1、 霓虹燈廣告設計摘 要隨著社會主義市場經濟的不斷繁榮和發展,各大中小城市都在進行亮化工程。各企業為宣傳自己企業的形象和產品,均采用廣告手法之一:霓虹燈廣告屏來實現這一目的,本文就是介紹如何利用PLC來實現這一目的的.霓虹燈的閃爍不能說用人工控制，那樣不會呈現給人們美的視覺，而用電氣控制的話，中間使用的繼電器，會有機械磨損，而霓虹燈的閃爍時間間隔是相當的短，幾乎是零點幾秒，這樣看來使用電氣控制是不太可能了，當然隨著一種需要必然會有一種東西的出現。可編程控制器簡稱（PLC）的出現就解決了這個問題，它具有它獨特的優點來控制霓虹燈的閃爍。關鍵詞：市場經濟，PLC，霓虹燈NEON ADVERTISING

2、 DESIGNABSTRACTAs the socialist market economic prosperity and the continued development of the cities and towns are under lighting project. All enterprises to promote the image of their companies and products are subject to the advertising practices of: neon advertising screen to achieve this purpo

3、se, this paper is on how to use PLC to achieve this purpose. Can not say that the flashing neon lights with manual control, as the United States and people will not be presented to the visual, and using electrical control, the use of intermediate relays, there will be mechanical wear, and the flashi

4、ng neon time interval is a very short, almost 0.1 seconds, the view of this use of electrical control is unlikely to be raised, of course, with a will there is a need for things to happen. Programmable Controller short (PLC) to resolve the emergence of this issue, it has its own unique advantages to

5、 control the neon lights flashing.KEY WORDS：market economy，PLC，neon market 目 錄前 言4第1章 初步認識霓虹燈21.1 霓虹燈的發展史21.2霓虹燈的發光特點2第2章 傳統的霓虹燈控制系統52.1主傳動系統52.1.1傳動關系的確定62.1.2各種轉速的傳動計算62.1.3主傳動系統圖及傳動內部的結構82.1.4機床的主傳動系統的基本要求102.1.5轉速圖112.2主運動參數的選定122.2.1確定最低和最高轉速132.2.2確定其他參數14第3章 齒輪的設計153.1齒輪設計的意義153.1.1車床齒輪的設計目的和

6、方法153.1.2齒輪傳動的優點153.2齒輪的失效形式以及設計準則163.2.1齒輪的失效形式163.2.2齒輪的設計準則173.3齒輪的制造183.3.1齒輪材料183.3.2齒輪材料的選擇原則193.3.3齒輪的具體制造方法193.4齒輪的強度計算推理方法193.4.1齒輪的受力分析193.4.2齒根彎曲疲勞強度計算203.4.3齒面接觸疲勞強度計算防止疲勞點蝕233.5設計車床的一對齒輪253.5.1閉式直齒圓柱齒輪設計步驟253.5.2具體設計過程26結 論31參考文獻32致謝33 前 言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,個大中小城市都在進行亮化工程。各企業為宣傳

7、自己企業的形象和產品,均采用廣告手法之一:霓虹燈廣告屏來實現這一目的。當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過PLC來達到控制的要求?？删幊炭刂破鱌LC：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

8、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，以及四層電梯模型。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。第一章 霓虹燈概述1.1 霓虹燈起源及其發展史1.1.1 霓虹燈的起源 霓虹燈是由英文“氖燈”，即“NEON SIGN”得來的，“霓虹”兩字實際上是“NEON”的譯音，而現在人們已經把“霓虹燈”當作專用詞運用了。霓虹燈自1910年問世以來，歷經百年不衰。它是一種特殊的低氣

9、壓冷陰極輝光放電發光的電光源，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的低壓惰性氣體，在高壓電場下冷陰極輝光放電而發光。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，霓虹燈發紅色光；熒光型霓虹燈充入氬氣及汞，霓虹燈發藍色、黃色等光，這兩大類霓虹燈都是靠燈管內的工作氣體原子受激輻射發光。1.1.2 霓虹燈的發展史霓虹燈的發展可以追溯到英國物理學家和化學家法拉第對氣體放電的研究，電流通過含有少量正負離子的氣體時，受紫外線、宇宙射線、微量放射物質的作用，在足夠高的外加電壓作用下運動，并與中性氣體分子碰撞后，使中性分子發生電離，

10、因而離子的數目倍增。電流通過氣體時還伴有發光現象，即所謂的輝光放電。其發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，為霓虹燈技術的發展奠定了堅實的基礎。 霓虹燈始源于法國。當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，使之發光。當時，燈管兩端電極采用石墨制成，內部充入氮氣或二氧化碳氣體，前者會發紅光，后者發白光。由于這兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學反應，陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降，致使霓虹燈的壽命很短。當時為了解決這個問題，特在霓

11、虹燈管上加1個特殊的電磁閥門，并在霓虹燈使用一段時間以后再往燈內重新補充一定量的氣體，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、制作工藝復雜，而且造價昂貴，很難普及。 在1907年至1910年期間，科學家克洛德和林德發明了液態空氣分餾。利用這一發明，在霓虹燈內充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內部的消耗速度，顏色也豐富了，可產生紅、綠、藍、黃等顏色。第二次世界大戰前夕，光致發光的材料被研制出來了。這種材料不僅能發出各種顏色的光，而且發光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應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

12、時也簡化了制燈的工藝。故在第二世界大戰結束后，霓虹燈得到了迅猛的發展。1.2 霓虹燈的發光特點與其他電光源相比，霓虹燈具有以下特點：一、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。 二、溫度低，使用不受氣候限制 霓虹燈因其冷陰極特性，工作時燈管溫度在60C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的穿透力，在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。三、低能耗 在技術不斷創新的時代，霓虹燈的制造技術及相關零部件的技術水

13、平頁在不斷進步。新型電極、新型電子變壓器的應用，使霓虹燈的耗電量大大降低，由過去的每米燈管耗電56瓦降到現在的每米燈管耗電12瓦。 四、壽命長 霓虹燈在連續工作不斷電的情況下，壽命達一萬小時以上，這一優勢是其他任何電光源都難以達到的。 五、制作靈活，色彩多樣 霓虹燈是由玻璃管制成，經過燒制，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。 六、動感強，效果佳，經濟實用 霓虹燈畫面由常亮的燈管及動態發光的掃描管組成，可設置為跳動式掃描，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控制，掃描管按編好的

14、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、效果強烈、經濟實用的廣告形式。1.3霓虹燈的主要部件1、霓虹燈管： （1）以規格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗細。 （2）以玻璃材質分： 鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩定性差，受潮后極易變質、泛堿（風化），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、機械性能、電性能、化學穩定性能、真空性能和光學性能優于鈉玻璃，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

15、，我國目前使用量已達2030%左右，凡是追求質量好的制作廠家， 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，生產出的玻璃管已呈彩色玻璃管。 （3）以霓虹燈管內涂熒光粉材料分： 目前使用的多數霓虹燈管噴涂的是“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。 “三基色”熒光粉，（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，酮溶濟混合熒光粉噴涂在燈管內壁，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

16、大大優于水涂粉管。 目前先進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。 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采用這種變壓器。 電感變壓器的規格有：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換器或霓虹燈電源）其優點是：重量輕、制造方便、節約金屬材料， 目前國內生產電子變壓器質量穩定，有一定規模，其中有的企業還批量出口。但有不少單位生產的電子變壓器亮度達不到

17、應有亮度，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導通往往會產生燈管一頭亮一頭暗的情況。又因電子變壓器輸出頻率會受到 負載燈管長度的影響，在同幅霓虹燈中，由于每筆燈管長短不一也會產生燈色不勻等現象。有些生產廠家為了降低成本，不愿采用高質 量高 品質的電器元件，而且加工工藝簡陋，故可靠性差，壽命短。 電子變壓器的規格有：40W、60W、80W、100W等規格，也有稱4米機、6米機、8米機、10米機、12米機等。 要真正生產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

18、、可靠性、壽命來獲得市場利潤。 3、程序控制器分：（1）普通式電子程序控制器： （2）漸變式電子程序控制器： 4、霓虹燈高壓線分： （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，可靠性好。 以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件，從上可以知道，霓虹燈與其他商品一樣，品種、規格、質量優劣區別很大。 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是否到位，凡是較大的霓虹燈工程，都應要制作單位 詳細報價，進行核實，如有條件，應按行業標準進行驗收，不要

19、只看總價便宜，更要看他們提供給用戶的是什么樣的質量和服務。第二章 霓虹燈的工作原理及制作工藝2.1 霓虹燈的工作原理當外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產生幾千伏甚至上萬伏的高壓。當這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時，霓虹燈管內的帶電粒子在高壓電場中被加速并飛向電極，能激發產生大量的電子。這些激發出來的電子，在高電壓電場中被加速，并與燈管內的氣體原子發生碰撞。當這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時，就能使氣體原子發生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現象。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射出來，這就完成了霓虹燈的發光點亮的整個過程。2.2 霓虹燈的制作工藝霓虹燈在

20、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轉彎處凹凸不平、太厚或太薄、內側皺折、偏歪不成平面等。 封接電極即將彎成型的燈管經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，否則易出現慢漏氣。 轟擊去氣制作霓虹燈的關鍵。是通過高壓電轟擊電極，加熱電極焚燒燈管電極內肉眼看不見的水蒸氣、塵土、油質等物質，排掉這些有害物質，將玻管抽成真空

21、的過程。轟擊去氣的溫度達不到，上述有害物質會除不徹底，直接影響燈管的質量。轟擊去氣的溫度過高會引起電極過度氧化，使其表面產生氧化層，引起燈管質量下降。轟擊去氣徹底的玻管充入適當隋性氣體，經過老練，即完成霓虹燈制作過程。第三章 PLC概述3.1 PLC的定義PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是: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

22、或生產過程。DCS集散系統：DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業中廣泛使用的，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。DCS一般由五部份組成：1 控制器、2 I/O板、3 操作站、4 通訊網絡、5 圖形及遍程軟件。3.2 PLC的發展歷程在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代

23、繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個人計算機（簡稱PC）發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制

24、、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工 業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。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。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代

25、的。3.3 PLC的構成從結構上分，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、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置：1CPU的構成CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后

26、再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，

27、IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。2I/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，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態的信號，模擬量是指連續變化的量。常用的I/O分類如下：開關量：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（4-20

28、mA,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點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。3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110 VAC），直流電源（常用的為24VDC）。4底板或機架大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，

29、使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。5PLC系統的其它設備：(1) 編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。(2) 人機界面：最簡單的人機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用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。(3) 輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數據，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱

30、讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。3.4 PLC的特點為適應工業環境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點：1可靠性高，抗干擾能力強工業生產對控制設備的可靠性要求： 平均故障間隔時間長。 故障修復時間（平均修復時間）短。任何電子設備產生的故障，通常為兩種： 偶發性故障。由于外界惡劣環境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統部件的損壞，一旦環境條件恢復正常，系統也隨之恢復正常。但對PLC而言，受外界影響后，內部存儲的信息可能被破壞。 永久性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。如果能限制偶發性故障的發生條件，如果能使PLC在惡劣環境

31、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的保護手段，在永久性故障出現時，能很快查出故障發生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復時間。為此，各PLC的生產廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。硬件措施：主要模塊均采用大規?；虺笠幠＜呻娐罚罅块_關動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。 屏蔽對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，

32、采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。 濾波對供電系統及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或型濾波網絡，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。 電源調整與保護對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、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。 采用模塊式結構這種結構有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現故障，能迅速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。軟件措施：有

33、極強的自檢及保護功能。 故障檢測軟件定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。 信息保護與恢復當偶發性故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現狀態存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 設置警戒時鐘WDT（看門狗）如果程序每循環執行時間超過了WDT規定的時間，預示了程序進入死循環，立即報警。 加強對程序的檢查和校驗一旦程序有錯，立即報警，并停止執行。 對程序及動態數據進行電池后備停電后，利用后備電池供電，有關狀態及信息

34、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1的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬上千萬小時；制成系統亦可達45萬小時甚至更長時間。2通用性強，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，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。3功能強，適應面廣現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和

35、模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。4編程簡單，容易掌握目前，大多數PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，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方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工人很快就能學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在執行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執行（PLC內部增加了解釋程序）

36、。與直接執行匯編語言編寫的用戶程序相比，執行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。5減少了控制系統的設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中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設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試，更減少了現場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。6體積小、重量輕、功耗低、維護方便PLC是將微電子技術應用于工業設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內

37、部，是實現機電一體化的理想控制設備。PLC產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類。3.5 PLC的分類3.5.1 按結構形式分類根據PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。（1） 整體式PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內， 具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌扔蠧PU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等

38、。擴展單元內只有I/O和電源等，沒有CPU。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。（2） 模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式

39、PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。3.5.2 按功能分類根據PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。（1） 低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。（2） 中檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還可增設

40、中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統。（3） 高檔PLC除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。3.5.3按I/O點數分類根據PLC的I/O點數的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。(1) 小型PLCI/O點數 2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量816K。如：S7-400 德國西門子公司GE- GE公司C-2000 歐姆龍公司K3 三菱公司等3.6 PLC的應用目前，在國內

41、外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保及文化娛樂等各行各業，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：1開關量邏輯控制利用PLC最基本的邏輯運算、定時、計數等功能實現邏輯控制，可以取代傳統的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。2運動控制大多數PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等

42、進行運動控制。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可實現模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環位置控制和速度控制等方面。4數據處理現代的PLC都具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數據的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數據傳送給其它智能裝置，如計算機數值控制（CNC）設備，進行處理。5通信聯網PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設備之間的通信，PLC系統與通用計算機可直接或

43、通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統發展的需要。第四章 PLC的指令及編程4.1 PLC的指令歐姆龍C系列P型機可編程序控制器的指令分為兩大類：基本指令和專用（功能）指令?；局噶钍侵钢苯訉斎搿⑤敵鳇c進行簡單操作的指令，它包括邏輯操作（“與”、“或”、“非”等）指令和輸出指令等，在編程器的鍵盤上設有與基本指令的符號和助記符相同的鍵，輸入基本指令時，只要按下對應的鍵即可。專用（功能）指令也稱特殊指令，它包括數據處理、運算和程序控制等指令。由于專用指令很豐富，在編程器上沒有對應的鍵盤。為了便于

44、在編程器上輸入程序，為每一條專用指定了一個功能代碼（兩位數字），書寫時用圓括號括起來，放在專用指令的助記符后面。在編程輸入專用指令時，先按“FUN”鍵，再按功能代碼即可。4.1.1 基本指令1、LD 指令LD指令的格式、邏輯符號、功能和編程操作見（表1）。（表1）表1中的B為指定繼電器的編號；LD指令的功能：LD指令是動合觸點與母線連接指令，也稱為裝載或起始指令，每一個程序的開始都要使用它。2、LD-NOT指令：是動斷觸點與母線連接指令，與LD指令功能上不同之處在于使用動斷觸點。3、AND指令：是串聯動合觸點指令。4、AND-NOT指令：是串聯動斷觸點的指令。5、OR指令：是并聯動合觸點的指令

45、。6、OR-NOT指令：是并聯動斷觸點的指令。7、OUT指令：是輸出邏輯運算結果的指令，它將邏輯運算的結果輸出到一個指定的繼電器。8、OUT-NOT指令：是輸出取反后的邏輯運算，它是將邏輯運算的結果取反，輸出到一個指定的繼電器。9、AND-LD指令：是兩個觸點組串聯連接指令。10、OR-LD指令：是兩個觸點組并聯連接指令。11、TIM指令TIM指令的格式、邏輯符號、功能和邏輯操作（見表2）（表2）表2中邏輯符號說明如下：N：定時器的編號，其數值范圍是0047。SV：所需定時的設定值，也可以是輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器、保持繼電器通道中的內容。TIM指令的功能：TIM指令按延時設定值

46、進行延時操作，即接通延時（定時）指令。當定時器的輸入接通時開始計時，經過設定時間后，定時器的觸點動作。12、CNT指令：按設定值進行計數操作，即預置計數指令。當計數器的輸入接通時，開始計數，經過設定數值后計數器為ON（計數器觸點動作）。4.1.2 專用（功能）指令1、END指令：是結束程序指令，用于全部指令的最后一行。 使用END指令應該注意以下幾點：（1） END指令總是作為程序的最后一條指令。（2） 若程序結尾沒有該指令，在運行或監視程序時，顯示器將顯示“ON END INST”錯誤信息。2、IL指令：是分支指令，在分支處形成新母線。它使程序編制方便，圖形直觀。IL與ILC指令成對使用。3

47、、ILC指令：分支結束指令，在分支處返回。4、JMP指令：不執行某段指令，即跳轉指令。5、JNE指令：跳轉結束指令。6、SFT指令：移位指令。7、KEEP指令：保持指令，相當于一個自鎖繼電器，即具有繼電器自保功能。它可以將短信號變成長信號。8、CNTR指令：環形計數器，可逆計數。4.2 PLC的編程4.2.1 PLC的編程語言克編程控制器程序設計語言:在可編程控制器中有多種程序設計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言功能表圖語言功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數簡單的控制功能，例如，代替繼電器、

48、計數器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設計語言，它可根據需要去執行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數據的操縱和其他基本程序設計語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成常用的程序設計語言是：梯形圖程序設計語布爾助記符程序設計語言（語句表)。梯形圖（Ladder Diagram）程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言，即程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設計語言采用因果關系來描述事件發生的條件和結果，每個梯級是一個因果關系。在

49、梯級中，描述事件發生的條件表示在左面，事件發生的結果表示在后面梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統的描述。在工業過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術發展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應用。梯形圖程序設計語言的特點是：(1)與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；(2)與原有繼電器邏輯控制技術相一致，對電氣技術人員來說，易于撐握和學習；(3)與原有的繼電器邏輯控制技術的不同點是，梯形圖中的能流（Power Flow）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，因此，應用時，需與原有繼電器邏輯控

50、制技術的有關概念區別對待；(4)與布爾助記符程序設計語言有一一對應關系，便于相互的轉換和程序的檢查。4.2.2 PLC程序設計的基礎規則PLC的程序設計是用戶以PLC指令的功能為基礎，根據實際系統的控制要求，編制PLC的應用程序。1、梯形圖的編程規則1） 梯形圖中的各軟繼電器必須是所用機器允許范圍內的軟繼電器，各軟繼電器的軟觸點可以無限次使用，不受數量的限制。2） 每個梯級都是從左母線開始，到右母線結束。各梯級中，所有的觸點只能接在軟繼電器線圈的左邊，而不能與右母線直接相連。軟繼電器線圈只能接在右母線上，而且不能直接接在左母線上。3） 觸點一般應畫在水平線上，不能畫在垂直線上。4） 多條支路并

51、聯時，串連觸點多的支路應畫在該并聯電路的上部。多個并聯電路串連時，并聯觸點多的電路應畫在該串連電路的左部。這樣編程可以減少用戶程序的步數，從而縮短程序掃描時間。梯形圖必須符合從左到右、從上到下的順序執行原則。對于不符合此原則的電路，不能直接編程，必須按其邏輯功能進行等效變換，如圖2所示。（圖2） a）不能直接編程的電路 b）變換后的可編程電路2、語句表的編程規則1） 語句表編程與梯形圖編程，兩者相互對立，并可以相互轉換。2） 語句表也必須符合順序執行原則。語句表是按語句排列順序（步序）編程的，語句的順序與控制邏輯有密切關系，不能隨意顛倒、插入或刪除，以免引起程序錯誤或控制邏輯錯誤。3） 語句表中各語句的操作數（操作元件號）必須是所用機器允許范圍內的參數，否則將引起程序出錯。4） 語句表的步序號應從用戶存儲器的起始地址開始，連續不斷地編制。4.2.3 PLC程序設計的一般步驟及方法1）分析被控對象的工藝過程和系統的控制要求，明確動作的順序和條件，畫出控制系統流程圖（活狀態轉移圖）。如果控制系統較簡單，可省略這一