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PLC课程设计报告-- 抢答器PLC 控制系统设计抢答器PLC控制系统设计一：题目要求1．设备概况实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。
目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。
现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。
但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。
本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。
2．控制要求1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
3）抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。
当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。
5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
3．设计任务1) 根据控制要求，进行抢答器PLC控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
智力竞赛抢答器设计[摘要]抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。
通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。
本文介绍一种数字式抢答器的设计方案,其程序设计简单,通过PLC的梯形图设计完成,利用SWOPC-FXGP/WIN-C软件编辑程序，仿真验证 ,非常适用于多种竞赛场合。
[关键词] PLC 触摸屏抢答控制报警功能定时功能数码显示一、引言PLC在我国的应用已有二十几年的历史，随着目前生产自动化水平的提高，以及各种监控系统的需要，PLC其外部电路简单、模块化结构、可靠性高，尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点，在工业的应用中越来越广泛。
它将传统的继电器控制技术与计算机和通信技术融为一体。
在实际现场，设备操作方便，管理维护简单，能根据各种突发事情，做出实时的正确反应，在各类竞赛中，都离不开抢答器，虽然市场上有许许多多种抢答器，但功能却各不相同，而所编程序也各不相同，据此，现以F940GOT触摸屏和三菱FX2N系列结合，进行程序设计并仿真验证,设计了一款用触摸屏GOT作为PLC输入和输出设备的抢答器。
该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身，而且其编程简单，容易理解掌握，工作稳定可靠，扩展性能强。
二、方案论证与比较：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：1、具有触摸屏控制的功能。
2、具有得分统计的功能。
3、具有定时功能。
4、具有数据锁存和显示的功能。
三、总体设计思路（一）设计任务与要求：1.设计内容：要求设计一台带触摸屏并可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
2.设计要求：1)主持人开始、复位、抢答指示和得分统计牌在GOT画面上设置。
抢答器的抢答按钮、开始指示灯、报警器、LED数码管仍用PLC的输入输出设备。
2）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮SB1 ~ SB4表示。
每桌上设有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为SB1，SB2，SB3，SB4。
目录1、绪论 (1)2、整体方案的选择 (2)3、硬件电路设计 (10)4、软件分析 (14)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1、绪论抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中，都可能会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。
目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。
这抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式却简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。
近年来随着科技的飞速发展，单片机、CPLD、PLC的应用正在不断地走向深入，因此设计出系统的可靠性和稳定性也在不断的提高，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。
鉴于PLC在我国的应用已有二十几年的历史，随着目前生产自动化水平的提高，以及各种监控系统的需要，PLC以其外部电路简单、模块化结构、可靠性高，尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点，在工业的应用中越来越广泛。
本次设计的是一款基于三菱FX2N-48MR型PLC控制的抢答器，系统包括抢答控制按钮、抢答成功指示灯、数码管显示等等。
该系统的设计编程简单，容易理解掌握，且工作稳定可靠。
总体电路的设计简单。
设计的系统在很大程度上提高了系统运行的稳定性。
1.1竞赛抢答器的研究背景及意义智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们增加一些科学知识和生活常识。
智力竞赛抢答器的电路各种各样，有的很简单，也有的比较复杂，比如用发光二极管或用双向晶闸管控制的灯泡指示抢答组别的电路可以做的很简单，如果用数字显示抢答组别，电路会相对复杂一些。
本文介绍的是用数字显示抢答组别的智力竞赛抢答器。
作为智力竞赛抢答器主控制器的PLC，在其发展初期，由于价格较高以及其功能还主要是逻辑控制，使得其应用受到限制。
电气控制与可编程控制器课程设计题目：智力抢答器PLC控制班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：评语：成绩一、问题描述在各种形式的智力竞赛中，抢答器作为智力竞赛的批判装置得到了广泛的应用。
设计抢答器的原则是：(1)可以根据参赛者的情况，自动设定答题时间。
(2)能够用声光信号表示竞赛状态，调节赛场气氛。
(3)用数码管显示参赛者的得分情况。
控制要求如下：(1)竞赛开始时，主持人接通启动/停止按钮（SA），指示灯HL1亮。
(2)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S内无人抢答，赛场的音响（HA）发出持续 1.5S的声音，指示灯HL2亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。
(3)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S内有人抢答（按下抢答按钮SB3、SB4或SB5），则最先按下按钮的信号有效，相应的抢答桌上的抢答按钮灯（HL3、HL4或HL5）亮，赛场的音响发出短促音，这里的要求是（0.2sON,0.2sOFF,0.2sON）。
(4)当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮（SB6），抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到（假设为1分钟），赛场的音响发出持续3s的长音，抢答桌上抢答灯再次亮。
(5)如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分（分数自定），同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3s(闪烁频率为0.3sON,0.3sOFF)。
(6)如果抢答者在规定的时间不能正确回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分（分数自定）。
二、PLC选型及硬件配置此设计采用S7-300PLC，S7-300系列PLC采用紧凑的、无槽位限制的模块结构，其主要组成部分有金属导轨、电源模块（PS）、型号模块（SM）、功能模块（FM）、接口模块（IM)、通信处理器（CP）和中央处理器（CPU)模块等，这些模块都安装在金属导轨上，通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其他S7-300PLC相连。
内蒙古工业大学2012~2013学年第二学期基于PLC的抢答器课程设计任务书姓名学号专业班级指导教师一．系统说明在很多竞赛活动中，经常用到抢答器。
对抢答器的控制要求是：当多个抢答输入信号输入时，抢答器只接收第一个到来的信号，而不接收后面到来的输入信号并使第一个到来的输入信号相应的灯有所反应。
本系统中设有4个抢答输入按钮、7个输出指示灯，一个复位按钮、一个开始按钮。
在主持人的主持下,参赛人通过抢先按下按钮回答问题。
首先应使用复位按钮复位后做好抢答准备。
当主持人说开始，并同时按下开始按钮，抢答开始,并有三十秒限定时间。
1．若抢答者在此前抢先输入，则属违规要予指示该台台号，同时红灯亮,以便扣分惩罚。
2.只有在主持人按下开始抢答按钮后（绿灯亮），抢答者才能抢答，首先按下抢答器的，利用指示灯作为指示。
3.如果在二十五秒时间内各参赛人均不抢答,此时黄灯闪烁作为警示，到三十秒红灯亮，提示答题时间到。
4.主持人按下复位按钮后，新一轮抢答开始。
二 . 设计要求1.根据系统说明分析题目的要求和目标，弄清输入信号和输出信号以及这些信号的性质（ON或OFF），写出I/O分配表，画出输入和输出连接图。
2.根据输入输出的点数选择PLC的型号, 掌握器件及电器设备的使用方式。
3.根据系统的工作顺序条件，画出流程图。
4.编写系统梯形图程序，并在PLC环境中调试运行。
三 . 设计报告报告内容包括设计思想、方案选择、器件选择及电器设备明细表、I/O分配图、系统接线图、流程图、梯形图、程序清单、系统工作原理和设计心得等。
四 . 设计时间一周1.周一，布置任务，学生查找资料、进行方案选择、器件选择。
2.周二～周四，学生编写电器设备明细表、I/O分配图、系统接线图、流程图，并编写梯形图、程序清单，完成设计报告。
3.周五，学生答辩，交报告。
本科毕业论文（设计）题目：知识竞赛抢答器PLC设计摘要随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。
最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。
因此，一种能够体现竞赛的公开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。
关键词：PLC；知识竞赛抢答器；七段数码器；IO分配AbstractWith the development of our country economy and cultural industry,public competition requires a fair adjudgement in many occasions,such as securities and ruling stock trading and various intelligence contest etc, resulting in various responder. First vies to answer first is composed of priority encoder which is constiuted by logic circuit, the speed and reliability of it is not high and the circuit is complex, but the function is simple. especially when there are many responders, it is more difficult to achieve. Therefore, a responder to reflect a kind of openness, fairness and impartiality of the knowledge competition is a kind of demand occupations.The core of this design is based on PLC ,it is composed of system structure diagram, procedures, ladder-diagram and the allocation of input and output terminals,the design not only retains the basic function of the the original responder but increases a series of practical function and simplifies the circuit structure, it will be easy and flexible to its control, as long as change the PLC control procedures, you are able to change the program of the competition responder, making the competition fair and justice.Key words：PLC; The knowledge competition responder;7 digital device;IO distribution目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题研究内容 (1)1.3 可编程控制器概论 (2)1.3.1 PLC的简介 (2)1.3.2 PLC的用途 (3)1.3.3 PLC的特点 (4)1.3.4 PLC的分类 (5)2 整体方案的选择 (7)2.1 整体功能介绍 (7)2.2 竞赛抢答器的控制要求 (7)2.3 用单片机和PLC分别做系统的比较 (8)3 硬件电路设计 (10)3.1 控制特点分析 (10)3.2 PLC机型的选择步骤与原则 (10)3.3 流程图 (12)3.4 PLC与七段LED显示器连接设计 (12)3.4.1 LED数码管的结构及主要特性 (12)3.4.2 PLC与七段数码管方案选择 (13)3.4.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (14)3.4.4 外部硬件接线图 (14)4 软件设计 (16)4.1 IO分配 (16)4.2 根据控制要求进行梯形图设计 (17)4.3 源程序 (21)4.4程序运行过程分析说明 (23)4.4 程序的下载、安装和调试 (24)5 总结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论1.1 课题研究背景目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。
plc抢答器设计随着我国工业的快速发展，可编程控制器技术(简称PLC技术)更广泛地应用于工业控制的各个领域。
许多中等职业学校已将其作为机电专业的主干专业课程。
该课程是在《电子技术基础》、《电工技术》和《电力拖动》等课程的基础上开设的。
学过本课程后，学生能够掌握可编程控制器技术的基本知识与技能，具有应用可编程控制器解决简单实际问题的能力。
今天我说课的题目是《简单智力抢答的PLC控制》。
下面我将从教材内容、教学策略、教学过程和教学反思等四方面加以说明。
一、教材内容1.使用教材我校使用的教材是由高等教育出版社出版的《PLC项目实训——FX2n系列》三菱系列(项目式教学),该教材是中等职业学校电气工程系教学用书.2.本课教学内容在教材中的地位和与相关知识的联系《简单智力抢答的PLC控制》是本课的第一个、也是最简单的典型工作任务。
通过本次课的学习，使学生初步学会对简单的PLC控制系统进行设计、接线与调试的步骤和方法。
掌握本节课内容对于学生学好PLC这门课至关重要的作用。
3(教学目标根据课程教学大纲对本课教学内容的要求，根据学生的实际，在“以能力为本位，以就业为导向”思想的指导下，确定了本次课的教学目标:知识与技能1.学会综合运用基本逻辑指令(触点的串并联，线圈驱动等指令)，即应用典型的启保停程序和互锁原理编制抢答器程序。
2.进一步熟练使用FX—2n三菱编程软件进行程序的编写、运行及调试。
3.学会对简单智力抢答的PLC控制系统进行设计、接线与调试的步骤和方法。
过程与方法通过提问、引入实例导入新课，采用引导探究法启发学生思考发现，实现知识的层层深入;采用项目教学法、演示法、角色扮演法，在小组既合作又分工明确中，按步骤完成工作任务。
利用信息化教学手段进行竞技比试;采用教师评价、学生互评与自评等形式对学生进行评价。
情感、态度与价值观1.在自主探究与合作学习中，收获成功、树立自信心和体验团队合作精神。
2.在教师的引导与鼓励中，培养学生的创新能力。
竞猜抢答plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、原理及功能。
2. 使学生了解PLC在工业控制中的应用及优势。
3. 让学生掌握PLC编程软件的使用方法，能进行基本的程序编写和调试。
技能目标：1. 培养学生运用PLC技术解决实际问题的能力，提高学生的动手操作能力。
2. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，提高竞猜抢答活动的组织与参与能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及工业控制领域的兴趣，激发学生主动学习的热情。
2. 培养学生勇于挑战、积极参与的精神，提高学生面对困难的勇气和信心。
3. 培养学生遵守竞赛规则、尊重对手，形成良好的竞技道德。
课程性质：本课程为实践性、互动性较强的课程，结合竞猜抢答活动，激发学生的学习兴趣和参与热情。
学生特点：学生具备一定的电气基础和计算机操作能力，对新技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需引导学生掌握PLC相关知识，注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本概念：介绍PLC的定义、发展历程、分类及基本构成。
教材章节：第一章第一节2. PLC工作原理：讲解PLC的工作过程、扫描周期、输入输出接口等。
教材章节：第一章第二节3. PLC编程软件使用：学习PLC编程软件的安装、界面认识、基本操作及程序调试。
教材章节：第二章4. PLC基本指令：学习PLC常用的逻辑指令、定时器、计数器等。
教材章节：第三章5. PLC程序设计：介绍PLC程序设计的方法、步骤，以实际案例进行讲解。
教材章节：第四章6. PLC在工业控制中的应用：分析PLC在各个领域的应用实例，了解其优势。
教材章节：第五章7. 竞猜抢答活动设计与实践：结合PLC技术，设计并实施竞猜抢答活动。
教材章节：综合实践教学内容安排与进度：第一周：PLC基本概念、工作原理第二周：PLC编程软件使用第三周：PLC基本指令学习第四周：PLC程序设计、工业控制应用第五周：竞猜抢答活动设计与实践教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生能够逐步掌握PLC技术及其应用。
课程设计任务书及成绩评定设计题目竞赛抢答器的设计目录摘要 (1)关键字 (1)Abstract (1)Key words (1)1.绪论 (2)课程设计研究内容 (2)竞赛抢答器操纵要求 (2)2.系统总方案设计 (3)设计要求 (3)方案分析 (3) (3)系统结构框图设计 (3)流程图设计 (4)I/O分派表 (6)硬件电路图 (7)数码管显示部份 (8)依照设计要求梯形图设计 (9) (13)调试进程总结 (14)展望后续 (15)参考文献 (16)竞赛抢答器的设计摘要：随着我国经济和文化实业的进展，在很多公布竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各类智力竞赛等，因此显现了抢答器。
最初的抢答器是由优先权编码器组成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，靠得住性不高，功能也比较简单，专门是当抢答路数很多时，实现起来就加倍困难。
因此，一种能够表现竞赛的公布、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图和输入输出端子的分派方案，在保留了原始抢答器的大体功能的同时又增加一系列的有效功能并简化其电路结构，其将以其操纵方便，灵活，只要改变输入PLC的操纵程序，即可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。
关键字：PLC；竞赛抢答器；七段译码器Design Of Contest ResponterStudent majoring in Atomation Name YangchongtaoTutor ShenyongAbstact:With the development of China's economy and culture industry, in many publicoccasions require a fair competition competition award, such as securities, stock trading and various intelligence contest, hence the responder. Responder firstlogic circuit is composed of a priority encoder, the operation speed slow, circuit complexity, reliability is not high, the function is simple, especially when theanswer way a lot, it is more difficult to achieve. Therefore, one can reflect therace open, fair, justice knowledge contest Responder become a demand.This design takes PLC as a core design of the system structure diagram, program instructions,ladder diagram as well as input and output terminal assignment,while retaining the basic functions of the original responder and a series of practical functions and simplify the circuit structure, the control is convenient,flexible, as long as the change control procedure input PLC, responder schemecan change the contest Responder, which makes the competition and constantly improve its fairness, impartiality.Key words: PLC Race responder The seven segment decoder1绪论目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采纳模拟电路、数字电路、单片机或PLC芯片、运算机操纵系统等四类产品。
设计题目知识竞赛抢答器PLC控制系统设计学生姓名专业机电一体化技术应用班级指导教师姓名职称课题来源任务书下达时间（2012-5-6）教研组长签字教学部主任签字1、毕业设计目的1）指导学生从接线工作开始，最终基本能够独立设计、组建、调试、维护一个典型的小型PLC应用系统，为学生即将从事的专业工作奠定基础。
2）提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力。
2、毕业设计任务要求独立完成知识竞赛抢答器PLC控制系统设计与调试。
竞赛抢答器的控制要求（1）知识竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。
（2）设裁判队为裁判台，参赛对为参赛台。
裁判台设有音响和裁判灯，并且设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛台灯。
1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1-EL4。
（3）知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下裁判台的开始按钮SB0后15S内抢答，并由数码管显示时间。
如提前抢答，抢答器发出“违规”信号。
15S时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题作废。
在有队抢答的情况下，则抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时，并由数码管显示出抢到题的参考队号，抢到题的队必须在30S内答完题，如30S内未答完，则作超时处理。
（4）灯光与音响信号的意义如下：[1] 音响叫（响1S）+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。
[2] 音响叫（响1S）+某台灯亮+总台灯亮，某参赛队违规。
[3] 音响叫（响1S）+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。
（5）在某个题结束后，裁判员按下台上的复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答作好准备。
（6）各输出端口统一采用直流24V电源。
3、毕业设计重点解决的问题学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行知识竞赛抢答器PLC控制系统原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
知识竞赛抢答器 PLC设计第一章 概述可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、 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。
他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还 可以定时，计数和算术运算等，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。
美国电气制造商协会经过 4 年调查，与 1980 年将其正式命名为可编程控制器，简写为 PC。
后来由于 PC 这个名称常常被用来称呼个人电脑 （Programmable Controller）（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为 PLC。
长见的几种 PLC 如下 图1-1所示：图 1-1 三种常见的 PLC1.1PLC 的简介国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下:PLC 是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可 以编制程序的控制器。
它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等 操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。
PLC 及其有关的 外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。
事实上,PLC 就是以嵌入式 CPU 为核心,配以输入,输出等模块,可以方便的用于工业控制 领域的装置。
PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。
1.2PLC 的用途与特点1.2.1 PLC的用途PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。
但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC 的 应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、 纺织、环保等行业。
PLC的应用通常可分为五种类型：（1）顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。
PLC可 应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。
如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机 械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。
（2）运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位 置控制模版。
在多数情况下，PLC 把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数 轴到目标位置。
每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。
相对来说，位置控制模块比计算机数值控制（CNC）装置体积更小，价格更低，速度更快， 操作方便。
（3）闭环过程控制 PLC 能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。
PID （Proportional Intergral Derivative）模块的提供使 PLC 具有闭环控制功能,即一个具有 PID 控制能力的 PLC 可用于过程控制。
当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID 控制算法会 计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。
（4）数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制（CNC） 设备紧密结合的趋向。
著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC控制 功能作为 PLC 的一部分。
为了实现 PLC 和 CNC 设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗 口软件。
通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC设备使用。
美国GE公司的CNC 设备新机种也同样使用了具有数据处理的 PLC。
预计今后几年 CNC 系统将变成以 PLC 为主体 的控制和管理系统。
（5）通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔性制造系统 （FMS）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展 PLC 之间，PLC 和上级计算机之间 的通信功能。
作为实时控制系统，不仅 PLC 数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障 时的对策。
1.2.2PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性高 继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用 了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时 受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、 时间继电器。
由于触点接触不良，容易出现故障，PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间 继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/101/100， 因触点接触不良造成的故障大为减少。
而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。
微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁波干扰，电源波动，机械 振动，温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。
而 PLC 在电子线路、机械 结构以及软件结构上都吸收了生产控制经验，主要模块均采用了大规模集成电路，I/O 系统 设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、抗震等都有精确的考虑； 在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰能力，目前个生产厂家生产的 PLC，平均无 故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时，有的甚至达到了几十万小时。
（2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 PLC产品均成系列化生产，品种齐全， 外围模块品种也多，可有各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。
在 PLC 构成 的控制系统中，只需在 PLC 的端子上接入相应的输入、输出信号线即可，不需要诸如继电器 之类的物理电子器件和大量而有繁杂的硬件接线线路。
当控制要求改变，需要变更控制系统 功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，修改接线量很小。
同一个 PLC 装置有、用于不 同的控制对象，只是输入、输出组件和应用软件不同而已。
（3）编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑到现场工程 技术人员的技能和习惯，PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。
梯 形图与继电器原理图相类似，直观易懂，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，深受 现场电气技术人员的欢迎，近年来又发展了面向对象的顺序控制流程图语言，也称功能图， 使编程更加简单方便。
（4）功能完善，扩展能力强 PLC中含有数量巨大的用于开关量处理的继电器类软件， 可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器控制所不能实现的。
PLC 内部具 有许多控制功能，能方便地实现D/A、A/D转换及PID运算，实现过程控制、数字控制等功能。
PLC 具有通信联网功能，他不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许 多生产线。
他不但可以进行现场控制，还可以用于远程控制。
（5）PLC 控制系统设计、安装、调试方便 PLC 中相当于继电器系统中的中间继电器、 时间继电器、计数器等“软元件”数量巨大，硬件齐全，且为模块化积木式结构，并已商品 化，故可按性能、容量（输入、输出点、内存大小）等选用组装。
又由于用软件编程取代了 硬接线实现控制功能，使安装接线量大大减小，设计人员只要一台 PLC 就可进行控制系统的 设计可在实验室进行模拟调试。
而继电接触器系统需要在现场调试，工作量很大且繁难。
（6）维修方便，维修工作量小 PLC具有完善的自诊断，履历情况存储及监视功能。
对 于内部工作状态、通信状态、异常状态和 I/O 点的状态均有显示。
工作人员通过他可查出故 障原因，便于迅速处理，及时排除。
（7）结构紧凑 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。
由于以上特点，使得PLC获得极为广泛的应用。
1.3PLC 的分类1.3.1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分为三类。
（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字一下。
现在的高性能小型机还具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。
典型的小型机有 OMRON 公司的 CPM2A 系列、SIEMEN 公司的 S7200 系列， MITSUBISH公司的FX系列和 AB公司的SLC500系列等整式PLC等产品。
（2）中型机 中型机 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。
中型机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，他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产过程控制场合。
AB公司的SLC500 典型的中型机有SIEMENS公司的S-300系列、OMRON公司的C200H系列、系列模块式PLC等产品。
（3）大型机 大型机 PLC 的输入、输出总点数在 2048 点以上，用户程序存储器容量达 到8-6K字。
大型PLC的性能已经与工业控制计算机相当，他具有计算、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。
他的监视采用 CRT 显示，能够表示过程动态流程， 纪录各种曲线，PID 调节参数选择图；他配备多种智能板，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，组成一个集中分散的生产过程和产品质量控 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。
典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7-400 系列、OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列、SB 公 司的SLC5/05系列等产品。
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。
1.3.2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是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、电 源、通信端口、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。
