第一篇：基于PLC控制系統總結

基于PLC控制系統優(yōu)點 1.實時性

● 由于控制器產品設計和開發(fā)是基于控制為前提，信號處理時間短，速度快。

● 基于信號處理和程序運行的速度，PLC經常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯鎖保護。● 更能滿足各個領域大、中、小型工業(yè)控制項目。2.高可靠性

● 所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現場的外電路與控制器內部電路之間電氣上隔離。

● 各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms?！?各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。● 采用性能優(yōu)良的開關電源。

● 對采用的元器件進行嚴格的篩選。

● 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴大。

● 大型控制器還可以采用由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,以及實現電源模塊冗余、IO模塊冗余，使可靠性更進一步提高。3.系統配置簡單靈活

● 控制器 產品種類繁多，規(guī)?？煞执?、中、小等。

● I/O卡件種類豐富，可根據自控工程實現功能要求不同，而進行不同的配置?！?滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合。4.豐富的I/O卡件

控制器針對不同的工業(yè)自控工程的現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等,有相應的I/O模塊與工業(yè)現場的器件或設備，如：按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。

另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。5.控制系統采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數控制器均采用模塊化結構?？刂破鞯母鱾€部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規(guī)模和功能可根據用戶的需要自行組合。6.價格優(yōu)勢

質優(yōu)價廉，性價比高。7.安裝簡單，維修方便

可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。

由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。

8.控制器實現的功能 邏輯控制 定時控制 計數控制 順序控制 PID控制 數據計算 通訊和聯網

其它：還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。

9.常用的工控軟件

●

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控制組態(tài)軟件種類很多，每一種各有特點。我們能夠根據用戶不同的需求，提供不同工業(yè)控制監(jiān)控軟件，完成自控項目監(jiān)控的任務。

plc控制電路相對于繼電器控制電路的優(yōu)點

1、控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而plc軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。

2、工作方式上看：電器控制并行工作，而plc串行工作，不受制約。

3、控制速度上看：電器控制速度慢，觸點易抖動；而plc通過半導體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。

4、定時、記數看：電器控制定時精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無記數功能；plc時鐘脈沖由晶振產生，精度高，定時范圍寬；有記數功能。

5、可靠、維護看：電器控制觸點多，會產生機械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護性能差；plc無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現場調試和維護方便。

第二篇：PLC電梯控制系統畢業(yè)論文

四川工程職業(yè)技術學院

電氣信息工程系

畢業(yè)論文

題 目 PLC電梯控制系統 班 級 電氣自動化技術1班 姓 名 學 號 指導老師

前 言

隨著現代社會的迅速發(fā)展,微電子技術和計算機技術也隨之迅速發(fā)展.當前數字電器系統的設計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。其中，有著代表性的是日趨進步和完善的PLC設計技術。PLC(即可編程控制器)在工業(yè)控制領域內得到十分廣泛的應用。PLC是一種基于數字計算機技術、專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的電子控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數字或模擬的輸入/輸出，完成一系列邏輯、順序、定時、記數、運算等確定的功能，來控制各種類型的機電一體化設備和生產過程。

PLC的設計和開發(fā)，已經有多種類型和款式。傳統的PLC各有特點，它們適合在現場做手工測量，要完成遠程測量并要對測量數據做進一步分析出來，傳統PLC是無法完成的。然而基于PC通信的PLC，既可以完成測量數據的傳遞，又可借助PC，做測量數據的處理。所以這種類型的PLC無論在功能和世界應用上，都具有傳統PLC無法比擬的特點，這使得它的開發(fā)和應用具有良好的前景。

第一章 電梯的簡介

一、電梯的起源與發(fā)展

1、電梯的起源

現代社會中，電梯已經成為不可短少的運輸設備。電梯是隨著高層建筑的興建而發(fā)展起來的一種垂直運輸工具。多層廠房和多層倉庫需要有貨梯；高層住宅需要有住宅梯；百貨大樓和賓館需要有客梯，自動扶梯等。在現代社會，電梯已像汽車、輪船一樣，成為人類不可缺少的交通運輸工具。

電梯在漢語詞典中的解釋為：建筑物中用電作動力的升降機，代替步行上下的樓梯。

說到電梯的起源要從公元2600年埃及人在建造金字塔時使用了最原始的提升系統說起，但這一類起重機的能源均為人力。到了1203年，法國的二修道院安裝了一臺起重機，有所不同的是該機器是利用驢作為動力，載荷由繞在一個大滾筒上的繩子進行起吊。此種方法一直沿用到近代直到瓦特發(fā)明了蒸汽機，約在1800年，煤礦主才能利用起重機把礦井中的煤輸送上來。

數百年來人們制造過各種類型的升降機，它們都具有一個共同的缺陷：只要起吊繩突然斷裂，升降機便急速地墜落到底層。1854年奧迪斯設計了一種制動器：在升降機的平臺頂部安裝一個貨車用的彈簧及一個制動桿與升降梯井道兩側的導軌相連接，起吊繩與貨車彈簧連接，這樣僅是起重平臺的重量就足以拉開彈簧，避免與制動桿接觸。如果繩子斷裂，貨車彈簧會將拉力減弱，兩端立刻與制動桿咬合，即可將平臺牢固地原地固定，免了繼續(xù)下墜。這樣，第一臺“安全”升降梯就產生了，然而真正能夠稱為電梯的產品應該是在20世紀初才出現。

2、電梯技術的發(fā)展

（1）電梯的速度要求越來越快，告訴，超高速電梯的數量越來越多。（2）電梯的拖動技術有了圈套的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到越來越廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速發(fā)展。

（3）電梯的邏輯控制已從過去簡單的繼電器-接觸器控制發(fā)展為可編程序控制（PLC）和計算機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯控制、群控等，電梯可靠性得到很大的提高。

（4）電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用計算機控制技術，不斷滿足用戶的使用功能要求。如停車操作、消防員專用等。

第二章 PLC的簡介

一、PLC的定義

可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專業(yè)在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，技術與算術操作等方面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。

二、PLC的基本結構和組成

1、PLC的結構圖如下所示：

交流/直流現場設備擴展單元電源基本I/OI/O擴展接CPU存儲器外圍接口數據總線外設編程器通信網絡

圖2 PLC的結構圖

（1）中央處理單元（CPU）是PLC的控制中樞，在系統監(jiān)控程序的控制下工作，承擔著將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映像寄存器區(qū)域，然后將接過送到輸

出映像寄存器區(qū)域。

（2）存儲器由只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM兩大部分組成，存放系統軟件的存儲器稱為系統程序的存儲器ROM，存放應用軟件或中間運行數據的存儲器稱為用戶程序存儲器RAM。

（3）基本I/O接口電路

A.PLC內部輸入電路作用是將PLC外部電路提供的、符合PLC輸入電路要求的電壓信號，通過光耦電路送到PLC內部電路。

B．PLC輸出電路用來將CPU運算的結果換成一定形式的功率輸出，驅動被控負載。

（4）接口電路：PLC接口電路分為I/O擴展接口電路和外設通信接口電路兩大類。

A.I/O擴展接口電路用于連接I/O擴展單元，可以用來擴充開關量I/O點數和增加模擬量的I/O端子。I/O擴展接口電路采用并行接口和串行接口兩種電路形式。

B．外設通信接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能組成PLC的控制網絡。

（5）電源：PLC內部配有一個專用開關式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉化為PLC內部電路需要的工作電源（5V直流）。

2.PLC控制系統的組成

PLC控制系統像一般的計算機控制系統一樣，也是由硬件和軟件兩個部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設備，軟件是指管理PLC的系統軟件，PLC的應用程序，編程語言和編程支持工具軟件。

圖3 PLC控制系統的組成

PLC控制系統的軟件主要是系統軟件，應用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個部分組成。

PLC系統軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統軟件的支持西，PLC對用戶程序進行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。

圖4 PLC內部工作示意圖

0的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨機關閉輸入端口，進入程序執(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，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內容隨著程序的執(zhí)行而改變。

輸出刷新階段：當所有指令執(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，并通過一定的方式輸出，驅動相應輸出設備工作。

四、PLC的特點

PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質上屬于計算機控制方式。PLC與普通計算機一樣，以通用或專用CPU作為處理器，實現通道的運算和數據的存儲，另外還有位處理器，進行點（位）的運算與控制。

PLC控制一般具有可靠性高，易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。

五、PLC系統的發(fā)展趨勢

PLC當初是針對工業(yè)順序控制發(fā)展而研制的。經過30幾年的迅速發(fā)展，PLC已不僅能進行開關量控制，而且還能進行模擬量控制，位置控制。特別是PLC的通信網絡技術的發(fā)展，使得PLC如虎添翼，由單機控制向多機控制，由集中控制向多層次分布式控制系統發(fā)展?，F在PLC的足跡已遍布了國民經濟的各個領域，形成了滿足各種需要的PLC應用系統。

電梯結構不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術、新結構、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統結構簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。

今后PLC控制系統將朝著兩個方向發(fā)展：一是向小型化，微型化系統方向發(fā)展。作為控制系統的關鍵設備，PLC將朝著體積更小，速度更快，功能更強，價格更低的方向發(fā)展。二是向大型化，網絡化，多功能的方向發(fā)展。

2131415

第四章 PLC控制系統的設計方案

一、PLC控制系統基本方案

隨著城市建設的不斷發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規(guī)律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態(tài)和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。從控制方式和性能上來說，這兩種方法并沒有太大的區(qū)別。國內廠家大多選擇第二種方式，其原因在于生產規(guī)模較小，自己設計和制造微機控制裝置成本較高；而PLC可靠性高，程序設計方便靈活，抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，所以現在的電梯控制系統廣泛采用可編程控制器來實現。

本文將用四層樓作為背景進行設計。

1.轎廂樓層位置檢測方法

主要方法有以下幾種：

（1）用于簧管磁感應器或其他位置開關：這種方法直觀、簡單，但由于每層需使用一個磁感應器，當樓層較高時，會占用PLC太多的輸入點。

（2）利用穩(wěn)態(tài)磁保開關：這種方法需對磁保開關的不同狀態(tài)進行編碼，在各種編碼方式中適合電梯控制的只有格雷變形碼，但是它是無權代碼，進行運算時需采用PLC指令譯碼，比較麻煩，軟件譯碼也使程序變的龐大。

（3）利用旋轉編碼器：目前，PLC一般都有高速脈沖輸入端或專用計數單元，計數準確，使用方便，因此在電梯PLC控制系統中，可用編碼器測取電梯運行過程中的準確位置，編碼器可直接與PLC高速脈沖輸入端相連，電源可利用PLC內置的24V直流電源，硬件連接可謂簡單方便。

由以上分析可見，用旋轉編碼器檢測轎廂的位置優(yōu)于其他方法，故本設計采用此方法

2.PLC的選型

根據以上選擇的轎廂樓層位置檢測方法，要求可編程控制器必須且有高數計數器。又因為電梯時雙向運行的，所以PLC還需具有可逆計數器。綜合考慮后，本設計選擇西門子公司生產的S7—200系列機。

S7—200系列機具有以下優(yōu)點： 1.體積極小

2.先進美觀的外部結構 3.提供多種子系列供用戶選用 4.靈活多變的系統配置 5.功能強、使用方便

二、PLC電梯控制系統設計方向

1.電梯控制系統的基本結構組成

電梯PLC的控制系統和其他類型的電梯控制系統一樣主要由信號控制系統和拖運控制系統兩部分組成。圖7為電梯PLC控制系統的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機及擴展、機械系統、轎箱操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統等。系統控制核心為PLC主機，操縱盤、呼梯盤、井道及安全信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器及召喚指示燈等發(fā)出顯示信號，向拖動和門機控制系統發(fā)出控制信號。

電梯控制系統可分為電力拖動系統和電氣控制系統兩個主要部分。電力拖動系統主要包括電梯垂直方向主動拖動電路和轎廂開關電路。二者均采用易于控制的直流電動機作為拖動動力源。主拖動電路采用PWM調試方式，達到了無級調速的目的。而開關門電路上電機僅需一種速度進行運動。電氣控制系統則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、LED七段數碼管和控制部分的核心器件等組成。PLC集信號采集、信號輸出及邏輯控制于一體，與電梯電力拖動系統一起實現了電梯控制的所有功能。十層電梯控制系統由呼叫到響應形成一次工作循環(huán)，電梯工作過程又可細致分為自檢、正常工作、強制工作等三種工作狀態(tài)。電梯在三種工作狀態(tài)之間來回切換，構成了完整的電梯工作過程。

如下圖：

圖7 電梯PLC控制系統的基本結構

2.電梯控制系統原理框圖

電梯控制系統原理框圖如下圖所示，主要由轎廂內指令電路、門廳呼叫電路、主拖動電機電路、開關門電路、檔層顯示電路、按鈕記憶燈電路、樓層檢測與平層檢測傳感器及PLC電路等組成的。

圖8 電梯控制系統原理框圖

到PLC的控制信號有：運行方式選擇、運行控制、轎內指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉編碼器光電脈沖、開關門及限位信號、門區(qū)和平層信號等。

圖10 電梯信號控制系統

6．拖動控制系統

電梯主要由直流和交流兩種拖動方式，PLC控制的拖動系統主電路及調速裝置與繼電器控制系統相比無需做很多改動。拖動系統的工作狀態(tài)及部分反饋信號可直接送入PLC，由PLC向拖動系統發(fā)出速度切換、起動、運行、平層等控制信號。

7.電梯上行

（1）電梯停在1F，2F呼叫時，則上行，碰到2F的行程開關后停止。（2）電梯停在1F或2F時，3F呼叫，則上行，碰到3F的行程開關后停止。（3）當電梯停在1F或2F、3F時，4F呼叫，則上行到4F碰到行程開關后停止。

（4）電梯停在1F，2F、3F同時呼叫時，則電梯上行到2F后停5s，繼續(xù)上行到3F后停止。

（5）電梯停在1F，2F、3F同時呼叫時，電梯上行到2F停5s，繼續(xù)上行到3F停止。

（6）電梯停在1F，3F、4F同時呼叫時，電梯上行到3F停止5s，繼續(xù)上行

122232425

系統會根據外呼和內選信號及門鎖信號綜合判斷電梯的運行方向。5.執(zhí)行上行程序

此段程序包括控制電梯上行，檢測是否應該減速或者停止電梯正轉并且執(zhí)行。6.執(zhí)行下行程序

此段程序包括控制電梯下行，檢測是否應該減速或者停止電梯正轉并且執(zhí)行。

四、I/O點的分配

根據需要控制的開關、設備大約有15個輸入點，11個輸出點。如圖15：

圖15 I/O點的分配

五、硬件系統調試

在硬件調試時，我們主要調試的內容有： 1.在接線端子上。

2.在PLC擴展單元上。3.在電源接線上。

注:特別是在電源接線時，一定要注意哪些端子接24V，哪些接地。

六、軟件系統調試

在軟件調試時，主要是結合硬件設備觀察程序的過程是否與我們設計的原理一致。如果出現不正常運行和不運行時我們得回到程序編制，依次檢查與修改。

七、程序梯形圖

0

圖16 PLC控制程序梯形圖

注：

M0.1 電梯在一層時停止指令 M0.2 電梯在二層時停止指令 M0.3 電梯在三層時停止指令 M0.4 電梯在四層時停止指令 M1.1 電梯在一層時向上運行指令 M1.2 電梯在二層時向上運行指令 M1.3 電梯在三層時向上運行指令

E2亮，電梯停止。

11.按SB6，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

12.按SB7（SB2），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2滅，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。

13.按SB6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，再按SQ3，E1滅，E2亮，電梯仍上升，在按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E2滅，E2亮，電梯停止。

14.按SB6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

15.按SB6，SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，電梯提高至2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止。

16.按SB6，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下降，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

17.按SB7（SB2），SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。

18.按SB6，SB7（SB2），SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，再按SQ3，E4滅，E3亮，電梯上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，再按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

19.按SB6，SB7（SB2），SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯仍下

降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

20.按SB6，SB7（SB2），SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止2s后下降，再按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止。

21.按SB8，SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。

22.按SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。

23.按SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯仍上升，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止。

電梯停留在二層：

1.按SB8或SB9（SB3）或SB8或SB9（SB3），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。

2.按SB10（SB4），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。

3.按SB5(SB1), 電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止。

4.按SB8，SB10（SB4），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3滅，E4亮，電梯停止。

5.按SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。

6.按SB8，SB9（SB3），SB10（SB4），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ3，E2滅，E3亮，電梯停止2s后上升，再按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止2s后下降，按SQ3，E4滅，E3亮，電梯停止。

電梯停留在三層：

1.按SB10（SB4），電梯上升，反方向呼叫無效，按SQ4，E3滅，E4亮，電梯停止。

2.按SB6或SB7（SB2）或SB6，SB7（SB2），電梯下降反方向呼叫無效，按SQ2，E3亮，電梯停止。

3.按SB5(SB1), 電梯下降，反方向呼叫無效，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯仍下降，按SQ1，E2滅，E1亮，電梯停止。

4.按SB7，SB5(SB1), 電梯下降，反方向呼叫無效，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯仍下降，按SQ1，E2滅，E1亮，電梯停止2s后上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止。

5.按SB7，SB6（SB2），SB5（SB1），電梯下降，反方向呼叫無效，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止2s后下降，按SQ1，E2滅，E1亮，電梯停止。

6.按SB7，SB6（SB2），SB5（SB1），電梯下降，反方向呼叫無效，按SQ2，E3滅，E2亮，電梯停止2s后下降，再按SQ1，E2滅，E1亮，電梯停止2s后上升，按SQ2，E1滅，E2亮，電梯停止。

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第三篇：搶答器PLC控制系統課程設計

搶答器PLC控制系統設計

一、搶答器PLC電氣控制系統設計任務書

1．搶答器工藝的技術要求

實用搶答器的這一產品是各種競賽活動中不可缺少的設備，無論是學校、工廠、軍隊還是益智性電視節(jié)目，都會舉辦各種各樣的智力競賽，都會用到搶答器。目前市場上已有的各種各樣的智力競賽搶答器絕大多數是早期設計的，只具有搶答鎖定功能的一個電路，以模擬電路、數字電路或者模擬電路與數字電路相結合的產品，這部分搶答器已相當成熟。現在的搶答器具有倒計時、定時、自動（或手動）復位、報警（即聲響提示，有的以音樂的方式來體現）、屏幕顯示、按鍵發(fā)光等多種功能。但功能越多的電路相對來說就越復雜，且成本偏高，故障高，顯示方式簡單(有的甚至沒有顯示電路)，無法判斷提前搶按按鈕的行為，不便于電路升級換代。本設計要求就是利用PLC作為核心部件進行邏輯控制及信號的產生，用PLC本身的優(yōu)勢使競賽真正達到公正、公平、公開。

2．搶答器電氣控制系統設計要求

1）搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。

2）設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。

3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。

5）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。

6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。

二、搶答器PLC電氣控制系統總體設計過程

第四篇：基于PLC交通燈控制系統畢業(yè)設計概要

畢業(yè)設計題目: 交通燈畢業(yè)論文 系別:電氣與信息工程學院 專業(yè) : 電氣自動化 班級:電氣自動化10-01 姓名: 指導教師: 【摘要】:交通信號燈的出現,使交通得以有效管制,對于疏導交通流量、提高道路通行能力,減少交通事故有明顯效果。為了實現交通道路的管理,力求交通管理先進性、科學化。用可編程控制器實現交通燈管制的控制系統,以及該系統軟、硬件設計方法,實驗證明該系統實現簡單、經濟,能夠有效地疏導交通,提高交通路口的通行能力。分析了現代城市交通控制與管理問題的現狀,結合交通的實際情況闡述了交通燈控制系統的工作原理,給出了一種簡單實用的城市交通燈控制系統的PLC設計方案。可編程序控制器在工業(yè)自動化中的地位極為重要,廣泛的應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展,可編程控制器的功能日益完善,加上小型化、價格低、可靠性高,在現代工業(yè)中的作用更加突出

1.1交通信號燈的作用和意義

隨著社會經濟的發(fā)展,城市交通問題越來越引起人們的關注。人,車,路三者關系的協調,已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統是用于城市交通數據監(jiān)測,交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統,它是現代城市交通監(jiān)控指揮中最重要的組成部分。

隨著城市機動車量的不斷增加,許多大城市如北京,上海,南京等出現了交通超負荷運行的情況,因此,自80年代后期,這些城市紛紛修建城市高速公路,在高速公路建設完成的初期,它們也曾有效地改善了交通狀況。然而,隨著交通量的快速增長和缺乏對高速道路的系統研究和控制,高速道路沒有充分發(fā)揮出預期的作用。而城市高

速道路在構造上的特點,也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路和普通道路耦合出交通狀況的制約。所以,如何采用合適的控制方法,最大限度利用好耗費巨資修建的城市高速道路,緩解主干道與匝道,城區(qū)與周邊地區(qū)的交通擁堵狀況,越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題, 根據交通等工藝控制要求和特點,我們采用了日本三菱公司FX2N_48MR。三菱PLC 有小型化,高速度,高性能等特點,三菱可編程控制器指令豐富,可以接各種輸入,輸出擴充設備,有豐富的特殊擴展設備,其中的模擬輸入設備和通信設備是系統所必需的,能夠方便地聯網通信。本系統就是應用可編程控制器(PLC對十字路口交通控制等實現控制。本系統采用PLC是基于以下四個原因:(1PLC具有很高的可靠性,抗干擾能力。通常的平均無障礙時間都在30萬小時以上;(2系統設計周期短,維護方便,改造容易,功能完善,實用性強;(3干擾能力強,具有硬件故障的自我檢查功能,目前空中各種電磁干擾日益嚴重,為了保證交通控制的可靠穩(wěn)定,我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC;(4近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高,是的實際應用成為可能?！娟P鍵詞】:PLC可編程控制器、交通型號燈、可靠性高?！灸夸洝? 關鍵詞(01 第1章交通信號控制系統(02 1.1十字路口交通燈控制實際情況(04 1.1.1南北向(列和東西向(行主干道(04

1.1.2南北向和東西向人行道(04 1.2結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗(04 1.2.1南北向(列和東西向(行主干道(04 1.2.2南北向和東西向行人道(04 1.2.3盲人安全通道控制和手動控制車流量(04 1.3流程圖(05 第2章可編程控制器程序設計(07 2.1可編程控制器選擇(07 2.2十字路口交通燈模擬控制時序圖(07 2.3可編程控制器IO端口分配(10 2.4程序設計(10 第3章總結(13 3.1難點分析(13 3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系(13 3.1.2盲人脈沖按鍵(13 3.1.3手動車流控制按鍵的控制方式(13 3.1.4交通燈閃亮問題(13 3.2調試錯誤與修改方法(13 3.3PLC智能化控制交通燈的方法(13

3.4收獲與感悟(14 致謝(14 參考文獻(14 第1章交通燈信號控制系統 1.1 十字路口交通燈控制實際情況

a.南北主干道:直行綠27S、直行綠閃3S、左轉綠10S、左轉綠閃3S、黃2S、紅45S;b.東西人行道:紅45S、綠27S、綠閃3S、紅60S;c.東西主干道:紅45S、直行綠27S、直行綠閃3S、左轉綠10S、左轉綠閃3S、黃2S;d.南北人行道:綠27S、綠閃3S、紅60S;e.循環(huán)控制方式;f.交通燈變化順序表(單循環(huán)周期90秒。1.1.1 南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設有直行綠燈27S,直行綠燈閃亮3S,左行綠燈10S,左轉綠閃3S,黃燈2S和紅燈45S。當南北主干道紅燈點亮時,東西主干道應依次點亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉綠燈,左轉綠燈閃亮和黃燈;反之,當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道依次點亮直行綠燈,直行綠燈閃,左轉綠燈,左轉綠燈閃亮和黃燈。1.1.2南北向和東西向人行道

南北向和東西向人行道均設有通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道直行綠燈點亮時點亮,當南北主干道直行綠燈閃亮時南北行人道綠燈也

要對應閃亮,其它時間為紅燈。東西人行道通行綠燈于東西主干道直行綠燈點亮時點亮,當東西主干道直行綠燈閃亮是東西行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。

1.2結合十字路口交通燈的路況模擬控制實驗

在PLC交通燈模擬模塊中,主干道東西南北每面都有3個控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮時為紅色 ●準備禁止通行燈(亮時為黃色 ●直通燈(亮時為綠色

另外行人道東西南北每面都有2個控制燈,分別為: ●禁止通行燈(亮時為紅色 ●直通燈(亮時為綠色

結合十字路口交通燈實際情況設計交通燈模擬控制系統如下: 當交通燈系統啟動開關接通時。1.2.1南北向(列和東西向(行主干道

南北向(列和東西向(行主干道均設有綠燈 10S,綠燈閃亮2S(亮0.1 滅0.1,黃燈2S和紅燈14S。當南北主干道紅燈點亮時,東西住干道應依次點亮綠燈,綠燈閃亮,黃燈,反之,當東西主干道紅燈點亮時,南北主干道依次點亮綠燈,綠燈閃,黃燈。

1.2.2南北向和東西向行人道

南北向和東西向行人道均設為通行綠燈和禁行紅燈。南北人行道通行綠燈應在南北主干道綠燈點亮時點亮,當南北主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時南北行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。東西行人道通行綠燈于東西主干道綠燈點亮是點

亮,當東西主干道綠燈閃亮和黃燈點亮時東西行人道綠燈也要對應閃亮,其它時間為紅燈。

1.2.3盲人安全通道控制和手動控制車流量

除此之外另設兩個功能,使用10個脈沖開關。實現讓盲人可以方便通過十字路口和手動控制車流量。其中8個安裝在人行道的兩邊當東西方向行走的盲人要過馬路的時候,按下脈沖開關東西向行人道綠燈亮起,南北向主干道紅燈閃亮,延遲10秒恢復原來的控制系統。南北向脈沖開關對應東西向功能相同,另外兩個脈沖開可以控制車流量,當東西向主干道等待車量較多的時候,按下東西向控制脈沖開關,東西向主干道延長綠燈點亮時間到15秒。東西向行人道綠燈也要對應延長。南北向脈沖開關對應東西向功能相同。

1.3 流程圖 啟動開關

東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西黃燈亮 東西紅燈亮 東西主干道 10S 2S 2S 14 南北紅燈亮 南北綠燈亮 南北綠燈閃 南北黃燈亮 南北主干道 14S 10S 2S 2S 啟動開關

南北紅燈亮 南北綠燈 南北綠燈閃 14S 10S 4S 東西綠燈亮 東西綠燈閃 東西紅燈亮 10S 4S 14S 東西行人道 南北行人道 結束 結束

交通燈模擬控制系統流程圖 啟動開關 按下脈沖開關

原來控制循環(huán)系統

行人道綠燈點亮,主干道紅燈閃亮 結束 Y N 啟動開關 按下脈沖開 關

對應方向綠燈點亮時間延長到15秒,另一方向紅燈點亮延長到15秒 再次按下啟動 開關

按此次控制方式進行循環(huán) 原來方式控制系統 結束 Y N Y

N 手動控制車流量流程圖 第2章 可編程控制器程序設計 2.1 可編程控制器選擇

本次交通燈設計用的是來自OMRON 的CPM1A-30CDR-A 可編程控制器。產品規(guī)格:CPM1A CPU 單元CPM1A 在編程環(huán)境等方面,它不僅具備了以往的小型PLC 所具有的功能,盡可能使安裝空間最小化,并實現了具有10點-100點輸入輸出點數的彈性構成。而且還可 連接可編程控制終端,創(chuàng)造了尚無前例的靈活運用。它不僅可以替代繼電器控制柜,就是作為小型控制器或在傳感器應用中,亦能適應生產現場不同的需求AC 電源輸入,繼電器輸出,能加擴展單元。

2.2 十字路口交通燈模擬控制時序圖 啟動 行人道綠燈 2S 10S 盲人脈沖按鍵控制時序圖 和此行人道相交叉的主干道紅燈 啟動 南北紅 東西綠

東西紅 南北綠 4S 14S 啟動

南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 10S 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 10S 2 S 2 S

ON OFF 十字路口主干道交通燈模擬控制時序圖 南北紅東西綠 東西黃東西紅 南北綠南北黃 15 2 S 2 S 10S 2 S 2 S 14S 15 2 S 2 S 東西向綠燈延時時序圖 啟

動 OFF ON 2.3 可編程控制器I/O 端口分配 啟動開關 0000 停止開關

0001 東西主干道綠燈 1000 東西主干道黃燈 1001 東西主干道紅燈 1002 南北主干道綠燈 1003 南北主干道黃燈 1004 南北主干道紅燈 1005 東西行人道綠燈 1100 東西行人道紅燈 1101 南北行人道綠燈

1102 南北行人道紅燈 1103 東西向綠燈延遲控制按鈕 0004 南北向綠燈延遲控制按鈕 0005 東西盲人脈沖按鈕

0003 南北盲人脈沖按鈕 0002 2.4 程序設計 0 LD 0000 1 OR 20300 2 AND-NOT 0001 3 AND-NOT 20000 4 OUT 20300 LD 20300 6 AND-NOT 20001 7 AND-NOT 20203 8 OUT 20301 PLC 0000 0001 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1100 1101 1102 1103 交通燈控制PLC I/O 端口 0002 0003 0004 0005 9 LD 20301 10 OR TIM 005 11 OR TIM 027 12 OR 20000 13 AND-NOT TIM 002 14 AND-NOT 20103 15 AND-NOT 0001 16 OUT 20000 17 TIM 000 #100 18 TIM 001 #120 19 TIM 002 #140 20 LD TIM 002 21 OR 20001 22 OR TIM 018 23 AND-NOT TIM 005 24 AND-NOT 0001 25 AND-NOT 20203 26 OUT 2001 TIM 003 #100 28 TIM 004 #120 29 TIM 005 #140 30 LD 0004 31 OR 20100 32 AND-NOT 0000 33 AND-NOT 0005 34 AND-NOT 0001 35 OUT 20100 36 LD 20100 37 AND 20105 38 OUT 20102 39 LD TIM 005 40 OR TIM 027 41 OUT 20105 42 LD 20102 43 OR 20103 44 AND-NOT 0001 45 AND-NOT TIM 018 46 OUT 20103 47 TIM 016 #150 48 TIM 017 #170 49 TIM 018 #190 50 LD 0005 51 OR 20200 52 AND-NOT 0001 53 AND-NOT 0000 54 AND-NOT 0004 55 OUT 20200 56 LD TIM 002 57 LD TIM 018 58 OUT 20205 59 LD TIM 20200 60 AND 20205 61 OUT 20202 62 LD 20202 63 OR 20203 64 AND-NOT 0001 65 AND-NOT 027 66 OUT 20203 67 TIM 025 #150 68 TIM 026 #170 69 TIM 027 #190 70 LD 20000 71 AND-NOT TIM 000 72 LD 20103 73 AND-NOT TIM 016 74 OR LD 75 AND-NOT 0001 76 OUT 20002 77 LD TIM 000 78 AND-NOT TIM 001 79 LD TIM 016 80 AND-NOT TIM 017 81 OR LD 82 AND-NOT 20004 83 AND-NOT 0001

OUT 20003 85 TIM 006 #002 86 LD TIM 006 87 OR TIM 008 88 OR TIM 010 89 OR TIM 009 90 OR 20004 91 AND-NOT TIM 007 92 AND-NOT 0001 93 OUT 20004 94 TIM 007 #002 95 LD 20002 96 OR 20003 97 AND-NOT 0001 98 AND-NOT 20009 99 OUT 1000 100 LD TIM 001 101 AND-NOT TIM 002 102 LD TIM 017 103 AND-NOT TIM 018 104 OR LD 105 AND-NOT 20009 106 AND-NOT 0001 107 OUT 1001 108 LD 20000 109 AND-NOT TIM 002 110 LD 20103 111 AND-NOT TIM 018 112 OR LD 113 AND-NOT 20009 114 AND-NOT 0001 115 OUT 1103 116 LD20000 117 AND-NOT TIM 002 118 LD 20103 119 AND-NOT TIM 018 120 OR LD 121 AND-NOT 20103 122 AND-NOT 0001 123 OUT 20015 124 LD 20015 125 OR 20014 126 AND-NOT 0001 127 OUT 1005 128 LD 20001 129 AND-NOT TIM 003 130 LD 20203 131 AND-NOT TIM 025 132 OR LD 133 AND-NOT 0001 134 OUT 20005 135 LD TIM 003 136 AND-NOT TIM 004 137 LD TIM025 138 AND-NOT TIM 026 139 OR LD 140 AND-NOT 20004 141 AND-NOT 0001 142 OUT 20006 143 TIM 008 #002 144 LD 20005 145 OR 20006 146 AND-NOT 20013 147 AND-NOT 0001 148 OUT 1003 149 LD TIM 004

AND-NOT TIM 005 151 LD TIM 026 152 AND-NOT TIM 027 153 OR LD 154 AND-NOT 0001 155 AND-NOT 20013 156 OUT 1101 157 LD 20001 158 AND-NOT TIM 005 159 LD 20203 160 AND-NOT TIM 027 161 OR LD 162 AND-NOT 20013 163 AND-NOT 0001 164 OUT 1101 165 LD 20001 166 AND-NOT TIM 005 167 LD 20203 168 AND-NOT TIM 027 169 OR LD 170 AND-NOT 0001 171 AND-NOT 20009 172 OUT21000 173 LD 21000 174 OR 20011 175 AND-NOT 0001 176 OUT 1002 177 LD TIM 001 178 AND-NOT TIM 002 179 LD TIM 017 180 AND-NOT TIM 018 181 OR LD 182 AND-NOT 20004 183 AND-NOT 0001 184 OUT 20007 185 TIM 009 #002 186 LD TIM 004 187 AND-NOT TIM 005 188 LD TIM 026 189 AND-NOT TIM 027 190 OR LD 191 AND-NOT 20004 192 AND-NOT 0001 193 OUT 20008 194 TIM 010 #2 195 LD 20007 196 OR 20003 197 OR 20002 198 OR 20013 199 AND-NOT 0001 200 OUT 1100 201 LD 20008 202 OR 20005 203 OR 20006 204 OR 20009 205 AND-NOT 0001 206 OUT 1102 207 LD 0002 208 OR 20009 209 AND-NOT TIM 011 210 OUT 20009 211 TIM 011 #100 212 LD 20009 213 AND-NOT 20010 214 OUT 20011 215 TIM 012 #010

216 LD TIM 012 217 OR TIM 015 218 OR 20010 219 AND-NOT TIM 013 220 OUT 20010 221 TIM 013 #010 222 LD 0003 223 OR 20013 224 AND-NOT TIM 014 225 OUT 20013 226 TIM 014 #100 227 LD 20013 228 AND-NOT 20010 229 OUT 20014 230 TIM 015 #010 231 END 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 第3章總結 3.1 難點分析

本程序在設計過程遇到了一些難點我把它整理了一下發(fā)現有以下幾個問題。3.1.1行人道紅綠燈和主干道紅綠燈的對應關系

因為實際的紅綠燈控制中行人道的紅綠燈和主干道的紅綠燈是有這一定的對應關系的,所以在編程前一定要理清它們,這樣有利于在編程時簡化程序、減少PLC不必要的運算。

3.1.2盲人脈沖按鍵

盲人在東西南北的行人道同時通過十字路口的情況不會經常出現,可以說是非少的,如果我們要把盲人脈沖分開東西控制和南北控制使他不影響和它沒關系的主干道就可以使車輛行走更加通順減少車輛堵塞的情況。要實現這樣的功能就要在脈

沖按鍵按下時不影響他們的計時程序只在對應的主干道紅綠燈輸出程序上進行插入常閉繼電器以此把輸出程序斷開。

3.1.3手動車流控制按鍵的控制方式

手動車流控制按鍵是對相應的主干道綠燈延長的進行控制,但不能使它在按下時使改變當時的紅綠燈顯示情況,如現在是南北紅燈東西綠燈時按下南北綠燈延長按鍵就不能使它變成南北綠燈東西紅燈。這就涉及到了一個請求和響應的關系。

3.1.4交通燈的閃亮

交通燈綠燈在實際運行中是要經過閃爍的,所以在設計程序中也要加入這個功能,參考了一些PLC的交通燈程序介紹時發(fā)現PLC中有一些繼電器可以實現閃爍這些繼電器也就是PLC內部的功能繼電器,這是一種硬件實現功能的方法,雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對PLC內部的功能繼電器不太熟悉(不同型號的PLC內部功能繼電器編號也不一樣我想了一個用程序實現的方法(程序段在第86條~第94條指令之間,此方法可以說是軟件實現功能的方法,雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。

3.2調試錯誤與修改方法

經過設計,想一次性把程序完成是非常難的,在調試中就出現了不少的錯誤。剛開始的時候把程序寫進去然后運行卻發(fā)現有些燈亮不起來而且在完成了一個周期后就循環(huán)不起來了。那時真的不知道從哪里入手,只好一條一條地檢查才發(fā)現了一條指令把常閉寫成了輸出真正的輸出口就沒有收到信號了。燈雖然是亮了但仍然循環(huán)不起來。從梯形圖又仔細的看了一次卻看不出什么問題出來。突然想起來編程器還可以進行監(jiān)控于是再在運行的同時進行監(jiān)控,于是發(fā)現了在程序的第一周期一切都運行正常但再運行下去的時候第二周期就再沒有反應了,包括里面的輔助繼電器,最后發(fā)現原來是程序前面沒有并上完成這個循環(huán)的繼電器號。后來就這樣把加上其他功能出現的錯誤也找出來了。雖然找錯誤是一個枯燥無味的工作,但只要你耐心的去做的話,你肯定能學到有用的動西。

3.3PLC智能化控制交通燈的方法

傳統的十字路口交通控制燈,通常是事先經過交通流量的調查,運用統計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時段甚至可能產生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案,仍然會發(fā)生這樣的現象:綠燈方向幾乎沒有什么車輛,而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的,統計的方法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現狀,需要有一種能夠根據流量變化情況自適應控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。此系統就是應

用可編程序控制器(PLC對十字路口交通控制燈實現模糊控制傳統的十字路口交通控制燈,通常是事先經過交通流量的調查,運用統計的方法將兩個方向紅綠燈的延時預先設置好。然而實際上交通流量的變化往往是不確定的,有的路口在不同的時段甚至可能產生很大的差異。即使是經過長期運行、適用的方案,仍然會發(fā)生這樣的現象:綠燈方向幾乎沒有什么車輛,而紅燈方向卻排著長隊等候通過。這種流量變化的偶然性是無法建立準確模型的,統計的方法已不能適應迅猛發(fā)展的交通現狀,需要有一種能夠根據流量變化情況自適應控制的交通燈。而模糊控制恰恰具有這方面的優(yōu)勢。

此系統就是應用可編程序控制器(PLC對十字路口交通控制燈實現模糊控制此控制系統的輸入量是指十字路口各方向上車輛數的動態(tài)變化量。具體由傳感器采集后送入可編程序控制器。在十字路口的四個方向(E、S、W、N的近端J(斑馬線附近和遠端Y(距斑馬線約100米處各設置一個傳感器,分別統計通過該處的車輛數。為了實現模糊控制,需要將綠燈時間分為兩部分:其一是固定的10秒作為路口車輛狀態(tài)參數的采集時間t1;其二是根據兩個方向車輛流量變化進行模糊決策的延時t2。然后通過傳感器采集后的排隊等候的車輛數送往PLC進行模糊推理運算得出延遲時t2,最后由t1和t2來實現對十字路口車流量的靈活控制。

3.4收獲與感悟

經過半個多月的艱苦奮斗,設計成果終于出來了,我才松了一口氣,我通過采集資料、進行實際考察后,做出以上設計的方法。

查找資料也是一件繁瑣的事情,雖說網上有資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事,需要耐心查找。

花了整整十幾天,終于完成了設計,不過調試的時候卻發(fā)現結果和想的有所不同,通過監(jiān)控和修改才得出了需要的設計。這次的設計讓我們增長了實踐技能,還增加了有關交通知識,這些對于我們真是受益匪淺。最后,我們覺得,不見風雨,怎么能見彩虹呢?我把體會用十個字概括:天下無難事,只怕有心人

一次又一次的學習,我們慢慢地在體會,研究和感悟,終于領會到成功的那一份喜悅,從撰寫開報告,查找資料,程序設計,到整理每一個次的調試,我們學會了細心和耐心,也品嘗到了酸、甜、苦、辣,無數的成功與失敗更加肯定了我們的研究成果。興趣是自發(fā)形成的,而默契是慢慢培養(yǎng)出來的。當前的社會,科技迅速發(fā)展,知識更新速度大大加快,只有我們共同去探索,用自己的雙手去征服每一片天空,用我們新的力量去打造一片創(chuàng)新的領域。結束語

通過這次設計,我對PLC設計控制有了深刻的認識,對以前學的PLC又有了一定的新認識,溫習了以前學的知識,就像人們常說的溫故而知新嘛,但在設計的過程中,遇到了很多的問題,我和同學之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽聽不同的看法對我們更好的理解知識,所以在這里非常感謝幫助我的同學。

在此要感謝我的指導老師徐彬,以及李頌洲老師和甘小梅老師,感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個畢業(yè)設計過程中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨立工作的能力,樹立了對自己工作能力的信心,相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力,使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善,但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富,使我終身受益。

參考文獻 [1]．廖常初著.PLC 基礎及應用.第 2 版.北京：機械工業(yè)出版社,2007.[2].廖常初編.S7-300/400PLC 應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.[3]．三菱電機.FX3U,FX3UC 微型可編程控制器編程手冊.2005.[4].三菱電機.FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 編程手冊.2002.電氣自動化 2012 年 5 月 16

第五篇：基于plc水塔水位控制系統設計

實 訓（習）報 告

課程名稱：專 業(yè) 綜 合 實 訓

專 業(yè)： 生產過程自動化

班 級：

學 號：

姓 名：

指導教師： 成 績：

完成日期：

目 錄

1、PLC簡介.........................................................................................................1 1.1、可編程控制器的產生..................................................................................1 1.2、PLC的發(fā)展..................................................................................................3 1.3、PLC的未來展望..........................................................................................4 1.4、PLC的特點..................................................................................................4 1.5、PLC的組成..................................................................................................5 1.5.1、中央處理單元(CPU)................................................................................6 1.5.2、存儲器.......................................................................................................6 1.5.3、輸入/輸出模塊..........................................................................................8 1.5.4、擴展模塊...................................................................................................9 1.5.5、編程器.......................................................................................................9 1.5.6、電源.........................................................................................................11 1.6、PLC的工作原理........................................................................................11 1.6.1、掃描技術.................................................................................................12 1.6.2、PLC的I/O響應時間.............................................................................13 1.7、梯形圖程序設計........................................................................................13

2、方案的論證...................................................................................................15 2.1、工藝過程分析............................................................................................15 2.2、PLC型號的選擇........................................................................................15 2.3、工作控制方式............................................................................................15

3、水塔水位系統PLC硬件設計.....................................................................17 3.1、水塔水位系統控制電路............................................................................17 3.2、輸入/輸出分配...........................................................................................18 3.3、水塔水位系統的接線圖............................................................................18

4、水塔水位控制系統PLC軟件設計.............................................................19 4.1、程序流程圖................................................................................................19 4.2、梯形圖........................................................................................................20 4.3、系統程序的具體分析................................................................................21

4.4、水塔水位控制系統梯形圖的對應指令表................................................22

5、總結...............................................................................錯誤！未定義書簽。致

謝.............................................................................................................24 參考文獻.............................................................................................................25

摘要

在工農業(yè)生產過程中，經常需要對水位進行測量和控制。水位控制在日常生活中應用也相當廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而水位檢測可以有多種實現方法，如機械控制、邏輯電路控制、機電控制等。本文采用PLC進行主控制，在水箱上安裝一個自動測水位裝置。利用水的導電性連續(xù)地全天候地測量水位的變化，把測量到的水位變化轉換成相應的電信號，主控臺應用MCGS組態(tài)軟件對接收到的信號進行數據處理，完成相應的水位顯示、故障報警信息顯示、實時曲線和歷史曲線的顯示，使水位保持在適當的位置。

關鍵詞： 水位控制、歐姆龍PLC

1、PLC簡介

1.1、可編程控制器的產生

可編程控制器是二十世紀七十年代發(fā)展起來的控制設備，是集微處理器、儲存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經被廣泛應用于機械制造、冶金、化工、能源、交通等各個行業(yè)。計算機在操作系統、應用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程軟件和編程技巧，增強了PLC過程控制能力。因此，無論是單機還是多機控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制器，推廣和普及可編程控制器的使用技術，對提高我國工業(yè)自動化生產及生產效率都有十分重要的意義。

可編程控制器(Programmable Controller)也可稱邏輯控制器(Programmable Logic Controller),是一微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置，是計算機家族的一名成員，簡稱PC。為了與個人電腦（也簡稱PC）相混淆通常將可編程控制器稱為PLC。

可編程控制器的產生和繼電器—接觸器控制系統有很大的關系。繼電器—接觸器控制已經有傷百年的歷史，它是一種弱電信號控制強電信號的電磁開關，具有結構簡單、電路直觀、價格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點。對于工作模式固定、要求比較簡單的場合非常使用，至今仍有廣泛的用途。但是當工作模式改變時，就必須改變系統的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應的變動，改造工期長、費用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個新控制柜使用，阻礙了產品更新換代。

隨著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，市場競爭的激烈，產品更新換代的周期日益縮短，工業(yè)生產從大批量、少品種，向小批量、多品種轉換，繼電器—接觸器控制難以滿足市場要求，此問題首先被美國通用汽車公司（GM公司）提了出來。通用汽車公司為適合汽車型號的不斷翻新，滿足用戶對產

品多樣性的需求，公開對外招標，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統的繼電器—接觸器控制。其對新裝置性能提出的要求就是著名的GM10條，編程方便，現場可修改程序； 維修方便，采用模塊化結構；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置； 數據可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制裝置競爭； 輸入可以是交流115V； 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；在擴展時，原系統只要很小變更；用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。

這十項指標就是現代PLC的最基本功能，值得注意的是PLC并不等同于普通計算機，它與有關的外部設備，按照“易于與工業(yè)控制系統連成一體”和“便于擴充功能”的原則來設計。

用可編程控制器代替了繼電器—接觸器的控制，實現了邏輯控制功能，并且具有計算機功能靈活、通用性等有點，用程序代替硬接線，并且具有計算機功能靈活、通用性能強等優(yōu)點，用程序代替硬接線，減少了重新設計，重新接線的工作，此種控制器借鑒計算機的高級語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標志性語言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語言，使得部熟悉計算機的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統可方便地在需要地地方運行。所以，可編程控制器廣泛地應用于各工業(yè)領域。

PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現，數據通信技術不斷進步，PLC迅速發(fā)展。PLC進入九十年代后，工業(yè)控制領域幾乎全被PLC占領。國外專家預言，PLC技術將在工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人和CAC/CAM）種躍居首位。

我國在八十年代初才開始使用PLC，目前從國外應進的PLC使用較為普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、美國GE公司GE系列和德國西門子公司S系列等。

1.2、PLC的發(fā)展

雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分為三各階段：

早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這是的PLC多少由電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 以計算機的形式出現，在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現場的要求。裝置種的器件主要采用分離元件和中小規(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器工程技術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，有故障指示，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。

在七十年代，微處理器的出現使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。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。再硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量快、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，是各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC的應用范圍得以擴大。

進入八十年代中、后期，由于插大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開發(fā)研制了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬功能發(fā)生了巨大變化。

1.3、PLC的未來展望

21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產品的配套性上看，產品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網構成大型的控制系統是可編程控制器技術的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用。

1.4、PLC的特點 可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？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，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，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通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

1.5、PLC的組成

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場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。典型PLC組成框圖如圖1.1所示。

圖1.1 典型PLC組成框圖

1.5.1、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC控制中樞。它PLC系統程序賦予功能接收并存儲從編程器鍵入用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器狀態(tài)，并能診斷用戶程序中語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描方式接收現場各輸入裝置狀態(tài)和數據，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，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內數據傳送到相應輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

進一步提高PLC可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統，或采用三CPU表決式系統。這樣，某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。

1.5.2、存儲器

存放系統軟件存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件存儲器稱為用戶程序存儲器。

1、PLC常用存儲器類型

（1）RAM（Random Assess Memory）這是一種讀/寫存儲器(隨機存

儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。

（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除只讀存儲器。斷電情況下，存儲器內所有內容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內容)。

（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除只讀存儲器。使用編程器就能很容易對其所存儲內容進行修改。

2、PLC存儲空間分配

各種PLCCPU最大尋址空間各不相同，PLC工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：

（1）系統程序存儲區(qū)

（2）系統RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統軟設備等）（3）用戶程序存儲區(qū)

系統程序存儲區(qū)：系統程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統系統程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統診斷子程序等。由制造廠商將其固化EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC性能。

系統RAM存儲區(qū)：系統RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設備，如：邏輯線圈；數據寄存器；計時器；計數器；變址寄存器；累加器等存儲器。

（1）I/O映象區(qū)：PLC投入運行后，輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數據，輸出刷新階段才將輸出狀態(tài)和數據送至相應外設。它需要一定數量存儲單元(RAM)以存放I/O狀態(tài)和數據，這些單元稱作I/O映象區(qū)。一個開關量I/O占用存儲單元中一個位（bit），一個模擬量I/O占用存儲單元中一個字（16個bit）。整個I/O映象區(qū)可看作兩個部分組成：開關量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。

（2）系統軟設備存儲區(qū) ：I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統RAM存儲區(qū)還包括PLC內部各類軟設備（邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等）存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持存儲區(qū)域和無失電保持存儲區(qū)域，前者PLC斷電時，由內部鋰電池供電，數據不會遺失；后者當PLC

斷電時，數據被清零。

用戶程序存儲區(qū)：主要用來存放用戶的應用程序。所謂用戶程序時指使用戶根據工程現場的的產生過程和工藝要求編寫的控制程序。次程序由使用者通過編程器輸入到PLC機的RAM存貯器中，以便于用戶隨時修改。也可將用戶程序存放在EEPROM中。

1.5.3、輸入/輸出模塊

輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產設備或工業(yè)生產過程連接的借口?，F場的輸入信號，如按鈕開關，行程開關、限位開關以及傳感輸出的開關量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過輸入模塊送到PLC。由于這些信號電平各式各樣，而可編程控制器CPU所處理的信息只能是標準電平，所以輸入模塊還需將這些信號轉換成PLC能夠接受和處理的數字信號。輸入模塊的作用是接收中央處理器處理過的數字信號，并把它轉換成現場執(zhí)行部件所能接收的控制信號，以驅動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構。可編程控制器有多種輸入/輸出模塊其類型有數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數等級，主要有數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊，部件上都設有接線端子排，為了濾除信號的噪聲和便于PLC內部對信號的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉換、信號鎖存電路。數字量輸入模塊帶有廣電耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離起來，以提高PLC的抗干擾能力。數字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來實現模擬量與數字量之間的轉換，即A/D或D/A轉換。由于工業(yè)控制系統中有傳感器或執(zhí)行機構有一些信號是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過模擬量輸入/輸出模塊與PLC的中央處理器連接。模擬量輸入模塊A/D轉換后的二進制數字量，經光電耦合器和輸出鎖存器宇PLC的1/0總線掛接?，F在標準量程的模擬電壓主要是0—5伏和0—10伏兩種。模擬量輸入模塊接收標準量程的模擬電壓或電流猴，把它轉換成8未、10未或12位的二進制數字信號，送給中央處理器進行處理。模擬量輸出模塊將中央處理器的二進制數字信號轉換成標準量程的電壓或電流輸出信號，提供給

執(zhí)行機構。

1.5.4、擴展模塊

當一個PLC中心單元的I/O點數不夠用時，就要對系統進行擴展，擴展接口就是用于連接中心基本單元與擴展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應用和發(fā)展，使可編程控制器的功能更加強大和完善。只能I/O接口模塊種類很多，例如高速計數模塊、PLCA控制模塊、數字位基于PLC的變頻恒壓供水系統的設計置譯碼模塊、閥門控制模塊、智能存貯弄快以及智能I/O模塊等。

1.5.5、編程器

它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關信息打印出來或存放在它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶上的信息可以重新裝入PLC。

目前編程器主要有以下三種類型：

1.便攜式編程器(也叫簡易編程器)；2.圖形編程器；3.用于IBM—PC及其兼容機的編程器。

便于攜帶的特點，一般只能用指令形式編程，通過按鍵輸入指令，通過數碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。

圖形編程器以液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT)作屏幕，用來顯示編程內容和提供如輸入、輸出、輔助繼電器的占有情況、程序容量等各種信息，還可在調試程序、檢查程序執(zhí)行時顯示各種信號狀態(tài)、出錯提示等。

使用圖形編程器可以月多種編程語言編程，梯形圖顯示在屏幕上十分直觀。圖形編程器還可與打印機、錄音機、繪畫儀等設備連接，有較強的監(jiān)控功能。但它的價格高，適用于中、大型可編程控制器的編程要求。

用于IBM—PC及其兼容機的編程器是個人計算機加上適當的硬件接口和軟件包作為編程器，也可直接編制成梯形圖，其監(jiān)控功能也很強。編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩種，編程工作方式是在PLC機處于停機狀態(tài)

時可以進行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對已有的程序予以編輯和修改。

監(jiān)控工作方式可以對運行中的控制器工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，一般可以對某一線圈或觸點的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，也可以對成組器件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，還可以跟蹤某一器件在不同時間的工作狀態(tài)，除搜索、監(jiān)視、跟蹤外，還可以對一些器件進行操作。因此編程器的監(jiān)控方式對控制器中新輸入程序的調試與試運行是非常有用和方便的。編程器的結構一般包括顯示部分與鍵盤部分。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內容包括地址、數據、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統工作狀態(tài)等。鍵盤有單功能鍵和雙功能鍵，在使用雙功能鍵的時候鍵盤中都備有一個選擇鍵，以選擇其中一種方式工作。

現在產品越來越模塊化，可編程控制器也不例外，它的結構緊密、堅固，外形小巧，CPU本身只提供了一定數量的數字輸入和輸出點數。不同廠家、不同型號的PLC的輸入／輸出點數也不同，有的大型機輸入／輸出點數可達16K，而很多小型機僅有10來點，而且CPU本身不帶模擬輸入與輸出，但CPU一般都帶有擴展接口。因此，用戶選型后，所需的輸入或輸出點數不夠時，就需對系統做出必要的擴展，各個廠家也生產了專用于擴展用的各模板供用戶選用。擴展模板的外形一般也小巧、堅固，有易于接線的端子排，帶有擴展總線或通過總線連接器與CPU相連。主要有數字輸入／輸出模板，模擬輸入／輸出模板，熱電阻、熱電偶擴展模板，還有智能模板等許多具有專用功能的特殊模板。

用擴展模板來擴展系統具有以下的優(yōu)點：

用戶可根據自己時間控制系統的要求，選用各種合適的擴展模塊對PLC作硬件組態(tài)，以求達到各種功能或控制精度，同時節(jié)省開支，減少不必要的投資。

當已運行的系統需要改造或擴充時，PLC可以隨時進行升級或改版，所作的工作僅僅是替換或增加擴展模板和修改相應的控制軟件。特殊模板及智能模板的開發(fā)將進一步擴展可編程控制的功能，專用模板的開發(fā)不僅擴大了可編程控制系統的控制功能，而且將進一步提高控制質量與可靠性。

1.5.6、電源

PLC中的電源一般有三類：

1、+5V、±15V直流電源：供PLC中TTL芯片和集成運放使用；

2、供輸出接口使用的高壓大電流的功率電源；

3、鋰電池及其充電電源。

考慮到系統的可靠性以及光電隔離器的使用，不同類型的電源其地線也不同。

目前PLC的發(fā)展非常迅速，型號眾多，各種特殊功能模板不斷涌現。通常根據其I/O點的數量將 PLC分為三大類：

小型機：256點以下（無模擬量）；

中型機：256 ~ 2048點（64 ~ 128路模擬量）；

大型機：2048點以上（128 ~ 512路模擬量）。

具體實現時，通常采用模板式結構，以便用戶根據實際應用需求進行配置。但一些小型機常制作成一體機，其配置固定，主要供定型成套設備使用；而一些大型機一般在電源、或者CPU，甚至兩者都作了熱備份。

1.6、PLC的工作原理

最初研制生產的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y的由繼電器接觸器構成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：

繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。而PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC

與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區(qū)別了。

1.6.1、掃描技術

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。如圖2.2所示：

圖1.2 PLC 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)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

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)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

3、輸出刷新階段：當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

1.6.2、PLC的I/O響應時間

為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可*性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式（掃描技術）。以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構成的工業(yè)控制系統滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統有關輸出端信號的改變所需的時間。

1.7、梯形圖程序設計

梯形圖編程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯等術語和圖形符號，與傳統的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統的人來說，易被接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的控制功能的編程，絕大多數PLC用戶都首選使用梯形圖編程。

指令是用英文名稱的縮寫字母來表達PLC的各種功能的助記符號，類似于計算機匯編語言。由指令構成的能夠完成控制任務的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達，然后改寫成相應的語句表，編程設備簡單價廉。

通常微、小型PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有：

1、梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個邏輯行起始于左母線然后是觸點的各種連接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個圖形

呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用PLC的有效范圍內。

2、梯形圖是PLC形象化的編程方式，其左右兩側母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒有真實的電流流過。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。

3、梯形圖中的繼電器實質上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，相應某位觸發(fā)器為“l(fā)態(tài)”，表示該繼電器線圈通電，其動合觸點閉合，動斷觸點打開，反之為“o態(tài)”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內部繼電器線圈外，還包括定時器、計數器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運算的結果。

4、梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。

5、繼電器線圈在一個程序中不能重復使用：而繼電器的觸點，編程中可以重復使用，且使用次數不受限制。

6、PLC在解算用戶邏輯時，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進行的，即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時動作，這在設計梯形圖時，可以減少許多有約束關系的聯鎖電路，從而使電路設計大大簡化。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應于一條指令，一條指令為一個步序。

當PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按存儲地址號遞增順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結束。每掃描完一次程序就構成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復始。

2方案的論證

2.1、工藝過程分析

水塔水位控制系統過程分析：設水塔、水池初始狀態(tài)都為空著的,此時S4,S3,S2,S1均為ON。當系統啟動時，掃描到水池為液位低于水池下限位時，電磁閥Y打開(10.02通電)，開始往水池里進水，如果進水超過4S，而水池液位沒有超過水池下限位（傳感器S4仍為ON），說明系統出現故障，系統故障指示燈閃爍（10.03閃爍）。若4S后只有水池液位按預定的超過水池下限位（傳感器S4變?yōu)镺FF），說明系統在正常的工作。此時只有水池下限位有水，系統檢測到此信號時，由于水塔液位低于水塔水位下限（S2為ON），故水泵M（10.04通電）開始工作，向水塔供水，當水池的液位超過水池上限液位時（傳感器S3變?yōu)镺FF），電磁閥Y就關閉（10.02失電）。但是水塔現在還沒有裝滿，水泵M繼續(xù)工作，在水池抽水向水塔供水，水塔裝滿時（傳感器S1變?yōu)镺FF），水泵M停止供水（10.04失電），此次給水塔供水完成。

2.2、PLC型號的選擇

輸入:系統啟動按鈕一個,系統停止按鈕一個,液位傳感器四個分別表示為S4,S3，S2和S1。輸入一共有6個，考慮到留有15％～20％的余量即6×（1＋15％）＝6.9取整數7，所以共需7個輸入點。

輸出:Y閥,故障指示燈 ,水泵M。輸出共有3個，3×（1＋15％）＝3.45取整數4，所以共需4個輸出點?？梢赃xOMRON公司的CPM1A/CPM2A型PLC就能滿足此例的要求。

2.3、工作控制方式

采用工控機作為上位機、PLC系統作為下位機的兩級控制模式。PLC控制系統是該程控系統的核心，工控機作為監(jiān)控機械手的運行狀態(tài)使用。

1、上位機：計算機作為上位機，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，從而實現對控制系統的實時監(jiān)控。同時，計算機還是圖象處理的核心。

2、下位機：PLC作為下位機，用來完成狀態(tài)判別、輸出控制等工作。它直接控制電磁閥、繼電器，從而實現對各執(zhí)行元件的控制。本系統采用價格適中、可靠性高、維護方便且抗干擾能力強的可編程控制器歐姆龍CPM2A型PLC來實現水塔水位控制系統工藝的控制要求的。歐姆龍PLC是由電源、中央處理器和I/O元件組成的嚴密高速的程序控制器，配有豐富的指令系統，易于用戶編程，具有豐富的特殊模塊和通信能力，可以滿足生產自動化的多級要求。本系統采用CPM2A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等通信協議可實現程序傳送，數據通信等功能。

歐姆龍公司C系列的小型機CPM2A型PLC 20點輸入/輸出，配有CX-Programmer軟件用于控制部分編程時使用。

3、通信方式：CPM2A CPU支持多樣的通信協議：點到點（Point-to-Point）接口（PPI）、多點接口（Multi-Point）（MPI）。這些都基于系統內通信結構模型，都是異步、基于字符的協議。其中PPI方式是非常簡單方便的通信協議，只需要一根RS-232C線進行數據信號的傳遞，不需要額外再配置模塊或軟件。因此，本系統選擇PPI方式，簡單且能滿足通信要求。CPM2A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和計算機互聯。

上位機與下位機之間通過RS-232連接構成HOST LINK協議進行通信。RS-232又稱為EIA-232C或RS-232C，是最通用的一種串行通訊標準。它是一種點到點的通信方式，只能連接兩個通信設備。19200波特率時，最大距離為75米；9600波特率時，最大距離為900米。計算機的串口即為標準的RS-232接口。使用RS-232轉換器可以免掉一個RS-422串行接口板。

3、水塔水位系統PLC硬件設計

水塔水位控制系統結構圖如圖3.1所示

圖3.1 水塔水位自動控制示意圖

3.1、水塔水位系統控制電路

圖3.2 水塔水位控制系統電路圖

3.2、輸入/輸出分配

水塔水位控制系統I/O分配表見表3.1。

表3.1 水塔水位自動控制系統I/O分配表

輸入

操作功能 啟動按鈕 停止按鈕 液位傳感器s4 液位傳感器s3 液位傳感器s2 液位傳感器s1

地址 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Y閥

輸出

操作功能 故障指示燈 水泵M

地址 10.02 10.03 10.04 3.3、水塔水位系統的接線圖

水塔水位控制系統的I/O接線圖如3.3 所示：

圖3.3 水塔水位控制系統接線圖

4、水塔水位控制系統PLC軟件設計

4.1、程序流程圖

水塔水位控制系統的流程圖，根據設計要求控制流程圖如圖5.1：

圖4.1 水塔液位自動控制系統流程圖

4.2、梯形圖

PLC控制程序用CX-Programmer編程軟件開發(fā)。CX-Programmer是OMRON公司PLC的軟件編程﹑調試的工具程序，其運行在Windows操作系統下，具有豐富、簡捷的操作環(huán)境和強大的編程、調試功能?？蓪崿F梯形圖的編程、監(jiān)視和控制等功能，尤其擅長于大型程序的編寫，彌補了手編程器編程效率低的不足[1]。CX-Programmer編程軟件支持模塊化設計，在程序編寫時可以直接將編寫好的程序通過RS-232C傳送到PLC來控制現場設備。根據程序流程圖設計的梯形圖如5.2所示：

圖4.2 水塔水位控制系統梯形圖

4.3、系統程序的具體分析

PLC采用循環(huán)掃描的的工作方式，這種工作方式是在系統軟件控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序進行運算處理，然后順序向各輸出點發(fā)出相應的控制信號，任一時刻它只能執(zhí)行一條指令，這就是說PLC是以“串行”方式工作的，它能有效地避免繼電接觸器控制系統中易出現的觸點競爭和時序失配的問題。

PLC執(zhí)行用戶程序是從梯形圖左母線開始由上至下，由左向右逐個掃描每個梯級的每個元素，進行運算，此時CPU只是與映象區(qū)進行數據交換，讀取輸入數據，送出輸出信號。當CPU執(zhí)行到END指令時，表示程序段結束，則此次掃描用戶程序結束。PLC控制程序分析

實現功能：當按下00000系統啟動按鈕,中間繼電器20001得電并自鎖,系統處于等待狀態(tài)并一直保持。按下00001停止按鈕系統的運行停止。

實現功能：當水池水位低于水池低水位界（S4為ON表示），閥Y打開進水(Y為ON),當S3為ON后，閥Y關閉（Y為OFF）。

實現功能：當Y打開進水（Y為ON）定時器開始定時，4秒后，如果S4還不為OFF，那么閥Y指示燈閃爍，表示閥Y沒有進水，出現故障。

實現功能：當S4為OFF時（表示水池水位高于水池低水位界），且水塔水位低于水塔低水位界時S2為ON，電機M運轉抽水。當水塔水位高于水塔高水位界時電機M停止。

4.4、水塔水位控制系統梯形圖的對應指令表

水塔水位控制系統指令表如圖4.3所示：

圖4.3 水塔水位控制系統的指令表

總結

五個星期的PLC實訓很快結束了，在這短暫的實訓時間里，經過老師、同學的指導，我獲益匪淺，學習了不少關于自己專業(yè)方面的知識。

在完成項目期間，我們組的分工明確，有負責編程的，有負責報告找資料，有負責畫電路圖的……雖說分工明確，但在完成項目過程中遇到些麻煩的話組員之間還是相互配合相互幫助盡量讓每個學員學到更多的專業(yè)知識，使每個組員更上一個層次。實訓期間，我主要負責編程、報告及找資料，但這并不是說我在其他組員做他們任務時置之不理，與我無關。我在旁邊和組員一起，參與其中的討論分析，并會不時幫助他們完成任務。而同樣我在做我的任務時，他們也會經常幫我解決一些我無法解決的問題。這樣，我們組在完成這兩個項目還是比較順利的。

我做的這個題目是有關與PLC系統理論與實踐相結合的設計。在此時對以前學習的知識的挑戰(zhàn)與突破。在對這個設計的材料搜索進行獨立搜索時，對于辦公軟件的應用有了進一步的提高。同時在對搜集的材料進行整核，結合所學理論知識，以及實際應用操作的情況下，提高了實際操作和獨立解決問題的能力。

通過這次設計實踐。讓我更熟練的掌握了PLC軟件的簡單編程方法，對于PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，也提高了我的工程素質。剛開始學習PLC軟件時，由于我對一些細節(jié)的不加重視，當我把自己想出來的一些認為是對的程序運用到梯形圖編輯時，問題出現了。轉換成指令表后則顯示不出很多正確的指令程序，這主要是因為我沒有把理論和實踐相結合，缺乏動手能力而造成的結果，最后通過老師的糾正和自己的實際操作，終于把正確的結果做了出來，同樣也看清了自己的不足之處。

如今設計是做完了，可是我的學習之路還沒有完，這次實訓讓不僅學習了不少與自己專業(yè)相關的知識，而且還懂得了團隊的力量，并且讓自己更相信一分努力一分收獲，積極的學習態(tài)度在以后的學習、工作中是永遠缺少不了的！并明白人這一輩子不能僅僅局限于那一點點滿足感，要放眼望去，通過去參與各種實踐，提升自己的動手能力，創(chuàng)造屬于自己的未來。

致

謝

本文是在指導老師悉心指導下完成的。從論文的選題到相關材料的收集，從論文框架的設計到具體內容遣詞造句，每一章節(jié)都凝聚著指導老師的心血。在此，學生表示最誠摯的謝意。在老師嚴謹的治學態(tài)度、積極的人生觀、學術上孜孜追求的精神以及對學生無微不至的關懷，都給我留下了終生難忘的印象，必然將對我以后的學習和生活產生重要影響。

在完成整個論文期間，對各位老師、同學、朋友、親人辛勤勞動以及他們在治學和人品上給予我的深刻影響，我同樣銘記在心，并表示由衷的感謝。

在此，我向所有在學業(yè)上、生活上幫助、理解、支持我的老師、同學、朋友和親人致以最真誠的謝意。

最后，感謝各位專家、學者在百忙之中審閱我的拙作。

參考文獻

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