陕西科技大学大学本科方案设计书(天塔

1、陕西科技大学毕业设计陕西科技大学毕业设计（论文）开题报告课题（论文）名称：天塔之光专业：机电一体化班级：陕西专学生姓名：薛飞学号：指导老师：禹光争起止日期：2011年4月10日至6月10日指导教师审核签字：开题报告、课题来源：校级题目。、设计题目的目的和意义1）设计目的：通过课程设计，进一步对所学习的知识加深理解，了解 PLC 的功能及原理，为今后就业积累一些经验。 矚慫润厲钐 瘗睞枥庑赖。2）设计意义：随着时代的发展与科学水平的进步，加强对 PLC技 术的研究具有重要意义。 原来的艺术灯饰控制系统常采用继电器逻辑 控制或电子逻辑控制装置，这种控制方式存在着硬件布线复杂 . 安装 和维护不方便

2、，灵活性差， 可靠性不高的缺点，尤其是在实现多层次 的大中型艺术灯饰的控制上工作量很大。 本设计采用PLC来实现艺术 照明灯的自动控制，具有工作量少，接线简单，工作可靠，易于修改 闪动次数和亮.火持续时间的优点，减少扫描时间，这是 PLC编程必 须遵循的原则， 这种设计可以满足各种造型要求， 受到良好的视觉效 果。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。三、现状和发展趋势PLC是目前工业控制中使用最为普遍的一种。 PLC是以计算机技 术为核心的通用工业自动化装置， 它将传统的继电器控制系统与计算 机技术结合在一起，具有高可靠性 . 灵活通用，易于编程和使用方便 等特点，近年来在工业自动控制 . 机电一体化以及

3、改造传统产业等方面得到广泛的应用，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。属于电类专业， 电气工程实际上是其母体。 电气工程及其自动化 的研究对象是电能，而电信息的检测、处理、控制等技术在电能从产 生到利用的各个环节中都起着越来越重要的作用。 因此，有关电信息 的研究也成了电气工程及其自动迄今为止， 通信和计算机都主要以电 作为信息的载体。因此，这些专业也都化专业的重要组成部分，专业 名称中也就有了的“及其自动化” 。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。近年来， PLC 的功能不断完善，随着计算机技术 . 信号处理技术 . 控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高， PLC 在运动控

4、 制.过程控制的领域也发挥着十分重要的作用。 PLC 由于采用通用监 控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。随着中国经 济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内， PLC 在我国仍将保持高速增长势头 。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。四、设计内容、途径和技术路线1）设计内容：（1）研究PLC的结构和原理。（ 2）根据控制要求确定相应的设计方案，绘出流程图，选择相应的 硬件设备，编写程序（优化程序）。（3）建立以PLC为基础的外围电路，并进行模拟和调试。2）途径：收集相关资料和文献，系统学习三菱系列 PLC程序控制技术，按 照自动化控制理论所建立的数学模型制定控制策略， 建立完

5、善仿真模 型并仿真。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。3）技术路线：根据三菱控制天塔之光要点和时性要求，以各种外围设备为执行 器，对输入元件的时序差进行运算，当为关闭时可控件的输出为0.当开启时，可控件的输出为 1.由于受到外部干涉较小，基本由 PLC 指令表对其进行时序控制，用编写好的程序，经检查在线进行调试， 在实验室，用计算机代替继电器控制；用程序代替硬件连接；输入输 出电平可与外部装置直接相连，并可实现扩展，用以实现最佳循环时 序效果。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。五、设计工作的主要阶段、进度及指标阶段起始时间结束时间进度技术指标第一阶段收集相关资料、PLC的结构和原 理及外围电路 设计丰富全面第二阶

6、段根据流程图写 出程序及软件 的使用，符合设 计要求符合设计要求第三阶段程序的传送及 调试。外围电路 的连接设计合理、结构化模块化第四阶段整理修改论文 预答辩详细全面六、最终目标及完成时间控制要求：要求设计 1 组霓虹灯，有十个灯管，要求十个灯管顺次点 亮，每个间隔 1 秒，当十个灯全亮后 1 秒，又全灭，然后再全亮，再 一次熄灭，如此循环 。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。在2011年6月6日完成三菱PLC控制天塔之光毕业设计。七、现有条件及必要措施1）现有条件：学校拥有多个电子电器实训室， 其中电工电子及其自动化实训室 拥有西门子、三菱、单片机控制的多种常用模板，以及编程器等。 鹅 娅尽損鹌惨歷茏

7、鴛賴。2）必要措施：通过实验获得实验控制顺序， 在现有顺序上发展各种信号间动作 控制，设计并编程相应的软件。八、指导老师审核意见指导老师签名：诚信声明本人郑重声明： 所呈交的大专毕业论文 （设计）是本人在指导老师的指导下， 进行研究工作所取得的成果， 成果不存在知识产权争议。 除文中已经注明引用的 内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。 本人 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。毕业论文（设计）作者签名：薛飞2011年 06 月 01日天塔之光PLC设计摘要：本文介绍

8、了利用三菱FX2N系列PLC对天塔之光的控制，阐述了控制方案。实现天塔之光功能的方式有多种， 可以采用早期的模拟电路、 数字电路或数模混合电路。今年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。 本文采用日本三菱公司生产的 FX2N-64MR 型PLC作为核心控制器进行天塔之光系统的设计，并且设计出了系统结构图、程 序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。 同时根据天塔之光的控制要求和 特点，确定PLC的输入输出分配，并进行现场调试。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。关键词： PLC 控制 天塔之光Sky Tower Design Light PLCAbs

9、tract: This paper describes the use of Mitsubishi FX2N Series PLC on the day of the con troltower of light, described the con trolscheme. Impleme nt day light tower features in differe nt ways, can be used early in the analog circuits, digital circuits or digital-analog hybrid circuits. This year wi

10、th the rapid developme nt of scie nee and tech no logy, microcontroller,PLCapplications continue to go deeper, and promote thetraditi onal con trol detect ion tech no logy con sta ntly updated.In thispaper, produced by Japan's Mitsubishi PLCFX2N-64MR-typedays, as the core controller, the light t

11、ower system design, and design a system structure diagram, program in struct ions,ladder and the in put and output term in alsof the distributi on program.The light of day un der both the con troltower requireme nts and characteristics to determ ine the distributio n ofPLC in put and output, and on-

12、site commissio ning.Key words: PLC control days the light tower渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。可编程控制器(PLC是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电 气控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使 用灵活方便， 易于扩展等优点而应用越来越广泛。 可编程控制器 ( Programmable Logic Controller )即PLC现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理 为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和运算等，并 通过数字量和模拟量的输入 / 输出来控制机械设备或生产过程

13、。美国电器制造商 协会经过 4 年调查，于 1980 年将其正式命名为可编程控制器( Programmable Controller )，简写为PC后来由于 PC这个名称常常被用来称呼个人电脑(Personal Computer)，为了区别，现在也把可编程控制器成为PLC铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。PLC的简介国际电工委员会(IEC)于1987年对PLC定义如下：国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第 一稿， 1985年1月又发表了第二稿， 1 987年2月颁发了第三稿。该草案中对可 编程控制器的定义是： “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

14、下应用设计。 它采用了可编程序的存储器， 用来在其内部存储和执行逻 辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式 的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关外围设 备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设汁。 ”擁締凤袜备 訊顎轮烂蔷。定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电一子系统” ，是一种一计算 机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序来改变 控制功能的工业控制计算机， 除了能完成各种各样的控制功能外， 还有与其他计 算机通信联网的功能。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。这种工业计算机采用“面向用户的指

15、令” ，因此编程方便。它能完成逻辑运 算、顺序控制、定时一计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控 制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体” ，易于“扩充”。坛摶乡囂 忏蒌鍥铃氈淚。定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境， 它须具有很强的抗干扰 能力、广泛的适应能力和应用范围。 这一也是区别于一般微机控制系统的一个重 要特征。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程” '为一 面有质的区别。PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规 定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。

16、買 鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。可编程序控制器是应用而最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置， 自研制成功开始使用以来，它己经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。 綾镝 鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。PLC的特点(1) 编程简单，使用方便 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言， 其符号与继电器电路原 理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图 语言，并川来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。(2) 控制灵活，程序可变，具有很好的柔 可编程序控制器产品采用模块化形式， 配备有品种齐全的各种硬件装置供用 户选用，用户能灵活方一使地进行系统配置，组

17、成不同功能、不同规模的系统。 可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、 时间继 电器、计数器等器件，硬件配置确定后， 可以通过修改用户程序， 不用改变硬件， 方便快速地适应工艺条件的变化，其有很好的柔性。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。(3) 功能强，扩充方便，性能价格比高 可编程序控制器内成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判 断、数据处理、 PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果 元件不够，只要加上需要的扩展单元元即可， 扩充非常方便。 与相同功能的继电 器系统相比，具有很高的性能价格比。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。(4) 控制系统设计及施工的工

18、作量少，维修方便 可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多， 故可以省下大量 的配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程 序控制器有较强的带负载能力、 可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 一般 可用接线端子连接外部接线。 可编程序控制器的故障率很低， 且有完善的自诊断 和显示功能，便于迅速地排除故障。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。(5) 可靠性高，抗干扰能力强 可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措 施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门 子公司S7一 200系列PLC内部EEPRO中，储存用户原程序

19、和预设值在一个较长 时间段 (190 小时)，所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池 模块，可以确保停电后中间数据能保存 2 00天。软件措施如故障检测、 信息保护 和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校验。从而提高了系统杭干扰能力，平 均无故障时间达到数万小时以上， 可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场， 可 编程序控制器已被广人用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。(6) 体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。PLC的应用日前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比 的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面

20、 : 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。1. 逻辑控制 可编程序控制器具有“与” 、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑 运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺 序逻辑控制。 数字量逻辑控制可以用于单台设备， 也可以用于自动生产线， 其应 用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2. 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与 顺序控制功能有机地结合在一起。 随着变频器、 电动机起动器的普遍使用， 可编 程序控制器可以与变频器结合， 运动控制功能更为强大， 并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装

21、配机械、机器人、电梯等场合。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3。过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟 量 I/O 模块，实现模拟量 (Analog) 和数字量 (Digital) 之间的 A/D 转换和 D/A 转 换，并对被控模拟量实行闭环 PID(比例一积分一微分)控制。现代的大中型可编 程序控制器一般都有 PID 闭环控制功能， 此功能已经广泛地应用于工业生产、 加 热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 恥諤銪灭 萦欢煬鞏鹜錦。4. 数据处理 可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功 能，可以完成数据的

22、采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也 可以通过通信功能传送到别的智能装置， 或者将它们保存、 打印。数据处理一般 用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、 冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。5。构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/O 之间的通信、 多台可编程序控制 器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备 (如计算机、变频器)之间的 通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控 制”的分布式控制系统。当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用 户应根据系统的需要选择可

23、编程序控制器， 这样既能完成控制任务， 又可节省资 金。 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。PLC的主要技术指标可编程控制器的种类很多， 用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术 性能指标的PLC可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个力一面 : 阌擻輳嬪諫 迁择楨秘騖。1. 输入/ 输出点数可编程控制器的 I/O 点数指外部输入、输出端子数量的总和。 它是描述的 PLC 大小的一个重要的参数。2. 存储容量PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。 PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表示系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。 氬嚕躑竄

24、贸恳彈瀘颔澩。3. 扫描速度可编程控制器采用循环扫描方式工作， 完成 1 次扫描所需的时间叫做扫描周 期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CUP的类型、机器字长等直接影响 PLC运算精度和运行速度。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。4，指令系统指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功 能就越强， 但掌握应用也相对较复杂。 用户应根据实际控制要求选择合适指令功 能的可编程控制器。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。5。通信功能通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模 块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能

25、力也己成为 PLC 产品水平的重要衡量指标之一。厂家的产品手册上还提供PLC的负载能力、外形 尺寸、重量、保护等级、适用的安装和使用环境如温度、湿度等性能指标参数， 供用户参考。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。PLC的分类按 I/O 点数容量分类一般来说，PLC处理的I/O点数比较多，反映控制关系比较复杂，用户要求 的程序存储器容量比较大，要求PLC的指令及其他功能比较多，指令执行的过程 比较快等。按PLC的输入输出点数可将PLC分为三大类。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。（1）小型机 小型PLC的功能一般以开关量控制为主，其输入、输出总数在256点一下，用户程序存储器容量在 4K字以下。现在的高性能小型机还具

26、有 一定的通信能力和少量的模拟量处理能力。这类PLC价格低廉，体积小，适合于控制单台设备，开发机电一体化产品。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。典型的小型机有OMRO公司的CPM2/系列、SIEMEN公司的S7-200系列、 MITSUBISH公司的FX系列和AB公司的SL500系列等整式PLC等产品。鶼渍螻偉阅劍 鲰腎邏蘞。（2）中型机 中型PLC的输入、输出总点数在256-2048点之间，用户程序 存储器容量达到2-8K字。中型PLC不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具 有更强的数字计算能力， 它的通信功能和模拟量处理能力更强大。 中型机的指令 比小型机更丰富，适用于更复杂的逻辑控制系统以及连续生

27、产过程控制场合。 纣 忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。典型的中型机有SIEMENS司的S-300系列、OMRO公司的C200H系列、AB 公司的SLC500系列模块式PLC等产品。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。（3）大型机 大型PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程序存储其容量达到8-16K字。大型PLC的性能已经与工业控制计算机相当，它具有计算、 控制和调节的功能，还具有很强的网络结构和通信联网能力。它的监视采用 CRT 显示，能够表示过程动态流程，记录各种曲线，PID调节参数选择图；它配备多种智能板，构成一个多功能系统。这种系统还可以和其他型号的PLC互联，和上 位机相连， 组成一个集中分布的生产过

28、程和产品质量控制系统。 大型机适用于设 备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。典型的大型PLC有 SIEMENS公司的S7-400系列、OMRO公司的CVM和 CS1 系列、SB公司的SLC5/05系列等产品。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。上述划分没有严格的界限，随着 PLC技术的飞速发展，某些小型PLC也具备 中型机和大型机的功能，这也是 PLC的发展趋势。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。按结构形式分类按PLC物理结构形式的不同，可分为整体式（也称单元式）和组合式（也称 模块式）两类。（1） 整体式结构 整体式结构的PLC是酱中央处理器（CUP、存储器、输 入单元、电源、通信端口

29、、 I/O 扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。内外还 有独立的 I/O 扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成 PLC 不同配置与主机配合使用。整体式结构的 PLC结构接凑、体积小、成本低、安装 方便。小型机常用这种结构。 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。（2） 组合式结构 这种结构的PLC是酱CPU输入单元、输出单元、电源、智能 I/O 单元，通信单元等分别做成相应的电路板和扩展模块。 组合式的特点是 配置灵活， 输入接点、输出接点的数量可以自由选择， 各种功能模块可以依需要 灵活配置。大中型PLC常用组合式结构。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。第一章 任务分析1.1 任务说明本人的设计是利用P

30、LC控制天塔之光，天塔之光由10盏灯按照一定的规律点亮, 不断闪烁发光而成的。1.1.1 控制要求控制要求：要求设计 1 组霓虹灯，有十个灯管，要求十个灯管顺次点亮，每个间 隔 1 秒，当十个灯全亮后 1 秒，又全灭，然后再全亮，再一次熄灭，如此循环。 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。1.1.2 示意图1.2 任务分析第二章设计方案的确定2.1设计思路2.2设计方案的确定继电接触器控制继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生 跳跃式变化的自动控制器件。它是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上， 用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件，也可以说用来控制较高 电压或较

31、大功率的电路的电动开关， 给继电器工作线圈一个控制电流，继电器就 吸合，对应的触点就接通或断开。在供电电路中，继电器也被称为接触器。一般继电器分交流继电器与直流继电器， 分别用于交流电路和直流电路，另外，依 据其工作电压的高低，有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压， 使用于不同的控制电路上。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。继电器控制的优点（1） 所有控制功能及信号处理均由硬件实现，线路直观，易于理解和掌握， 适合于一般技术人员和技术工人所掌握。 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。（2） 系统的保养、维修及故障检查无需较高的技术和特殊的工具、仪器。（3）经济实惠。继电器控制的缺点（1）

32、 系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良， 因而故障率较高，机械寿命短。（2） 普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功能不 易增加，技术水平难以提高。 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。2.2.2 PLC 的控制PLC 是 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置， 它采用可以编制程序的存储器， 在其内部执行逻辑运算， 记时、计数和算数运算 等操作指令。 并能控制各种类型的机械或生产过程， 与其控制系统连成一体、 易 于扩展其功能的原则而设计的， 用于控制步进电动机或伺服电动机， 实现对各种 机械的位置和运行控制，利用有 CAD 转换功能，

33、完成对温度、压力速度和流量 等模拟量的调节与控制。 并取代传统的继电器控制控制电路构成的逻辑控制、 顺 序控制，用于单机控制， 也用于机群控制及自动化流水线控制， 实现对组合机床、 注塑机、印刷机、装配生产线、 包装生产线及电梯的控制及冶金、 化工、热处理、 锅炉控制 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。PLC 的优点1）可靠性高，抗干扰能力强2）配套齐全，功能完善，适用性强3）易学易用，深受工程技术人员欢迎4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造5）体积小，重量轻，能耗低PLC 的缺点PLC 的体系结构是封闭的， 各 PLC 厂家的硬件体系互不控制规程兼容， 编程语言及指 令系统也各异，当用户选择

34、了一种 PLC 产品后，必须选择与其相应的，并且学习特定的编 程语言。 鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。2.2.3 单片机的控制单片机是由中央处理器 、存储器、中断 I/O 接口等组成，具有高集成度高 可靠性强控制功能低电压， 低功耗及低价格组成的控制系统， 随着大规模集成电 路技术的飞跃发展以及实际应用的刺激，集成电路性能价格比更为优越，体积、 质量大为减小微型计算机单片机应运而生。 由于新制造工艺， 并使用了计算机 辅助设计技术，使得集成度高达 12万只管子 /片，其运算速度控制功能也大大提 高，由于它的诸多优点， 因而被广泛应用于许多场合， 如在测控系统中一些工业 自动化的控制系统。在智能化仪器仪

35、表中的应用智能化、 数字化系统控制的应用， 在机电一体化控制系统中的应用， 在智能接口中的应用及人类生活电器控制系统 中的应用， 甚至超出了计算机控制的领域。 但由于其各种缺点因此只在仪表和简 单的控制电路上应用。 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。单片机控制优点：设计简单，程序编写简单，成本低。单片机控制优点速度慢，功能不强，精度低。综上所述，选择 PLC 控制系统第三章 硬件设计3.1元器件清单设备名称型号规格数量单位备注PLCFX2N-16MR1只三菱小型单极短路 器DZ47-631只单相电源插头5A1只熔断器底座RT18-323只电脑1台熔管2A3只塔灯220V15W10只铜导线BVR-1.5m

36、m2若干米双色线3.2 PLC的选型日本三菱FX2nFX2n系列PLC的主机成为基本单元，包括CPU存储器、输入输出口及电源， 是PLC的主要部分。为主机备有的扩展其输入输出的扩展单元，扩展模块及特殊功能模块单元扩展单元是用于增加I/O点数的装置，内部设有电源。扩展模块用 于增加I/O四谙熟及改变I/O比例，内部无电源，由基本单元一起使用。FX2n系列PLC输入继电器及输出继电器的序号为 8进制，其余器件的序号为十进制。 从元件的最大序号可以了解可编程序控制器可能具有某类器件的 最大数量。例如输入继电器的编号范围为 X0X177,为8进制编号，可计算出FX2n系列PLC可 能接入的最大输入信号

37、数为18点，这是以CPU所能介入的最大输入信号数量标 示的，并不是一台具体的基本单元或扩展安装的输入口的数量。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。FX2n系列PLC有基本指令27条；步进梯形指令2条；应用指令128种，298 条。FX2n系列PLC的步进梯形指令是采用步进梯形图编制顺序控制状态转移图 程序的指令，它包括STL和RET两条指令。其中步进梯形指令 STL是利用内部状态软元件，在顺序控制程序上进行工序步进控制的指令；返回RET旨令是表示状态流程结束用于返回主程序的指令。 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。3.2.2 德国西门子 S7S7-200系列属于整体式小型PLC用于代替继电器的简单控制场合， 也可以 用

38、于复杂的自动化控制系统。整体式 PLOW CPU模块、I/O模块和电源装在一个 箱型机壳内。S7-200系列PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、 模拟量I/O扩展模块供用户选用，CPU莫块和扩展模块用扁平电缆连接。詩叁撻訥 烬忧毀厉鋨骜。3.2.3 美国通用GE Fanuc PLC 系列 90-70 GE Fanuc 系列 90 家族中高性能，大规模的系 列系统机架采用标准的VME总线结构可构成完全同步的CPC热备冗余配置 ESD双重化和三重化GM系统配置具有梯形图逻辑，C, SFC STATE_OGIC等多 种编程能力 系列 90-30 成本低，性能高, 易于组态，便于安装

39、可构成同步的 CPU 热备冗余配置 VersaMax "Six Sigma" 品质控制原则 多种诊断功能 活的通讯端 口 功能强大的处理器 网络接口和特殊模块 系列 90-Micro 一体化结构设计 极 强的通讯功能 适合低成本的小规模控制场合，最具竞争力系列90-30PLC是GEFanuc系列90可编程序控制器家族的一员，提供最先进的编程特性，易于组态， 便于安装，独有的创新结构开辟了一条最经济的工业控制途径。领先的技术 系 列90-30PLC成本低，性能高，能方便地取代从简便的继电器到复杂的中型自动 化应用系统场合。几年前需由高档 PLC完成的任务现在则由系列90-30

40、来代替。 GE Fa nuc不断地推出新产品，扩大使用范围，显示了其技术的领先地位，它的 CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功 能模块，能完成复杂的操作。另外系列90-30PLC有功能很强的特殊模块可供选择，包括轴定位模块，高速计数器模块，BASIC和 C语言协处理器模块及Genius 通讯模块。GEFanuc丰富的开关量I/O和模拟量I/O、简化启动和故障自诊以及 容易与其他PLC计算机集成一体的特性，使您确信，系列 90-30是现在与未来 PLC的明智选择。促进与第三方的合作促进与第三方的合作为了及时解决用 户的需求，GE Fanuc提供第三家工业设备

41、和软件包，合作的结果进一步扩大了 系列 90-30 的能力，通用的产品包括：热电偶、热电阻、步进电机模块、大电流 继电器模块。NATURAL LANGUAGE STATE LOGIC CONNTRO些在系列 90-30 编 程方面没有经验的用户提供了新的编程方式。 有些厂家具有数据采集和控制软件 产品，将用系列 90-30 与个人计算机连机。 这些软件包提供的软件和系列 90-30 之间的结合天衣无缝，许多操作接口使用 SNP通讯协议与具有内装接口的系列由于各类PLC的工作原理、控制方法及编程程序语言的差别不太大，所以选择日本三菱公司生产的选用 FX2N 16MR型号 PLC3.3 灯泡选择普

42、通白炽灯泡的优缺点， LED 灯泡的优缺点白炽灯白炽灯又叫做电灯泡，它的工作原理是电流通过灯丝（钨丝，熔点达 3000 多摄氏度）时产生热量， 螺旋状的灯丝不断将热量聚集， 使得灯丝的温度达 2000 摄氏度以上，灯丝在处于白炽状态时，就象烧红了的铁能发光一样而发出光来。 灯丝的温度越高，发出的光就越亮。故称之为白炽灯。白炽灯发光时，大量的电 能将转化为热能，只有极少一部分（可能不到 1%，没计算过）可以转化为有用 的光能。 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。白炽灯发出的光是全色光，但各种色光的成份比例是由发光物质（钨）以及 温度决定的。 比例不平衡就导致了光的颜色的偏色， 所以在白炽灯下物体的颜色 不够

43、真实。 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。白炽灯的寿命跟灯丝的温度有关，因为温度越高，灯丝就越容易升华。日光 灯两端发黑过程是： 钨丝的升华直接变成钨气， 这些钨气体遇到温度较低的灯管 壁又凝华在灯管壁上而发黑的， 稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。当钨丝升华到比较细瘦时，通电后就很容易烧断，从而结束了灯的寿命。所 以白炽灯的功率越大。荧光灯 荧光灯又叫做日光灯，它的工作原理：日光灯管简单的说是个密闭的气体放 电管。管內主要气体为氩（argon）气（另包含氖neon或氪krypton）气压约大气的 0.3%。另外包含几滴水銀形成微量的水银蒸汽。 水银原子约佔所有气体原子 的千分之一的比例。 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。日光

44、灯管是靠着灯管的汞原子，由气体放电的过程释放出紫外光 （主要波長 为2537埃=2537Xl0-10m）。所消耗的电能约60%可以转换为紫外光。其他的能 量則转换为热能。 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。日光灯由灯管內表面的荧光物质吸收紫外光后释放出可見光。 不同的荧光物 质 会发出不同的可見光。一般紫外光转换为可見光的效率约为 40%。因此日光 灯的效率约为60% X 40% = 24%大约为相同功率钨丝电灯的两倍。 钡嵐縣緱虜荣 产涛團蔺。节能灯节能灯又叫紧凑型荧光灯 （国外简称 CFL 灯）具有光效高 （是普通灯泡的 5倍）， 节能效果明显，寿命长 （是普通灯泡的 8 倍），体积小，使用方便等优点

45、。它的工 作原理和日光灯基本相同。 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。节能灯除了白色 （冷光）的外，现在还有 *（暖光）的。一般来说在同一瓦数 之下，一盏节能灯比白炽灯节能 80%，平均寿命延长 8 倍，热辐射仅 20%。非严格的情况下，一盏 5 瓦的节能灯光照可视为等于 25 瓦的白炽灯， 7 瓦的节能 灯光照约等于 40 瓦的， 9瓦的约等于 60瓦的。 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。LED 灯LED 灯( Light Emitting Diode )又叫发光二极管，它是一种固态的半导体器 件，可以直接把电转化为光。 LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附 在一个支架上， 一端是负极， 另一端连接电源

46、的正极， 使整个晶片被环氧树脂封 装起来。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导 地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子，中间通常是 1 至 5 个周期的 量子阱。当电流通过导线作用于这个晶片的时候， 电子和空穴就会被推向量子阱， 在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 发 光的原理。 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。LED 灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点， LED 灯具从 室外装饰，工程照明，逐渐发展到家用照明。 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。综合以上所述最终决定选择 LED 灯3.4 塔体材料的选择3.5I/O 接线图第四章

47、软件设计4.1流程图4.2基本指令介绍助记符含义继电器备注LD常开触点与母线连接X，Y, M,S, T，CLDI常闭触点与母线连接X，Y，M,S, T，CLDP取脉冲上升沿X，Y, M,S, T, CLDF取脉冲下降沿X, Y, M,S, T, CAND常开触点串联连接X, Y, M,S, T, CANI常闭触点串联连接X, Y, M,S, T, CANDP与脉冲上升沿X, Y , M,S, T , CANDF与脉冲下降沿X, Y , M,S, T , COR常开触点并联连接X, Y , M,S, T , CORI常闭触点并联连接X, Y , M,S, T , CORP或脉冲上升沿X, Y ,

48、 M,S, T , CORF或脉冲下降沿X, Y , M,S, T , CANB电路块串联连接无ORB电路块并联连接无OUT线圈驱动X, Y , M,S, T , CSET置位RST复位PLS上升沿产生脉冲Y , MPLF下降沿产生脉冲Y , MMC主控Y , MMCR主控复位Y , M不许使用特殊MMPS进栈无MRD读栈无MPP出栈无INV取反无NOP空操作无END结束无4.3 I/O 分配表输入输出元件代号功能输入点元件代号功能输出点SB1启动X0L0产生天塔之 光Y0SB2停止X1L1Y1L2Y2L3Y3L4Y4L5Y5L6Y6L7Y7L8Y8L9Y94.4梯形图wn xniIInTil

49、 T21 IITOTIO9s9 be i s s uzca I-n g9 blB ¥9LPnWP3LPIISU>TilAHITI7ORMOUTYOM回AHtTieOUTT4<ieLDT4P5LPfT8LDTilTICOKIWourY0I5w?ANITieOUT15(!315丹LMTt3TilAMITitonZOUTroiem“i【Tit1OUTTB<i«LPnWP3LMTSL>THAM【T14(M3AMIOUTtM?MKtntourTTCHLDTTWP3LP(T8LPTil*【Til013舸twr1010«?AMITieOUTT8MIS TilT12YOUTie reTit THTI2T12Til Tl>T14T14T15 T1S Tit TIC Tl? TU T “ T Tit Tl»T： *TMcurEM>Til第五章 调试及结果5.1 调试注意事项系统调试的要点及注意事项（ 1）常规检查 在通电之前要耐心细致的做一系列的常规检查 （包括接 线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检