彩屏广告屏控制的PLC实训.doc
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1、摘 要本次实训要求我利用在学校所学的PLC知识,应用于彩灯广告屏控制系统中。通过本次实训,让我掌握如何应用PLC来做一套彩灯自动控制系统的方法以及在实训中对PLC机型的选择、PLC输入/输出点数的选择和PLC程序的编制,为我们今后进入社会工作,打下一个基础,因此本次实训具有一定的实用价值。本次实训是用PLC来控制变幻彩灯和流水灯。PLC控制变幻彩灯是根据给定的变换方式和周期进行程序的编写,变幻彩灯随着时间变化彩灯的亮灭也随之变化。变幻彩灯主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化,但频率不高。在用PLC控制流水灯,流水灯要实现流动方式有1 s和100 ms两种流动速率,正、反两种流动方向,流水
2、灯的频率方向用PLC的特定指令可以进行程序的编写。流水灯负载变化频率高,变换速度快,使人有眼花缭乱之感,分为多灯流动、单灯流动等情形。流水灯及变幻彩灯均适宜采用PLC控制。关键词:PLC 程序的编写 控制 变化频率目录1 PLC的介绍11.1 PLC的定义11.2 PLC的发展历程11.3 PLC的特点11.3.1工作可靠11.3.2使用方便:31.4 PLC的应用领域31.5 PLC的类型51.6 PLC电源81.7三菱PLC输出接口电路81.7.1输出接口电路的隔离方式81.7.2输出接口电路的主要技术参数81.8三菱PLC主要技术指标91.8.1三菱FX2N系列可编程控制器简介92 三菱
3、PLC的编程软件介绍112.1 GX Developer简介112.2 GX Developer的特点112.2.1软件的共通化112.2.2程序的标准化112.3 Gx Developer的安装112.4 Gx Developer的使用122.5可编程控制器软件Gx Developer的硬件使用152.6 软件的PLC编程语言163 实训任务173.1任务描述173.2控制任务和要求174 调试194.1彩灯广告屏的程序流程图194.2彩灯广告屏外部接线图204.3彩灯广告屏梯形图204.4彩灯广告屏PLC接口214.5彩灯广告屏的调试21总结22致谢23参考文献24附录25彩屏广告屏控制的
4、PLC实训1 PLC的介绍1.1 PLC的定义Programmable Logic Controller 简称为PLC,即可编程控制器,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。1.2 PLC的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,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控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称ProgrammableC
5、ontroller(PC)。个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原
6、则设计。上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.1.3 PLC的特点从讨论PLC的工作原理知,PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的,其间的联系主要不是靠物理过程,不是用线路,而主要靠变换信息的程序实现。输入输出主要为软联系,而不是硬联系。它的工作基础是信息流,而不是物流、能量流。信息不同于物质与能量,有自身的规律。信息便于处理,便于传递,便于存储;信息可反复重用,重用后自身还不消
7、失,等等。正是由于信息的这些特点,决定了PLC的基本特点。归纳起来,除了功能丰富,PLC还有以下特点:1.3.1工作可靠用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多非常有效的根本性措施。在硬件方面:对输入信号多作了滤波。而且,输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。同时,CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施,可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰。有很多这样的实例,原来是用计算机的采集卡采集数据,因干扰大而无法正常工作,而改换用PLC后,则顿即可正常工作。PLC使用的元器件多为无触点的,而且为高度集成的,数量并不太多,也为其可靠
8、工作提供了物质基础。而且,所用的元、器件都经严格监测、老化与筛选,质量是有可靠保证的。其输出用的继电器虽为接点的,但它的接点是在密封的真空条件下,故其寿命也可达几十万次。在机械结构设计与制造工艺上,为使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度,有的PLC可高达100。有的在低温,低到零下40、50度,还可正常工作。有的PLC的模块可热备,一个模块工作,另一个模块也运转,但不参与控制仅作备份。一旦工作模块出现故障,热备份的可自动接替其工作。还有更进一步冗余的,采用三取一的设计,CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时
9、工作,最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零,做到万无一失。当然,这样的系统成本是很高的,只用于特别重要的场合,如铁路车站的道叉控制系统。在软件方面:PLC的工作方式一般为扫描加中断,这既可保证它能有序地工作,其控制总是确定的;而且又能应急处理急于处理的控制,保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。为监控PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了“看门狗”(Watchingdog)监控程序。运行用户程序开始时,先清“看门狗”定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若超时(可设定,一般不超过100ms),则报警。严重超时
10、,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。若定时器的计时值不超时,则重复起始的过程,PLC将正常工作。显然,有了这个“看门狗”监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,避免出现“死循环”而影响其工作的可靠性。PLC还有很多防止及检测故障的指令,以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序,对PLC的工作状况,以及PLC所控制的系统进行监控,以确保其可靠工作。PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序(操作系统)配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施,才确保了PLC具有
11、可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上;出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中,多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作为它的首选指标。多年使用PLC的经验也说明,PLC工作是非常可靠的。正使用的PLC往往不是由于用坏而被淘汰,而往往是由于PLC技术发展太快,由于技术落后而被淘汰。1.3.2使用方便:用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为:首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线,更改程序比更改接线,当然要方便得多!其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种
12、小型化的箱体或模块。而且,这些箱体或模块是配套的,已实现了系列化与规格化。PLC厂家多有现货供应。正因如此,用可编程序控制器才有这个“可”字。对软件讲,它的程序可编,也有办法编。对硬件讲,它的配置可变,而且也易于变。具体地讲,PLC有五个方面的方便:(1)配置方便:可按控制系统的需要确定要使用那家的,那种类型的PLC,以及用什么箱体或模块,要多少箱体或模块。(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,而且一次接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,可不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定就可作。 (3)编程方便:可用编程工具
13、或编程软件编程。有的厂家的PLC还有计算机仿真软件,为程序设计也提供了很大的方便。程序也便于存储、移植及再使用。定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。这比起继电器电路台式设备都要接线、调试,要省事及简单得多。由于有以上三个方面的方便,PLC控制系统的开发过程比过去用继电器要快得多。 (4)维修方便:这是因为:PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的可靠特点时,还将进一步介绍。即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号。而且,PLC可作故障情况记录。所以,PLC出了故障,很易查找与诊断。同时,诊断出故障后排故也很简
14、单。可按箱体或模块排故,进行简单的更换就可以。至于软件,调试好后是不会出故障的。至多也只是依据使用经验进行调整,使之完善就是了。(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些箱体或模块也还可重用。1.4 PLC的应用领域基于PLC的特点,PLC已得到广泛的应用。目前主要是:1顺序控制:顺序控制是根据有关输入开关量的当前与历史的状况,产生所要求的开关量输出,以使系统能按一定顺序工作。这是系统工作最基本的控制。也是离散生产过程最常用的控制。常用的顺序控制有:随机控制,根据随机出现的条件实施控
15、制;动作控制,根据动作完成的情况实施控制;时间控制,根据时间推进的进程实施控制;计数控制,根据累计计数的情况实施控制;混合控制,包含有以上几种控制的组合;还有不同以上的其它控制,等等。使用PLC实现顺序控制是PLC的初衷,也是它的强项。在顺序控制领域,至今还没有别的控制器能够取代它。2过程控制:程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量,如电流、电压、温度、压力等物理量。过程控制的目的就是,根据有关模拟量的当前与历史的输入状况,产生所要求的开关量、或模拟量输出,以使系统工作参数能按一定要求工作。是连续生产过程最常用的控制。过程控制的类型很多。PLC用于过程控制,已是一个趋势。因为用PLC实
16、现这个控制,其价格比用别的要低,而且,用它时,在进行模拟量控制的同时,还可很方便的进行其它控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用,以及相关软件的推出及使用,用PLC进行种种过程控制已变得很容易,其编程也很简便。所以,目前有的厂家PLC用于模拟量控制份额,已超过用于顺序控制。3运动控制:运动控制主要指,对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标,即控制对象作直线运动;也可是多坐标的,控制对象的平面、立体,以至于角度变换等运动。有时,还可控制多个对象,而这些对象间的运动可能还要有协调。上个世纪50年代诞生于美国的数控技术,简称数控(NC),就是基于电子计算机及这个脉冲量的应用而不断发
17、展与完善的运动控制技术。而今,已发展到非常完善的境地,已是成为当今自动化技术的一个重要支柱。PLC也已具备处理脉冲量的能力。PLC有脉冲信号输入点或模块,可接收脉冲量输入(PI)。PLC有脉冲信号输出点或模块,可输出脉冲量(PO)。有了处理PI/PO这两种功能,加上PLC已有数据处理及运算能力,完全可以依NC的原理进行运动控制。用PLC实现这个控制,其价格比用NC要低得多。而且,它在进行运动控制的同时,还可进行其它控制。再加上PLC各种运动控制模块的开发与应用,以及相关软件的推出及使用,用PLC进行种种运动控制已变得很容易,其编程也可使用NC语言,很简便。近年,还出现了专门用于运动控制的PLC
18、,即PPROGRAMMABLE)M(MOTION)C(CONTROLLER),可编程运动控制器,简称PMC。又为PLC用于精度更高、运动行程更大、控制的坐标更多、操作更方便的运动控制提供了很好的平台。所以,用PLC进行运动控制,在相当程度上,可以代替价格比其昂贵的数控系统。4信息控制:信息控制也称数据处理,是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。随着技术的发展,PLC不仅可用作系统的工作控制,还可用作系统的信息控制。PLC用于信息控制有两种:专用、兼用。专用:PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。兼用:在PLC实施控制的同时,也可实施信息控制。PLC用作信息控制,或兼做信息控制,既
19、是PLC应用的一个重要方面,又是信息化的基础。5远程控制:远程控制是指,对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口,有很强的联网、通讯能力,并不断有新的联网的模块与结构推PLC与PLC可组成控制网。可通讯,交换数据,相互操作。参与通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样,参与通讯的PLC则更多,以至于不受限制。PLC与智能传感器、智能执行装置(如变频器),也可联成设备网。所以,PLC远程控制是很方便的。也可通讯,交换数据,相互操作。可联接成远程控制系统,系统范围面可大到几十、几百公里或更大。这种远程控制,既提高了控制能力,又简化了硬件接线及维护。PLC与可编
20、程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显示,也可通过它向PLC写数据,使它成为人们操作PLC的界面。PLC可与计算机通讯,加进信息网。利用计算机具有强大信息处理。同时,还可用计算机进行PLC编程、监控及管理。PLC还有以太网模块,可用其使PLC加入互联网。也可设置自己的网址与网页。有这样PLC控制的工厂,有的称之为透明工厂(TransparentFactory)。在地球上任何可上网的计算机,只要权限允许,就可直接对其进行访问。远程控制威力是无比的。可提升PLC的控制能力、扩大控制地域及提高控制效益。总之,远程控制也已是PLC应用的重要方面。以上介绍的五大控制,头三个是为了使不同的系统都能
21、实现自动化。信息控制是为了实现信息化,其目的是使自动化能建立在信息化的基础上,实现管理与控制结合,进而做到供、产、销无缝连接,确保自动化效益。远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。既可实现各个角落信息汇总,保证信息完整,为信息的全面使用提供方便;又为自动化的扩展,能从局部的设备级,发展到全局的生产线级,车间级,以至于工厂级、地域级,建立自动化工厂、数字化城市,提供可能。显然,这种大规模、大范围的自动化、信息化,将具有更大威力及得到更大的效益。1.5 PLC的类型1按生产厂家分有:德国的西门子公司、美国的AB(Allen-Bradley)公司(现已被美国的Rockwell公司收购),美国
22、GE公司与日本FANAC合资的GE-FANAC公司、法国的施耐德公司(原美国MODICON公司已被其收购)以及日本的欧姆龙(OMRON)公司、三菱公司、松下公司、东芝公司、富士公司、光洋公司、日立公司等等。德国西门子公司:主流产品为S7系列机,有S7200(小型)、S7300(中型)及S7400机(大型)。性能比S5大有提高。此外,还推出微型机Logo。日本OMRON公司:主流产品为CS1H、CS1D(可双机热备)、CJ1H、CQM1H、CP1H、CPM2A及ZEN微型机。日本三菱公司:主流产品为FX系列机、Q系列机及Alphi微型机。此外,在三菱公司Q系列高档机中,除了有常规的顺序控制CPU
23、外,还推出运动控制CPU、过程控制CPU及PC(计算机)CPU,分别可进行运动控制、过程控制及信息处理。美国AB(Allen-Bradley)公司主要为Logix系列机。如ControlLogix、FlexLogix、CompactLogix、MicroLogix及PicoLogix微型机。此外,还有软PLC(SoftLogix5Controller),过程控制PLC(PPCProgramable Process Controller),安全性(GuildPLC)PLC。GE-FANAC有90-70机、90-30机。最近,还推出控制与信息处理能力有很大提升的可编程自动化控制器,即,PAC。法国
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