PAGE第1頁共42頁基于PLC控制的校園作息時間控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本設(shè)計介紹一種用PLC控制的作息時間控制系統(tǒng)，詳細地闡述了系統(tǒng)組成、系統(tǒng)硬件接線和系統(tǒng)軟件設(shè)計，并詳細介紹了系統(tǒng)工作原理。校園作息時間控制系統(tǒng)主要用于學(xué)校，對一些以24小時為周期的開關(guān)量進行自動控制。如上下課打鈴、教學(xué)樓照明的定時開與關(guān)、學(xué)生宿舍燈及校園路燈的定時開關(guān)控制等等。該控制系統(tǒng)是采用三菱FX2N系列的PLC且采用數(shù)碼顯示來實現(xiàn)對上述開關(guān)量的控制，該系統(tǒng)具有外設(shè)電路配置簡單、擴展方便、操作容易、可靠性高、實用性強等特點，集電鈴、宿舍燈、教室燈、音樂廣播自動控制于一體，并具有周末與假期控制功能，實現(xiàn)了作息時間無人控制的自動化、科學(xué)化管理與操作。該控制系統(tǒng)可廣泛用于學(xué)校、工廠和機關(guān)的自動打鈴、電視、室內(nèi)照明及其他對象控制，也可用于家庭或?qū)W生寢室進行時間指示及多點時間提醒。關(guān)鍵詞:作息時間控制，PLC，校園，三菱FX2N目錄摘要········································································1第一章．校園作息時間控制系統(tǒng)················································31.1校園作息時間控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)········································31.2校園作息時間控制系統(tǒng)的控制要求········································31.2.1校園作息時間控制系統(tǒng)的設(shè)計概述·····································41.2.2校園作息時間控制系統(tǒng)輸入輸出分配表·································51.2.3校園作息時間控制系統(tǒng)PLC外部接線圖·································6第二章．PLC概述·····························································72.1PLC發(fā)展·······························································72.2PLC的組成·····························································72.2.1中央處理器·························································72.2.2存儲器·····························································72.2.3輸入輸出借口·······················································82.2.4電源模塊···························································92.2.5PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備·················································92.3PLC的基本構(gòu)成·························································92.3.1硬件系統(tǒng)···························································92.3.2軟件系統(tǒng)··························································112.4可編程控制器的工作原理················································112.4.1PLC的邏輯實現(xiàn)原理·················································112.4.2PLC的工作方式·····················································13第三章．作息時間控制系統(tǒng)設(shè)計················································153.1秒脈沖系統(tǒng)設(shè)計························································153.2分顯示系統(tǒng)設(shè)計························································153.3時顯示系統(tǒng)設(shè)計························································163.4星期顯示系統(tǒng)設(shè)計······················································173.5數(shù)碼管動態(tài)掃描系統(tǒng)設(shè)計················································193.6廣播控制系統(tǒng)設(shè)計······················································203.7燈的控制系統(tǒng)設(shè)計······················································203.8電鈴控制系統(tǒng)設(shè)計······················································213.9雙休日控制系統(tǒng)設(shè)計····················································21第四章．系統(tǒng)調(diào)試····························································224.1硬件調(diào)試······························································224.2軟件調(diào)試······························································22結(jié)束語·····································································23參考文獻···································································24附錄·······································································25

第一章、校園作息時間控制系統(tǒng)1.1作息時間控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)校園作息時間控制系統(tǒng)主要用于學(xué)校對一些以24小時為周期的開關(guān)量進行自動控制。如上下課打鈴、教學(xué)樓照明、學(xué)生宿舍燈、校園路燈開關(guān)量等等的精確控制。月時間累計誤差≤1分鐘。系統(tǒng)設(shè)有的鍵盤電路，方便定期進行時間校準。用PLC來實現(xiàn)對上述開關(guān)量的控制，可體現(xiàn)系統(tǒng)簡單、工作穩(wěn)定可靠、廉價、控制時間精確及系統(tǒng)體積小等優(yōu)點1.2作息時間控制系統(tǒng)的控制要求作息時間控制器的控制要求如下：(1)開機時初始狀態(tài)顯示為00時00分，顯示星期為“星期一”。按下啟動按鈕，控制器開始計時工作。(2)能將時間顯示調(diào)整到當(dāng)前的日期及時間。(3)可按所設(shè)置的時間要求打鈴。(4)可根據(jù)需要控制其它裝置。(5)設(shè)置相應(yīng)的手動按鈕，使控制器使用更加方便。(7)為了便于廣大師生過好雙休日，從星期五下午晚餐開始至星期日下午18：00停止打鈴。PLC校園作息時間控制器作息時間表見表1-1。表1-1PLC作息時間控制器作息時間表項目時間起床6:20～6:30早點名6:30～6:40洗漱，早餐6:40～7:20早自習(xí)7:25～7:40預(yù)備鈴7:45～7:50第一節(jié)課7:50～8:35第二節(jié)課8:45～9:30課間操9:30～9:50第三節(jié)課9:50～10:35第四節(jié)課10:45～11:30午餐11:30～12:00午休12:00～12:50預(yù)備鈴12:55～13:00第五節(jié)課13:00～13:45第六節(jié)課13:55～14:40文體活動14:40～16:30晚餐16:30～17:30自由活動17:30～18:00預(yù)備鈴18:25～18:30晚自習(xí)18:30～20：30熄燈21:301.2.1作息時間控制系統(tǒng)的設(shè)計概述作息時間控制器采用三菱FX2N系列的PLC且采用數(shù)碼顯示，能夠準確顯示分、時、星期，在一定的時間內(nèi)能夠自動打鈴，放、關(guān)廣播，放、關(guān)音樂，開、熄學(xué)生宿舍燈，且通過改變輸入PLC的程序能夠靈活改變冬、夏季作息時間。此外，該PLC作息時間控制器還設(shè)置了手動按鈕，用于調(diào)整分、時、星期。1.2.2校園作息時間控制系統(tǒng)輸入輸出分配表作息時間PLC控制器I/O地址分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號啟動按鈕SB1X0數(shù)碼管a段aY0停止按鈕SB2X1數(shù)碼管b段bY1手動打鈴SB3X2數(shù)碼管c段cY2“分”調(diào)整按鈕SB4X3數(shù)碼管d段dY3“時”調(diào)整按鈕SB5X4數(shù)碼管e段eY4“天”調(diào)整按鈕SB6X5數(shù)碼管f段fY5開廣播SB7X6數(shù)碼管g段gY6關(guān)廣播SB8X7數(shù)碼管公共端D1Y10開燈SB9X10數(shù)碼管公共端D2Y11熄燈S10X11數(shù)碼管公共端D3Y12數(shù)碼管公共端D4Y13數(shù)碼管公共端D5Y14秒閃爍發(fā)光二極管POINTY15廣播繼電器KA1Y20電鈴繼電器KA2Y21宿舍繼電器KA3Y221.2.3校園作息時間控制系統(tǒng)PLC外部接線圖校園作息時間控制系統(tǒng)PLC外部接線圖第二章、PLC概述2.1PLC的發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）。個人計算機（簡稱PC）發(fā)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ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。2.2PLC的組成PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。2.2.1中央處理器中央處理器(CPU)由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。2.2.2存儲器

PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。（1)系統(tǒng)程序存儲器PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機器語言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。（2)用戶程序存儲器用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機讀寫操作的隨機存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長期使用。（3)數(shù)據(jù)存儲器PLC運行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等)和組態(tài)數(shù)據(jù)(如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等)，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要長期保存，所以采用隨機存取存儲器RAM。RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。2.2.3輸入輸出接口輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載?，F(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。（1)輸入接口輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。（2)輸出接口輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。（3)其它接口若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元(不帶CPU)相接進行擴充。PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。2.2.4電源模塊PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。2.2.5PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備（1）編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)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(dāng)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(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及。（3）輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。2.3PLC的基本構(gòu)成2.3.1硬件系統(tǒng)用可編程控制器實施控制，其實質(zhì)是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換予以物理實現(xiàn)。入出變換、物理實現(xiàn)可以說是PLC實施控制的兩個基本點。而入出變換實際上就是信息處理，信息處理當(dāng)今最常用的是微處理機技術(shù)，PLC也是用它，并使其專用化，應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場。至于物理實現(xiàn)，正是它與普通微機相區(qū)別之點，普通微機多只考慮信息本身，別的不多考慮，而PLC要考慮實際的控制需要。物理實現(xiàn)要求PLC的輸入，應(yīng)當(dāng)排除干擾信號適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場。輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實際控制系統(tǒng)方便使用。這就要求I/O電路專門設(shè)計。根據(jù)PLC實施控制的基本點的分析，PLC采用了典型的計算結(jié)構(gòu)。主要是由CPU、RAM、ROM和專門設(shè)計的輸入輸出接口電路組成，如圖2-1和圖2-2。圖2-1PLC的典型結(jié)構(gòu)圖2-2PLC的輸入輸出接口電路2.3.2軟件系統(tǒng)（1)．系統(tǒng)程序它由PLC的制造企業(yè)編制，固化在PROM或EPROM中，按裝在PLC上，隨產(chǎn)品提供給用戶。系統(tǒng)程序包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的標準程序模塊等。系統(tǒng)管理程序其主要功能為：a：時間分配的運行管理，即實現(xiàn)PLC輸入、輸出運算，自檢及提供通信時序；b：存儲空間的額分配管理，即生成用戶環(huán)境，規(guī)定各種參數(shù)、程序的存放地址，將用戶使用的數(shù)據(jù)參數(shù)存儲地址轉(zhuǎn)化為實際的數(shù)據(jù)格式及物理存儲地址；c：系統(tǒng)的自檢程序，即對系統(tǒng)進行出錯檢驗、用戶程序語法檢驗、句法檢驗、警戒時鐘運行等。在系統(tǒng)管理程序的控制下，整個PLC能正確、有效地工作。用戶指令解釋程序：它可將用戶用各種編程語言（梯形圖、語句表等）編制的應(yīng)用程序翻譯成CPU能執(zhí)行的機器指令。供系統(tǒng)調(diào)用的標準程序模塊：它由許多獨立的程序組成，各自完成包括輸入、輸出、特殊運算等不同的功能。PLC的各種具體工作都由這部分來完成。(2).用戶程序它是根據(jù)生產(chǎn)過程控制的要求由用戶使用制造企業(yè)提供的編程語言自行編制的應(yīng)用程序。用戶程序包括開關(guān)量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環(huán)控制程序和操作站系統(tǒng)應(yīng)用程序等。開關(guān)量邏輯控制程序：它是PLC用戶程序中最重要的一部分，一般采用梯形圖、助記符或功能塊圖等編程語言編制，不同的PLC制造企業(yè)提供的編程語言有不同的形式，至今沒有一種能全部兼容的編程語言。模擬量運算程序及閉環(huán)控制程序：通常，它是在大中型PLC上實施的程序，由用戶根據(jù)需要按PLC提供的軟件和硬件功能進行編制。編程語言一般采用高級語言或匯編語言。一些制造企業(yè)為了方便用戶編程，也提供相應(yīng)編程軟件供用戶編制模擬量和PID控制等的程序。操作站系統(tǒng)程：它是大型PLC系統(tǒng)經(jīng)過通信聯(lián)網(wǎng)后，由用戶進行信息交換和管理而編制的程序。它包括各類畫面的操作顯示程序，一般采用高級語言實現(xiàn)，一些制造企業(yè)也提供了人機界面的有關(guān)軟件，用戶可以根據(jù)制造企業(yè)提供的外交使用說明進行操作站的系統(tǒng)畫面組態(tài)和編制相應(yīng)的應(yīng)用程序。2.4可編程控制器的工作原理2.4.1PLC的控制邏輯實現(xiàn)原理

繼電器控制系統(tǒng)是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，如圖2-3（a）所示，它的三條支路是并行工作的，當(dāng)按下按鈕SB1，中間繼電器K得電，K的兩個觸點閉合，接觸器KM1、KM2同時得電并產(chǎn)生動作。所以繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。

可編程控制器是一種計算機控制系統(tǒng)，它的工作原理是建立在計算機工作原理基礎(chǔ)之上的，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)的，如圖2-3（b）所示。由于CPU是以執(zhí)行程序來處理各項任務(wù)的，所以在每一瞬間只能做一件事，屬于串行工作方式。通過程序的執(zhí)行按程序順序依次完成各相應(yīng)的動作。2-3（a）2-3(b)圖2-3PLC控制邏輯實現(xiàn)原理示意圖2.4.2PLC的工作方式為了滿足工業(yè)邏輯控制的要求，同時結(jié)合計算機控制的特點，PLC的工作方式采用不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令執(zhí)行開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。PLC工作的全過程可用圖2-4所示的運行框圖來表示。整個過程可分為以下幾個部分：

第一部分是上電處理。PLC上電后對系統(tǒng)進行一次初始化，包括硬件初始化和軟件初始化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。

第二部分是自診斷處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行—次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常。如CPU、電池電壓、程序存儲器、I／O和通訊等是否異?；虺鲥e，如檢查出異常時，CPU面板上的LED及異常繼電器會接通，在特殊寄存器中會存入出錯代碼。當(dāng)出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強為STOP方式，所有的掃描便停止。第三部分是通訊服務(wù)。PLC自診斷處理完成以后進入通訊服務(wù)過程。首先檢查有無通訊任務(wù)，如有則調(diào)用相應(yīng)進程，完成與其他設(shè)備的通訊處理，并對通訊數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理；然后進行時鐘、特殊寄存器更新處理等工作。第四部分是輸入處理。PLC在執(zhí)行程序前，將PLC的整個輸入端子的ON／OFF狀態(tài)寫入到輸入數(shù)據(jù)存儲器中。在執(zhí)行程序的過程中，即使輸入變化，輸入數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容也不變，而在下一個周期的輸入處理時，寫入這種變化。輸入濾波器會造成輸入響應(yīng)滯后(約10ms)，如采用數(shù)字濾波的輸入端子，可以通過程序修改濾波時間。第五部分是程序處理。PLC根據(jù)程序存儲器的指令內(nèi)容，從輸入數(shù)據(jù)存儲器與其他軟器件的數(shù)據(jù)存儲器中讀出各軟器件的ON／OFF狀態(tài)，從0步開始進行順序運算，每次將結(jié)果寫入數(shù)據(jù)存儲器。因此，各軟器件的數(shù)據(jù)存儲器隨著程序的執(zhí)行逐步改變內(nèi)容。而且，輸出繼電器的內(nèi)部觸點可利用輸出數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容執(zhí)行。第六部分是輸出處理。所有命令執(zhí)行結(jié)束時，向輸出數(shù)據(jù)存儲器傳送輸出Y的數(shù)據(jù)存儲器的ON／OFF狀態(tài)，這成為PLC的實際輸出。PLC的外部輸出觸點的動作按輸出用器件的響應(yīng)滯后時間動作(10ms)。圖2-4PLC運行流程圖第三章、作息時間控制系統(tǒng)設(shè)計3.1秒脈沖系統(tǒng)設(shè)計秒脈沖程序梯形圖如圖3-1所示。當(dāng)按下SB0時，X0閉合，發(fā)出啟動信號，是輔助繼電器M200線圈得電并自鎖。計時器TO、T1組成1s時鐘脈沖程序；Y15為秒閃爍輸出；M0、C0組成分進位脈沖。圖3-1作息時間PLC控制器秒脈沖程序梯形圖3.2分顯示系統(tǒng)設(shè)計分顯示程序梯形圖如圖3-2所示。由輔助繼電器M1～M10分別接通分個位顯示程序。當(dāng)M1閉合時，分個位顯示“0”；當(dāng)M2閉合時，分個位顯示“1”；當(dāng)M3閉合時，分個位顯示“2”；以此類推。由輔助繼電器嗎M13～M18分別接通分十位顯示程序。剛M13閉合時，分十位顯示“0”；當(dāng)M14閉合時，分十位顯示“1初始狀態(tài)時，輔助繼電器M1和M13閉合，分的個位及十位均顯示“0”。當(dāng)計數(shù)器C0累計計滿60個時鐘脈沖時，計數(shù)器C0常開觸點閉合，輔助繼電器M0線圈得電，其常開觸點閉合，產(chǎn)生一個分個脈沖及分個位移位脈沖。分個位移動脈沖的到來，使得移位指令將M1當(dāng)前的“1”狀態(tài)左移一位至M2，輔助繼電器M2閉合，分的個位上顯示“1”:若再來一個移位脈沖，移位指令將M2當(dāng)前的狀態(tài)左移一位至M3，輔助繼電器M3閉合，分的個位上顯示“2”，以此類推。當(dāng)分個位脈沖滿10個時，M1的狀態(tài)已移位至輔助繼電器M11中，M11線圈通電，其常開觸點閉合，使常開觸點閉合，使輔助繼電器M2～M10復(fù)位，輔助繼電器M1又閉合，分個位上又顯示為“0”，輔助繼電器M2～M10復(fù)位，為下一次分個位循環(huán)顯示作好準備。同時，M11常開觸點閉合，使輔助繼電器M12產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿脈沖。這個上升脈沖使得輔助繼電器M13當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至M14中，分的十位上顯示“1”，以此類推。當(dāng)分十位脈沖滿6個時，M13的狀態(tài)已移位至輔助繼電器M19中，M19線圈通電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M13～M18復(fù)位，輔助繼電器M13閉合，分十位上又顯示為“0”。當(dāng)需要對分進行手動調(diào)整時，只需按下按鈕SB4，此時X3閉合，計數(shù)器C10計數(shù)。經(jīng)過1次計數(shù)后，其常開觸點閉合，使得狀態(tài)繼電器S5得電，其一常開觸點閉合，產(chǎn)生一個分個位脈沖，改變分的當(dāng)前顯示，而狀態(tài)繼電器S5的另一常開觸點閉合，使計數(shù)器C10復(fù)位，為下一次計數(shù)作好準備。圖3-2作息時間PLC控制器分顯示程序梯形圖3.3時顯示系統(tǒng)設(shè)計時顯示梯形圖如圖3-3所示。由輔助繼電器M21～M30分別接通個位顯示程序。當(dāng)M21閉合時，時個位顯示“0”；當(dāng)M22閉合時，時個位顯示“1”；當(dāng)M23閉合時，時個位顯示“2”，以此類推。由輔助繼電器M33～M35分別接通時十位顯示程序。當(dāng)M33閉合時，時十位顯示“0”；當(dāng)M34閉合時，時十位顯示“1初始狀態(tài)時，因輔助繼電器M21和M33閉合，故時的個位及十位均顯示為“0”。當(dāng)分十位脈沖滿6個時，M13的狀態(tài)已移位至輔助繼電器M19，M19線圈通電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M20產(chǎn)生一個掃描周期寬的上升沿脈沖。這個上升沿脈沖一方面向計數(shù)器C1提供脈沖，另一方面使得輔助繼電器M21當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至輔助繼電器M22中，時的個位上顯示“1”，如此不斷循環(huán)移位。當(dāng)時個位脈沖滿10個時，M20的狀態(tài)已移位至輔助繼電器M31中，M31線圈得電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M32產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿脈沖。這個上升沿脈沖使得輔助繼電器M33當(dāng)前的“1”狀態(tài)移位至輔助繼電器M34中，時的十位顯示為“1”。當(dāng)脈沖C1累計滿24個脈沖時，計數(shù)器C1常開觸點閉合，輔助繼電器M38線圈得電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M2～M30及輔助繼電器M33～M34復(fù)位，輔助繼電器M21及M33閉合，時個位和時十位又顯示為“0”，如此不斷循環(huán)移位。當(dāng)需要對時狀態(tài)進行手動調(diào)整時，只需按下按鈕SB5，此時閉合X4閉合，計數(shù)器C11計數(shù)。經(jīng)過一次計數(shù)后，其常開觸點閉合，使得狀態(tài)繼電器S6得電，其一常開觸點閉合，產(chǎn)生一個時個位脈沖，改變時的當(dāng)前顯示。而狀態(tài)繼電器S6的另一常開觸點閉合，使計數(shù)器C11復(fù)位，為下一次計數(shù)做好準備。圖3-3作息時間PLC控制器時顯示程序梯形圖3.4星期顯示系統(tǒng)設(shè)計星期顯示程序梯形圖如圖3-4所示。由輔助繼電器M40～M46分別接通星期顯示程序。當(dāng)M40閉合時，星期顯示“1”；當(dāng)M41閉合時，星期顯示“2初始狀態(tài)時，因輔助繼電器M40閉合，星期顯示為“1”。當(dāng)時移位脈沖滿24個時，輔助繼電器M38得電，其常開觸點閉合，接通計數(shù)器C2并開始計數(shù)，另一常開觸點產(chǎn)生一個星期脈沖及星期移位脈沖。星期移位脈沖的來到，使移位指令M40當(dāng)前的“1”狀態(tài)右移一位至M41中，輔助繼電器M41閉合，星期顯示“2”；若再來一個移位脈沖，移位指令M41當(dāng)前的狀態(tài)右移至M42，輔助繼電器M42閉合，星期上顯示“3”，如此不斷移位。當(dāng)星期脈沖滿7個時，計數(shù)器C2的常開觸點閉合，一方面使其復(fù)位，另一方面接通輔助繼電器M48，輔助繼電器M48的常開觸點閉合，同時M40的狀態(tài)已移位至M47，M47線圈通電，其常開觸點閉合，使輔助繼電器M41～M46復(fù)位,輔助繼電器M40又閉合，星期上又顯示為“1”。圖3-4作息時間PLC控制器星期顯示程序梯形圖當(dāng)需要對星期狀態(tài)進行手動調(diào)整時，只需按下按鈕SB6，此時X5閉合，計數(shù)器C12經(jīng)過一次計數(shù)后動作，其常開觸點閉合，使得狀態(tài)繼電器S7得電，其一常開觸點閉合，產(chǎn)生一個星期脈沖，改變星期的當(dāng)前顯示。而狀態(tài)繼電器S7的另一常開觸點閉合，使計數(shù)器C12復(fù)位，為下一次計數(shù)作好準備。表3-1為顯示數(shù)字0～9的常數(shù)值。各輔助繼電器與其對應(yīng)的時間見表3-2。表3-1顯示數(shù)字0～9的常數(shù)值顯示數(shù)字輸出點狀態(tài)常數(shù)值Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y000111111K6310000110K621011011K9131001111K7941100110K10251101101K10961111101K12570000111K781111111K12791101111K111表3-2各輔助繼電器所對應(yīng)的時間0123456789分個位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18時個位M21M22M23M24M25M26M27M28M29M30時十位M33M34M35星期M40M41M42M43M44M45M46開機時，時間顯示為星期一，00時00分。PLC的輸出點Y0～Y6分別接七段數(shù)碼管的a～g。要顯示數(shù)字只需Y0～Y7字元件中Y0～Y6有輸出為1時才有數(shù)字顯示出來。例如，顯示1只需Y1和Y2有信號輸出，它的十進制常數(shù)為K6=1×2+1×2×2,即K6轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)正好滿足要求。再把常數(shù)值K6用MOV指令傳送相應(yīng)的數(shù)碼管中就可顯示數(shù)字了。3.5數(shù)碼管動態(tài)掃描系統(tǒng)設(shè)計數(shù)碼管的動態(tài)掃描梯形圖如圖3-5所示。初始狀態(tài)時，輔助繼電器M100閉合，特殊輔助繼電器M8011每閉合一次，計數(shù)器C3就計數(shù)一次，其常開觸點閉合并接通輔助繼電器M110，輔助繼電器M110的常開觸點又使計數(shù)器C3復(fù)位。輔助繼電器M110的另一常開觸點產(chǎn)生一個移位脈沖，移位脈沖指令將輔助繼電器M100的當(dāng)前狀態(tài)“1”移到輔助繼電器M101中，使輔助繼電器M101的當(dāng)前狀態(tài)為“1圖3-5作息時間PLC控制器數(shù)碼管動態(tài)掃描梯形圖由于輔助繼電器M100～M104分別接通輸出繼電器Y10～Y14，而特殊輔助繼電器M8011每10ms閉合一次，用肉眼很難分辨出數(shù)碼管是輪流閉合的，我們看到的是同時顯示的數(shù)碼管。3.6廣播控制系統(tǒng)設(shè)計廣播控制梯形圖如圖3-6所示。當(dāng)?shù)椒艔V播的時間時，以下各組輔助繼電器：（M34、M27、M16、M1），（M34、M23、M13、M1），(M27、M15、M1、M33)，（M30、M16、M33、M1）中有一組的常開觸點閉合，輔助繼電器M52得電閉合，使得輸出繼電器Y23線圈通電并自鎖，此時開始放廣播。當(dāng)需要手動放廣播時，只需按下按鈕SB7，當(dāng)?shù)疥P(guān)廣播的時間時，以下各組繼電器：(M23、M16、M34、M1)，（M28、M16、M34、M1），（M27、M18、M1、M33），(M33、M30、M16、M1)中有一組的常開觸點閉合，輔助繼電器M53線圈得電閉合，串接在輔助繼電器Y23線圈中的常閉觸點斷開，輸出繼電器Y23斷電，停止放廣播。則X6閉合，輸出繼電器Y23得電自鎖，也能達到放廣播的目的。圖3-6作息時間PLC控制器廣播控制梯形圖3.7燈的控制系統(tǒng)設(shè)計燈的控制梯形圖如圖3-7所示。當(dāng)?shù)綄W(xué)校開燈的時間時，以下兩組輔助繼電器：（M35、M21、M16、M1），(M27、M15、M1)的常開觸點中有一組閉合，輔助繼電器M54線圈得電閉合，其串接在輸出繼電器Y22上的常開觸點閉合，使輸出繼電器Y22得電并自鎖，打開電燈開關(guān)。當(dāng)需要手動開燈時，只要按下按鈕SB9，則X10閉合，使輸出繼電器Y22得電并自鎖，打開電燈開關(guān)。當(dāng)?shù)较舻臅r間時，以下兩組輔助繼電器：（M35、M22、M16、M1）,(M27、M17、M1)的常開觸點中有一組閉合，輔助繼電器M55線圈得電閉合并產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖信號，使其串接在輸出繼電器Y22線圈上的常開觸點斷開，輸出繼電器Y22斷開，電燈熄滅。當(dāng)需要手動關(guān)燈時，只需按下按鈕SB10，則X11閉合，輔助繼電器M203得電，串接在輸出繼電器Y22上的常開觸點斷開，使輸出繼電器Y22斷電。圖3-7作息時間PLC控制器燈控制梯形圖3.8電鈴控制系統(tǒng)設(shè)計電鈴控制梯形圖如圖3-8所示。當(dāng)?shù)匠绦蛟O(shè)計的打鈴時間時，該時間段輔助繼電器的常開觸點閉合，使輔助繼電器M50線圈得電，并產(chǎn)生一個掃描周期的上升沿微分脈沖信號，輔助繼電器M50常開觸點閉合，接通輸出繼電器Y21線圈電源，Y21閉合自鎖，電鈴開始打鈴。同時，定時器T3開始計時，計滿15s后，串接在輸出繼電器Y21線圈上的定時器T3的常閉觸點斷開，使輸出繼電器Y21和定時器T3失電，定時器T3復(fù)位，打鈴?fù)Ｖ?。如果需要手動打鈴，只需按下SB3，X2閉合，接通輸出繼電器Y21線圈電源，Y21閉合自鎖，開始打鈴。圖3-8作息時間PLC控制器打鈴控制梯形圖3.9雙休日控制系統(tǒng)設(shè)計雙休日控制梯形圖如圖3-9所示。每星期五下午晚餐時，輔助繼電器M44、、M34、M27、M16、M1常開觸點閉合，輔助繼電器M56閉合自鎖，其串接在輸出繼電器Y21、Y20上的常閉觸點斷開，輸出繼電器Y21、Y20得不到脈沖信號。星期日下午18：00，輔助繼電器M46、M34、M29、M16、M1的常開觸點將閉合，輔助繼電器M57產(chǎn)生一個掃描周期的輸出信號，其串接在輔助繼電器M56中的常閉觸點斷開，輔助繼電器M56失電，串接在輸出繼電器Y21、Y20上的輔助繼電器M56的常閉觸點復(fù)位，使輸出繼電器Y21、Y20能夠得到脈沖信號而恢復(fù)正常工作。圖3-9作息時間PLC控制器雙休日控制梯形圖

第四章、系統(tǒng)調(diào)試4.1硬件調(diào)試首先在PLC處于編程狀態(tài)下，檢測各種按鈕、開關(guān)、以確認這些信號能夠正確地連接到了輸入端口,確認數(shù)碼管顯示是否正常，打鈴，放音是否正常工作。4.2軟件調(diào)試將程序輸入PLC當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到PLC中去。進行軟件測試程序輸入PLC后，應(yīng)先進行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試在PLC軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。結(jié)束語本設(shè)計通過對時間控制的設(shè)計，在各時段可以按照需求進行打鈴、電燈的亮熄等一系列功能，并且可以實現(xiàn)設(shè)計的預(yù)期各項功能。通過這次畢業(yè)設(shè)計自己學(xué)到了許多新知識，了解和掌握了產(chǎn)品設(shè)計的過程，使自己在質(zhì)和量上都得到了較大的提高，為出去以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)，使自己有能力、有信心面對以后的工作。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，我非常的感謝我的指導(dǎo)教師高老師對我的精心講解和不懈幫助。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中耐心的指導(dǎo)并不斷鼓勵我?？梢哉f我畢業(yè)設(shè)計的順利完成和高老師的心血是分不開的，沒有高老師的精心批改；沒有高老師的細心指導(dǎo)；沒有高老師的熱情幫助；我的畢業(yè)設(shè)計也不可能這么順利的完成，我不會有那么大的熱情和信心去做畢業(yè)設(shè)計。參考文獻［１］陳立定，蘇開才電氣控制與可編程控制器.廣州：華南理工大學(xué)出版社,2001［２］李乃夫可編程控制器原理、應(yīng)用、實驗（第二版）.北京：中國輕工業(yè)出版社,2000［３］廖常初PLC編程及應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社,2003［４］呂景泉可編程控制器技術(shù)教程.北京：高等教育出版社,2001［５］臺方可編程序控制器應(yīng)用教程.北京：中國水利水電出版社,2001［６］張萬忠可編控制器應(yīng)用技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002［７］李俊秀，趙黎明可編程控制器應(yīng)用技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002附錄

附錄2：可編程控制器技術(shù)可編程序控制器（ProgrammableLogicController，習(xí)慣上簡稱為PLC）是以微處理器為核心的通用工業(yè)自動化裝置。是20世紀60年代末在繼電器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點。具體來說，PLC的特點表現(xiàn)為以下幾個方面：①硬件的可靠性高。PLC專業(yè)在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計。一個設(shè)計良好的PLC能置于有很強電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。在硬件設(shè)計方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固、簡化安裝，使它易于抗振沖擊，對印刷電路板的設(shè)計、加工和焊接都采取了極為嚴格的工藝措施，而在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以在發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部位以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁閥、電機等外圍裝置上。②編程簡單，使用方便。用微機實現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。PLC采用面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序的執(zhí)行時間，但對大多數(shù)的機電控制設(shè)備來說，這種損耗是微不足道的。③接線簡單，通用性好。在電信號匹配的情況下，PLC的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作量少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的邏輯關(guān)系，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實際上已經(jīng)設(shè)計成為PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于使用。④可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC可連接成為功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般PLC網(wǎng)絡(luò)可以分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為500～2500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，通信速率1M～10Mbps，傳輸距離為500～1000m，網(wǎng)上結(jié)點達1024。這兩類網(wǎng)絡(luò)相連，可以兼容不同類型的可編程控制器和計算機，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。⑤易于安裝，便于維護。PLC安裝簡單而且功能強大，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方。在大型PLC系統(tǒng)的安裝中，遠程輸入/輸出安放在最優(yōu)地點。遠程I/O站通過同軸電纜或雙軸線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠程子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達安裝場地安裝時間。從一開始，PLC便以易維護作為設(shè)計目標。由于幾乎所有的器件都是模塊化的，維護時只需要換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借阻于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障。另外，PLC把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，并且還可以完成以下功能：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進控制、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)、對控制系統(tǒng)監(jiān)控?？偟膩碚f，PLC的推廣應(yīng)用已在世界范圍內(nèi)形成熱潮，目前PLC發(fā)展方向主要是朝著小型化、廉價化、標準化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展，這將使PLC功能更強，可靠性更高，使用更方便，適用而更廣PLC的內(nèi)部包含了具有中央處理器的CPU，并帶有外部I/O口擴展的I/O接口地址和存儲器三大塊組成，CPU的核心是由一個或者多個累加器組成，它們具有邏輯的數(shù)學(xué)運算能力，并能讀取程序存儲器的內(nèi)容通過計算后去驅(qū)動相應(yīng)的存儲器和I/O接口；I/O口將內(nèi)部累加器和外部的輸入和輸出系統(tǒng)連接起來，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入程序存儲器或者數(shù)據(jù)存儲器中；存儲器可以將I/O口輸入的數(shù)據(jù)存入存儲器中，并在工作時調(diào)轉(zhuǎn)到累加器和I/O接口上，存儲器分程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM,ROM可以將數(shù)據(jù)永久的存入存儲器中，而RAM只能作為CPU計算時臨時計算使用的緩沖空間。PLC的抗干擾是極其優(yōu)秀的，我們根本不用去關(guān)心它的使用壽命和工作場合的惡劣，這些所有的問題已不再成為我們失敗的主題，而留給我們的是關(guān)心如何來利用PLC的內(nèi)部資源為我們加強設(shè)備的控制能力，使我們的設(shè)備更加的柔性。PLC的語言并不是我們所想象的匯編語言或C語言來進行編程，而是采用原有的繼電器控制的梯形圖，使得電氣工程師在編寫程序時很容易就理解了PLC的語言，而且很多的非電氣專業(yè)人士也對PLC很快認識并深入。以上僅僅是PLC的優(yōu)點之一，這也是人們比較容易理解的一部分，在很多的設(shè)備中，人們已不再希望看到太多的控制按鈕，它們不但容易損壞而且極易產(chǎn)生人為的失誤，小的并不是主要的失誤也許你還能夠接受；但過大的甚至是致命的失誤是我們無法容忍的。新的技術(shù)總是為了給我們帶來更安全和便捷的操作，使得我們面臨的一大堆問題一掃而光，你有了解過HMI嗎？這里說HMI你根本不清楚它是什么，也沒有興趣了解，換一個中文把它說明為觸摸屏或者人機界面你就知道了，它和PLC的結(jié)合給了我們更大的空間。HMI控制不僅僅是減少了控制按鈕，增加控制的靈活性，更主要的它是可順序性的，而且在能夠改變數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出反饋，在溫度控制曲線的模擬也能直觀的顯示出來。并且能夠通過編寫功能幫助程序來提供各種力所能及的幫助，使得操作者減少不必要的失誤。HMI的廠商目前也越來越多，功能也越來越強，價格也越來越低，使用的面越來越廣。HMI的前景可以說十分的看好。在很多場合，單靠單機的控制是無法保證設(shè)備的順暢運行，而通過設(shè)備與設(shè)備的信息交流達到我們想要的效果。比如在前包裝和后工序的檢測，我們就要將包裝的信息反饋到檢測處，而檢測處的信息也要反饋到包裝來。這樣通過信息共享來使得兩者之間鏈接起來，形成一個共體，從而使的兩者間的配合更加的緊密，在彼此間達到映影相揮的效果。PLC的通信已經(jīng)愈來愈體現(xiàn)它的價值，在PLC與PLC之間的通信，能夠通過信息的溝通和數(shù)據(jù)的共享來保證設(shè)備之間的相互協(xié)調(diào)，已達到互補的效果。PLC之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用RS232接口來傳送數(shù)據(jù)，而RS232接口只能保證10米的傳輸距離，如果在1000米的距離內(nèi)我們可以通過RS485來進行通信，更長的距離只能通過MODEL來進行傳輸。PLC的數(shù)據(jù)傳送只是將內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送到對方的一塊連續(xù)的地址中，我們把它稱為一個表，對方的PLC通過讀取表中的數(shù)據(jù)來進行操作。如果表中的數(shù)據(jù)是一個一般設(shè)置的數(shù)據(jù)的話，那只是一般的數(shù)據(jù)傳送，比如今天的油價上升了，我要把油價的價格傳送到所有的輸油機上，那就是數(shù)據(jù)的共享；而當(dāng)表中的數(shù)據(jù)是一段控制PLC的指令程序，那就很有難度了，比如你要控制一臺機器人來按你想象的動作工作，你會給它編制一段程序并以數(shù)據(jù)的形式發(fā)送過去。信息輸送的形式有單工位、半雙工位和全雙工位的分別。單工位的意義也就是說兩者之間，一個只能發(fā)送，而一個只能接收，比如一個特務(wù)他只能接收上司的指示，而無法給上司回復(fù)；半雙工位也就是兩個能都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，但不能同時發(fā)送和接受，比如你打電話時是不能接電話,對方也一樣；而全雙工位是兩者之間都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，并可同時發(fā)送和接受。像互聯(lián)網(wǎng)就是典型的例子。信息輸送的過程也有同步和異步之分：同步的意義在于發(fā)送數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)線和時鐘線是同步的，也就是數(shù)據(jù)信號和時鐘信號同時由CPU進行發(fā)送，這需要彼此都要專門的時鐘信號來進行傳送和接送，并且是強制性的，這種方法的特點在于它的速度極快、但相應(yīng)占用CPU的工作時間也相對的要長、同時技術(shù)難度也非常的大。它的要求在于在一幀的數(shù)據(jù)傳送中不能有一位的誤差，不然的話整個數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤，這在硬件上是一個比較大的難度。在一些專用的設(shè)備中應(yīng)用的越來越廣泛，像專用的醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字信號設(shè)備等，在比較單一數(shù)據(jù)的傳輸中，它的效果非常的好。而異步是應(yīng)用范圍最廣泛的，這得益于它的技術(shù)難度相對要小、同時不需要配制專門的時鐘信號、它的特點在于，它的數(shù)據(jù)是間隔性的，離散性的發(fā)送和接受，當(dāng)CPU太忙的時候可以停頓性去工作，在硬件上也減少了難度，同時數(shù)據(jù)的丟失相對要少，我們可以通過數(shù)據(jù)的檢測來觀察我們發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯誤，像奇偶法、累加法和八位效驗法等，都可以用來幫助我們檢測發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯誤發(fā)生，通過反饋來進行辨別。信息的傳送口線有串口和并口之分：通常的PLC是8位機，當(dāng)然也有16位機。我們在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候可以是一位一位的發(fā)送給對方，也可以8位8位的將數(shù)據(jù)發(fā)送到對方，一位和8位區(qū)別也就是我們所說的串口發(fā)送數(shù)據(jù)和并口發(fā)送數(shù)據(jù)。串口速度比較慢，但只要兩條或者三條口線就能解決問題，并能借用電話線來進行遠程控制。而并口的傳送速度是極快的，它是串口的256倍，在短距離占有優(yōu)勢，由于是TTL電平，一般限于1米的范圍，它并不適用于長距離的數(shù)據(jù)傳送，這樣成本太昂貴了。很多的情況下我們總喜歡采用串并轉(zhuǎn)換芯片來進行傳輸，這種情況下不需要我們進行過于復(fù)雜的寄存器設(shè)置了，而直接通過數(shù)據(jù)傳送指令進行數(shù)據(jù)交流，但在通信中并不是一個十分可行的辦法，因為在發(fā)送數(shù)據(jù)的時候?qū)Ψ降腜LC必須一直等待你的數(shù)據(jù)輸出，它不能去做其他的工作。當(dāng)你在看書的時候，你聽到有人敲門、你停下手上的事情、去打開門、并同敲門者對話、這個時候電話響了、你示意接個電話、在接完電話后、回過頭來同敲門者繼續(xù)對話、對話完畢后、你再繼續(xù)看你的書，這種情況我們把它稱為中斷，它具有權(quán)威性，也具有優(yōu)先性，PLC具備了這樣的功能。它的特點在于我們在設(shè)備的操作過程中可能會遇到緊急的突發(fā)事件，我們要立刻的停下手上的工作，去處理更重要的事情，這種情況是我們經(jīng)常所遇到的，PLC在去執(zhí)行緊急的任務(wù)時，總會先保存目前的狀態(tài)，比如程序的地址，CPU的累加器數(shù)據(jù)等，就像我們?nèi)ラ_門時要記下我們看的書在第幾頁了或者干脆作個記號，因為我們待會還要繼續(xù)接著看后面的書。CPU總是按照我們的意愿去做應(yīng)該做的事情，但你錯誤的給它一件事情，它也會同樣的去做，這一點我們必須注意。中斷并不是只有一個，有時會同時存在幾個中斷，中斷具有優(yōu)先的級別，他們會根據(jù)人的要求去執(zhí)行更高級別的中斷。這種中斷中的中斷也就形成了中斷嵌套。當(dāng)然中斷的級別根據(jù)各種PLC內(nèi)部CPU的資源有關(guān)，同時也跟堆棧的容量大小也有關(guān)系。中斷的內(nèi)容有很多種，比如外部中斷、通信中的發(fā)送和接受中斷、定時和計數(shù)的時鐘中斷、還有WDT復(fù)位中斷等，它們豐富了CPU在處理各種事務(wù)時響應(yīng)種類。這樣講也許你并不能完全理解中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作順序，我們做一個小小的例子來說明.每一個設(shè)備總是不會忘記有一個按鈕，它也是在我們遇到緊急情況時使用的，那就是急停按鈕。當(dāng)我們遇到人身事故和意外情況時我們只要按下它，機器立即停止所有的操作，并等待處理完意外后再恢復(fù)操作。急停按鈕連接PLC內(nèi)部CPU的內(nèi)部I/O接口上，當(dāng)按鈕給CPU一個外部觸發(fā)信號時，CPU對I/O進行再次檢測，當(dāng)確認有外部觸發(fā)信號時，CPU保護現(xiàn)場并將程序計數(shù)器自動轉(zhuǎn)到相應(yīng)的外部I/O中斷程序中去，當(dāng)外部中斷程序處理完畢，程序計數(shù)器返回到主程序繼續(xù)工作。有一點可以說明的是我們一般會把急停按鈕的外部中斷升至最高級別，從而保證安全。當(dāng)我們在工作完一個工件時，給PLC一個信號，將PLC的內(nèi)部計數(shù)器加1來計算我們一天的工作量時，一個簡單的計數(shù)器能解決問題，當(dāng)然它們也能夠在掉電的情況下保持數(shù)據(jù)，促使數(shù)據(jù)不丟失，這也是我們所渴望的。PLC還具有高級計數(shù)器的功能，當(dāng)我們在接受一些高速的數(shù)據(jù)時，這里所說的高速是在在微秒級的數(shù)據(jù)，比如條碼掃描機在不斷的掃描數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器DSP計算的高速信號等，我們就要采用到高級計數(shù)器來幫助我們進行計數(shù)。它在PLC執(zhí)行程序時一旦發(fā)現(xiàn)高級計數(shù)器對應(yīng)的中斷，就會立即放下手上的工作。經(jīng)過再次編程的梯形圖程序說明我們在執(zhí)行程序時高級計數(shù)器會自動的執(zhí)行對應(yīng)的工作，從而將高級計數(shù)器的級別升至高一級別。你也許聽過太多的這個詞:“死機”，大致的意思是CPU工作量過大，內(nèi)部資源不足等情況造成程序無法運行。PLC也有類似的情況，在PLC內(nèi)部有一個看門狗WDT，我們可以設(shè)置WDT一個程序運行的時間，當(dāng)程序運行過程中出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)錯誤時或者程序繁忙時，程序的運行時間超過WDT的設(shè)置時間，CPU轉(zhuǎn)而WDT復(fù)位狀態(tài)。程序重新開始運行，但對中斷不會進行破壞。PLC的發(fā)展已經(jīng)從單一的模式進入了通信的網(wǎng)絡(luò)時代，并同其它的工控網(wǎng)板和I/O卡板輕易的進行共享。組態(tài)軟件可以將所有的這些硬件連接起來，通過更直觀的動畫圖片來進行控制，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)在異地進行控制，像神舟五號的發(fā)射就是采用這種辦法來使飛船升空。更高層次的發(fā)展需要我們不斷的努力來取得。PLC的出現(xiàn)已經(jīng)足足影響了幾代人，我們也從上一輩的經(jīng)驗中獲取了更多的知識和教訓(xùn)，來不斷的發(fā)展PLC技術(shù)，將它推向更高浪潮。了解可用的PLC網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇，其應(yīng)用將確保有效率和靈活的控制系統(tǒng)設(shè)計?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC的）能夠支持多種通信方法的范圍，使之成為一個理想的控制和工業(yè)自動化和控制應(yīng)用各種設(shè)施數(shù)據(jù)采集裝置。然而，有一些混亂，因為這么多的可能性存在。為了幫助消除這種混亂，讓我們的通訊名單，可什么時候他們會是最好的應(yīng)用。為了了解PLC的通信多功能性，讓我們首先定義描述的各種制度的用語：ASCII碼：這代表著信息交換。1，當(dāng)字母“A”是傳播，例如，它會自動編碼為“65由發(fā)送設(shè)備”。接收設(shè)備轉(zhuǎn)換的“65”回答。因此，不同的設(shè)備可以相互通信既是使用ASCII代碼的其他長。ASCII的模塊：這個智能PLC模塊是用于連接到PLC的通信也使用ASCII碼作為車輛等設(shè)備的能力?？偩€拓撲結(jié)構(gòu)：這是一個線性局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（LAN）的安排。A條，其中個別節(jié)點成為竊聽通訊電纜主要在單點和廣播消息。這些消息對旅游的連接點從兩個方向的巴士，直到它們被消耗在每個終端的巴士底。CPU：這代表“中央處理單元”，這其實就是一臺計算機，可編程控制器，智能設(shè)備或其他地方的算術(shù)和邏輯運算的執(zhí)行和指令被解碼和執(zhí)行的一部分。菊花鏈：這是對單個設(shè)備中的PLC網(wǎng)絡(luò)，連接描述在那里，每個設(shè)備連接到下一個和通信信號從一個單位傳遞到下一個順序的方式。分布式控制：這是一個自動化的概念，即一個自動化系統(tǒng)的部分是由單獨的控制器，這是在位于其附近地區(qū)的直接控制（控制分散控制系統(tǒng)及遍布出）。主機電腦：這是一個被用來轉(zhuǎn)移的PLC/計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，或接收從一個PLC數(shù)據(jù)的計算機。智能設(shè)備：這個術(shù)語描述了自己的CPU配備任何設(shè)備。I/O：這代表“輸入和輸出”，這些模塊處理數(shù)據(jù)到PLC（輸入），或從PLC（輸出信號）至外部設(shè)備。Kbps：這代表“千比特每秒”，這是一個衡量的電子數(shù)據(jù)傳輸速率。Mbps：這第一個字母。“百萬比特每秒”節(jié)點：本術(shù)語適用于任何立場或在網(wǎng)絡(luò)電臺之一。每個節(jié)點包含一個裝置，可以與網(wǎng)絡(luò)上的所有其他設(shè)備。議定書：數(shù)據(jù)的定義是怎樣安排的編碼和傳輸網(wǎng)絡(luò)上。環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)：這是一個局域網(wǎng)的安排，其中每個節(jié)點連接到兩個其他節(jié)點，在一個連續(xù)的，封閉的，圓形的路徑或?qū)е锣]件循環(huán)流通，通常在一個方向。有些環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)有一個特殊的“環(huán)回”功能，讓它們繼續(xù)發(fā)揮作用，即使主纜斬斷。RS232：這是描述具體的線路連接，電壓等級的串行通信IEEE標準，和其他經(jīng)營通信電子數(shù)據(jù)參數(shù)。此外，還有其他一些遙感的標準。串行：這是一個電子數(shù)據(jù)傳輸計劃，信息傳輸一次一個位。串行端口：這通訊上，它被設(shè)置為串行通訊設(shè)備接入點了。星型拓撲結(jié)構(gòu)：這是一個局域網(wǎng)的安排方式，節(jié)點連接到彼此通過一個中央樞紐，它可以主動或被動。活躍的中心執(zhí)行諸如路由和維護信息網(wǎng)絡(luò)的職責(zé)。中央樞紐只是一個被動的傳遞沿線的所有連接到它的節(jié)點的信息。拓撲：這涉及到一個節(jié)點的具體安排在彼此的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。透明：這個術(shù)語描述事件或過程的自動成一個系統(tǒng)，不需要特殊的編程或操作員提示興建?，F(xiàn)在，我們正在與這些條款熟悉，讓我們看看它們是如何在現(xiàn)有的描述PLC網(wǎng)絡(luò)選項。PLC網(wǎng)絡(luò)方案PLC的網(wǎng)絡(luò)提供一個網(wǎng)絡(luò)方案，以滿足特定的控制和通信需求的各種你。典型的方案包括遠程I/O，同輩對同輩，和主機通信，以及局域網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)可以提供可靠和成本之間的有效溝通少兩個或幾個100的PLC，計算機很多，和其他智能設(shè)備。許多PLC的廠商提供的專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是獨一無二的，不會與另一作出的PLC。這是因為不同的通信協(xié)議，命令序列，錯誤檢查計劃，并通過傳播媒介每個制造商使用。但是，它有可能使不同的PLC的“交談”彼此;什么是需要的，是為連接（第ASCII碼接口），以及與軟件的大量工作。遠程I/