燈的主要部件3.1.1霓虹燈管：（1） 以規(guī)格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細(xì)。（2） 以玻璃材質(zhì)分：鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩(wěn)定性差，受潮后極易變質(zhì)、泛堿（風(fēng)化），牢度差易爆裂。目前在我國使用此種材料的約占80%左右。鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機(jī)械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃，其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達(dá)20－30%左右，凡是追求質(zhì)量好的制作廠家，用戶都選用鉛管制作霓虹燈。鉛玻璃又以含鉛量多少分為：重鉛玻璃、中鉛玻璃和輕鉛玻璃。彩色玻璃管，這種玻璃管，在拉制玻璃管時已充入染料，生產(chǎn)出的玻璃管已呈彩色玻璃管。（3） 以霓虹燈管內(nèi)涂熒光粉材料分：目前使用的多數(shù)霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價格比較便宜，一般也能滿足各種色彩的要求?！叭睙晒夥?，（也稱稀土熒光粉）與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。（4） 噴涂熒光粉的工藝又分水涂和膠涂二種：水涂即用醇、酮溶濟(jì)混合熒光粉噴涂在燈管內(nèi)壁，讓其自然干燥。膠涂即用膠液混合熒光粉噴涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大優(yōu)于水涂粉管。目前先進(jìn)國家大都有采用三基色膠涂含鉛玻璃管制作霓虹燈，我國目前已有部分廠商使用這種霓虹燈管。3.1.2霓虹燈變壓器：（1） 霓虹燈漏磁變壓器，（又稱電感變壓器、鐵芯變壓器）其特點是：可靠性好，負(fù)載燈管亮度高，光色一致，壽命長，缺點是比較笨重，目前國外及上海的戶外霓虹燈大多數(shù)采用這種變壓器。電感變壓器的規(guī)格有：3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。（2） 電子變壓器（也稱高頻冷啟動管形放電燈電子轉(zhuǎn)換器或霓虹燈電源）其優(yōu)點是：重量輕、制造方便、節(jié)約金屬材料，目前國內(nèi)生產(chǎn)電子變壓器質(zhì)量穩(wěn)定，有一定規(guī)模，其中有的企業(yè)還批量出口。但有不少單位生產(chǎn)的電子變壓器亮度達(dá)不到應(yīng)有亮度，在室外使用就有點相形見絀。電子變壓器又分直流和交流二種，直流電子變壓器由于單向?qū)ㄍ鶗a(chǎn)生燈管一頭亮湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書一頭暗的情況。又因電子變壓器輸出頻率會受到負(fù)載燈管長度的影響，在同幅霓虹燈中，由于每筆燈管長短不一也會產(chǎn)生燈色不勻等現(xiàn)象。有些生產(chǎn)廠家為了降低成本，不愿采用高質(zhì)量高品質(zhì)的電器元件，而且加工工藝簡陋，故可靠性差，壽命短。電子變壓器的規(guī)格有：40W、60W、80W、100W等規(guī)格，也有稱4米機(jī)、6米機(jī)、8米機(jī)、10米機(jī)、12米機(jī)等。要真正生產(chǎn)符合霓虹燈使用要求的電子變壓器也是可以做到的，但其價格就會接近電感變壓器的價格，為了低價競銷，獲取市場份額，一些廠商犧牲霓虹燈的亮度、可靠性、壽命來獲得市場利潤。程序控制器：（1） 普通式電子程序控制器：（2） 漸變式電子程序控制器：霓虹燈高壓線：（1） 普通高壓線，即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性較差。（2） 硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強(qiáng)，可靠性好。以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件，由此可知，霓虹燈與其他商品一樣，品種、規(guī)格、質(zhì)量優(yōu)劣區(qū)別很大。用戶在選擇霓虹燈制作單位時，也要了解他們的制作實力，加工工藝和售后服務(wù)是否到位，凡是較大的霓虹燈工程，都應(yīng)要制作單位詳細(xì)報價，進(jìn)行核實，如有條件，應(yīng)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗收，不要只看總價便宜，更要看他們提供給用戶的是什么樣的質(zhì)量和服務(wù)。霓虹燈的制作工藝霓虹燈在制作工藝上，不論是明管、粉管還是彩管，其制作工藝基本相同，它們都需經(jīng)過玻管成型、封接電極、轟擊去氣、充惰性氣體、封排氣孔老煉等工藝。玻管成型———即制作人員沿著圖案或文字的輪廓經(jīng)過專用火頭，將直玻璃管燒、烤、彎成圖案或文字的過程，制作人員水平的高低可憑肉眼看的出來，水平低的人員制成的燈管易出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎處凹凸不平、太厚或太薄、內(nèi)側(cè)皺折、偏歪不成平面等。封接電極———即將彎成型的燈管經(jīng)過火頭接上電極和排氣孔的過程，接口不得太薄或太厚，接口處須完全燒融，否則易出現(xiàn)慢漏氣。轟擊去氣———制作霓虹燈的關(guān)鍵。是通過高壓電轟擊電極，加熱電極焚燒燈管電極內(nèi)肉眼看不見的水蒸氣、塵土、油質(zhì)等物質(zhì)，排掉這些有害物質(zhì)，將玻管抽成真空的過程。轟擊去氣的溫度達(dá)不到，上述有害物質(zhì)會除不徹底，直接影響燈管的質(zhì)量。轟擊去氣的溫度過高會引起電極過度氧化，使其表面產(chǎn)生氧化層，引起燈管質(zhì)量下降。轟擊去氣徹底的玻管充入適當(dāng)隋性氣體，經(jīng)過老練，即完成霓虹燈制作過程。4霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展目前，霓虹燈市場上魚龍混雜，有營業(yè)執(zhí)照承接工程的單位只占市場的30%，這類單位有獨(dú)自的設(shè)計、制作、安裝能力，信譽(yù)好、產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，后期維護(hù)到位，是用戶的首選單位。第二類，沒有營業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位，這類“單位”專業(yè)性不強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量無保證，后期維護(hù)不到位。第三類，皮包公司，無任何證件、信譽(yù)和能力，打一槍換一地，產(chǎn)品質(zhì)量和后期維護(hù)根本談不上。霓虹燈是一個專業(yè)性比較強(qiáng)的行業(yè)，正規(guī)單位的產(chǎn)品質(zhì)量好，壽命長?？烧堑诙惡偷谌惞緮_亂霓虹燈市場，給用戶的感覺霓虹燈容易壞。其實霓虹燈的壽命比日光燈還長，為了您的利益，請選擇有執(zhí)照，有能力，有信譽(yù)的單位。以前霓虹燈制造企業(yè)幾乎全部用普通玻璃管、普通電極，隨著人們對產(chǎn)品要求的提高，高鉛玻璃管、陶瓷環(huán)電極、三基色粉管，漸變彩虹霓虹燈正越來越廣泛的走向人們的生活，使人們的生活更加精彩、亮麗。霓虹燈以它斑斕奪目的色彩、生動逼真的形態(tài)、耀眼奪目的照明為夜間城市的購物中心招徠顧客、文化娛樂中心吸引游客營造氣氛，給夜間城市的購物活動帶來方便，給文化娛樂活動增添情趣。霓虹燈營造了夜間城市的絢麗多姿和繁華，它已成為現(xiàn)代城市商業(yè)繁榮的標(biāo)志之一。霓虹燈問世已有近百年的歷史，雖然它在原理上僅僅是一種簡單的冷陰極輝光放電管，但在經(jīng)濟(jì)繁榮、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程中，不僅沒有被淘汰，反而日益興旺。湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書二PLC的概述1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展1.1PLC的產(chǎn)生在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費(fèi)時，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標(biāo)指標(biāo)，即：（1）編程方便現(xiàn)場可修改程序；（2）維修方便采用模塊化結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置；（4）體積小于繼電器控制裝置；（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機(jī)；（6） 成本可與繼電器控制裝置競爭；（7） 輸入可以是交流115V；（8） 輸出為交流115V2A以上能直接驅(qū)動電磁閥接觸器等；（9） 在擴(kuò)展時原系統(tǒng)只要很小變更；（10）用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲的了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品飲料冶金造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。1.2PLC的發(fā)展雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：（1） 早期的PLC（60年代末—70年代中期）早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。（2） 中期的PLC（70年代中期—80年代中后期）在70年代微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍的以擴(kuò)大。（3）近期的PLC（80年代中后期至今）進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使的各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使的PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。2PLC的結(jié)構(gòu)與特點PLC的結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。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。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置：CPU的構(gòu)成：CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單兀還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI）,開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI）,模擬量輸出（AO）等模塊。開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備：（1）編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程

器，目前一般由計算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。（2） 人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。（3） 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。-^―-— ―—"■丁可聲猝挖削益朕區(qū)號朮|麗）茂它K-杠卻肌_汁埔機(jī)一9—'rQ垂;E-|搐I]ifi1茂它K-杠卻肌_汁埔機(jī)一9—'rQ垂;E-|搐I]ifi11搔1口1ri|j,:wr「卜L設(shè)I推I|]圖2-1可編程控制器的硬件簡化框圖2.2PLC的特點為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點：2.2.1可靠性高、干擾能力強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求：（1） 平均故障間隔時間長。（2） 故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）短。任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：（1）偶發(fā)性故障：由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、

過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲的信息可能被破壞。（2）永久性故障：由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時，能很快查出故障發(fā)生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。硬件措施：主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。屏蔽一一對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。濾波一一對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或n型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。電源調(diào)整與保護(hù)一一對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。采用模塊式結(jié)構(gòu)一一這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。軟件措施：有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。故障檢測——軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時進(jìn)行處理。信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。設(shè)置警戒時鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。加強(qiáng)對程序的檢查和校驗一一一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備一一停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V,上升時間1ns，脈沖寬度為1s的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬?上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4?5萬小時甚至更長時間。通用性強(qiáng)、控制程序可變、使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動化中也被大量采用。功能強(qiáng)、應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機(jī)對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。編程簡單、易掌握目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖”編程方式。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人很快就能學(xué)會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執(zhí)行梯形圖程序時，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計及施工的工作量由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(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為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。3PLC的應(yīng)用目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：（1）開關(guān)量邏輯控制：利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。（2）運(yùn)動控制：大多數(shù)PLC都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動控制。（3） 過程控制：大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。（4） 數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。（5） 通信聯(lián)網(wǎng)：PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書三PLC常見的編程PLC的編程語言主要有梯形圖、指令表、邏輯功能圖、功能塊圖、順序功能圖（SFC，也稱為步進(jìn)梯形圖）、結(jié)構(gòu)化文本等。梯形圖編程梯形圖（ladderdiagram，簡稱LAD）是一種沿用了繼電器、線圈、連線等圖形與符號的圖形編程語言，他在PLC編程中最為常用。采用梯形圖編程時，PLC程序中的“與”、“或”邏輯運(yùn)算利用觸點的串、并連表示；“非”邏輯運(yùn)算利用“常閉”觸點表示；邏輯運(yùn)算的結(jié)果利用“線圈”的形式輸出。指令表編程指令表（statementlist,簡稱STL或LIST）是一種使用助記符的PLC編程語言。指令表程序由大量的指令組成。指令表的每一條指令通常由“指令代碼”與“操作數(shù)”倆部分組成，為了實現(xiàn)“跳轉(zhuǎn)”的需要，指令前面還可能增加“跳轉(zhuǎn)”標(biāo)記。邏輯功能圖編程邏輯功能圖（ControlSystemFlowchart，簡稱CSF，也稱控制系統(tǒng)流程圖）是一種沿用了數(shù)字電子線路的邏輯門電路、觸發(fā)器、連線等圖形與符號的圖形編程語言。順序功能圖編程順序功能圖（SequentialFunctionChart，簡稱SFC）是一種新穎的、按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語言。霓虹燈控制系統(tǒng)及PLC設(shè)計1霓虹燈PLC軟件控制流程圖1用PLC控制霓虹燈字的明滅，具體要求如下：1、廣告字1亮，1秒后熄滅；2、廣告字2亮，1秒后熄滅；3、廣告字3亮，1秒后熄滅；4、廣告字4亮，1秒后熄滅；5、廣告字5亮，1秒后熄滅；6、廣告字1亮，等待1秒；7、廣告字2亮，同時保持前字亮，等待1秒；8、廣告字3亮，同時保持前字亮，等待1秒；9、廣告字4亮，同時保持前字亮，等待1秒；10、廣告字5亮，同時保持前字亮，等待2秒；II、 五個廣告字全部熄滅，等待3秒；12、五個廣告字全亮，等待3秒；13、五個廣告字全部熄滅，等待3秒；14、五個廣告字全亮，等待5秒；15、五個廣告字全部熄滅，等待3秒。16、重復(fù)過程1—15。根據(jù)上述要求做出流程圖（見圖4-1）H)S1-1-1S3-154-1S5-1S6-1￡7-1廣辭1爛備號時和⑴I廣辟1嚇廣鵠e僦儘競牆oi）I廣告?2癇廣鋅3城儘動定時窺a）1AW癥廣需4城）I廣告#4你廣號紀(jì)聯(lián)（品定般04）msW4?ij（朋黜甑庁）斥?e耕尉前城（啟粽時劉6）-1-1S10-2Ml-3S12-3￡-321M-3S1L5OS8Zl^3 第動定胖07）氏科耕赭和僦〔嗣刪飆￡）廣告?5克并保薦湖燈克嵋動宦冊109）五字穌時銭（翩飆割1）五字鉢（詞鮒劇宀五字堿（詞鮒劇3）五字議（詞射劇4）圖4-1流程圖2I/O分配及PLC硬件控制電路圖、原理圖2.1I/O分配表及PLC類型的選擇PLC類型的選擇：首先考慮，I/O點數(shù)的多少；準(zhǔn)確把統(tǒng)計出被控設(shè)備的輸入，輸出點數(shù)的總需要量是PLC選形的基礎(chǔ)。將輸入點和輸出點詳細(xì)列出。然后再實際統(tǒng)計出I/O點總數(shù)的基礎(chǔ)上再15%--20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴(kuò)充。多數(shù)小型PLC是整體式結(jié)構(gòu)，除了按點數(shù)分成一些檔次如32點，48點,64點，80點外，還有其他多種模塊擴(kuò)展單元。這里選用最常用的歐姆龍C系列P型機(jī)，為了以后的進(jìn)一步改造以及及時替換損壞的端口，故選用C28P-CDR-A的PLC。它的基本特點如下：單元名稱：C28PCPU電源電壓：AC100-240V輸入：DC24V,16點輸出：繼電器2A,12點I/O分配表4-1輸入輸入口輸出輸出口啟動開關(guān)0001廣告字1燈的中間繼電器KA10500停止開關(guān)0000廣告字2燈的中間繼電器KA20501廣告字3燈的中間繼電器KA30502廣告字4燈的中間繼電器KA40503廣告字5燈的中間繼電器KA50504

2.2根據(jù)流程圖及I/O表畫出PLC硬件控制電路圖、原理圖電路圖（見圖4-2）原理圖（見圖4-3）圖4-2PLC硬件控制電路圖KAIKA?KMrs?i圖4-2PLC硬件控制電路圖KAIKA?KMrs?i廣評2廣詡由接口圖可知：輸入端：24V直流電；啟動按鈕、停止按鈕；外部220V電源；輸出端：五個發(fā)光字的中間繼電器KAI、KA2、KA3、KA4及KA5；PLC電源可以為110V或220V等等。

圖4-3原理圖由原理圖可知：五個中間繼電器分別和五個發(fā)光字“湖、鐵、科、職、院”相連接。一旦閉合啟動按鈕，五個中間繼電器通電吸合，貝V與繼電器相對應(yīng)的五個發(fā)光字按設(shè)定的流程開始工作。3霓虹燈PLC硬件控制電路的分析PLC的硬件主要是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元,通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。3.1系統(tǒng)的控制方式系統(tǒng)控制具有自動、半自動和手動檢修3種工作方式：自動時，由PLC自動完成每個燈得運(yùn)行，不需要人工參與，半自動工作方式時，有工作人員選擇那幾個小燈，PLC自動完成每個小燈亮滅，手動為故障檢修和最終的停止，當(dāng)某個小燈及其附屬設(shè)備發(fā)生故障時，該小燈將會自動退出運(yùn)行，不影響其他小燈運(yùn)行。PLC柜上有該小燈的禁止啟動安扭，啟動時禁止其他人員靠近，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和安全可靠。

3.2系統(tǒng)的配置PLC的硬件主要是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元，通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機(jī)等外設(shè)連接。典型PLC組成框圖如圖4-4所/示。輸入

元

件輸入回路中央處理器〔嘰）輸

出

ft

ff輸入

元

件輸入回路中央處理器〔嘰）輸

出

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ff圖4-4PLC組成框圖采用工控機(jī)作為上位機(jī)、PLC系統(tǒng)作為下位機(jī)的兩級控制模式。PLC控制系統(tǒng)是該程控系統(tǒng)的核心，工控機(jī)作為監(jiān)控機(jī)械手的運(yùn)行狀態(tài)使用。3.2.1上位機(jī)計算機(jī)作為上位機(jī)，用于完成狀態(tài)顯示、打印輸出、向PLC發(fā)送分類控制信號等功能，從而實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。同時，計算機(jī)還是圖象處理的核心。3.2.2下位機(jī)PLC作為下位機(jī)，用來完成狀態(tài)判別、輸出控制等工作。它直接控制繼電器，從而實現(xiàn)對各執(zhí)行元件的控制。本系統(tǒng)采用價格適中、可靠性高、維護(hù)方便且抗干擾能力強(qiáng)的可編程控制器歐姆龍C28P-CDR-A型PLC來實現(xiàn)霓虹燈工藝的控制要求的。歐姆龍PLC是由電源、中央處理器和I/O元件組成的嚴(yán)密高速的程序控制器，配有豐富的指令系統(tǒng)，易于用戶編程，具有豐富的特殊模塊和通信能力，可以滿足生產(chǎn)自動化的多級要求。本系統(tǒng)采用C28P-CDR-A是一種功能完善的緊湊型PLC,大程序容量和存儲單位。另外CPU單元帶RS-232C接口，具有PPI、MPI等通信協(xié)議可實現(xiàn)程序傳送，數(shù)據(jù)通信等功能。3.2.3通信方式C28P-CDR-ACPU支持多樣的通信協(xié)議：點到點（Point-to-Point）接口（PPI）、多點接口（Multi-Point）（MPI）。這些都基于系統(tǒng)內(nèi)通信結(jié)構(gòu)模型，都是異步、基于字符的協(xié)議。其中PPI方式是非常簡單方便的通信協(xié)議，只需要一根RS-232C線進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳遞，不需要額外再配置模塊或軟件。因此，本系統(tǒng)選擇PPI方式，簡單且能滿足通信要求。C28P-CDR-A型PLC上配有RS-232C的通信接口，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和計算機(jī)互聯(lián)。上位機(jī)與下位機(jī)之間通過RS-232連接構(gòu)成HOSTLINK協(xié)議進(jìn)行通信。RS-232又稱為EIA-232C或RS-232C，是最通用的一種串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。它是一種點到點的通信方式，只能連接兩個通信設(shè)備。19200波特率時，最大距離為75米；9600波特率時，最大距離為900米。計算機(jī)的串口即為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口。使用RS-232轉(zhuǎn)換器可以免掉一個RS-422串行接口板。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。

PLC圖4-5PLC圖4-5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制設(shè)計選用了日本歐姆龍公司C28P-CDR-A型PLC為控制主機(jī)，該機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，由PLC機(jī)架、CPU、數(shù)字I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構(gòu)成。PLC自動化控制系統(tǒng)燈的亮滅，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度時間，自動準(zhǔn)確發(fā)出啟、停小燈命令，控制5個燈運(yùn)行。4霓虹燈PLC軟件控制梯形圖與指令表4.1根據(jù)流程圖和接口線路圖畫出梯形圖梯形圖見圖4-6^0200^—碰詠宇皿亮1E怎滅TIMj^ 0200 0302■TIMj^ 0200 0302■_ __' y/-TIML00#OC1DOi―I__I廿ioiOi020：—韋紀(jì)融％喚—IIII-M0EC3711機(jī),叮汕711機(jī),叮汕Q￡Q2一浮舟3齟S后天C205oenoceilTIMQ4 HI-4W1—<S)-常転亂執(zhí)1.￡等特1L：0210 uria5o^ncceieTI—Ii.11?-:C：5oaiir-二>TIM36ttQOiD卡覽3蔻字燦.G21：L TIM0602D0 0E13 ___TI~~Ioai2<Mi.e>TIM—II-一II—W—M—<E)曲15気^.2.3.47.5親0213 riMOG0200 0220TII1-440214?；J(E210220#0030—o字疝全売躺V啊TIM1—o字疝全売躺V啊TIM1°胎吧0￡至0^2302250EE15字燈鈿輪3S0221 TIM1102DOHI—IH4-0EE25字燈錮躺3S0譽(yù) IIM1￡ 0哪■tcos：-0223弋■字燈全頁躺3S0￡^3 TIM130￡00052402240&010201021102130^230202021202134-6梯形圖4.2指令表將梯形圖（圖4-6）轉(zhuǎn)換成指令表形式1.LD000024.AND-NOT02042.OUT020025.AND-NOT02003.LD022426.TIM024.ANDTIM14#00105.LD000127.OUT02036.OR-LD28.LD02037.LD020129.ANDTIM028.OR-LD30.LD02048.AND-NOT020231.OR-LD9.AND-NOT020032.AND-NOT020510.TIM0033.AND-NOT0200#001034.TIM0311.OUT0201#001011.LD020135.OUT020413.ANDTIM0036.LD020414.LD020237.ANDTIM0315.OR-LD38.LD020516.AND-NOT020339.OR-LD17.AND-NOT020040.AND-NOT021018.TIM0141.AND-NOT0200#001042.TIM0413.OUT0202#001020.LD020243.OUT020521.ANDTIM0144.LD020522.LD020345.ANDTIM0423.OR-LD46.LD0210

47.OR-LD72.AND-NOT021448.AND-NOT021173.AND-NOT020049.AND-NOT020074.TIM0850.TIM05#0010#001075.OUT021351.OUT021076.LD021352.LD021077.ANDTIM0853.ANDTIM0578.LD021454.LD021179.OR-LD55.OR-LD80.AND-NOT022056.AND-NOT021281.AND-NOT020057.AND-NOT020082.TIM0958.TIM06#0020#001083.OUT021459.OUT021184.LD021460.LD021185.ANDTIM0961.ANDTIM0686.LD022062.LD021287.OR-LD63.OR-LD88.AND-NOT022164.AND-NOT021389.AND-NOT020065.AND-NOT020090.TIM1066.TIM07#0030#001091.OUT022067.OUT0