PLC水塔水位控制系统 毕业论文.doc

吉林工程技术师范学院毕业论文 1 摘要摘要 随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的 不断提高，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建 设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的 经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作，也直接体 现了小区物业管理水平的高低。传统的恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、 气压罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度 不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要。 水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方 式存在控制精度低、能耗大的缺点。在水资源日益匮乏的今天，节约用水、 提高水资源的利用率就显得十分必要。传统的水塔水位控制为粗放式的，基 本没有对水泵的合理控制，且多为人为控制，工作强度大、危险。所以除了 浪费电能外，还造成了人力资源的浪费。采用新型的 plc 控制供水方式与过 去旧的控制方式相比在运行中的经济性、可靠性、稳定性、等方面有显著优 势，特别是在提倡低碳的情况下有很好的节能效果，且由于 plc 强大的扩展 性可以适应今后城市供水建设的发展。 在现代工业设备及自动化项目中，plc的可靠性、抗干扰性等诸因素是继 电器无法比拟的。随着计算机技术的不断发展，它给工业自动化带来了革命 性的变革。这个变革是由继电器控制到计算机控制的飞跃。利用plc控制的特 点是：可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强； 操作简单，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、易于改造；体积小、质量轻、功耗低。 因此综上所述，为了达到节能的目的提高供水系统的质量，考虑采用可 编程控制器（plc）、继电器。传感器技术和数据采集，设计一套实用水位控 制方案，使系统实现自动控制，以提高控制精度、可靠性和供水质量。并通 中文摘要 2 过模拟仿真来验证程序编写的正确性。 本文首先阐述了课题背景，在分析了当前研究中存在的问题的基础上， 论 述了本课题研究的重要意义。并根据水塔水位控制系统的控制要求以及控制 原理确定水塔水位控制系统的硬件设计，画出系统流程图，确定plc系统的输 入输出分配，编写程序，系统的模拟仿真等。最终完成基于plc的水塔水位控 制系统的设计。 关键字：plc 自动控制 供水系统 吉林工程技术师范学院毕业论文 1 abstract with chinas social and economic development, housing system reform in depth, and continuous improvement of peoples living standard, various types of residential construction and development in the city very quickly, but also put forward higher requirements for the districts infrastructure. the construction of the residential water supply system is one of the important aspects of water supply in the economy, reliability, stability directly affect the normal life and work of the district households, but also directly reflects the level of residential property management. the traditional constant speed pump pressurized water towers high tank water supply, pressure tank, water supply, water supply universal presence of varying degrees of efficiency, reliability, degree of automation of the disadvantages, it is difficult to meet the needs of the current economic life. the water tower water level control system is widely used in water supply systems in residential area in china, the traditional control method, control accuracy and low energy consumption shortcomings. increasing water scarcity, water conservation, and improve the utilization of water resources, it is very necessary. traditional water tower water level control for the extensive, basic the reasonable control of the pumps, and artificial control, work-intensive and dangerous. so in addition to a waste of energy, but also cause the waste of human resources. new plc control the water supply with the old control in the operation of the economy, reliability, stability, etc. have a significant advantage, especially in promoting low- carbon good energy saving effect. and plc powerful scalability can be adapted to the construction of urban water supply in the future. plc reliability, interference immunity and other factors in the modern industrial 英文摘要 2 equipment and automation projects, the relay can not be compared. as computer technology continues to evolve, it has brought a revolutionary change to the industrial automation. this change is controlled by relays to the computer- controlled leap. plc control is characterized by: high reliability, strong anti- jamming capability; 2 is complete, fully functional, and applicability; simple operation, easy to use, well received by engineers and technicians welcome 4; the system design small amount of work to build, easy maintenance, easy to transform; the small size, light weight, low power consumption. in summary therefore, in order to save energy to improve the quality of the water supply system, consider using programmable logic controller (plc) and relays. sensor technology and data acquisition, to design a practical level control scheme, allowing the system to achieve automatic control in order to improve control accuracy, reliability, and quality of the water. and by simulation to verify the correctness of the programming. this paper first describes the subject of background, on the basis of analysis of the problems in the current study, on the describes the significance of this research project. and under the control of the water tower level control system requirements, and control principle to determine the water tower level control system hardware design, draw a system flow chart to determine the allocation of input and output of the plc system, the preparation procedure, the system simulation. the final completion of the water tower water level of the plc-based control system design. keywords: plc automatic control water supply system 吉林工程技术师范学院毕业论文 0 目录目录 第第 1 1 章章 绪论绪论 .1 1.1 课题背景及意义.1 1.2 水塔水位控制系统的组成.2 1.3 数控系统概述.2 第第 2 2 章章 可编程控制器（可编程控制器（plcplc）概述）概述 .5 2.1 可编程控制器简介.5 2.2 可编程控制器（plc）的特点.6 2.3 可编程控制器（plc）的应用.7 2.4 可编程控制器（plc）的组成.7 2.5 可编程控制器的工作方式及过程.11 2.6 可编程控制器的编程语言梯形图.13 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计 .15 3.1 恒压供水系统的基本构成.18 3.2 系统控制要求.20 3.3 控制系统的 i/o 点及地址分配.21 3.4 系统选型.22 3.5 plc 模拟量控制单元的配置以及应用.23 3.5.1 em235 模拟量工作单元性能指标.23 3.5.2 校准及配置.25 3.5.3 em235 的安装使用.25 3.5.4 电气控制系统原理图.26 第四章第四章 系统程序设计系统程序设计 .28 4.1 由“恒压”要求出发的工作泵组数量控制管理.28 4.2 多泵组泵站泵组管理规范.28 4.3 程序的结果以及程序功能的实现.28 第第 5 5 章章 总结总结 .42 5.1 系统的优点.42 5.2 结束语.42 参考文献参考文献 .44 致致 谢谢 .45 第 1 章 绪论 11 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 课题背景及意义课题背景及意义 众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已 成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来 在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后， 自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以 及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对 小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个 重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作 和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。 传统的小区供水方式有:恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供 水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系 统等方式，其优、缺点如下: 1、恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的 增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处 于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处 于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大， 目前较少采用。 2、气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式 调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护 工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低 效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。 3、液力祸合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷却， 效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修;优点是价格低廉，结构 简单明了，维修方便。 吉林工程技术师范学院毕业论文 2 4、单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面 4 种供水方式，但是系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可 靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。 综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源;效 率低;可靠性差;自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统 中的用水。 目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，采用 plc 水塔水 位控制系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良 好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对 于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 1.2 水塔水位控制系统的组成水塔水位控制系统的组成 水位自动控制系统由 plc（核心控制部件） 、高低位的水位检测电路、高 低水位信号传送给 plc 水泵电动机控制电路（plc 控制程序实现的此水位控 制） 1.3 数控系统概述数控系统概述 随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新速度越来越 快，多品种，中小批量生产的比重明显增加。同时，随着航空工业、汽车工 业和轻工业消费生产的高速增长，形状复杂的零件越来越多，精度要求也越 来越高。 在传统的加工设备和制造方法难以满足这样的多样化、柔性化与形状复 杂零件的高效高质量加工要求的情况下，数控机床作为一种自动化的加工设 备而被广泛采用l。数控技术作为数控机床的关键技术，已经成为当今制 造技术的一个重要组成部分。美国麻省理工学院伺服机构实验室于 1952 年研 制出世界上第一台三坐标铣床，从此人类迎来了机械制造的一个新的数控时 代。纵观数控系统发展史，数控系统经历了两个阶段共六代的发展。 第 1 章 绪论 33 第一阶段:数控(nc)阶段(1952 一 1970)，这个阶段经历了三代，即第一 代采用电子管元件的数控系统，体积大、可靠性低、价格高，主要用于军工 生产;第二代采用晶体管和印制电路板组成的数控系统，可靠性有所提高，体 积大为缩小，但是还没有得到广大用户的认可;第三代采用集成电路的数控系 统，不仅体积大大缩小，其可靠性也得到了实质性的提高，成为一般用户能 接受的数控系统。第一个阶段的数控系统主要靠硬件来实现各种控制功能。 第二阶段:计算机数控(ncc)阶段(1970 一至今)，这个阶段也经历了三代，即 第四代采用小型计算机以软件的形式实现数控功能;第五代采用微处理器或微 型计算机;第六代以 cp 机为控制系统的硬件部分，在 cp 机上安装 nc 软件系 统，第六代数控也称为基于 cp 的智能数控系统。第二阶段的数控系统主要是 由计算机硬件和软件组成。其最大特点是利用存储在存储器里的软件控制系 统工作。这种系统较第一阶段的数控系统容易扩展，柔性好，可靠性高。就 系统硬件和软件组成及其结构形式而言，当今世界上的数控系统大致可分为 4 种类型: 传统数控系统。如 fanuco 系统、mitsubishim50 系统、siemens810 系统 等。这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。尽管也可以由用户做人机界 面，但必须使用专门的开发工具(如 sinelnes 的 wssooa)，耗费较多的人力， 而对它的功能扩展、改变和维修，都必须求助于系统供应商。目前，这类系 统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展， 传统数控系统的市场正在接受挑战。 “pc 嵌入 nc”结构的数控系统。如 fanuc181 系统、51emens840d 系统、 numl060 系统等。这是由于一些数控系统制造商不愿放弃多年来积累的数控 软件技术，又想利用计算机丰富的软件资源而开发的产品。然而，尽管它也 具有一定的开放性，但由于它的 nc 部分仍然是传统的数控系统，其体系结构 还是不开放的。因此，用户无法介入数控系统的核心。 “nc 嵌入 cp”结构的数控系统。它由开放体系结构运动控制卡+pc 机构 成。这种运动控制卡通常选用高速 dsp 作为 cup，具有很强的运动控制和 plc 控制能力。它开放的函数库供用户在 w 工 ndows 平台下自行开发构造所需的 控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各 个领域。如美国 delatatu 公司用 pmac 多轴运动控制卡构造的 pmac 一 nc 数 吉林工程技术师范学院毕业论文 4 控系统、旧本 maazk 公司用三菱电机的 meldasmagic64 构造的 mazatrol640cnc 等。 sofr 型开放式数控系统。这是一种最新开放体系结构的数控系统。它 的 cnc 软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部 1/0 之间的标准化通用接口。用户可以在 w 工 nd 娜 s 平台上，利用开放 cnc 内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统。与前几种数 控系统相比，sotf 型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命 力。其典型产品有美国 mdsi 公司的 opencnc、德国 powerautomation 公司的 ap80oont 等 数控技术是机械、电子、自动控制理论、计算机和检测技术密切结合的 机电一体化高新技术，它能把机械装备的功能、可靠性、效率和产品质量提 高到一个新水平，使机械电子行业发生深刻的变化。可以说，数控技术是实 现制造过程自动化的基础，是自动化柔性系统的核心，是现代集成制造系统 的重要组成部分。总之，数控技术己成为当今工业设备、制造业不可忽视的 关键高新技术，对我国今后的技术进步和科学发展具有重要的先导作用，需 大力发展。 第 2 章 可编程控制器概述 5 第第 2 2 章章 可编程控制器（可编程控制器（plcplc）概述）概述 2.1 可编程控制器简介可编程控制器简介 可编程序控制器 (program logical controller)，简称 plc，是一种 专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础， 综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种 新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。由 于 plc 采用了“三机一体化”的综合技术即集计算机、仪器仪表、电气控制 于一身，具有高可靠性、强抗千扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和 低成本等诸多特点，因而与其它控制器相比它更加适合工业控制环境和市场 的要求;再加上 plc 发展过程中产品的系列化、产业化和标准化，使之从早期 的逻辑控制、顺序控制迅速扩展到了连续控制，开始进入批量控制和过程控 制领域，并迅速成为工业自动化系统的支柱9 。目前，plc 在小型化、大 型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃。旱期的可编程序控制器 (programmable logic controller，plc)，主要用来代替继电器实现逻辑控 制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制 器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有 可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良 好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛 的应用。1969 年，美国数字设备公司(dec)研制出世界上第一台可编程控制 器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是 执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。70 年代初期，体积小、功能强 和价格便宜的微处理器被用于 plc，使得 plc 的功能大大增强。在硬件方面， 除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 1/0 模块和各 种特殊功能模块。在软件方面，plc 采用极易为电气人员掌握的梯形图编程 语言，除了保持原有的逻辑运算等功能以外，还增加了算术运算、数据处理 吉林工程技术师范学院毕业论文 6 和传送、通讯、自诊断等功能。进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电 路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得 plc 所采用的微 处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 plc 的处理速度，各制造厂 商还研制开发了专用逻辑处理芯片，大大提高了 plc 软、硬件功能。在发达 工业国家，plc 己经广泛的应用在所有的工业部门。据“美国市场信息”的 世界 plc 以及软件市场报告称， 1995 年全球 plc 及其软件的市场经济规模 约 50 亿美元。 2.2 可编程控制器（可编程控制器（plc）的特点）的特点 随着电子技术和计算机技术的发展，plc 的功能得到大大的增强，具有 以下特点10: l)可靠性高。plc 的高可靠性得益于软、硬件上一系列的抗干扰措施和 它特殊的周期循环扫描工作方式。 2)具有丰富的 1/0 接口模块。plc 针对不同的工业现场信号，有相应的 1/0 模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还 有多种人机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的 接口模块。 3)采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 plc 以外，绝大多数 plc 均采用模块化结构。plc 的各个部件，包括 cpu、电 源、1/0 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规 模和功能可根据用户的需要自行组合。 4)编程简单易学。plc 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图 形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工 程技术人员所理解和掌握。 5)安装简单，维修方便。plc 不需要专门的机房，可以在各种工业环境 下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况 和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通 过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。 第 2 章 可编程控制器概述 7 2.3 可编程控制器（可编程控制器（plc）的应用）的应用 由于 plc 强大功能和优点，使得其在我国的水工业自动化中得到广泛的 应用。plc 在水工业自动化中的应用主要有水厂监控系统、自动控制系统、 自动加氯、自动加矾、水泵变频调速、scada 系统和供水管网信息管理系统 等。其主要功能是进行工艺参数的采集、生产过程控制、信息处理、设备运 行状态监测以及水质监测等。 2.4 可编程控制器（可编程控制器（plc）的组成）的组成 图 2.1 plc 结构图 可编程控制器 pc 或 plc 是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的 工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机。它的软、硬件配置与计算 机极为类似，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和 更直接的适应于控制要求的编程语言。plc 机硬件主要由中央处理单元(cpu)、 存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成。plc 吉林工程技术师范学院毕业论文 8 可分为以下几个部分: l)中央处理单元(cpu):同一般微处理机一样，中央处理单元是可编程控 制的核心部件，它通过输入装置将外设的状态读入并按照用户程序去处理， 根据处理结果通过输出装置去控制外设。常用的 cpu 有通用微处理器，如 motorola6800，单片机有 8031，8051 和双极型位式微处理器，如 amd2903。 目前，小型 plc 为单 cpu 系统，而中型及大型 plc 则为双 cpu 甚至多 cpu 系统。对于双 cpu 来说，一般具有一个位处理器和一个字处理器。字处 理器是 cpu 这个核心的核心，常由通用的 8 位、16 位或 32 位微处理器担任， 位处理器也称布尔处理机，如美国 ri 公司的 ti 一 530 等，它不仅使 plc 增 加了功能，提高了速度，也加强了 plc 的保密性能。 中央处理器的功能是:cpu 按系统程序所赋予的功能，接收并存贮从编程 器输入的用户程序和数据;cpu 按扫描方式工作，从存贮器中逐条读取指令， 并存入 cpu 内的指令寄存器中;指令寄存器的指令操作码进行译码，执行指令 规定的任务，产生相应的控制信号，启闭有关控制门电路，并根据运算结果 更新有关标志和输出映像寄存器的内容，以实现输出控制、制表、打印或数 据通讯;行系统诊断程序，诊断电源、plc 内部电路的工作状态和编程过程中 的语法错误。 2)存贮器:可编程控制器中存贮器主要用于存放系统程序、用户程序和数 据。常用的存贮器形式有 cmosrom、eprom 和 eeprom。 系统存贮器用以存贮制造厂家编写的系统程序。所谓系统程序是指控制 和完成 pc 机各种功能的程序，如控制器的监控程序、基本指令和功能指令翻 译程序、系统诊断程序、通信管理程序等。机器出厂时，厂家把这些程序存 入 eprom 存贮器或 eeprom 存贮器。用户不能访问和修改存贮器这部分的内容 用户存贮器主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序是指使用户根 据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序。此程序由使用者通过编 程器输入到 plc 机的 cmosram 存贮器中，以便于用户随时修改。也可将用户 程序存放在 eeprom 中。为确保 plc 机控制系统的可靠性， cmosram 存贮器 有预防电源掉电故障的铿电池保护措施，以防电源掉电后破坏它的存贮内容。 数据存贮器用来存放 plc 的数据。包括输入、输出、辅助继电器状态的 第 2 章 可编程控制器概述 9 映像区，定时器、计数器、移位寄存器、状态寄存器、数据寄存器和特殊功 能寄存器等状态的映像寄存器。由于数据在控制器应用中是经常变化、经常 存取的，因此数据存贮器一般选用 cmosram，以满足随机存取的要求。 3)输入/输出模块:输入/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业 生产过程连接的接口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关 以及传感输出的开关量或模拟量(压力、流量、温度、电压、电流)等，都要 通过输入模块送到 plc。由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器 cpu 所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成 plc 能 够接受和处理的数字信号。输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字 信号，并把它转换成现场执行部件所能接受的控制信号，以驱动如电磁阀、 灯光显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块，其类型有 数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。这些模块又分直流和交流、 电压和电流类型，每种类型又有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模 块和模拟量输入/输出模块，部件上都设有输入接线端子排，为了滤除信号的 噪声和便于 plc 内部对信号的处理，这些模块上都带有滤波、电平转换、信 号锁存电路。数字量输入模块带有光电祸合电路，其目的是把 plc 与外部电 路隔离开来，以提高 plc 的抗千扰能力。数字量输出有继电器输出、晶体管 输出和可控硅输出三种方式。模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量一数 字量之间的转换，即 a/d 或 d/a 转换。 由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟 量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与 plc 的中央处理器连接。 模拟量输入模块 a/d 转换后的二进制数字量，经光电祸合器和输入锁存缓冲 器与 plc 的 1/0 总线挂接。模拟量输出模块 d/a 转换前的二进制数字量，经 光电祸合器和输出锁存器与 plc 的 1/0 总线挂接。现在标准量程的模拟电压 主要是 0 一 5 伏和 o 一 10 伏两种，模拟电流主要是 0 一 zoma 和 4 一 zoma 两 种。另外还有。一 somv，o 一 iv、一 5 一+sv、一 10 一+10v，o 一 10ma 等。 模拟量输入模块接收到标准量程的模拟电压或电流后，把它转换成 8 位、10 位或 12 位的二制数字信号，送给中央处理器进行处理。模拟量输出模块将中 央处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给 吉林工程技术师范学院毕业论文 10 执行机构。 4)扩展模块:当一个 plc 中心单元的 1/0 点数不够用时，就要对系统进行 扩展，扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程 控制器在工业控制中的广泛应用和发展，各可编程控制器制造厂家已经开发 出一系列的智能接口模块，使可编程控制器的功能更加强大和完善。智能 1/0 接口模块种类很多，例如高速技术模块、plca 控制模块、数字位基于 plc 的变频恒压供水系统的设计置译码模块、阀门控制模块、中断控制模块、 智能存贮模块以及智能 1/0 模块等。 5)编程器:它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。有的 编程器还可与打印机或磁带机相连，以将用户程序和有关信息打印出来或存 放在磁带上，磁带上的信息可以重新装入 plc。目前编程器主要有以下三种 类型:便携式编程器(也叫简易编程器);图形编程器;用于 ibm 一 pc 及其兼容 机的编程器。便于携带的特点，一般只能用指令形式编程，通过按键输入指 令，通过数码管或液晶显示器加以显示、这种编程器适合小型可编程控制器 的编程要求。图形编程器以液晶显示器(lcd)或阴极射线管(crt)作屏幕，用 来显示编程内容和提供如输入、输出、辅助继电器的占有情况、程序容量等 各种信息，还可在调试程序、检查程序执行时显示各种信号状态、出错提示 等。使用图形编程器可以月多种编程语言编程，梯形图显示在屏幕上十分直 观。图形编程器还可与打印机、录音机、绘画仪等设备连接，有较强的监控 功能。但它的价格高，适用于中、大型可编程控制器的编程要求。用于 ibm 一 pc 及其兼容机的编程器是个人计算机加上适当的硬件接口和软件包作为编 程器，也可直接编制成梯形图，其监控功能也很强。 编程器工作方式主要有编程和监控两种，编程工作方式是在 plc 机处于 停机状态时可以进行编程，它的功能主要是输入新的程序，或者对已有的程 序予以编辑和修改。监控工作方式可以对运行中的控制器工作状态进行监视 和跟踪，一般可以对某一线圈或触点的工作状态进行监视，也可以对成组器 件的工作状态进行监视，还可以跟踪某一器件在不同时间的工作状态，除搜 索、监视、跟踪外，还可以对一些器件进行操作。因此编程器的监控方式对 控制器中新输入程序的调试与试运行是非常有用和方便的。 编程器的结构一般包括显示部分与键盘部分。显示一般用液晶显示器， 第 2 章 可编程控制器概述 11 主要的显示内容包括地址、数据、工作方式、指令执行情况及系统工作状态 等。键盘有单功能键和双功能键，在使用双功能键的时候键盘中都备有一个 选择键，以选择其中一种方式工作。 2.5 可编程控制器的工作方式及过程可编程控制器的工作方式及过程 、 图 2.3 一个扫描周期 plc 的工作方式:采用循环扫描方式.在 plc 处于运行状态时,从内部处理,通 信操作,程序输入,程序执行,程序输出,一直循环扫描工作. plc 的工作过程基本上是用户的梯形图程序的执行过程，是在系统软件 的控制下顺次扫描各输入点的状态，按用户程序解算控制逻辑，.然后顺序向 各个输出点发出相应的控制信号。除此之外，为提高工作的可靠性和及时的 接收外来的控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断和处理与编程器、 计算机的通信。因此，plc 工作过程分为以下五步: (1)自诊断 自诊断功能可使 plc 系统防患于未然，而在发生故障时能尽快的修复， 为此 plc 每次扫描用户程序以前都对 cpu、存储器、输入输出模块等进行故 障诊断，若自诊断正常便继续进行扫描，而一旦发现故障或异常现象则转入 处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，然后停机并显示出错的信息。 吉林工程技术师范学院毕业论文 12 (2)与外设通信 自诊断正常后 plc 即扫描编程器、上位机等通信接口，如有通信请求便 响应处理。在与编程器通信过程中，编程器把指令和修改参数发送给主机， 主机把要显示的状态、数据、错误码进行相应指示，编程器还可以向主机发 送运行、停止、清内存等监控命令。在与上位机通信过程中 plc 将接收上位 机发出的指令进行相应的操作，把现场工作状态、plc 的内部工作状态、各 种数值参数发送给上位机以及执行启动、停机、修改参数等命令。 (3)输入现场状态 完成前两步工作后 plc 便扫描各个输入点，读入各点的状态和数据，如 开关的通断状态、形成现场的内存映象。这一过程也称为输入采样或输出刷 新，在一个扫描周期内内存映象的内容不变，即使外部实际开关状态己经发 生了变化也只能在下一个扫描过程中的输入采样时刷新，解算用户逻辑所用 的输入值是该输入值的内存映象值而不是当时现场的实际值。 (4)解算用户逻辑 即执行用户程序。一般是从用户出现存储器的最低地址存放的第一条程 序开始，在无跳转的情况下按存储器地址的递增方向顺序的扫描用户程序， 按用户程序进行逻辑判断和算术运算，因此称之为解算用户逻辑。解算过程 中所用的计数器、定时器，内部继电器等编程元件为相应存储单元的即时值， 而输入继电器，输出继电器则用的是内存映象值。在一个扫周期内，某个输 入信号的状态不管外部实际情况是否己经变化，对整个用户程序是一致的， 不会造成结果混乱。 (5)输出结果 将本次的扫描过程中解算最新结果送到输出模块取代前一次扫描解算的 结果，也称为输出刷新。解算用户逻辑到用户程序为止，每一步所得到的输 出信号被存入输出信号寄存表并未发送到输出模块，相当于输出信号被输出 门阻隔，待全部解算完成后打开输出门一并输出，所用输出信号由输出状态 表送到输出模块，其相应开关动作。驱动用户输出设备即 plc 的实际输出。 在依次完成上述五个步骤操作后 plc 又开始进行下一次扫描。如此不断 的反复循环扫描，实现对全过程及设备的连续控制，直至接收到停止命令、 第 2 章 可编程控制器概述 13 停电