2022年PLC彩灯广告控制器设计方案.docx

封面作者： PanHongliang仅供个人学习摘要随着科学技术的飞速进展 ,在现代生活中 ,彩灯作为一种景观应用越来越多；针对 PLC日益得到广泛应用的现状 ,文章介绍了 PLC在彩灯掌握中的应用 ,并给出其 PLC掌握系统的接线图和梯形图程序设计；该设计具有可编程性、线路简单、牢靠性高等特点 ,提高了系统的敏捷性及可扩展性 ,仿真结果验证了该设计的有用性关键词： 可编程掌握器彩灯 掌握目录摘要11PLC基础12PLC的应用领域23PLC的内部构成34PLC的国内外状况45 PLC将来展望56 基于 PLC彩灯广告掌握器设计 67体会与心得7基于 PLC彩灯广告掌握器设计1 PLC 基础1.1 PLC的定义和概念PLC即可编程掌握器（ Programmable logic Controller），是指以运算机技术为基础的新型工业掌握装置；它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采纳可编程序的储备器，用以在其内部储备执行规律运算、次序掌握、定时/ 计数和算术运算等操作指令， 并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，掌握各种类型的机械或生产过程； PLC是微机技术与传统的继电接触掌握技术相结合的产物，它克服了继电接触掌握系统中的机械触点的接线复杂、牢靠性低、功耗高、通用性和敏捷性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照料到现场电气操作修理人员的技能与 习惯，特殊是 PLC的程序编制，不需要特地的运算机编程语言学问，而是采纳了一套以继电器梯形图为基础的简洁指令形式，使用户程序编制形象、直观、 便利易学；调试与查错也都很便利；用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可敏捷便利地将PLC应用于生产实践 ；1.2 PLC的特点1.2.1 牢靠性高，抗干扰才能强高牢靠性是电气掌握设备的关键性能；PLC由于采纳现代大规模集成电路技术，采纳严格的生产工艺制造，内部电路 实行了先进的抗干扰技术，具有很高的牢靠性；例如三菱公司生产的F 系列PLC平均无故障时间高达 30 万小时；一些使用冗余 CPU的 PLC的平均无故障工作时间就更长；从 PLC的机外电路来说，使用PLC构成掌握系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已削减到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低；此外， PLC带有硬件故障自我检测功能，显现故障时可准时发出警报信息；在应用软件中，应用者仍可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断爱护；这样，整个系统具有极高的牢靠性也就不古怪了 ；1.2.2 配套齐全，功能完善，适用性强PLC进展到今日，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品；可以用于各种规模的工业掌握场合；除了规律处理 功能以外，现代 PLC大多具有完善的数据运算才能，可用于各种数字掌握领域；近年来 PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置掌握、温度掌握、CNC等各种工业掌握中；加上 PLC通信才能的增强及人机界面技术的进展，使用 PLC组成各种掌握系统变得特别简洁；1.2.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业掌握运算机，是面对工矿企业的工控设备；它接口简洁，编程语言易于为工程技术人员接受；梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量规律掌握指令就可以便利地实现继电器电路的功能；为不熟识电子电路、不懂运算机原理和汇编语言的人使用运算机从事工业掌握打开了便利之门；1.2.4 系统的设计、建造工作量小，爱护便利，简洁改造PLC用储备规律代替接线规律，大大削减了掌握设备外部的接线，使掌握系统设计及建造的周期大 为缩短，同时爱护也变得简洁起来；更重要的是使同一设备经过转变程序转变 生产过程成为可能；这很适合多品种、小批量的生产场合；1.2.5 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦；由于体积小很简洁装入机械内部，是实现机电一体化的抱负掌握设备 ；2 PLC 的应用领域目前， PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化消遣等各个行业，使用情形大致可归纳为如下几类； 2.1 开关量的规律掌握 这是 PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现规律掌握、次序掌握，既可用于单台设备的掌握，也可用于多机群控及自动化流水线；如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等；2.2 模拟量掌握 在工业生产过程当中，有很多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量；为了使可编程掌握器处理模拟量，必需实现模拟量（ Analog）和数字量（ Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换； PLC厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程掌握器用于模拟量掌握；2.3 运动掌握 PLC可以用于圆周运动或直线运动的掌握；从掌握机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动掌握模块；如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置掌握模 块；世界上各主要 PLC厂家的产品几乎都有运动掌握功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合； 2.4 过程掌握 过程掌握是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环掌握；作为工业掌握运算机，PLC能编制各种各样的掌握算法程序，完成闭环掌握； PID 调剂是一般闭环掌握系统中用得较多的调剂方法；大中型 PLC都有 PID 模块，目前很多小型 PLC也具有此功能模块； PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序；过程掌握在冶金、化工、热处理、锅炉掌握等场合有特别广泛的应用； 2.5 数据处理 现代 PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、规律运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理；这些数据可以与储备在储备器中的参考值比较，完成肯定的掌握操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置， 或将它们打印制表；数据处理一般用于大型掌握系统，如无人掌握的柔性制造系统；也可用于过程掌握系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型掌握系统；2.6 通信及联网 PLC通信含 PLC间的通信及 PLC与其它智能设备间的通信；随着运算机掌握的进展，工厂自动化网络进展得很快，各 PLC厂商都特别重视 PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统；新近生产的 PLC都具有通信接口，通信特别便利；3. PLC 的内部构成3.1 PLC 的构成从结构上分， PLC分为固定式和组合式（模块式）两种；固定式PLC包括 CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不行拆卸的整体；模块式PLC包括 CPU模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以根据肯定规章组合配置；3.2 CPU 的构成 CPU是 PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按 PLC的系统程序给予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊 断电源和 PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等；进入运行后， 从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的 掌握信号，去指挥有关的掌握电路；CPU主要由运算器、掌握器、寄存器及实现它们之间联系的数据、掌握及状态总线构成， CPU单元仍包括外围芯片、总线接口及有关电路；内存主要用于储备程序及数据，是 PLC不行缺少的组成单元；在使用者看来，不必要具体分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制仍是应有足够的懂得； CPU的掌握器掌握 CPU工作，由它读取指令、说明指令及执行指令；但工作节奏由震荡信号掌握；运算器用于进行数字或规律运算，在控 制器指挥下工作；寄存器参与运算，并储备运算的中间结果，它也是在掌握器 指挥下工作；CPU速度和内存容量是 PLC的重要参数，它们打算着 PLC的工作速度， IO 数量及软件容量等，因此限制着掌握规模；3.3 I/O模块 PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O ）完成的；I/O 模块集成了 PLC的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态；输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反； I/O 分为开关量输入（ DI ），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块；常用的 I/O 分类如下：开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离；模拟量：按信号类型分，有电流型（ 4-20mA,0-20mA）、电压型（ 0-10V,0-5V,- 10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit等；除了上述通用 IO 外，仍有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块；按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受CPU所能治理的基本配置的才能，即受最大的底板或机架槽数限制；3.4 电源模块 PLC电源用于为 PLC各模块的集成电路供应工作电源；同时，有的仍为输入电路供应 24V 的工作电源；电源输入类型有：沟通电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为 24VDC） ；3.5 底板或机架 大多数模块式 PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU能拜访底板上的全部模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体；3.6 PLC 系统的其它设备编程设备：编程器是 PLC开发应用、监测运行、检查爱护不行缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及 PLC所掌握的系统的工作状况，但它不直接参与现场掌握运行；小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由运算机（运行编程软件）充当编程器；也就是我们系统的上位机；人机界面：最简洁的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由运算机（运行组态软件）充当人机界面特别普及； 4. PLC 的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量次序掌握，它根据规律条件进行次序动作，并根据规律关系进行连锁爱护动作的掌握，及大量离散量的数据采集；传统上，这些功能是通过气动或电气掌握系统来实现的； 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气掌握装置的要求，其次年，美国数字设备公司（ DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的掌握装置，首次采纳程序化的手段应用于电气掌握，这就是第一代可编程序掌握器，称 Programmable , 是世界上公认的第一台 PLC.限于当时的元器件条件及运算机进展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简洁的规律掌握及定时、计数功能；20 世纪 70 岁月初显现了微处理器；人们很快将其引入可编程掌握器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有运算机特点的工业掌握装置；为了便利熟识继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程掌握器采纳和继 电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参与运算及处理的运算机存 储元件都以继电器命名；此时的PLC为微机技术和继电器常规掌握概念相结合的产物；个人运算机（简称 PC）进展起来后，为了便利，也为了反映可编程掌握器的功能特点，可编程序掌握器定名为Programmable Logic Controller（ PLC）；20 世纪 70 岁月中末期，可编程掌握器进入有用化进展阶段，运算机技术已全面引入可编程掌握器中，使其功能发生了飞跃；更高的运算速度、超小型体积、更牢靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的位置； 20 世纪 80 岁月初，可编程掌握器在先进工业国家中已获得广泛应用；这个时期可编程掌握器进展的特点是大规模、高速度、高性 能、产品系列化；这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程掌握器的国家日 益增多，产量日益上升；这标志着可编程掌握器已步入成熟阶段；上世纪 80 岁月至 90 岁月中期，是 PLC进展最快的时期，年增长率始终保持为3040%；在这时期， PLC在处理模拟量才能、数字运算才能、人机接口才能和网络才能得到大幅度提高， PLC逐步进入过程掌握领域，在某些应用上取代了在过程掌握领域处于统治位置的DCS系统；20 世纪末期，可编程掌握器的进展特点是更加适应于现代工业的需要；从掌握规模上来说，这个时期进展了大型机和超小型机；从掌握才能上来说，产生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的掌握场合；从产品的配套才能来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程掌握器的工业掌握设备的配套更加简洁；目前，可编程掌握器在机械制 造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的进展；我国可编程掌握器的引进、应用、研制、生产是相伴着改革开放开头的；最初是在引进设备中大量使用了可编程掌握器；接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC的应用；目前，我国自己已可以生产中小型可编程掌握器；上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的 DKK及 D系列、大连组合机床争论所生产的S 系列、苏州电子运算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了肯定的规模并在工业产品中获得了应用；此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较闻名的PLC生产厂家；可以预期，随着我国现代化进程的深化， PLC在我国将有更宽阔的应用天地；5. PLC 将来展望21世纪， PLC会有更大的进展；从技术上看，运算机技术的新成果会更多地应用于可编程掌握器的设计和制造上，会有运算速度更快、储备容量更大、智能更强的品种显现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向进展； 从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完善的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业掌握场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情形会随着国际竞争的加剧而打破，会显现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会显现国际通用的编程语言；从网络的进展情形来看， 可编程掌握器和其它工业掌握运算机组网构成大型的掌握系统是可编程掌握器技术的进展方向；目前的运算机集散掌握系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程掌握器应用；相伴着运算机网络的进展，可编程掌握器作为自动化掌握网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用；6 基于 PLC彩灯广告掌握器设计6.1 掌握要求 ：PLC 可用于广告招牌灯的自动闪耀掌握，而且也可用于工厂，学校，机关，商业等招牌灯的自动闪耀掌握 ；6.2 主要内容 ：广告屏有 8 根彩灯管， 从左到右排列，编号为 1 8 号；系统启动后，灯管 点亮的次序依次为： 1 号2号3号 .7号 8 号，时间间隔为 1S；8 根彩灯全亮后，连续 10S；然 后根据 8 号7号6 号.2 号1 号的次序依次 熄灭，时间间隔为 1S；灯管全部熄灭后，等待 2S， 再从 8 号灯管开头，根据 8 号7号6号 .2号 1号的次序依次点亮，时间间隔为1S；全部点亮后 连续 20S，再根据 1 号2号3号 .7号8号的 次序熄灭，时间间隔仍为 1S；灯管全部熄灭后，等待 2S，再重新开头上述过程的循环；6.3 硬件设计FX2N系列 PLC掌握 I/O 口安排表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮SB0X01 号灯HL1Y0停止按钮Sb1X12 号灯HL2Y13 号灯HL3Y24 号灯5 号灯HL4HL5Y3Y46 号灯7 号灯HL6HL7Y5Y68 号灯HL8Y7Sb0X0ComX1Y0X2Y1X3Y2Y3Y4Y5Y6comY7220v6.4软件设计6.4.1梯形图如图6.4.2指令表LD M8002SET S1LD T0SET S0 STL S0LD X0STL S1 OUT Y0OUT T0K10SET S2 STL S2OUT Y0OUT Y1OUT T10K10STLS19OUT T1K10LD T10OUTY7LD T1SET S12OUTY6SET S3STL S12OUTY5STL S3OUT Y0OUTT18K10OUTY0OUTY1LD T18OUTY1OUTY2SET S20OUTY2OUTY3STL S20OUTT2K10OUTT11K10OUT Y7LD T2LD T11OUT Y6SET S4STL S4SET S13STL S13OUT Y5OUT Y4OUT Y0OUT Y0OUT T19K10OUT Y1OUT Y1LD T19OUT Y2OUT Y2SET S21OUT Y3OUT T12K10STL S21OUT T3K10LD T12OUT Y7LD T3SET S14OUTY6SET S5STL S14OUTY5STL S5OUT Y0OUTY4OUT Y0OUT Y1OUTY3OUT Y1OUT T13K10OUTT20K10OUTY2LD T13LD T20OUTY3SET S15SET S22OUTY4STL S15STL S22OUTT4K10OUT Y0OUT Y7LD T4OUT T14K10OUTY6SET S6LD T14OUTY5STL S6SET S16OUTY4OUT Y0STL S16OUTY3OUT Y1OUT T15K20OUTY2OUT Y2LD T15OUTT21K10OUTY3SET S17LD T21OUTY4STL S17SET S23OUTY5OUT Y7STL S23OUTT9K10OUT T16K10OUT Y7LD T9LD T16OUTY6SET S11SET S18OUTY5STL S11STL S18OUTY4OUTY0OUTY7OUTY3OUTY1OUTY6OUTY2OUTY2OUTT17K10OUTY1OUTY3LD T17OUT T22K10OUTY4SET S19LD T22SET S24 STL S24 OUT Y7 OUT Y6 OUT Y5OUT Y7 OUT Y6 OUT Y5 OUT Y4OUT T27 K10OUTY4LD T27OUTY3SET S29OUTY2STL S29OUTY1OUT Y7OUTY0OUT Y6OUTT23K200OUT Y5LD T23OUTT28K10SET S25LD T28STL S25SET S30OUT Y7STL S30OUT Y6OUT Y7OUT Y5OUT Y6OUT Y4OUT Y3OUT T29LD T29K10OUT Y2SET S31OUT Y1OUT T24K10STL S31OUT Y7LD T24OUT T30K10SET S26LD T30STL S26SET S32OUT Y7STL S32OUT Y6OUT T31K20OUT Y5OUT Y4LD T31SET S1OUT Y3RETOUT Y2OUT T25K10ENDLD T25 SET S27 STL S27 OUT Y7 OUT Y6 OUT Y5 OUT Y4 OUT Y3OUT T26 K10 LD T26SET S28 STL S287 体会与心得和学别的学科一样，在学完PLC 理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目；我们做的是一个基于PLC 彩灯广告掌握器设计；由于平常大家都是学理论，没有过实际开发设计的体会，拿到的时候都不知道怎么做；但通过各方面的查资料并学习；我们基本学会了PLC 设计的步聚和基本方法；分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与才能；通过这次设计实践；我学会了PLC的基本编程方法，对 PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的懂得；在对理论的运用中，提高了我们的工程素养，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC 中的时候，问题显现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合；能过解决一个个在调试中显现的 问题，我们对 PLC 的懂得得到加强，看到了实践与理论的差距；通过合作，我们的合作意识得到加强；合作才能得到提高；上高校后，很多同学都没有过深化的沟通，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式， 每个人互责肯定的部分，同时在肯定的阶段共同争论，以解决分工中个人不能解决的问题，在沟通中大家积极发言，和提出看法，同时我们仍向别的同学请教；在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法；能过比较选出最好的方案；在这过程也提高了我们的表过才能；在设计的过程中我们仍得到了老师的帮忙与看法；在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学争论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆；做事要学思结合；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. 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