开放式PLC实验平台

I开放式 PLC 实验平台摘要：PLC 实验平台是各大院校控制类专业使用比较广泛的用来模拟PLC 控制的一种模拟学习实验装置，由于 PLC 的更新换代，实验平台的设备出现了不兼容问题，本文针对 PLC 实验平台兼容性问题进行研究。根据 PLC 实验平台的实验原理，设计了其的整体结构，划分了主机模块、扩展模块和其他外接设备的安装区域，并提出了通过扩展模块的相关功能实现实验平台硬件方面的不兼容问题，有效的解决了两种型号 PLC 的兼容性问题及其与不同类型的外部设备连接问题。通过 GX developer 软件编写了一个电机正反转的程序，并对此程序进行PLC 类型转化，从软件方面实现了不同类型 PLC 的兼容问题，同时验证了本文所设计的开放性实验平台的可行性。关键词：实验平台、扩展模块、特殊功能模块、PLC、编程。IIIIIOpen PLC experiment platformAbstract：The PLC experimental platform is a kind of simulated learning experiment device which is widely used to simulate the control of PLC in various colleges and universities. Because of the renewal of PLC, the equipment of the experimental platform is incompatible with each other. In this paper, the compatibility of PLC experimental platform is studied.According to the experimental principle of PLC experimental platform, the whole structure is designed, and the installation area of host module, extension module and other external equipment is divided. The hardware incompatibility of the experimental platform is realized by extending the function of the module, which effectively solves the compatibility problem of the two types of PLC and their connection with different types of external devices.Through GX developer software, a program of forward and reverse rotation of motor is written, and the program is transformed into PLC type. The compatibility of different types of PLC is realized from the aspect of software. At the same time, the feasibility of the open experiment platform designed in this paper is verified.Key words : Experimental platform, extension module, special function module PLC, programming.IV目录1 绪论 .11.1 背景及其研究意义 .11.2 PLC 的发展阶段 .11.3 本章小结 .22、开放式 PLC 实验平台中的 PLC 主机及其外部设备 .32.1 PLC 的控制原理及其各结构间的关系 .32.1.1 开放式 PLC 实验平台的 PLC 控制原理 .32.1.2 PLC 主机格结构之间的关系 .42.2 开放式 PLC 实验平台的外部设备 .52.2.1 输入端口的连接设备 .52.2.2 PLC 输入/输出（I/O）端口连接元器件 .72.2.3 开放式 PLC 实验平台的硬件结构及其平台面板示意图 .83、PLC 实验品台兼容性问题的解决方法 硬件 .123.1 PLC 扩展模块型号的选择 .123.1.1 以输入/输出点数选择 PLC 编程类型 .123.1.3 扩展模块的作用 .16V4 解决 PLC 实验平台兼容性问题 软件 .174.1 PLC 的仿真软件 GX Developer 的介绍 .174.1.1 GX Developer 的适用范围 .174.2 GX Developer 的操作规范及解决方法步骤 .184.2.1GX Developer 的操作规范 .184.3 以 GX Developer 软件中的 PLC 类型转换解决兼容性问题 .184.4 小结 .205、总结展望 .21附录 .2511 绪论1.1 背景及其研究意义背景：早期的工业控制设备主要以继电器为主。但是，由于继电器的功能单一、维修复杂、操作繁琐等缺点。各国开始研发了一种新型的工业控制设备来代替继电器即 PLC。后来随着 PLC 自身及计算机技术的飞速发展，PLC 开始向微型化发展，其控制功能也日趋完善。并且 PLC 与计算机的结合也愈发的紧密。使得 PLC 技术不仅用于工业生产，还用于生活中的各个领域。于是，PLC技术成了各大高校重点研究对象。同时，许多纷纷建立了有关 PLC 技术的实验室，提高学生们对 PLC 的理解以及相应的动手能力。研究意义：近年来，随着 PLC 迅速的发展，使得市场上 PLC 的型号越来越多，PLC 的更新换代也越来越快。许多高校为了紧跟时代发展，纷纷更换了各自实验室的 PLC 实验平台。但是，更换试验平台造价太贵。而且仅是为了PLC 类型兼容性问题而更换整个 PLC 实验系统，这样会造成很大的成本。所以，这次我的毕业设计是研究 PLC 实验平台，以解决 PLC 实验平台与其它设备以及其自身 PLC 型号的兼容性问题。1.2 PLC 的发展阶段1、早期的 PLC（1960 年至 1975 年）早期的 PLC 之所以出现是为了取代继电器。由于工业设备的结构和功能随着时间的发展，变得愈发完善，也愈发显得复杂。传统的继电器工控设备的不足也就显得更加突出，并且继电器自身也有着很大的局限性。于是，人们将继电器的硬接线方式改为类似于 PLC 的软接线方式。于是，随着时间的推移，早期的 PLC 出现在工业生产中。虽然，它依旧有很多不足，但是早期的 PLC 解决了继电器操作繁琐、难以检修的问题。同时，还具有与继电器同样的抗干扰能力。22、中期的 PLC（上个世纪 70 年代中期至 80 年代中后期）由于上个世纪 70 年代至 80 年代中期，微型处理器的出现。使得 PLC 的主机开始向小型化、多功能化发展，即 PLC 不再是简单的工控设备。它具有了一定的计算、存储数据以及简单的信息处理能力。也正是由于 PLC 功能的多元化，型号的小型化，使得它开始走进人们的生活。并且，也正是在这个时候计算机技术也开始发展，这使得与 PLC 相关的编程仿真软件也开始得到发展。这使得PLC 的前景也变得更加广大。于是，一些高校开始小规模的引进有关 PLC 的技术及其相应设备，让学生们了解 PLC 的结构以及操作方法。3、近期的 PLC（20 世纪 80 年代中、后期至今）随着时代的进步，PLC 技术在进入 20 世纪 80 年代中后期更是得到了巨大的飞跃。尤其是超大规模集成电路的广泛应用，使得微型处理器的价格大幅度的下降。进而使得 PLC 机的成本进一步下降。并且 PLC 技术开始成为各大高校工科类专业研究的一个重要科目。尤其是各大厂商开始研究开发属于自己的逻辑控制电路。使得 PLC 型号及其控制的设备的种类越来越多。使得相关技术人员对于 PLC 的型号有了更多的选择。但是，这也造成了一些问题，一旦 PLC 发生更新换代。人们就需要更换PLC 机，尽管其成本已经有所降低。但是对于许多高校来说依旧是一个巨大的经济负担。所以如何能在不够买新的 PLC 机的情况下，而解决 PLC 机自身型号的兼容性问题以及与一些新型设备的兼容性问题，显得尤为重要。1.3 本章小结本章主要讲述了这次课题的研究意义以及 PLC 实验平台的核心PLC 的各个发展阶段。同时，也描述了实验平台的背景及其研究意义。对于解决 PLC 机与外部设备连接的兼容性问题以及自身型号兼容性的问题的解决。主要从两方面出发，一方面是 PLC 机的硬件结构，而另一方面则从与PLC 相关的仿真编程软件出发。有关 PLC 的结构及其兼容性问题解决方案将在下一章节详细描述。32、开放式 PLC 实验平台中的 PLC 主机及其外部设备2.1 PLC 的控制原理及其各结构间的关系2.1.1 开放式 PLC 实验平台的 PLC 控制原理输入端子寄存器输入映像X 0X 1X 2.输入处理1寄存器元件映像输出处理Y 0M 02345输出端子寄存器输出映像6Y 0Y 1Y 2.输出处理专业 ： 机械制造及其自动化框图名 ： 循环扫描图学 校 ： 西安文理学院班 级 ： 机械 2 班姓 名 ： 封龙涛图 2.1 PLC 的控制原理图由 PLC 的控制原理图，可以知道其控制原理就是通过输入端接收计算机传4输过来的信号，并通过自身的循环扫描机制，将信息输送到输出端，进而控与制输出端连接的元器件做出相应的动作。然后将输出信息重新输入到 PLC 机内，已构成一个控制循环。2.1.2 PLC 主机格结构之间的关系主机输入单元用户输入设备电源微处理器运算器 C P U控制器输出单元外设接口上位计算机存储器E P R O M（ 系统程序 ）R A M( 用户程序 )I / O扩展端口用户输出设备模块接口功能扩展专业 ： 机械制造及其自动化学校 ：