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1、编号GUIUN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOtCGYPLC控制应用实训说明书题目：PLC控制的礼花灯院（系）：机电工程学院专业：机械制造工程学生姓名：学号：指导教师：摘要3关键词：3引言4第一章PLC的相关知识51.1 PLC的历史和发展51.2 PLC的特点与应用51.3 PLC的工作原理61.4 PLC的主要功能7第二章PLC控制礼花灯要求92.1 PLC课程设计任务92.2 PLC课程设计要求10第三章控制系统的硬件和梯形图103.1 PLC硬件配置103.2 PLC控制IO分配表103.3 PLC外部接线图123.4 PLC控制梯形图123.5致谢辞1
2、8参考文献20本系统以FX2N-64MR为主控核心，是基于计数器和PWM调试的，并与按 键、拨码开关等较少的辅助硬件电路相结合而实现的，是一种比较新型的PLC 彩灯控制系统的设计方法。此设计利用PWM技术控制各基色LED灯泡的亮度， 利用系统计数器实现彩灯色彩的循环点亮，利用循环转换实现色彩状态子程序的 连续调用（即利用软件实现对基色LED彩灯进行控制）。本系统具有体积小、硬 件少、电路结构简单及容易操作等优点。关键词：FX2N-64MR可编程序控制器；彩灯，流水灯控制器；模块设计在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的 作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮
3、丽，用在舞台上增强晚会灯光 效果。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求越来 越高，另一方面，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、 重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。梯形 图语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在 实际应用中越来越广泛。于是，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以 从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上， 从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过程通过PLC自动完成， 大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出错的机会，并且提高了设计质
4、量。第一章PLC的相关知识11 PLC的历史和发展世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。20世纪70 年代初出现了微处理器，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、 数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。20世纪70 年代中期，可编程控制器进入了实用化发展阶段，计算机技术己全面引入可编程 控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型的体积、更可靠的工 业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的 地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中己获得了广泛的应用。 20世纪末期，可编程控制
5、器的特点是更加适应于现代工业控制的需要。从控制 规模上来说，这个时期发展了大型机及超小型机;从控制能力上来说，诞生了各 种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合； 从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元，通讯单元，使应用可编程控 制器的工业控制设备的配套更加容易。近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模 块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了 PLC功能，又使用灵活方便，扩大了 PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力， 是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，
6、 各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网 通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC 生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成 为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不 断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现 了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的 咼级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC 进步的一种趋势。1.2 PLC的特
7、点与应用PLC是一种专门为了在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置。它采用一可 以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数 和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类型 的机械或生产过程。PLC及有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一 个整体、易于扩展其功能的原则而设计。PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发 展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。可靠性高，抗干扰能力强。通用性强，使用方便。采用模块化结构，使系统组合灵活方便。编程语言简单、易学，便于掌握。系统设计周期短。对生产工艺
8、改变适应性强。安装简单、调试方便、维护工作量小目前，PLC在国内己广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽 车、轻纺、交通、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、 顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控及自动化流水线.2、数据处理PLC可以用于对直线运动或圆周运动的位置速度和加速度的控制。3、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开 关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动模块。如可 驱动步进电机或伺
9、服电机的单轴或多轴位置控制模块。4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算 PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制，PID调节是一般闭环控制 系统中用得较多的调节方法。5、控制网络（通信）随着计算机控制系统的发展，近年来工厂自动化通信联网发展得很快，各个 著名的PLC生产厂商推出了自己网络系统。1.3 PLC的工作原理CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。如下图所示，CPU的扫描 周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断测试及写输出等 内容。PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫描 并执行由
10、系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户 程序不运行时，PLC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、 写输出这几部分内容。典型的PLC在一个周期中可完成以下5个扫描过程。1自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠性，及时反应所出现的故障，PLC都 具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成。WDT是一个硬件定时器, 每一个扫描周期开始前都被复位。WDT的定时可由用户修改，一般在100 200ms之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。2与网络进行通信的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络 的PLC系统才有通信扫描过程，这一过程用
11、于PLC之间及PLC与上位计算机或 终端设备之间的通信。3用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一扫描周期内部包换扫 描过程。该过程在机器运行中是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程 序的长短，会影响过程所用的时间。4读输入与写输出扫描过程。机器在正常运行状态下，每一时间。个扫描周 期内都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。CPU在 处理用户程序时，使用的输入值不是直接从输入点读取的运算的结果也不直接送 到实际输出点，而是在内存中设置了两个映像寄存器：一个为输入映像寄存器， 另一个为输出映像寄存器。用户程序中所用的输入值是输入映像寄存器的值，运 算结果也放在输出
12、映像寄存器中。在输入扫描过程中，CPU把实际输入点的状 态锁入到输入映像寄存器；在输出过程中，CPU把输出映像寄存器的值锁定到 实际输出点。为了现场调试方便，PLC具有I/O控制功能，用户可以通过编程器 封锁或开放I/O。封锁I/O就是关闭I / O扫描过程。1.4 PLC的主要功能PLC的外部设备中，最重要的就是编程器，它用来对用户程序进行写入，检查, 修改和调试，也可以在线监视PLC的运行，它经过编程器接口与CPU联系，完 成人-机对话。目前，有很多PLC都可以利用微型计算机作为编程工具，这时 应配上相应的编程软件及接口，由于微机的强大功能，使PLC的编程和调试更 为方便。另外，PLC的外
13、部设备中还包括打印机：在用户程序编制阶段用来打印带注解的 梯形图或指令语句表程序，以利于维修和系统的改造；外存储器：存储部分程 序或改变生产工艺流程时需要调用的程序，它所存的程序也可重新装入内存，有 利于PLC的内存程序的恢复；EPROM写入器：用语将用户程序写入到EPROM 中去，它提供了一个非易失性的用户程序保存方法。PLC是一种微机控制系统，工作原理也与微机相同，但它在应用时一般将其等效 成输入，输出和内部控制电路三部分。输入部分用于接受被控设备的信息或操作 命令等外部信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关, 按钮，传感器转换信号等连接的端口，每个端子可等效为一个内
14、部继电器线圈， 线圈号即输入接点号，这个由接到输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由 PLC的电源部件提供，也可由独立的交流电源供给，每个输入继电器可以有无数 多个内部触电（动合，动断的形式均可），供用户设计PLC的内部控制电路时使 用。内部控制电路是是用户根据控制要求编制的程序，作用是运算和处理由输入部分 得到的信息并判断应产生哪些输出。PLC的程序一般用梯形图表示，而梯形图是 以继电器控制的电气原理图演变而来的，PLC中的动合、动断触点、线圈等概念 与继电器控制电路相同，在PLC内部还有定时器、技术器、移位器、内部辅助 继电器等。继电器控制系统中没有器件，他们的线圈自动合，动断触点只能在
15、PLC内部控制电路中使用，如要与外部电路相连，贝U必须通过输出部分。输出部分作用是驱动外部负载，在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的 输出继电器（有继电器形、双向硅形，晶体管形等三种形式），它也有无限多个 软件实现的动合，动断触点，可在PLC内部控制电路中使用，但对应每个输出 只有一个硬件的动合触点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载，外部复杂的 驱动电源接在输出公共端（COM）上。总之，在使用PLC时，可以把输入端为一个继电器线圈，其相应的继电器结点 可以在内部控制电路中使用，而输出端又可以等效为内部输出继电器的一个动合 触点，驱动外部设备。PLC 一般采用循环扫描方式工作，在PLC加
16、电后，先进行初始化处理、开始运 行之后，串行的执行器存储器中的程序。PLC的内部工作过程用图表示为如本章 末之图：用PLC设计一个控制系统时，必须知道有一个输入信号后PLC要经过多长时间 才能有一个对应的输出信号，这样才能精确的解决系统各个不见之间配合问题。 从PLC受到一个输入信号到PLC向输出端输出一个控制信号所需的PLC I/O响 应时间，一般在设计系统时都要对此进行一定的考虑。顺序控制是PLC最基本、应用最广泛的领域。由于它具有编程设计灵活、速度 快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、 生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。女如有色冶金行业 的
