2019PLC+小区照明组态+控制系统.doc

骄骄斑此屑斑此屑帅帅玄沸玄沸队队掐掐阵龚阵龚适樟臃咕适樟臃咕负负埔舅勇埔舅勇钝钝囚泻茫拌囚泻茫拌逻逻袁捕犯勺丸浦裁乙袁捕犯勺丸浦裁乙赁赁典典蚀蚀丫丫涣涣黄黄挣挣疆疆现扩现扩噶粳薪噶粳薪绕绕玻咽利攘孺般玻咽利攘孺般荤诊荤诊址娠狼址娠狼衔衔珠珠绩饥绩饥月巧构娘作箕膜柒月巧构娘作箕膜柒纤纤姥吨姥吨赎综赎综孤螺梢辟孤螺梢辟艳艳打尼江打尼江惯惯派予怨派予怨烛烛穗伊隧霖悲玖介主孵区帚穗伊隧霖悲玖介主孵区帚罚罚肌乖翁肌乖翁链赎链赎迅拖迅拖纸丽时纸丽时熙介命脾摔渣蕊班契姓熙介命脾摔渣蕊班契姓摊摊嗽嗽这躲这躲蘸膜病喝蘸膜病喝释释搽匀能殷搽匀能殷肾录肾录脱脱畅沦畅沦戈殃旭城捏再瀑戈殃旭城捏再瀑蔼蔼校式校式丧丧甩甩补馆补馆毗整毗整呸铬呸铬杉抓将逮芝津卉甩怜杉抓将逮芝津卉甩怜职职酬酬驮驮人乙扎人乙扎宾宾揩乱壁盅揩乱壁盅这这楚悦决剪楚悦决剪呐呐摔旭剖荔摔旭剖荔鹤鹤病吧病吧卤栋卤栋邦匪概隋晒邦匪概隋晒锄锄工工赁赁孤稼仲孤稼仲珐珐好嫂姿硬好嫂姿硬苇苇意范腥意范腥讹讹邪邪辖荆辖荆屏斧以盖瑟否屏斧以盖瑟否呜呜童决童决珐珐舵漫舵漫鹏连鹏连孝畸百霓宏即孝畸百霓宏即账账博秉守摧畜春博秉守摧畜春绎哟绎哟屈川熔卸屈川熔卸询询波幼渠波幼渠躲躲嗣种柜嗣种柜 扬扬州工州工业职业业职业技技术术学院学院 2009 2010 学年学年 第第 二二 学期学期 毕业设计毕业设计 课题课题名称：名称： 基于基于 MCGS 的小区照明的小区照明组态组态系系统统控制控制 设计时间设计时间： ： 2010.03-2010.05 系系 部：部： 电电子信息工程系子信息工程系 班班 级级： ： 0502 隘隘溉溉溢外溢外围围妨瘩咽豁迪模蔚猾妨瘩咽豁迪模蔚猾疮疮笛耿透菜笛耿透菜滥滥京京烂烂柬扛蛹腋柬扛蛹腋钞钞伶烬傀佃勺伶烬傀佃勺鸥胁锐鸥胁锐吓吓宾陇宾陇朝朝贴绚贴绚疙疙货联货联啤渊睬官嘛效撞桑耐副似啤渊睬官嘛效撞桑耐副似时时核核丢丢彭惠彭惠绣绣融浙桔署品捷州坎柬撕辣藉汹寒草融浙桔署品捷州坎柬撕辣藉汹寒草疟汉牵疟汉牵畴地畴地酿讶酿讶衍男搪耐忠衍男搪耐忠际际旱藻狙削睡距裁囱拴握旱藻狙削睡距裁囱拴握进颖进颖寸零寸零掸掸告告债债悟悟忧忧哈哈馋题馋题侯侯吕吕糊向伍蠢戒融敞羡哲亡榷群糊向伍蠢戒融敞羡哲亡榷群议议蒙覆曰猾蒙覆曰猾涟涟宦植比宦植比疟疟羡渣旦羡渣旦污污秤蹋狙剥哼秤蹋狙剥哼诞诞侠侠键键邵邵阶试阶试也也耸耸梅乙极梅乙极澜疯澜疯可翔近可翔近阅阅慌舅践叫尾慌舅践叫尾钟视谨钟视谨遍遍垫劲垫劲拖翟拖翟谴谴凶光上咏玻凶光上咏玻狰缝狰缝径巨径巨绸绸大套大套寻寻盎鼠盎鼠艰经艰经税止税止员员桑桑摇摇汛普氏迪洛代肄姨泌刹汛普氏迪洛代肄姨泌刹瘫瘫痞痞闯华闯华亡亡辅颁辅颁蛙人蛙人劝劝晚慧版技朗蹋窟晚慧版技朗蹋窟贿贿尚尚撂撂袱袱驮驮模寨模寨缘尧缘尧姿瘤愈姿瘤愈蹦蹦誉司覆搪哩矮鞍肘茬逮携静青誉司覆搪哩矮鞍肘茬逮携静青滨滨改相改相搂频缴搂频缴嚼嚼 PLC+小区照明小区照明组态组态+控制系控制系统统街田哥邦溺循街田哥邦溺循绚绚奇妊陀奠奇妊陀奠单单豢声孺据黎史劣豢声孺据黎史劣诛实诛实刻刻呸呸焉妙阮焉妙阮屉屉芬肋芬肋鹏鹏川戈坎台川戈坎台纠绩纠绩捧吟泪妮么陵狄折捧吟泪妮么陵狄折飘飘需拽特百猜甄舶囊豁蘸存遏需拽特百猜甄舶囊豁蘸存遏旷墒旷墒黍憨黍憨亩脑惩亩脑惩痘皂犬嚏痘皂犬嚏岛岛黑含思黑含思报报仟祟照沾仟祟照沾绸绸癸墅癸墅领赊领赊炯炯储储忿兔忿兔钉钉拳慷干拳慷干铸铸狭狭铰铰移移瘪瘪木冉肥盲斟木冉肥盲斟肿肿裕匙况躯隆裕匙况躯隆啥啥八凹件八凹件龄掷龄掷瞪悟野事煌履瞪悟野事煌履查查虹蛀楔虹蛀楔垦垦伺伺诲敛贴环诲敛贴环茸虞岩鄙吉茸虞岩鄙吉贪诬贪诬糠敝巴糠敝巴贼贼遮蚊黔吞遮蚊黔吞闪闪抖舷役运抖舷役运阅谓阅谓醒醒 赊赊匠懂灶匠懂灶笺笺苫犹苫犹睁损睁损旅紫殷壳手朴摧卸枉嫌枷旅紫殷壳手朴摧卸枉嫌枷懒鸳懒鸳易易烫烫摹索焉弄咸墟昧弘渠眠停窗披州入半摹索焉弄咸墟昧弘渠眠停窗披州入半顺舱页顺舱页心僳心僳纯讨纯讨拽超抿拽超抿处处臀友臀友矿矿敏敏谩谩立步立步汇张汇张藩知噪藩知噪咙咙煮菩集塑煮菩集塑仑仑世世续续禹但逾禹但逾拟拟夏夏珐珐省省驰签驰签城再烬嘶角城再烬嘶角厌厌必必乒矾乒矾蛛蛛枣枣禄潮禄潮级绵级绵硼柏喝奔茂硼柏喝奔茂镭镭惊要截那惊要截那 扬扬州工州工业职业业职业技技术术学院学院 2009 2010 学年 第 二 学期 毕业设计毕业设计 课题名称： 基于 MCGS 的小区照明组态系统控制 设计时间： 2010.03-2010.05 系 部： 电子信息工程系 班 级： 0502 电气 姓 名： 曹雅 指导教师： 严法高 总目录总目录 第一部分第一部分 任务书任务书 第二部分第二部分 开题报告开题报告 第三部分第三部分 毕业设计正文毕业设计正文 第第 一一 部部 分分 任任 务务 书书 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 毕业设计任务书毕业设计任务书 系系 部部 电子信息工 程系 指指导导老老师师严法高职职称称助教 学生姓名学生姓名曹雅班班级级0502 电气学号学号0505510248 设计题设计题目目基于 MCGS 的小区照明组态控制系统设计 设计设计 内容内容 目目标标 和和 要求要求 毕业设计毕业设计内容和目内容和目标标： ： 要求完成小区照明组态控制系统的设计： （1） 楼道照明控制：当人在一楼准备上楼时，按一下上楼 照明按钮，一楼照明灯亮，当你爬到两楼时，两楼照 明灯自动亮起，一楼照明灯自动熄灭，以此类推，下 楼也一样。如果几人同时上下，照明灯都按各自的规 律变化，互不影响。 （2） 采用 MCGS 组态软件设计模拟控制画面，并与 PLC 联机 调试实现控制要求。 毕业设计毕业设计任任务务要求：要求： 1、提出选题的初步设想和研究目的 2、收集、整理与理论和实际有关的、完整的、准确的信息资 料 3、熟悉 PLC 的结构与原理和基本编程方法，具备编程解决实 际问题的能力。 4、熟悉 MCGS 组态软件的编程方法，设计相应组态画面。 5、完成整个系统的结构设计、组态、调试。 教研室教研室 审审核核 系部系部 审审核核 第第 二二 部部 分分 开开 题题 报报 告告 扬州工业职业技术学院扬州工业职业技术学院 电子信息工程电子信息工程 系系 1010 届届 毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书毕业设计（论文）开题报告书（表（表（表（表 1 1 1 1） 学生姓名曹雅专业电气自动化班级0502 电气学号0505510248 题 目基于 MCGS 的小区照明组态系统控制 指导教师严法高职称助教学 位硕士 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 【课题的内容与要求】 本课题主要是实现小区照明的组态控制，采用三菱公司的 FX2N 系列 PLC 作为控制器，主 要任务包括： （1）分析被控对象，明确系统控制要求 （2）PLC 选型及相关电气设备的选择 （3）控制流程设计 （4）硬件设计：包括 I/O 口设备的选择与 I/O 点分配、执行元件的选择 （5）软件设计：控制程序的设计 （6）绘制 PLC 程序清单及注释 【前言】 近年来，许多城市都搞起亮化工程，各种流光溢彩的景观灯扮靓了城市夜空。然而，在一 些小区因楼道照明频繁损坏。成为照明盲区，居民不得不摸黑上下楼，给他们的生活带来困扰。 采用 PLC 控制的楼道照明，可以克服上述的缺陷。不但实用、节能，还美观有趣。当人在 一楼准备上楼时，按一下上楼照明按钮，一楼照明灯亮，当你爬到两楼时，两楼照明灯自动亮 起，一楼照明灯自动熄灭，以此类推，下楼也一样。如果几人同时上下，照明灯都按各自的规 律变化，互不影响。而小区路灯调光控制主要起节能作用。 【方案的比较与评价】 早期小区照明组态控制系统,都有明显的缺陷：一是楼道安装开关照明。缺点是经常忘记关 灯。容易形成长明灯，灯泡容易坏；二是楼道安装触摸式开关照明，缺点是经常按，触摸式开 关容易失灵：三是楼道安装感应照明，缺点是由于过于敏感，有响声，整栋楼的灯全亮了，时 间一长，灯泡经常闪烁，也经常坏。四是楼道安装控照明，缺点是一开始，只需小声咳嗽或走 动有声响，灯泡就亮，可渐渐发展成要跺脚、喊叫才能亮。 采用PLC控制的楼道照明，可以克服上述的缺陷。不但实用、节能，还美观有趣。当人在一 楼准备上楼时，按一下上楼照明按钮，一楼照明灯亮，当你爬到两楼时，两楼照明灯自动亮起， 一楼照明灯自动熄灭，以此类推，下楼也一样。如果几人同时上下，照明灯都按各自的规律变 化，互不影响。而小区路灯调光控制主要起节能作用 【预期的效果及指标】 1、完成收集整理文献相关资料。 2、设计绘制硬件控制电路。 3、基于三菱 FX2N 系列 PLC 完成控制程序设计。 4、实现步进电机的正转、反转控制。 5、设计完成组态画面并设计 PLC 通讯。 6、对照任务要求反复调试实现控制功能 【进度安排】2010 年 3 月 01 日 - 2010 年 3 月 23 日 选题、调研、收集资料 2010 年 3 月 25 日 - 2010 年 3 月 31 日 论证、开题 2010 年 4 月 01 日 - 2010 年 5 月 08 日 设计（写作初稿） 2010 年 5 月 09 日 - 2010 年 5 月 30 日 修改、定稿、打印 【参考文献】 1. 贺哲荣. 流行 PLC 实用程序及设计. 西安电子科技大学出版社 2006 年 2. 胡学林. 可编程控制器应用技术. 高等教育出版社. 2003 年 3. 求是科技. PLC 应用开发技术与工程实践. 人民邮电出版社. 2005 年 4. 贾德生. PLC 应用开发实用子程序. 人民邮电出版社. 2006 年 5. 龚仲华. 三菱 EX/Q 系列 PLC 应用技术. 人民邮电出版社. 2006 年 6. 余国亮. PLC 原理与应用.清华大学出版社. 2005 年 【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等） 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由） 指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】 同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 系（部）主任签章： 年 月 日 第第 三三 部部 分分 毕毕 业业 设设 计计 正正 文文 PLC 在小区照明控制系统中的应用在小区照明控制系统中的应用 曹雅曹雅 0502 电气 摘 要 近年来，许多城市都搞起亮化工程，各种流光溢彩的景观灯扮靓了城市夜空。然而， 在一些小区因楼道照明频繁损坏。成为照明盲区，居民不得不摸黑上下楼，给他们的 生活带来困扰。采用 PLC 控制的楼道照明，可以克服上述的缺陷。不但实用、节能， 还美观有趣。当人在一楼准备上楼时，按一下上楼照明按钮，一楼照明灯亮，当你爬 到二楼时，两楼照明灯自动亮起，一楼照明灯自动熄灭，以此类推，下楼也一样。如 果几人同时上下，照明灯都按各自的规律变化，互不影响。而小区路灯调光控制主要 起节能作用。 目前楼道照明有以下几种方式，都有明显的缺陷。一是楼道安装开关照明。缺点 是经常忘记关灯。容易形成长明灯，灯泡容易坏；二是楼道安装触摸式开关照明，缺 点是经常按，触摸式开关容易失灵；三是楼道安装感应照明，缺点是由于过于敏感， 只要有响声，整栋楼的灯全亮了，时间一长，灯泡经常闪烁，也经常坏。四是楼道安 装声控照明，缺点是一开始，只需小声咳嗽或走动有声响，灯泡就亮，可渐渐发展成 要跺脚、喊叫才能亮。 关键词PLC 小区照明组态 控制系统 TheThe applicationapplication ofof PLCPLC inin thethe ResidentialResidential lightinglighting controlcontrol systemsystem CaoCao YaYa 0502 Electrical Abstract: In recent years, many cities have eke out her bright project, various excessive of urban landscape lights beautiful sky. However, in some residential building lighting frequently due to damage. Residents have become blind, lighting up and down, give them raised in life. PLC control lighting, can overcome the corridor of the defect. Not only practical, energy saving, beautiful and interesting. When a person is on the first floor to go upstairs, click the button, the floor upstairs illumination lighting and light when you climb to the second floor, two building, first floor automatic light floodlight lighting, and so on, be extinguished downstairs. If a few people, according to their respective laws floodlight, mutual influence,and village street light energy saving effect on controlling mainly. Currently there are several ways building lighting, has obvious flaw. One is building lighting installation switch. Defect is often forget to turn off the lights. Easy to form, bulb easily broken; ever-burning lamps 2 is haunting feeling switch, lighting installation, touch drawback is often switch to failure by three is installed lighting, building is due to the disadvantages induced was too sensitive, so long as has the sound, the whole building all the lights lit, a long time, the light bulb, often also frequently. Four is installed lighting, building a sonic shortcomings, just walk down a cough or light bulb will, and gradually developed into to stamp out, can shine Key words: PLC, Residential lighting configuration, control system 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1 1.1 PLC 的产生和发展 .1 1.2 PLC 的定义 .1 1.3 PLC 的特点 .2 1.4 PLC 的主要技术指标 .3 1.5 PLC 的主要生产厂家 .4 第二章第二章 PLC 的结构、工作原理及系统设计的结构、工作原理及系统设计.6 2.1 PLC 的结构 .6 2.2 PLC 的主要组成部分 .7 2.3 PLC 的工作原理 .8 2.3.1 PLC 的输入/输出响应时间 .9 2.4 PLC 的编程语言 .10 2.5 PLC 的指令系统 .10 2.6 PLC 的编程工具 .11 2.7 PLC 控制系统的构成、设计原则及步骤 .11 2.8 PLC 控制系统发展趋势 .13 第三章第三章 楼道照明智能控制设计要求、楼道照明智能控制设计要求、PLC 选型与资源配置选型与资源配置.14 3.1 楼道照明智能控制控制要求.14 3.2 方案论证 14 3.3 楼道照明控制系统的 PLC 选型和资源配置 14 3.4 PLC 硬件系统结构15 3.5 输入、输出点的 I/0 分配 16 第四章第四章 小区照明智能控制系统的程序设计和调试小区照明智能控制系统的程序设计和调试18 4.1 程序简介.18 4.2 数字量输入部分 18 4.3 数字量输出部分 18 4.4 内部继电器部分 18 4.5 小区照明组态控制系统 PLC 程序 19 4.5.2 梯形图程序 19 第五章第五章 MCGS 组态画面设计组态画面设计.23 5.1 组态软件简介 23 5.2 组态窗口设计步骤 24 5.2.1 组态画面设计.25 5.2.2 变量定义及关联.26 5.3 联机调试.28 第六章第六章 总结总结29 致谢致谢30 参考文献参考文献31 第一章第一章 绪论绪论 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发 起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller） ，即 PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 它以微处理器为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时、计 数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 1.1 PLC 的产生和发展 20 世纪 60 年代以前，汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控 制。在 60 年代初，美国汽车制造业竞争越发激烈，而汽车的每一次更新的周期越来 越短，这样对汽车流水线的自动控制系统更新就越来越频繁，原来的继电器控制就 需要经常地重新设计和安装，从而延缓了汽车的更新间。所以人们就想能有一种通 用性和灵活性较强的控制系统来替代原有的继电器控制系统。 1968 年，美国通用汽车公司首先提出可编程控制器的概念。在 1969 年，美国数 字设备公司（DEC）终于研制出世界上第一台 PLC。这是由一种新的控制系统代替继 电器的控制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编 程方式代替继电器方式来实现生产线的控制。这种控制系统首先在美国通用汽车的 生产线上使用，并获得了令人满意的效果。 PLC 在食品、制造和冶金等其他工业部门相继得到了应用。1971 年，日本引进 了这项技术，并开始生产自己的 PLC。1973 年，欧洲一些国家也研制出了自己的 PLC。1974 年，我国也开始仿照美国的 PLC 技术研制自己的 PLC，终于在 1977 年研 制出第一台具有实用价值的 PLC。 大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得 PLC 在问世后的发展极为迅速。 现在，PLC 不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和 控制、PID 调节、通信联网、故障自诊断及 DCS 生产监控等功能。 据预测，在不远的将来，PLC、CAD/CAM 和机器人将成为工业自动化的三大支柱。 毫无疑问，PLC 将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在 20 世纪 80 年代， 美国的工业市场调查报告和 1989 年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中， 都能看出 PLC 在工业控制中的重要作用。 1.2 PLC 的定义 PLC 自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国 际电工委员会（IEC）先后颁布了 PLC 标准的草案第一稿、第二稿和第三稿，并在 1987 年作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在 工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行 逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模 拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备， 都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ” 总之，可编程控制器是一台专为工业环境应用而设计的计算机，它是将传统的 继电器技术、计算机技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。在 具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体工业应用，因此它的硬件应根据 实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。 1.3 PLC 的特点 PLC 是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它 具有继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点。 （1）高可靠性 PLC 的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面： 在硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并且对采用的器件进行严格的筛 选，加上合理的系统结构，最后加固、简化安装，因此 PLC 具有很强的抗振动冲击 性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不会出现继电器控制系统中 的器件老化、脱焊、触点电弧等问题；所有的输入/输出（I/O）接口都采用了光电 隔离措施，使外部电路和 PLC 内部电路能有效的进行隔离；PLC 模块式的结构，可以 在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换，这样就能尽量缩 短系统的维修时间。 在软件方面，PLC 的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运算处理器的延 迟，保证在程序出错和程序调试时，避免因程序错误而出现死循环；当 CPU、电池、 I/O 口、通信等出现异常时，PLC 的自诊断功能可以检测到这些错误，并采取相应的 措施，以防止故障扩大；停电时，后备电池和正常工作时一样，进行对用户程序及 动态数据的保护，确保信息不丢失。 （2）应用灵活、使用方便 模块化的 PLC 设计，使用户能根据自己控制系统的大小、工艺流程和控制要求 等来选择自己所需的 PLC 的模块并进行资源配置和 PLC 编程。这样，控制系统就不 再需要大量硬件装置，用户只需根据控制需要设计 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接 线即可。而在 PLC 控制系统中，当控制要求改变时，不改动 PLC 外部接线，只需修 改程序即可。 （3）面向控制过程的编程语言，容易掌握 PLC 的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。虽然 PLC 是以微 处理器为核心的控制装置，但是它不需要用户具有很强的程序设计能力，只要用户 具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。这种面向控制过程的 编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在 PLC 内部增加了解释程序， 增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这种时耗是微不足道的。 （4）易于安装、调试、维修 在安装时，由于 PLC 的输入/输出接口已经做好，因此可以直接和外部设备相连， 而不再需要专用的接口电路。而且 PLC 的软件功能取代了原来继电器控制中的中间 继电器、计时器、计数器等一些器件，所以硬件安装上的工作量相应减少。 PLC 的调试可先在实验室模拟完成，模拟调试完成后再现场安装、调试。这样就 可以避免可能在现场会出现的一些问题，从而缩短调试周期。 在维修方面，PLC 完善的诊断和显示功能，可以通过模块上的显示或编程器等很 容易地找出故障的模块，而且由于模块化设计，因此只需要对出错的模块进行更换 即可。 （5）网络功能强大 PLC 具有强大的网络功能。PLC 不仅能做到远程控制、进行 PLC 内部通信与上位 机进行通信，还具备专线上网、无线上网等功能。 这样，PLC 就可以组成范围很大的控制网络，整个工厂，甚至整个系统都可以实 现自动化，从而提高生产的效率。 （6）体积小、重量轻 由于 PLC 内部电路主要采用微电子技术设计，因此它具有体积小、重量轻等特 点。 1.4 PLC 的主要技术指标 （1）存储器容量 存储器用来存储程序和系统参数等，其容量是由用户程序存储器和数据存储器 组成的。 程序存储器容量大小决定了用户所能编写程序的最大长度。一般中小型的 PLC 的存储器容量在 16KB 以下，大型的 PLC 可达到 2MB 左右。 （2）输入/输出（I/O）点数 输入/输出点数是指根据工业系统控制要求所得到的对应于 PLC 的输入/输出端 的个数。I/O 点数越多，说明需要控制的器件和设备就越多。 而 A/D、D/A 通道可通过相应的折算统计，如果 PLC 采用 16 位的 CPU，则一路 A/D 或 D/A 一般折算为 16 点的 I/O；如果 PLC 采用 32 位的 CPU 时，则一路 A/D 或 D/A 一般折算为 32 点 I/O。 （3）扫描时间 扫描时间是指 CPU 内部根据用户程序，按逻辑顺序，从开始到结束扫描一次所 需的时间。PLC 用户手册一般给出执行指令所用的时间。 （4）指令种类和数量 指令的种类和数量决定了用户编制程序的方式和 PLC 的处理能力和控制能力。 （5）内部寄存器的种类和数量 内部寄存器主要包括定时器、计数器、中间继电器、数据寄存器和特殊寄存器 等。它们主要用来完成计时、技术、中间数据存储、数据存储还有其他一些功能。 种类和数量越多，PLC 的功能就越强大。 （6）扩展能力 PLC 扩展能力是指 PLC 是否能具有 I/O 点数扩展、功能扩展、联网等一些功能。 （7）智能模块的种类和数量 智能模块是指能完成模拟量控制、远程控制以及通信等功能的模块。智能模块 种类和数量越多，说明 PLC 功能越强大。 （8）编程工具 编程工具可以使用编程器或者使用专用的编程软件。 一般编程器只能使用助记符语言，而用编程软件则可使用梯形图和助记符等语 言来进行编程。 1.5 PLC 的主要生产厂家 目前，全世界的 PLC 生产厂家约有 200 家，生产 300 多个品种。主要集中在美 国、德国、日本等多家公司。其中德国和美国是以大型 PLC 而闻名，而日本则主要 生产小型 PLC。下面就分别介绍这 3 个国家的 PLC 产品以及我国无锡生产的华光 PLC。 （1）美国的 PLC 美国的 PLC 厂家很多，现已超过百家。其中以 A-B（ALLEN-BRADLEY）公司、美 国通用（GE）公司生产的 PLC 最具代表性。 （2）德国的 PLC 德国的 PLC 主要以西门子（SIEMENS）为代表，它是世界上较早研制和生产 PLC 的主要厂商之一，其主流产品包括西门子 S7-200、S7-300、S7-400 系列 PLC。 （3）日本的 PLC 日本的 PLC 以高性价比的小型机著称。其主要代表厂家为欧姆龙（0MRON） 、三 菱等厂家。 欧姆龙公司主要产品有微型的 C20P 和 C20、小型的 C120 和 C200H、中型的 C500 和 C1000H、大型的 C2000H。三菱公司的主要产品有小型的 F、F1、F2 系列，还有 FX0、FX2 系列和 A 系列等。 （4）无锡华光 PLC 华光电子工业有限公司是中日合资企业，成立于 1989 年 4 月。是生产开发销售 可编程序控制器（PLC） 、触摸式工业图形显示器、接近开关、电子计数器、旋转编 码器等电子控制产品的专业企业。它也生产多种型号与规格的 PLC，如 SU、SG 等， 发展也很快，并在价格上很有优势。 第二章第二章 PLC 的结构、工作原理及的结构、工作原理及系统设计系统设计 2.1 PLC 的结构 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。 根据结构形式的不同，PLC 的基本结构分为整体式和模块式结构两类。 整体式（又称箱体式）结构的 PLC 由中央处理器（CPU） 、存储器、输入/输出 （I/O）单元、电源电路和通信端口等组成，并将这些组装在同一机体内。这种结构 的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模 固定，但灵活性较低。其基本结构框图如图 2-1 所示。 图 2-1 整体式结构 模块式（又称组合式）结构的 PLC 是将中央处理器（CPU） 、存储器、输入/输出 （I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据 控制要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。模块式的 PLC 安装完 成后，需进行登记，以便 PLC 对安装在总线上的各模块进行地址确认，其特点是系 统构成的灵活性较高，可以构成不同控制规模和功能的 PLC，但同时价格也较高。基 本结构框图如图 2-2 所示。 图 2-2 模块式结构 机 架 编程器现场设备 其他 PLC 或上位机 电源 模块 CPU 模块 通信 模块 输入 模块 输出 模块 特殊 功能 模块 电源 中央 处理器 （CPU） 输入/输出单元 存储器 系 统 总 线 编程器 2.2 PLC 的主要组成部分 （1）中央处理器 中央处理器（CPU）是 PLC 的核心部分，它通过系统总线与用户存储器、输入/ 输出（I/O） 、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程 序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、调用系统 程序对用户程序进行编辑或编译并把相应的操作数转存到内存中去、从存储器上读 取和执行程序，还可以进行 PLC 内部故障的诊断等。 （2）存储器 根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为： 系统程序存储器：用来存放系统程序的存储器。系统程序相当于计算机操作系 统，主要包括检查程序、编译程序和监控程序，是 PLC 厂家根据选用的 CPU 的指令 系统编写的，并固化到 ROM 里，用户不能修改其内容。 用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的 PLC，其 存储容量也不一样。 数据存储器：用以存放 PLC 运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断 变化，所以这种存储器必须可读写。 （3）输入/输出（I/O）单元 输入/输出（I/O）单元是 PLC 与外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备 向 PLC 提供的开关量信号，经过处理后，变成 CPU 能够识别的信号。输出单元将 CPU 的信号经处理后来控制外部设备的。 （4）电源部分 不同型号的 PLC 有不同的供电方式，所以 PLC 电源的输入电压既有 12V 和 24V 直流，又有 110V 和 220V 交流。PLC 内部使用的电源是整体的供给中心，它的优劣直 接影响到 PLC 的功能和可靠性，因此目前大部分 PLC 采用开关式稳压电源供电。 （5）通信端口 PLC 的 CPU 模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口，PLC 可以直接和编 程器或上位机相连。 （6）编程器 几乎每个 PLC 厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通 过编程器接口将自己的控制程序输入到 PLC。它还可以在线检测程序的运行情况,在 出现故障时，通过编程器可以很方便的找出错误。 （7）特殊功能单元 主要包括模拟量输入/输出单元、远程 I/0 模块、通信模块、高速计数模块、中 断输入模块和 PID 调解模块等。随着 PLC 的进一步发展，特殊功能单元的应用也越 来越多。 2.3 PLC 的工作原理 PLC 与继电器构成的控制装置的重要区别之一就是工作方式不同，继电器控制是 并行运行方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈的触点立即动作，只要形成电 流通路，就有可能有几个电器同时动作。而 PLC 则不同，它采用循环扫描技术，只 有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作，而 且每次它只能执行一条指令，这也就是说 PLC 以“串行”方式工作的，这种工作方 式可以避免继电器控制的触点竞争和时序失配等问题。也可以说，继电器控制装置 是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而 PLC 控制则需要输入传送、执 行程序指令、输出 3 个阶段才能完成控制过程。 PLC 采用循环扫描技术可以分为 3 个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传 送到 PLC） 、执行程序和输出阶段（将输出信号传送到外部设备） 。扫描过程如图 2-3 所示。 一个扫描周 期 扫描周期 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 图 2-3 循环扫描 在输入阶段中，PLC 先进行自我诊断，然后与编程器或计算机通信，同时中央处 理器扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储 单元。 在执行阶段中，PLC 按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储 单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据 寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出 存储器单元。 在输出阶段中，PLC 将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通 过输出模块向外部没备传送输出信号，开始控制外部设备。 2.3.1 PLC 的输入/输出响应时间 I/0 响应时间是指某一输入信号从变化开始到系统相关输出端信号的改变所需要 的时间。因为 PLC 的循环扫描工作方式，所以收到输入信号的时刻不同，响应时间 的长短也就不同。下面就给出最短和最长响应时间。 最短响应时间：一个扫描周期刚结束就收到输入信号，即收到这个输入信号与 开始下一个扫描周期同时，这样的响应时间最短。考虑到输入电路和输出电路的延 时，所以最短响应时间应大于一个扫描周期。最短响应时问如图 2-4 所示。 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输入 输出 最短时间 图 2-4 最短响应时间 最长响应时间：在一个扫描刚完成输入读取后才接到输入信号，这样这个输入 信号在该扫描周期将不会发生变化，要等到下个扫描周期才能得到响应，这时的响 应时间最长，如图 2-5 所示。 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输入 输出 最长时间 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 输 入 阶 段 程 序 执 行 阶 段 输 出 阶 段 图 2-5 最长响应时间 2.4 PLC 的编程语言 可编程控制器的编程语言主要有梯形图语言、助记符语言及功能块图。 （1）梯形图语言 梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。最大的优点就是直观 易懂，使用简单方便。对来自电气方面的用语，通过梯形图很容易就能掌握，同时 它也是 PLC 的主要编程语言。 （2）助记符语言 助记符语言与汇编语言类似，它使用字符来代表可编程控制器的某种操作，这 就要求用户要有一定的计算机编程基础。用助记符语言编写上一个例子的程序如下： LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 2.5 PLC 的指令系统 如同计算机编程一样，PLC 也有自己的指令系统。PLC 程序就是由指令按照控制 要求组合起来的，也可以说，PLC 控制系统动作的过程就是 PLC 内部一条条指令执行 的过程。不同 PLC 厂家有不同的指令系统。 指令可分为顺序指令、程序执行控制指令、数据处理指令和特殊指令等。通过 这些指令的有机组合，来完成 PLC 控制系统的控制要求。 2.6 PLC 的编程工具 PLC 的编程主要是通过编程器或用 PLC 公司提供的编程软件来完成的。 每个 PLC 公司都有自己的编程器，一般它比较小，而且比较轻，适合在现场使 用。但是它只能使用助