基于PLC的滚动广告的设计.doc

i 基于 plc 的滚动广告的设计 系 别： 专 业 班： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2010 年 6 月 ii 摘 要 众所周知，科技世界里只有一个永恒真理，那就是变化。这在可编程逻辑 控制器（plc）及其各种应用的发展过程中尤为明显。自从三十多年前将 plc 引进以来，plc 已经在广泛的工业领域中成为几十万控制系统的基础。 plc 是一种用高度专业化语言编程的工业计算机，并继续受益于计算机和 信息技术领域的技术进步。它的最突出之处是小型化和通信功能。随着我国经 济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速的发展， 可编程控制器技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。 根据 plc 工作原理，设计了一种以广告布为画面载体，滚动展示多幅广告 画面的装置;讨论了装置的工作原理，实施方案及流程图。plc 靠软件程序对多 幅画布的运动进行协调控制，克服了各个广告机的机械传动机构不一致性，保 证画布动作整齐划一。plc 控制系统具有手动/自动、定时开/关断电保持及故 障诊断等功能。 关键词：plc 广告 手动 自动 iii abstract as we all know, science and technology world there is only one eternal truth, and that is change. this programmable logic controller (plc) and its wide range of applications especially in the development process. since more than 30 years ago, theintroduction of the plc since, plc has a wide range of industries in the area of hundreds of thousands of control systems as a foundation. plc is a programming language with highly specialized industrial computers, and will continue to benefit from the field of computer and information technology of technological progress. its the most prominent is small and communication. with the development of the economy, microelectronic technology, computer technology and the automatic theory are developed rapidly , the plc technology has been in a new state. its application is becoming more and more widely. according to the working principle of plc,a rolling advertising device with multi-images is designed the paper also discusses its working principle,design project and flow diagram.it is under the coordination of plc control software that canvases eliminate differences caused by machinery transmission mechanism and move in step.the control system provides manual/automatic operation modes and other functions such as periodical open/close , hold during power off and trouble diagnosis. keywords：plc advertisement manual automatic iv 目 录 摘要 i abstractii 绪论1 1 plc 的基础知识 2 1.1 概述 .2 1.2 plc 的由来.2 1.3 plc 的工作原理.3 1.4 plc 的结构.4 1.5 plc 的基本性能指标.5 1.6 plc 的分类及应用领域.6 1.7 plc 的发展趋势.8 1.8 ethernet 的扩展与进一步容纳 web 技术 .8 2欧姆龙 cj1m 型 plc 控制系统简介.10 2.1 概述 10 2.1.1 结构化编程10 2.1.2 网络间远程编程监控和无缝链接11 2.1.3 完全互补的通用功能11 2.2 特性 11 2.2.1 基本性能的改进11 2.2.2 结构编程12 2.2.3 内置 i/o 功能 13 2.3 性能规格15 2.4 cpu 单元部件和功能17 2.4.1 cpu 单元部件 .17 2.4.2 指示灯17 2.4.3 dip 开关 .18 2.5 安装 20 2.5.1 安装和接线注意事项20 v 2.5.2 连接 pc 组件 20 2.5.3 din 导轨安装21 3 cj1m 型 plc 控制滚动画布广告的程序设计22 3.1 滚动画布广告 22 3.2 工作原理 22 3.3 plc 控制系统的设计23 3.3.1 电机的选用23 3.3.2 输入输出设置23 3.3.3 主程序的设计25 结论.30 致谢.31 参考文献.32 附录 1 手动程序设计.33 附录 2 自动程序设计.39 1 绪 论 plc， 中文名称叫做可编程逻辑控制器，是一种通用工业控制装备，它是 集微机技术、自动化技术、通讯技术于一体的通用工业控制装置。目前，世界 上有 200 多厂家生产 300 多品种 plc 产品，应用在汽车、粮食加工、化学/制 药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业。德国的西门子（siemens）公司、aeg 公 司、法国的 te 公司是欧洲著名的 plc 制造商。日本 omron（立石公司）电 机株式会社是世界上生产 plc 的著名厂商之一。其 plc 产品以其良好的性能 价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域， 其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在我国也是应用非常广泛的 plc 之一。 滚动画布广告是一种新型的广告发布形式。目前我国体育比赛场、大型商 场、街道两侧机场和车站等场所使用的广告宣传器材可以归纳为两类：一类是 单面或双面的灯箱、展板、条幅等，它们所含的信息少，内容单一；另一类指 电子显示屏、字幕机，这类广告展示装置所含信息量大，但在阳光直射下画面 不清晰，效果差，一般适合于室内或夜间使用。滚动画布广告展示装置采用 plc 控制，以自动、定时、循环的方式展示喷绘在广告布上的多幅广告，具有 信息量较灯箱、展板多，适用于室外环境，可夜间使用的特点，有着广泛的应 用前景。 以 plc 为工具，设计了一种以广告画布为画面载体，滚动展示多幅广告画 面的装置并且讨论了装置的工作原理，实施方案及流程图。plc 控制系统具有 手动/自动、定时开/关断电保持及故障诊断等功能，靠软件程序对多幅画布的运 动进行协调控制，克服各个广告机的机械传动机构不一致性，保证画布动作整 齐划一。 2 1 plc 的基础知识 1.1 概述 plc 英文全称 programmable logic controller ，中文全称为可编程逻辑控 制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制， 定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制 各种类型的机械或生产过程。 1.2 plc 的由来 早期的工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是继电器-接触器控制系统。 它具有结构简单、价格低廉、容易操作和对维护技术要求不高的优点，特别适 用于工作模式固定、控制要求比较简单的场合。随着工业生产的迅速发展，继 电控制系统的缺点变得日益突出。由于其线路复杂，系统的可靠性难以提高且 检查和修复相当困难。 1968 年，美国通用汽车公司（gm）为适应汽车工业激烈的竞争，满足汽 车型号不断更新的要求，向制造商公开招标，寻求一种取代传统继电器-接触器 控制系统的新的控制装置，通用汽车公司对新型控制器提出的十大条件是： （1） 编程简单，可在现场修改程序； （2） 维护方便，采用插件式结构； （3） 可靠性高于继电接触控制系统； （4） 体积小于继电接触控制系统； （5） 成本可与继电器控制柜竞争； （6） 可将数据直接输入计算机； （7） 输入是交流 115v（美国标准系列电压值） ； （8） 输出为交流 115v、2a 以上，能直接驱动电磁阀、交流接触器、小 功率电机等； （9） 通用性强，能扩展； （10） 能存贮程序，存储器容量至少能扩展到 4kb。 3 根据上述要求，美国数字设备公司（dec）在 1969 年首先研制出第一台可 编程控制器 pdp-14，在汽车装配线上使用，取得了成功。接着，美国 modicon 公司也开发出了可编程控制器 084。1971 年日本从美国引进了这项 新技术，很快研制出日本第一台可编程控制器 dsc-18。1973 年西欧国家也研 制出他们的第一台可编程控制器。我国从 1974 年开始研制，1977 年开始工业 推广应用1。 1.3 plc 的工作原理 概括而言，plc 是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工 作的。 每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。 plc 工作的全过程可分为三部分： （1） 上电处理（上电初始化） （2） 扫描过程 （3） 出错处理 plc 工作过程的中心内容: 当 plc 正常工作时，如果暂不考虑对远程 i/o 特殊模块和通信服务，扫描过程就只剩下“输入采样” 、 “程序执行”和“输出 刷新”了。这三个阶段是 plc 工作过程的中心内容。 （1） 输入采样阶段 plc 在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对 应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行 阶段，在此阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号 怎样变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写 入输入端的新内容。 （2） 程序执行阶段 根据 plc 梯形图程序扫描原则，plc 按从左到右、从上到下的顺序执行用 户程序。当指令中涉及输入、输出状态时，plc 就从输入映像寄存器中“读入” 对应的状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器” ）的当前状态。 然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。因此，每一个元 件（不包括输入继电器）的状态会随着程序执行过程而变化的。 （3） 输出刷新阶段 4 在所有用户程序的指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的 状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，最后经过输出端子驱 动外部负载，实现控制命令的输出。 plc 的 i/o 处理图如图 1-1 所示。 输 入 端 子 输 入 调 理 电 路 输 入 缓 冲 器 输 入 映 像 储 存 器 执 行 用 户 程 序 输 出 锁 存 器 输 出 驱 动 电 路 输 出 端 子 输 出 映 象 储 存 器 执 行 用 户 程 序 生产现场 输入信号 受控 元件 图 1-1 plc 的 i/o 处理图 1.4 plc 的结构 plc 由中央处理单元，存储器，输入单元，输出单元，电源五部分组成。 其结构框图如图 1-2 所示。 编程器 输 入 单 元 输 出 单 元 系统程序存储器用户程序存储器电源 中央处理单元 （cpu） 图 1-2 plc 结构简化框图 （1） 中央处理单元（简称 cpu） 中央处理单元是 plc 的控制中枢，核心部件，其性能决定了 plc 的性能。 组成：由控制器，运算器和寄存器组成，这些电路都集中在一块芯片上， 通过地址总线，数据总线，控制总线，与存储器的输入，输出接口电路相连。 （2） 存储器 系统程序存储器存放系统工作程序（监控程序） 、模块化应用功能子程 序、命令解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数。不能由用户直接存取。 5 用户存储器用户程序存储器存放用户程序。即用户通过编程器输入的 用户程序。 注意：系统程序直接关系到 plc 的性能，不能由用户直接存取，所以，通 常 plc 产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器 而言。 （3） i/o（输入/输出） 是 plc 与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、 按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器等。 （4） 电源 内部开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供 dc24v 稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。 外部可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池） ，使外部电源 故障时内部重要数据不致丢失。 （5） 编程器等外部设备 编程器plc 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具。 作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视。 通过键盘和显示器去检测 plc 内部状态和参数通过通讯端口与 cpu 联 系，实现与 plc 的人机对话。 1.5 plc 的基本性能指标 plc 的基本性能指标包括：i/o 点数、指令的功能与数量、存储容量等。 （1） i/o 点数 输入/输出（i/o）点数是 plc 可以接受的输入信号和输出信号的总和， 是衡量 plc 性能的重要指标。i/o 点数越多，外部可接的输入设备和输出设 备就越多，控制规模就越大 （2） 指令的功能与数量 指令功能的强弱、数量的多少也是衡量 plc 性能的重要指标。编程指令 的功能越强、数量越多，plc 的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越 简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。 （3） 存储容量 6 存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以 编制出复杂的程序。一般来说，小型 plc 的用户存储器容量为几千字，而大 型机的用户存储器容量为几万字。 1.6 plc 的分类及应用领域 （1） plc 的分类 世界上 plc 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派 是欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 plc 技术是在相互隔离情况 下独立研究开发的，因此美国和欧洲的 plc 产品有明显的差异性。而日本的 plc 技术是由美国引进的，对美国的 plc 产品有一定的继承性，但日本的主推 产品定位在小型 plc 上。美国和欧洲以大中型 plc 而闻名，而日本则以小型 plc 著称。 欧州 plc 产品德国的西门子（siemens）公司、aeg 公司、法国的 te 公司是欧洲著名的 plc 制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛 名。在中、大型 plc 产品领域与美国的 a-b 公司齐名。 西门子 plc 主要产品是 s5、s7 系列。在 s5 系列中，s5-90u、s-95u 属于 微型整体式 plc；s5-100u 是小型模块式 plc，最多可配置到 256 个 i/o 点； s5-115u 是中型 plc，最多可配置到 1024 个 i/o 点；s5-115uh 是中型机，它 是由两台 ss115u 组成的双机冗余系统； s5-155u 为大型机，最多可配置到 4096 个 i/o 点，模拟量可达 300 多路；ss155h 是大型机，它是由两台 s5- 155u 组成的双机冗余系统。而 s7 系列是西门子公司在 s5 系列 plc 基础上近 年推出的新产品，其性能价格比高，其中 s7-200 系列属于微型 plc、s7-300 系列属于中小型 plc、s7-400 系列属于中高性能的大型 plc。 三菱公司的 plc 是较早进入中国市场的产品。其小型机 f1/f2 系列是 f 系 列的升级产品，早期在我国的销量也不小。f1/f2 系列加强了指令系统，增加 了特殊功能单元和通信功能，比 f 系列有了更强的控制能力。继 f1/f2 系列之 后，20 世纪 80 年代末三菱公司又推出 fx 系列，在容量、速度、特殊功能、网 络功能等方面都有了全面的加强。fx2 系列是在 90 年代开发的整体式高功能小 7 型机，它配有各种通信适配器和特殊功能单元。fx2n 几年推出的高功能整体 式小型机，它是 fx2 的换代产品，各种功能都有了全面的提升。近年来还不断 推出满足不同要求的微型 plc，如 fxos、fx1s、fx0n、fx1n 及 系列等产 品。 （2） plc 的应用领域 目前，plc 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械 制造、汽车、轻纺、交通运输、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。 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，也可用于 多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、 包装生产线、电镀流水线等。 模拟量控制：在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、 流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现 模拟量（analog）和数字量（digital）之间的 a/d 转换及 d/a 转换。plc 厂家 都生产配套的 a/d 和 d/a 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 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，早期直接用于开关量 i/o 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用 专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模 块。世界上各主要 plc 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、 机床、机器人、电梯等场合。 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 工业控制计算机，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。大中型 plc 都有 pid 模块， 目前许多小型 plc 也具有此功能模块。pid 处理一般是运行专用的 pid 子程序。 过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 数据处理：现代 plc 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、 8 数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分 析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操 作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理 一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统， 如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统2。 1.7 plc 的发展趋势 （1） 向高速度、大容量方向发展: 为了提高 plc 的处理能力，要求 plc 具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的 plc 的扫描速度可达 0.1ms/k 步左右。plc 的扫描速度已成为很重要的一个性能指标. （2） 向超大型、超小型两个方向发展: 当前中小型 plc 比较多，为了 适应市场的多种需要，今后 plc 要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小 型两个方向发展。现已有 i/o 点数达 14336 点的超大型 plc，其使用 32 位微处 理器，多 cpu 并行工作和大容量存储器，功能强。 （3） plc 大力开发智能模块，加强联网通信能力: 为满足各种自动化控 制系统的要求，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. （4） 增强外部故障的检测与处理能力: 根据统计资料表明：在 plc 控 制系统的故障中，cpu 占 5%，i/o 接口占 15%，输入设备占 45%，输出设备占 30%，线路占 5%。前二项共 20%故障属于 plc 的内部故障，它可通过 plc 本 身的软、硬件实现检测、处理；而其余 80%的故障属于 plc 的外部故障。因此， plc 生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步 提高系统的可靠性。 （5） 编程语言多样化: 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、与计算机兼容的高级语言（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。 9 1.8 ethernet 的扩展与进一步容纳 web 技术 当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是 ethernet 技术的扩 展。plc 也例外，现在，越来越多的 plc 供应商开始提供 ethernet 接口部件。 在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵 plc 更加强大的 plc 是种趋势。ethernet 将会成为 plc 的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但 现在还为时尚早。对于在 plc 上提供 ethernet 接口将能够解决所有通信问题， 人们普遍存在着误解。ethernet 仅仅定义了 osi 参考模型底部的几层协议标准， 如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。 打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能 够通过电话进行对话一样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。 另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上，为了将 ethernet 技术应用到工厂底层的现场过程控制设备中去，odva 协会为此建立 了一套全球性标准技术规范，即 ethernet/ip 标准，以便能够解决在实际工作中 所遇到的困难。 向 ethernet 靠近的一个目的在于通过 internet 能够连接到所希望的任何地方。 实际上，在一些意想不到的地方，web 服务器正在显露出其应有的威力。几年 前，有一些 plc 系统已经内藏了 web 服务器，这无疑又为 plc 系统增加了更 多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成 web 服务器。例如， square d 公司已经有一个具备 ethernet 连接接口的发动机控制中心，并正在准 备开发一种内藏 web 服务器连接接口的变速装置。 内藏 web 服务器所体一风的益处包括开放网络、商业工具的影响、客户机 /服务器关系。在过去，工业用户可能会有代表性地询问一些有关 plc 方面的 信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到 有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和处理器大规模的生产，plc 生产制 造商能够生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就能够购买到 功能非常完善的 plc 产品。 在为将 plc 连接到 ethernet 和 web 上提供技术支持方面，schneider 公司 已经成了先驱者之一。最近，该公司推出了一种运行于 premium plc 平台的新 型快速 ethernet（100 mb/s）模件。该模件为 plc 能够连接到 tcp/ip 的 ethernet 提供了全双工自适应 10/100mb/s 的连接速度，现场过程控制器之间可 10 以共享实时数据信息，自动扫描 momentum i/o 模件和其他任何基于 modbus 通 信协议的现场控制设备，采用一个嵌入式 web 服务器提供 html 通信服务， 同时提供了 snmp 用于标准网络通信管理。在一次展览会上，schneider 公司还 向工业用户展示了他们有关透明工厂的观念3。 2欧姆龙 cj1m 型 plc 控制系统简介 2.1 概述 cj 系列 pc 是体积很小的可编程序控制器，以高速和先进功能为特色，具 有与 cs 系列 pc 同样的结构。 （1） 为了能在机械中很小空间和在与部件一样的din导轨上安装，只有 90x65mm （高厚），使机械体积减小，功能性提高和模块化。 （2） 基本指令执行时间最小为0.02s，而专用指令执行时间最小为 0.06s（cj1-h cpu单元）。 （3） 支持devicenet开放网络和协议宏（对串行通信），使能在机械内 信息共享。还支持有controller link 的机械机械连接和有以太网的上位链 接用于更高级的信息共享，包括以太网，controller link和devicenet网络间的无 缝信息通信。cj系列pc简图如图2-1所示。 2.1.1 结构化编程 程序被划分成任务；可用符号编程；改进了系统的整个性能，只执行所谓 的任务修改和调试被简化；程序排列可以改变；可以使用步进控制和块编程指 图 2-1 cj 系列 pc 简图 11 令为使程序易于理解可附加注释；如图2-2所示。 程序 任务 任务 任务 2.1.2 网络间远程编程监控和无缝链接 （1） fins指令使得能在不同网络的节点通信； （2） 以太网、controller link和devicenet可实行远程编程和监控。 2.1.3 完全互补的通用功能 （1） 存储器卡和文件处理功能； （2） 用专用指令，如表数据和文字串处理指令简化程序； （3） 故障查找功能； （4） 数据跟踪功能。 2.2 特性 2.2.1 基本性能的改进 cj系列具有高速、高能力和更多的微型pc的功能。 （1） 安装在din导轨 当在机械内安装空间受限制时 （例如，上下线槽管道间的有限空间）， cj 系pc可与电源和其它部件一起安装在din导轨上。 （2） 指令执行和外部服务更快 由于指令执行更快和系统管理、i/o刷新和外部服务的更快处理，循环时间 得到大大减少。 （3） 足够的编程容量 具有高达120k步的程序容量，256 k字的dm存储器和2，560点i/o，有足 够的容量用于附加值程序，包括机械接口、通信、数据处理等。 （4） 无底板大大提高空间利用率 cj系列pc不需要底板，所以使需要较小空间的灵活系统配置成为可能。 图 2-2 程序划分成任务 12 （5） 多达3个扩展机架和40个单元 将i/o控制单元连接到cpu机架和i/o接口单元连接到扩展机架，就可连接 多达3个扩展机架。cpu机架可安装多达10个单元，由于3个扩展机架中的每一 个都可以，所以使总数多达40个单元。 （6） 两种i/o分配方法 不需要底板，使得能以下列两种方法分配i/o。 启动时自动i/o分配 每次电源接通，i/o就被分配给被连接的各单元。 用户设置i/o分配 如果需要，用户可以用与cs系列pc同样的方法设置i/o表。 缺省设定是用于启动时自动i/o分配，但为了使得能检查单元连接错误或分 配不用的字，用户可设置pc自动使用i/o表。 2.2.2 结构编程 （1） 将程序分配到任务 当程序被划分到任务以各别处理功能，控制系统或过程，几个编程员就可 同时开发这些各别任务。可以有多达32个标准（循环执行的） 任务和256个中 断任务。有两种中断：电源断开中断和定时中断。如图2-3所示。 早期程序 任务 任务 任务 任务 图2-3 程序分配到任务 在生成一新程序时，可将各标准程序组合成各任务以生成一完整的新程序。 如图2-4所示。 13 图2-4 标准程序生成新程序 （2） 支持的全局和局部符号 i/o名称用符号表示，可定义为全局符号（全局符号应用于全部任务中的所 有程序），或定义为局部符号（局部符号仅仅应用于本任务）。在定义符号时， 可以选择有自动分配给地址的局部符号。 （3） 简化程序修改 当修改和调试任务工作可划分为几个独立的工作时，调试就更有效。 因为在有改变时（如规格的改变时）只是受改变影响的各任务必须修改， 所以程序维护就更容易。 几个连续的程序行可以用在线编辑修改。 在线编辑时循环时间被延长的量得以减小。 （4） 注释 几种注释可添加在程序上，以使其易于理解，包括梯级注释和i/o注释。 2.2.3 内置i/o功能 cj1m cpu单元是配有内置i/o的高速、先进、微型plc。内置i/o具有下列 特性。 （1） 通用i/o 立即刷新 ：cpu单元的内置输入、输出可以用作通用输入、输出特别在执 行一些关指令时，可在plc循环的中间对i/o实行立即i/o刷新。 稳定输入滤波功能 ：cpu单元的10个内置输入的输入时间常数可设置为0 ms（无滤波），0.5 ms、1ms、2 ms、4 ms、8 ms、16 ms 或32 ms。增大输入时 间常数可降低抖动和外部噪声的作用。 高速中断输入处理：cpu单元的10个内置输入可用于高速处理如直接模式 14 的固定中断输入或计数器模式的中断输入。中断任务可以在中断输入的上升或 下降沿（向上或向下变化） 时启动。在计数器模式，中断任务可在输入计数到 达设置值 （向上或向下变化瞬间） 时启动。 （2） 高速计数器 高速计数器功能：旋转编码器可以与内置输入连接以接收高速计数器输入。 在目标值或在指定范围触发中断：在高速计数器的当前值与目标值一致时或是 在一指定范围内时可以触发中断。 测定高速计数器输入的频率：prv（887）指令可以用来测定输入脉冲频率 （仅为一个输入）。 保持或刷新（可选） 高速计数器当前位：可从梯形图程序使高速计数器门 位变为on/off，以选择高速计数器当前值是保持还是刷新。 （3） 脉冲输出 可从cpu单元的内置输出固定占空比脉冲，以接收脉冲输入的伺服驱动器 实行定位或速度控制。 cw/ccw脉冲输出或脉冲+方向输出：可设置脉冲输出模式以与电机驱动 器的脉冲输入规范相一致。 绝对坐标的便于定位的自动方向选择 ：在以绝对坐标运行时（用 ini（880）指令定义原点或改变当前值），当执行脉冲输出指令时会自动选择 cw/ccw方向， （cw/ccw方向是通过确定指令中规定的脉冲数是大于还是 小于脉冲输出当前值来选择的）。 三角形控制：在用acc（888）指令（单独的）或pls2（887）指令执行定 位时，如果加速/减速所需的输出脉冲数超过规定的目标脉冲输出量就会执行三 角形控制（无恒速平顶的梯形控制）。（加速/减速所需的脉冲数等于达到目标 频率所需的时间x目标频率）。 定位时改变目标位置（多次启动）：在用脉冲输出（pls2（887） 指令 启动定位且定位操作仍在进行中时，为改变目标位置、目标速度、加速速率和 减速速率可以执另一个pls2（887） 指令。 从速度控制切换到定位（固定行程进给中断）：为改变到定位模式，在速 度控制操作时可执行pls2（887）指令。这个特性使得能在规定条件发生时执 行固定行程进给中断（移动一规定量）。 15 在加速/减速时改变目标速度和加速/减速速率：当正按照一脉冲输出指令 （速度控制或定位） 在执行梯形加速/减速时，在加速/减速时可改变目标速度 和加速/减速速率。 使用可变占空比脉冲输出进行照明、动力控制等：可变占空比脉冲指令 （pwm（891）可用来从cpu单元的内置输出输出可变占空比脉冲、供诸如 照明和动力控制应用。 （4） 原点搜索 使用单个指令进行原点搜索和原点返回操作：用一个使用各种i/o信号，如 果原点接近输入信号、原点输入信号、定位完成信号和错误计数器复位输出等 信号的指令就可执行精确的原点搜索。此外，为直接移动到已确定的原点可执 行原点返回操作。 （5） 快速响应输入 接收短于循环时间的输入信号：用快速响应输入，可以不管循环时间而可 靠地接收输入到cpu单元内置输入（最多4个）的宽度短到30s 的输入信号4。 2.3性能规格 欧姆龙cj1m型plc的通用规格如表2-1、表2-2所示5。 表2-1 通用规格1 表2-2 通用规格2 项目cj1m系列 i/o点数2560点 程序容量120k步 i/o 位160 个字（2，560 位） 最多可允许扩展存储器32 k 字x 7 个存储单元 容量 计时/计数器数量4096个 基本指令0.1s min. 特殊指令0.3s min 在线编辑延迟约14 ms 处理速度 系统通用时间0.5ms min. 16 项目规格 控制方式存储程序 i/o控制方式能循环扫描和立即处理 指令长度每指令17步 梯形图指令约400 安装方式din导轨 i/o 区1280 ： cio000000cio 007915 链接区 3200 （200字）：cio 100000cio 119915 （字cio 1000cio 1199） cpu 总线单元 区 6400 （400字） ： cio 150000cio 189915 （ 字cio 1500cio 1899） 特殊i/o 单元 区 15360 （960字） ：cio 200000cio 295915 （ 字cio 2000cio 2959） devicenet区 9600 （600字） ：cio 320000cio 379915 （字cio 3200cio 3799） 在使用固定分配的主站功能时， devicenet位分配给devicenet 单元远程i/o通信的从站 cio（ 核心 i/o）区 内部i/o区 4800 （300 字） ：cio 120000cio 149915 （ 字cio 1200 cio1499）。 37504 （2344 字） ： cio 380000cio 614315 （ 字cio 3800 cio6143）。 工作区 8192 位（512 字）： w00000w51115（w000w511） 只控制程序（外部i/o 端子的i/o是不可以的） 保持区8，192 位 （512 字） ：h00000h51115（h000h511） 定时器区4，096：t0000t4095（只用于定时器） 计数器区4，096：c0000c4095（只用于计数器） dm区 32k 字：d00000d32767 用作通用数据区，用于读和写以字 （16位） 为单位的数据， 在pc为off或改变操作模式时dm区中的字保持其状态。 17 内部特殊i/o单元dm区：d20000d29599 （100字 96单元） 用于设置特殊i/o 单元用的参数。 cpu总线单元dm区：d30000d31599 （100字 16单元） 用于设置cpu总线单元用的参数 em区 每库32k字，最多3库：e0_00000e2_32767 最大（取决于 cpu单元的型号） 用作通用数据区，用于读和写以字（16位）为单位的数据，在 pc为off或改变操作模式时em区中的字保持它们的状态。 2.4 cpu 单元部件和功能 2.4.1 cpu 单元部件 cj 系列单元部件如图 2-5 所示6。 图 2-5 cj 系列单元部件 18 2.4.2 指示灯 cpu单元前面板上的led指示灯如表2-3所示7。 表2-3 led各指示灯及其意义 指示灯意义 run （绿）pc在“监视”或“运行”模式下正常操作时亮。 err/alm （红） 出现不使cpu单元停止的非致命错误时闪烁，如 果出现非致命错误，cpu单元将继续操作。 出现使cpu单元停止的致命错误时或出现硬件错 误时亮。如果出现致命或硬件错误，cpu单元将 停止操作，所有输出单元的输出将置为off。 inh （桔黄） 输出off位（a50015） 置on时亮。如果输出off 位置 on，所有输出单元的输出都将变off。 busy访问存储器卡时亮。 prphl （桔黄）cpu单元通过外部端口通信时闪烁。 bkup （桔黄；仅对cj1-h cpu单元） 数据从ram备份到快闪存储器时亮。 此指示灯亮时不要关闭cpu单元。 comm （桔黄）cpu单元通过rs-232c端口通信时闪烁。 mcpwr （绿）给存储器卡供电时亮。 2.4.3 dip 开关 cj系列cpu单元有为cpu单元设定基本操作参数的8引脚dip开关。dip开 关在电池仓盖的下面。dip开关引脚设定如表2-4所示。 表2-4 dip开关及其功能 引脚设定功能 on用户程序存储器禁止写入。 1 off用户程序存储器允许写入。 on打开电源时用户程序自动传送。 2 off打开电源时用户程序不自动传送。 3on不用 4on使用在pc设置中设定的外部端口参数。 19 off自动检测编程器或外部端口上的cx-programmer参数。 on自动检测rs-232c端口上的cx-programmer参数。 5 off使用在pc设置中设定的rs-232c端口参数。 on 用户定义引脚 用户dip开关引脚标志（a39512）置off。 6 off 用户定义引脚 用户dip开关引脚标志（a39512）置on。 on容易的备份：读/写到存储器卡。 7 off容易的备份：检验存储器卡的内容。 8off总是为off。 dip开关设定： cj系列pc的初始设定有两种：硬件设定和软件设定。硬件设定是用cpu单 元的dip开关进行的，而软件设定是在pc设置内进行的（用编程设备）。打开 在cpu单元前面的电池舱盖就可够到dip开关。 注：在改变任一dip开关设定前必须先断开pc。如果在pc为on时，改变设 定由于静电放电， pc可能误动作。dip开关及其功能设定如表2-5所示8。 表2-5 dip开关及其功能设定 外观引脚号设定功能 on用户程序存储器不能写 1 off用户程序存储器能够写。 on 电源接通时自动传送和执 行用户程序。 2 off 电源接通时自动传送用户 程序但不执行。 3不用 on 使用缺省外部端口通信参 数。 4 off 使用pc设置中的外部端口 通信参数。 on 使用缺省rs-232c端口通 信参数。 5 off 使用pc设置中的rs-232c 端口通信参数。 20 on 用户定义的引脚。用户 dip 开关引脚标志 （a39512）变off。 6 off 用户定义的引脚。用户 dip 开关引脚标志 （a39512）变on。 on 将数据从cpu单元写到存 储器卡或将数据从存储器 卡恢复回cpu单元。 7 off检验存储器卡的内容。 8off总是off。 2.5 安装 2.5.1 安装和接线注意事项 为了提高系统的可靠性和实现pc的最多的功能，在安装和接线时务必考虑 下列因素9。 环境条件： （1） 不要在下列任一场所中安装pc。 （2） 环境温度低于0c或高于55c的场所。 （3） 温度变化急剧和凝露的场所。 （4） 环境湿度低于10%或高于90%的场所。 （5） 具有腐蚀性或易燃性气体的场所。 （6） 有过多尘埃、氯化物或铁木尘埃的场所。 （7） pc会受到直接冲击或振动的场所。 （8） 直接暴露在阳光的场所。 （9） pc会接触到水、油、化学试剂的场所。 在下列场所中务必要充分封闭或保护好pc。 （1） 具有静电和噪音的场所。 （2） 强电磁场的场所。 （3） 可能有放射性泄露的场所。 21 （4） 靠近电力线的场所。 2.5.2 连接pc组件 组成cj系列pc的各单元可以通过压在一起并向各单元底部移动各个滑杆锁 住各单元的方法，简单地连接在一起。端盖用同样的方法连接在pc最右边单元。 按下面列出的步骤连接pc的各个组件。 （1） cj系列pc的两个单元的连接。连接两个单元，使它们的连接器正 好合上。 （2） 在每个单元顶部和底部的黄色滑杆将各单元锁在一起。 注:如锁住标志不正确，cj系列可能不能正确运行。务必滑动锁住标志，直 到它的锁扣住的位置。 （3） 在机架的最右边单元附上端盖。 注:为了能连接扩展机架，将i/o控制单元直接接到cpu单元上。 2.5.3 din导轨安装 按下列步骤在din导轨上安装cj系列pc。 （1） 在cj系列单元底部上松开安装脚。 （2） 将导轨上端插入pc的背部，然后压进pc的底部。 （3） 在cj系列单元的背部上锁住安装脚。 （4） 在pc的每个末端安装一个din导轨终端板。安装终端板时，先将终 端板底部钩住导轨的底部，旋转终端板将终端板上端钩住导轨上端，然后紧固 螺丝锁住终端板10。 22 3 cj1m 型 plc 控制滚动画布广告的程序设计 3.1 滚动画布广告 滚动画布广告是一种新型的广告发布形式。目前我国体育比赛场、大型商 场、街道两侧机场和车站等场所使用的广告宣传器材可以归纳为两类：一类是 单面或双面的灯箱、展板、条幅等，它们所含的信息少，内容单一；另一类指 电子显示屏、字幕机，这类广告展示装置所含信息量大，但在阳光直射下画面 不清晰，效果差，一般适合于室内或夜间使用。滚动画布广告展示装置采用 plc 控制，以自动、定时、循环的方式展示喷绘在广告布上的多幅广告，具有 信息量较灯箱、展板多，适用于室外环境，可夜间使用的特点，有着广泛的应 用前景。 3.2 工作原理 根据广告发布的数量、场地等因素的限制，确定广告画布的数量。在这里 以 16 个广告画面为例进行设计。广告机有正反 2 幅画布，每幅画布上有 8 个画 面。广告机的上部、下部设有卷轴，可逆减速电动机驱动卷轴转动，正转时画 布上行，上行到最顶画面时，开始反转，画布下行到最底画面时，又改变方向， 如此循环往复。每幅画面停止时能准确定位，显示一幅完整画面，每幅画面停 留 30 秒。每一幅画布在灯箱中设置 3 个检测点，每个检测点放置一个接近开关， 23 在每一幅画面上相应的位置安设金属膜片感应点。滚动画布广告最重要的是画 面到位准确， 运行可靠。所以行程开关的设置非常重要。每帧画面与灯箱窗口 大小相符， 不管手动自动控制， 是上行滚动还是下行滚动， 画布停止滚动时， 画面应恰好位于窗口中， 行程开关安装位置如图 3-1 所示11。 3.3 plc 控制系统的设计 选用 omron 公司的 cj1mcpu13 型 plc，它有 640 个 i/o 点数，总的 输入输出点数为 384/256。 （1） 中间三帧的停行程开关装在灯箱窗口左面的中点，它连到 plc 输 入点 000006 上。在每帧画面上有两个碰撞点，位于每帧画面左边中点的两侧。 上行时，上面的碰撞点有效，即用上碰撞点碰撞行程开关，电机断电，由于其 惯性， 使画面正好位于窗口中;下行时，下面的碰撞点有效，当该撞点与行程 开关碰撞时，电机断电，由于其惯性，电机停止时，画面