1、繼續教育學院畢業設計（論文）題目：plc控制的廣告牌燈飾設計院、系（站）：渭南工業學校函授站學 科 專 業： 機電一體化技術 學 生： * * * 學 號： * 指 導 老 師： * * * 2012年12月摘要隨著改革的不斷深入,社會主義市場經濟的不斷繁榮和發展,大中小城市都在進行亮化工程。企業為展現自己的形象和產品,一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見。,一種是采用霓虹燈管做成的各種形狀和多中彩色的燈管,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

2、過plc來達到控制的要求.這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，在這我認為plc最適合去解決這些問題，因為plc具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。并且plc在工業自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優勢，在現實中人們也是多通過plc去控制霓虹燈的。可編程控制器plc可編程序控制器：英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于

3、其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，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.作為自動控制裝置的核心,它具有功能強,可靠性高等諸多優點,plc實驗裝置采用的是模塊化結構，主要模塊有可編程序控制器、編程器模塊，九種實驗模塊，按鈕、開關輸入模塊和繼電器輸出模塊。該裝置可以完成各種指令系統訓練以及多種控制對象的程序設計訓練。關鍵字： 霓虹燈;廣告屏;plc控制目錄第一章 緒論11.1 可編程控制器的產生和發展11.2 plc的現狀21.3 plc的主要特點31.4 plc的應用領域4第2章 plc概述72.1 plc的結構72.2 plc的工

4、作過程8第三章 廣告牌霓虹燈控制系統及硬件設計103.1 控制系統的設計要求103.2 plc控制系統設計的基本原則113.3可編程序控制器plc的選型123.4 i/o模塊的外部接線183.5 廣告牌霓虹燈控制系統的i/o分配表及plc型號選擇193.6 廣告牌霓虹燈控制系統的plc端子接線圖203.7 plc外部器件的選型20第四章 軟件設計224.1 常見的編程語言224.2 廣告牌霓虹燈控制系統的梯形圖程序設計254.3 指令表274.4 程序說明29結束語30參考文獻31一、緒論1.1 可編程控制器的產生和發展傳統的的繼電器-接觸器控制系統，由繼電器、接觸器和各種開關按一定的邏輯關系

5、用線連接而成。要改變控制邏輯，需要重新布線、連接，甚至要增減元器件，由于接線多，非常費時費力。因此只適用于工作模式固定、控制邏輯簡單、大批量生產的制造設備和一些自動化程度較低的制造設備。20世紀30年代出現了電子管順序邏輯控制器，解決了因繼電器等開關觸點通斷延時太長而引起的不穩定問題；20世紀50年代半導體二極管、三極管邏輯控制電路取代了電子管控制器，解決了電子管熱絲大功率耗能問題；20世紀60年代中小規模集成電路的出現大大減少了邏輯控制器連接點數量，降低了故障率。20世紀60年代末，隨著大規模集成電路技術、計算機技術、自動控制理論的發展，以及汽車制造業日益激烈的競爭對生產線具有柔性的要求，美

6、國通用汽車公司首先提出了將繼電器接觸器控制的簡單易懂、使用方便、價格低廉的優點，與計算機的功能完善、靈活性、通用性好的優點結合起來，將繼電器接觸器控制的硬件連線邏輯轉變為計算機的軟件邏輯編程的設想。1969年美國數字設備公司（dec）根據上述設想，研制開發出世界上第一臺可編程邏輯控制器。20世紀80年代超大規模集成電路的出現，產生了cpu、單板計算機、單片計算機，可編程邏輯控制器具有了通用性、易用性和易學性，plc得到進一步發展，不僅具有繼電邏輯控制特性，也具有了連續控制的特性，plc也因此更名為可編程控制器。1985年1月國際電工委員會（iec）對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數

7、字運算電子系統，專為工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字或模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統連成一個整體，易于擴充的原則設計”。1.2 plc的現狀隨著個人計算(pc機)和通訊技術的發展,現在plc和dcs的設計結構越來越接近.基本構架都是操作站通過以太網接主站，主站通過現場總線接從站。出于安全性的考慮，冗余技術也不斷發展，雙冗余（如：gtcon2000）、三冗余(如：tricon)、七冗余（航空領域）。從plc主站cpu的運行方式上又分

8、為冷備、熱備和同步熱備。冗余技術的發展使得plc可以沖破低級芯片的限制，而大量應用尖端的電子技術，與pc機發展同步。由于個人計算機的飛速發展，pc機變得穩定而可靠。其接口的開放性，通訊和cpu的速度都使得它比原始設計思想下的plc更適用于工控的要求。因此出現了軟plc的概念，又稱為軟邏輯。其構架是：在pc機上安裝如linux、wince等操作系統，而在操作系統中運行iec1131的邏輯執行程序，作為plc系統的主站（如：gtcon2000就是如此）。這種嵌入式的plc使得工業控制可以應用各個領域的先進技術，突破了禁錮瓶頸，典型的軟邏輯plc結構為 arm嵌入linux然后安裝plc解釋程序（w

9、ww.linuxplc.cn）。軟plc的另外一個發展分支是，直接在微軟的個人計算機操作系統上運行類似plc的軟件，而用計算機取代plc系統中的主站。運行軟件plc的計算機可以充分應用計算機的開放性接口和通訊速度，兼容性好。可以掛接板卡、usb設備、以太網設備、串行通訊設備。比較典型的應用方案是：組態王軟邏輯通過串行通訊（現在也可用以太網）掛接研華的亞當模塊。隨著電子技術、通訊技術和軟件技術的不斷發展。這種構架將完全取代plc 和 dcs 成為主流形式。但目前pc機技術、操作系統和以太網還不能滿足可靠性要求。1.3 plc的主要特點1使用靈活、通用性強plc的硬件是標準化的，加之plc的產品已

10、系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統。在plc構成的控制系統中，只需在plc的端子上接入相應的輸入輸出信號線。當需要變更控制系統的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個plc裝置用于不同的控制對象，只是輸入輸出組件和應用軟件的不同。2可靠性高、抗干擾能力強微機功能強大但抗干擾能力差，工業現場的電磁干擾，電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化，都可能導致一般通用微機不能正常工作；傳統的繼電器接觸器控制系統抗干擾能力強，但由于存在大量的機械觸點（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統可靠性差。plc采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器

11、和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高，從實際使用情況來看，plc控制系統的平均無故障時間一般可達45萬小時。plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，能適應有各種強烈干擾的工業現場，并具有故障自診斷能力。如一般plc能抗1000v、1ms脈沖的干擾，其工作環境溫度為060，無需強迫風冷。3接口簡單、維護方便plc的接口按工業控制的要求設計，有較強的帶負載能力（輸入輸出可直接與交流220v，直流24v等強電相連），接口電路一般亦為模塊式，便于維修更換。有的plc甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊，可不脫機停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復時間。4體積小、功耗小、性價比高以小型pl

12、c（tsx21）為例，它具有128個i/o接口，可相當于400800個繼電器組成的系統的控制功能，其尺寸僅為216127110mm，重2.3kg，不帶接口的空載功耗為1.2w，其成本僅相當于同功能繼電器系統的1020。plc的輸入輸出系統能夠直觀地反應現場信號的變化狀態，還能通過各種方式直觀地反映控制系統的運行狀態，如內部工作狀態、通訊狀態、i/o點狀態、異常狀態和電源狀態等，對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統進行監視。5編程簡單、容易掌握plc是面向用戶的設備，plc的設計者充分考慮了現場工程技術人員的技能和習慣。大多數plc的編程均提供了常用的梯形圖方式和面向工業控制的簡單

13、指令方式。編程語言形象直觀，指令少、語法簡便，不需要專門的計算機知識和語言，具有一定的電工和工藝知識的人員都可在短時間內掌握。利用專用的編程器，可方便地查看、編 輯、修改用戶程序。6設計、施工、調試周期短用繼電器接觸器控制完成一項控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏（柜）的布置和接線圖等，進行安裝調試，以后修改起來十分不便。而采用plc控制，由于其靠軟件實現控制，硬件線路非常簡潔，并為模塊化積木式結構，且已商品化，故僅需按性能、容量（輸入輸出點數、內存大小）等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在plc到貨前進行，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。由于用軟件

14、編程取代了硬接線實現控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，縮短了施工周期。plc是通過程序完成控制任務的，采用了方便用戶的工業編程語言，且都具有強制和仿真的功能，故程序的設計、修改和調試都很方便，這樣可大大縮短設計和投運周期。1.4 plc的應用領域目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。1開關量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨

15、床、包裝生產線、電鍍流水線等。2模擬量控制在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（analog）和數字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量i/o模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、

16、機器人、電梯等場合。4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。pid調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。5數據處理現代plc具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別

17、的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。6通信及聯網plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的plc都具有通信接口，通信非常方便。 二、plc概述2.1 plc的結構plc主要由中央處理單元(cpu)，存儲器（ram和eprom），輸入、輸出模塊（簡稱為i/o），編程器和電源五部分組成。其硬件結構圖如下圖2.1圖2.1 plc硬件結構圖1中央處理單

18、元(cpu)cpu是plc的控制中樞,它是由控制器和運算器組成.它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成以下工作：（1）輸入處理：將現場的開關量輸入信號和數據分別讀入映像寄存器和數據寄存器。（2）程序執行：逐條讀入和解釋用戶程序，產生相應的控制信號去控制有關的電路，組織數據的存取，傳送和處理工作，并根據運算結果更新各有關寄存器的內容。（3）輸出處理：將輸出映像寄存器的內容送給輸出模塊，去控制外部負載。2存儲器plc的存儲器主要用于存放系統程序,用戶程序和工作狀態數據.現代plc都采用半導體存儲器作為它的存儲器.一類是ram(隨機存取存儲器),可以隨時由cpu對它進行讀出和寫入;另一類是rom(只讀

19、存儲器),cpu只能從中讀取而不能寫入.ram用來存放各種暫存的數據、中間結果及用戶正在調試的程序,rom用來存放監控程序及用戶已調試好的程序,這些程序事先固化在rom芯片中,開機后便可運行其程序.3i/o模塊i/o模塊的主要工作是信息數據的輸入與輸出，輸入信號有兩類：一類是從按扭、選擇開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發電機、各種變送器提供的連續變化的模擬量輸入信號。4編程器編程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態。編程器可以永久地連接在可編程序控制器上，

20、將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。5電源可編程序控制器一般使用220v交流電源。可編程序控制器內部的直流穩壓電源為各模塊內的元件提供直流電壓。某些可編程序控制器可以為輸入電路和少量的外部電子檢測裝置（如接近開關）提供24v直流電源。驅動現場執行機構的直流電源一般由用戶提供。2.2 plc的工作過程plc的工作過程是一種循環過程，每一次循環所用的時間稱為一個掃描周期。每一個掃描周期都包括系統自檢及信息交換、輸入處理（或稱輸入采樣、輸入掃描）、用戶程序執行和輸出處理（或稱輸出刷新、輸出掃描）這四個階段。下面分別介紹其

21、中的四個階段。1系統自檢及信息交換在這個階段，plc要進行系統自檢工作，這包括檢查plc的各種功能是否正常、程序執行是否有錯及其他一些內部處理等。然后plc還要與編程器及其他數據通訊模塊進行數據交換。plc中常用一種稱為“看門狗”（watchdog,簡稱wdt）的監督定時器來監測plc的實際工作周期是否超出預定時間，以免在執行程序過程中進入死循環或者執行非預定的程序而造成系統故障乃至失控。2輸入處理在輸入處理階段，plc把它所有輸入端子上的信號的狀態一次讀入到plc內部保存，保存此時輸入信號狀態的器件稱為輸入映象寄存器。顯然，在每一個掃描周期中，輸入映象寄存器中的內容更新一次。也就是說，在把輸

22、入信號狀態讀入輸入映象寄存器后，即使輸入端子上的信號狀態發生了變化，輸入映象寄存器中的內容也不變，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才會讀入這些變化。3程序執行除了輸入映象寄存器外，在plc內部各軟元件都有與其對應的映象寄存器。在執行用戶程序階段，plc按順序對用戶程序進行掃描，從輸入映象寄存器和其他軟元件的映象寄存器中將有關的軟元件狀態讀出，從左到右、從上而下地掃描每條指令，即進行處理，并把每步程序執行的結果寫入有關映象寄存器。因此，各軟元件的映象寄存器的內容隨著程序的運行在不斷地變化。用戶程序執行完畢，與各輸出繼電器相對應的各輸出映象寄存器的內容就確定了。4輸出處理在用戶程序執行完畢后，pl

23、c就進行輸出處理，即把輸出映象寄存器中的內容一次送入各輸出鎖存器，即進行刷新，從而成為輸出端子上的狀態，即驅動用戶裝置的狀態。plc輸出端子的實際輸出狀態較輸出鎖存器的狀態也有一個延遲時間。當plc處于停止運行（stop）狀態時，只完成系統自檢及信息交換階段的工作。當plc處于運行狀態時，除完成該階段的工作外，還要完成其后面三個階段的工作。三、廣告牌霓虹燈控制系統及硬件設計渭南技術學院3.1 控制系統的設計要求圖3.1 霓虹燈本控制系統只是用于控制霓虹燈和邊框流水燈的按順序的閃爍。它能讓你在不用人控制的情況下，進行燈的自動閃爍，達到宣傳的目的。如圖3.1六個字能按順序地進行亮滅，并且邊框的燈能

24、同時地隔位閃爍。用plc對大型廣告屏實現控制,其具體要求如下:1廣告屏有6根燈管，24個流水燈，每4個燈為一組。2該廣告屏中間6個霓虹燈字亮滅的時序為第1字亮到第2字亮到第3字亮第6字亮,時間間隔均為1s,6個霓虹燈字全亮后,顯示10s,再反過來從第6子到第5字第1字按順序熄滅.全滅后,保持熄滅狀態2s,再從第6字開始亮起,順序點亮6-51,時間間隔為1s,全亮后顯示20s.再從1-26順序熄滅.全熄滅后,保持熄滅狀態2s,再從頭開始運行,周而復始。3廣告屏四周的流水燈共24只,4個1組,共分6組,每組燈間隔1s向前移動一次,且ivi每隔一組的燈點亮,即從i,iii亮后ii,iv亮后iii,v

25、亮后iv,vi亮,移動一段時間后(如30s),再反過來移動,即從vi,iv亮后v,iii亮后iv,ii亮后iii,i亮,如此循環往復。4系統有單步連續控制,有啟動和停止按鈕。5系統霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為220v。3.2 plc控制系統設計的基本原則任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計plc控制系統時，應遵循以下基本原則：1最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發揮plc的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計plc控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場

26、的資料，收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。2保證plc控制系統安全可靠保證plc控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。例如：應該保證plc程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。3. 力求簡單、經濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維

27、護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟，而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。4適應發展的需要由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇plc、輸入/輸出模塊、i/o點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。3.3可編程序控制器plc的選型在plc系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是plc工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求

28、是設計選型的主要依據。plc及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用plc應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，plc的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定plc的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的plc和設計相應的控制系統。 一、輸入輸出（i/o）點數的估算 i/o點數估算時應

29、考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%20%的可擴展 余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商plc的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。 二、存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量i/o點數的1

30、015倍，加上模擬i/o點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。 三、控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 (一)運算功能 簡單plc的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通plc的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型plc中還有模擬量的pid運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，目前在plc中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時

31、應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和pid運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。 (二)控制功能 控制功能包括pid控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。plc主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高plc的處理速度和節省存儲器容量。例如采用pid控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、asc碼轉換單元等。 (三)通信功能 大中

32、型plc系統應支持多種現場總線和標準通信協議（如tcp/ip），需要時應能與工廠管理網（tcp/ip）相連接。通信協議應符合iso/ieee通信標準，應是開放的通信網絡。 plc系統的通信接口應包括串行和并行通信接口（rs2232c/422a/423/485）、rio通信口、工業以太網、常用dcs接口等；大中型plc通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 plc系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1mbps，通信負荷不大于60%。plc系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：1）pc為主站，多臺同型號plc為從站，組成簡易plc網

33、絡；2）1臺plc為主站，其他同型號plc為從站，構成主從式plc網絡；3）plc網絡通過特定網絡接口連接到大型dcs中作為dcs的子網；4）專用plc網絡（各廠商的專用plc通信網絡）。 為減輕cpu通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業以太網）通信處理器。 (四)編程功能 離線編程方式：plc和編程器公用一個cpu，編程器在編程模式時，cpu只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，cpu對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：cpu和編程器有各自的cpu

34、，主機cpu負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型plc中常采用，五種標準化編程語言：順序功能圖（sfc）、梯形圖（ld）、功能模塊圖（fbd）三種圖形化語言和語句表（il）、結構文本（st）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（iec6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如c，basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。(五)診斷功能plc的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷

35、和外診斷。通過軟件對plc內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對plc的cpu與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 plc的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。 (六)處理速度 plc采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則plc將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、cpu處理速度、軟件質量等有關。目前，plc接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.20.4ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型plc

36、的掃描時間不大于0.5ms/k；大中型plc的掃描時間不大于0.2ms/k。四、機型的選擇 (一)plc的類型 plc按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。 整體型plc的i/o點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型plc提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的i/o點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。 (二)輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號

37、電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。 可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。 考慮是否需要擴展機架或遠程i/o機架等。 (三)電源的選擇 plc的供電電源，除了引進設備時同時引進plc應根據產品說明書要求設計和選用外，一般plc的供電電源應設計選用220vac電源，與國內電網電壓一致。

38、重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。 如果plc本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入plc，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。 (四)存儲器的選擇 由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求plc的存儲器容量，按256個i/o點至少選8k存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。 (五)冗余功能的選擇 1控制單元的冗余 .重要的過程單元：cpu（包括存儲器）及電源均應1b1冗余。 .在需要時也可選用p

39、lc硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統、2重化或3重化冗余容錯系統等。 2i/o接口單元的冗余 .控制回路的多點i/o卡應冗余配置。 .重要檢測點的多點i/o卡可冗余配置。3）根據需要對重要的i/o信號，可選用2重化或3重化的i/o接口單元。 (六)經濟性的考慮 選擇plc時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。 輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數的增加對cpu選用、存儲器容量、控制功能范圍等選

40、擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。 3.4 i/o模塊的外部接線開關量輸入、輸出模塊的外部接線分為匯點式、分組匯點式和分離式三種，匯點式的各輸入回路有個公共端com，并共用個電源（直流電源一般是plc自帶）；分組匯點式由幾個電源供電，分離式各個輸入輸出回路由單獨電源供電，后5種輸入、輸出模塊的交流或直流電源一般由用戶提供。端有電感性元件時，對于直流電路，應在它們兩端并聯續流二極管；對于交流電路，應在它們兩端并聯阻容電路，以抑制電路斷開時產生的電弧對plc的影響。電阻可取50120，電容可取0.10.47mf，電容的額定電壓應大干電源峰值電壓。續流二極管可

41、以選1a的管子，其額定電壓應大于電源電壓的3倍。3.5 廣告牌霓虹燈控制系統的i/o分配表及plc型號選擇根據控制要求,plc控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入輸出(i0)地址編排如下表所示,其中sa1(x0)為啟動開關,sa2(x1)為停止開關,saa(x2)為單步連續選擇開關,sb(x3)為步進按鈕開關。y0y7控制8根霓虹燈字,用發光管led1led8模擬顯示,y10y15控制6組流水燈泡,這里用發光管ledqled,模擬顯示。如表：輸入點分配輸出點分配輸入接點輸入開關名稱輸出接口驅動設備x000啟動sa1y000 y005控制8個霓虹燈字led1-6x001停止sa2y010y015控制6組流

42、水燈泡led10-15x002單步/連續開關sa3x003步進按紐開關sbi/o分配表plc型號的選擇：由于本文程序共有14個端口輸出，并且用是用交流電的，所以我選擇用fx2n-48mr-001。fx2n-48mr-001的主要的技術參數：輸入繼電器有24點，輸出繼電器有24點。電源電壓為ac100240v 50/60hz。3.6 廣告牌霓虹燈控制系統的plc端子接線圖3.6端子接線圖3.7 plc外部器件的選型電器產品的種類很多，他們在控制中起著很重要的作用，但目前各種電器的質量不是很理想。常因電器產品發生故障而使系統不能正常工作，從而造成很大的經濟損失。所以電器產品的可靠性與正確選型在控制

43、系統中至關重要。下表為本次系統的主要電器元件的選型：名稱符號型號數量額定電壓萬能開關sah2101013j 10a3個220v霓虹燈管hlljt-gl13-s038個220v日光燈hlljt-cc7-s158個220v刀開關qshd17-40011291個220v按鈕sbla19-a1個220v空氣開關qdz20-4001個220v熔斷器furl1601個220v四、軟件設計4.1 常見的編程語言plc的用戶程序是設計人員根據控制系統的工藝控制要求，通過plc編程語言的編制設計的。根據國際電工委員會制定的工業控制編程語言標準（iec1131-3）。plc的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（ld

44、）、指令表語言（il）、功能模塊圖語言（fbd）、順序功能流程圖語言（sfc）及結構化文本語言（st）。1梯形圖語言（ld）梯形圖語言是plc程序設計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應用時，需要與原有繼電器控制的概念區別對待。2指令表語言（il）指令表編程語言是與匯

45、編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數組成。在無計算機的情況下，適合采用plc手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應，在plc編程軟件下可以相互轉換。指令表表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設計；與梯形圖有一一對應關系。其特點與梯形圖語言基本一致。3功能模塊圖語言（fbd）功能模塊圖語言是與數字邏輯電路類似的一種plc編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖編程語言的特點：功

46、能模塊圖程序設計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規模大、控制邏輯關系復雜的控制系統，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，使編程調試時間大大減少。4 順序功能流程圖語言（sfc）順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉換條件，根據轉移條件對控制系統的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結構清晰，易于閱讀及維

47、護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時間。用于系統的規模校大，程序關系較復雜的場合。順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結構復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。5結構化文本語言（st）結構化文本語言是用結構化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的plc系統中，常采用結構化文本來描述控制系統中各個變量的關系。主要用于其他編程語言較難實現的用戶程序編制。結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統中各種變