基于PLC的水塔水位控制系统设计

aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 扬州工业职业技术学院 20* 20*学年 第 一 学期 毕业设计 课题 名称： 基 于 PLC 控制系统的水塔水位设计 设计时间： 系 部 ： 班 级 ： 姓 名： 指导教师： aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 任务书 系 部 指导教师 职称 学生姓名 班级 学号 设计题目 基于 PLC 控制系统的水塔水位设计 设计 内容 目标 和 要求 一、毕业设计内容和目标： 1、 应用 S7-300 PLC 控制水塔水位系统的硬件电路，并利用OB1 的梯形图控制程序设计。通过控制 S7 300 PLC 的定时继电器的功能来实现 水塔水位控制 的运行。 2、本次毕业设计目标： （ 1）通过对工程实例的模拟，熟练地掌握 PLC 的编程和程序调试方法； （ 2）进一步熟悉 PLC 的 I/O 连接； （ 3）熟悉 水塔水位 等类似逻辑的工程实 际的编程方法。 二、 毕业设计论文要求： 1、提出选题的初步设想和研究目的 ； 2、完成输入和输出分析 ； 3、 完成本毕业设计硬件组态 和 I/0 分配表 ； 4、 完成本毕业设计 梯形图控制 程序设计 ； 5、 完成程序调试 ； 6、完成 WinCC 画面调试； 7、根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。 教研室 审核 系部 审核 aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 开开 题题 报报 告告 书书 （ 表表 1） 学生姓名 专业 班级 学 号 题 目 基于 PLC 水塔水位控制系统的设计 指导教师 李建荣 职称 讲师 学 位 学士 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 【课题的内容与要求】 本次毕业设计内容是应用 S7-300 PLC 控制水塔水位系统的硬件电路，并利用 OB1 的梯形图控制程序设计。通过控制 S7 300 PLC 的 定时继电器的功能来实现水塔水位的升降。 要求 ：（ 1） 水塔、水池初始状态都为空着的， 4 个液位指示灯全亮。当执行程序时，扫描到水池为液位低于水池下限液位时，电磁阀打开，开始往水池离境税，如果进水超过 4 秒，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警。若 4 秒之后水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯 A1 灭，此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此 信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵开始工作，向水塔供水。 （ 2） 当水池的液位超过 水池上限液位时，水池上限指示灯 A2 灭，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯 A3 灭，水泵继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满时，水塔液位超过水塔上限，水塔上限指示灯 A4 灭，但刚刚给水塔供水的时候，水泵已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯 A2 亮。此次给水塔供水完成。 【前言】 随着科技的飞速发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中， PLC 具有广泛的应用。 PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、 维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。 PLC 总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。 aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 【 方案的 比较与评价 】 PLC 的应用大大地减少了操作工人的劳动强度，节省了劳动时间和劳动力。同时， PLC 方便了工厂管理和工人的操作，提高了经济效益。 采用 PLC 控制系统以后，提高了自动控制的可靠性。 当 PLC 存在故障时，会自动报警并显示故障原因，安全性能较好，便于维修。 【预期的 效果及指标 】 通过 STEP7 仿真软件调试，实现所有的控制任务。能建立 WINCC 画面模拟 监控，可以看到水位调控的的过程，达到任务的要求。 指标：系统经过调试后，能稳定正常工作，在故障状态能发出报警。通过 Wincc 画面，能控制、监控系统工作全过程，系统报警在 Wincc 画面能准确及时反应。 【进度安排】 20* 年 9 月 21 日 - 2010 年 9 月 30 日 选题、调研、收集资料 20* 年 10 月 8 日 - 2010 年 10 月 15 日 论证、开题 2010 年 10 月 16 日 - 2010 年 11 月 30 日 设计（写作初稿） 2010 年 12 月 1 日 - 2011 年 1 月 10 日 修改、定稿、打印 【参考文献】 1胡学林 . 可编程控制器原理及应用 .北京 .电子工业出版社 ， 2007. 2胡学林 . 可编程控制器教程（提高篇） .北京 .电子工业出版社 ， 2005. 3汪志峰 .可编程控制器原理及应用 .西安 .电子科技大学出版社 ， 2004. 4廖常初 . S7-300/400PLC 应用技术 .北京 .机械工业出版社 ， 2005. 【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等） 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由） 指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】 同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 系（部）主任签章： 年 月 日 aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 基于 PLC 控制系统控制的水塔水位 摘 要 随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中， PLC 具有广泛的应用。 PLC 的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方 便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。 PLC 总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。本水塔水位控制系统采用 PLC 为控制核心，具备开启和全部停止功能， 这是一种 PLC 控制的自动 调节 控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动 效 率，减少劳动 强度。 关键词 高集成度 通信组网 水塔水位 PLC aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec Based on PLC control system control towers water level Abstract： With technological development, both in daily life, or the industrial and agricultural development, plc have wide application. PLC general features: strong anti-jamming capability, high reliability, programming is simple and convenient, easy operation and maintenance convenience, design, construction, commissioning period is short, easy to realize the electromechanical integration. PLC general development trend is: high function, high speed, high level of integration, large capacity, small volume, low cost, communication networking capability is strong. This water tower water level control system adopts PLC as control core, with open and full stop functions， this is a kind of PLC automatic adjustment of the control system. Application of this control system can significantly improve the work efficiency and reduces labor intensity. Key words： The high level of Integration communication networking towers Water level PLC aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec aragraphFormatLineSpaci2222222222222222222222ngLinesToPoints2SelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPointselectionParagraphFccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccormatLineSpacingLinesToPointsSelectionParagraphFormatLineSpacingLinesToPoctionParagraSelec 目 录 第 1 章 绪 论 . - 1 - 1.1 可编程控制器 . - 1 - 1.2 可编程控制器使 用前景 . - 2 - 1.3 PLC 的发展 . - 3 - 1.4 PLC 的基本结构 . - 4 - 1.5 PLC 的控制原理 . - 9 - 1.6 PLC 的特点 . - 10 - 第 2 章 水塔水位控制系统 PLC 硬件设计 . - 13 - 2.1 水塔水位控制系统设计要求 . - 13 - 2.2 水塔水位控制系统主电路 . - 13 - 2.3 I/O 接口分配 . - 14 - 2.3.1 列出水塔水位控制系统 PLC 的输入 /输出接口分配表。 . - 14 - 2.3.2 水塔水位控制系统的 I/O 设备 . - 14 - 第 3 章 水塔水位控制系统 PLC 软件设计 . - 15 - 3.1 程序流程图 . - 15 - 3.2 梯形图程序设计及工作过程分析 . - 16 - 3.2.1 工作过程 . - 17 - 3.2.2 水塔水位控制系统梯形图 . - 17 - 第 4 章 水塔水位控制系统的组态设计 . - 20 - 4.1 组态软件概述 . - 20 - 4.2 组态软件在我国的发展 . - 20 - 4.3 组态软件的功能特点发展方向 . - 21 - 4.4 建立 WINCC 组态画面 . - 21 - 4.4.1 WINCC 组态画面 . - 21 - 4.4.2 画面演示 . - 22 - 总结 . - 28 - 致 谢 . - 29 - 参考文献 . - 30 - 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 1 - 第 1 章 绪 论 1.1 可编程控制器 可编程控制器（ Programmable Controller ） , 也称可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller），是以微处理器为核心的工业自动控制通用装置，是计算机家族的一名成员，简称 PC，为了避免与个人电脑（也简称为 PC）相混淆，通常将可编程控制器简称为 PLC。 可编程控制器的产生与继电器 接触器控制系统有很大的关系。继电器 接触器控制已有 上百年的历史，它是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的优点。此种控制系统布局固定，按预先规定的时间、条件、顺序工作。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常适用，至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时，就必须改变控制系统的硬件接线，控制柜内的物件和接线都要作相应的变动，改造工期长，费用高，用户改造时宁愿扔掉旧控制柜，另作一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。 随着工业生产的迅速发展，市场竞争激烈，产品更新换代的周期日益缩短，工业生产从大批量、少品种向 小批量、多品种转换，继电器 接触器控制难以满足市场需要，此问题首先被美国通用汽车公司（ GM 公司）提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品的多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器 接触器控制。其对新装置性能提出的要求就是著名的 GM10 条，即 编程简单，可在现场修改程序。 维护方便，最好是插件式。 可靠性高于继电器控制柜。 体积小于继电器控制柜 。 可将数据直接送入管理计算机。 在成本上可与继电器控制柜竞争。 输入可以是交流 115V。 输出可以是交流 115V、 2A 以上，可直接驱动电磁阀。 在扩展时，原有系统只要很小变更。 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 2 - 用户程序存储器容量至少能扩展 4KB。 这十项指标就是现代 PLC 的最基本功能，值得注意的是 PLC 并不等同于普通计算机，它与有关的外部设备，按照“易于与工业控制系统连成一体”和“便于扩充功能”的原则来设计。 用可编程控制器代替了继电器 接触器的控制，实现了逻辑控制功能，并且具有计算机功能灵活、通用性强等优点，用程序代替硬接线，减少了重新设计，重新接线的工作，此种控制器借鉴计算机的高级语言，利用面向控制过程，面向问题的“自然语言”编程，其标志性语 言是极易为 IT 电器人员掌握的梯形图语言，使得不熟悉计算机的人也能方便地使用。这样，工作人员不必在编程上发费大量的精力，只需集中精力去考虑如何操作并发挥该装置的功能即可，输入、输出电平与市电接口，是控制系统可方便地在需要的地方运行。所以，可编程控制器广泛地应用于各工业领域。 1969 年，第一台可编程控制器 PDP-14 由美国数字设备公司（ DEC）制作成功，并在 GM 公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模 集成电路不断出现，数据通信技术不断进步， PLC 迅速发展。 PLC 进入 90 年代后，工业控制领域几乎全被 PLC 占领。国外专家预言， PLC 技术将在工业自动化的三大支柱（ PLC、机器人和 CAD/CAM）中跃居首位。 我国在 80 年代初才开始使用 PLC，目前从国外引进的 PLC 使用较为普遍的有日本 OMRON 公司 C 系列、三菱公司 F 系列、美国 GE 公司 GE 系列和德国西门子公司 S 系列等。 1.2 可编程控制器 使用前景 可编程控制器是 20 世纪 70 年代发展起来的控制设备，是集微处理器、存储器、输入 /输出接口与中断于一体的器件，已经被 广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大增强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了 PLC 过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器。 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 3 - 在改革开放最初几年，我国工业生产还处于手动操作阶段，生产效率低，劳动力浪费严重，生产发展缓慢。而国际工业发展都处于自动化向高度自动化水平前进，生产效率高，节约劳动力和生产成本，社会经济水平也随之提升快。我国正处于工业发展阶段，工 业生产水平急需提高， 推广和普及可编程控制器的使用技术对提高我国的工业自动化水平及生产效率都有十分重要的意义 。 1.3 PLC 的发展 虽然 PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步， PLC 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： 早期的 PLC 一般称为可编程逻辑控制器。这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场 的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 梯形图。因此，早期的 PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中 PLC 特有的编程语言 梯形图一直沿用至今。 在 70 年代，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为 PLC 的中央处理单元 (CPU)。 这样，使 PLC 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。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 I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 得应用范围得以扩大。 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，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC 的处理速度 ，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 4 - 1.4 PLC 的基本结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图 1-1 所示： 一 、中央处理单元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接 收现场各输入装置的状 态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 图 1-1 PLC 控制系统示意图 如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 二 、存储器 存放系统软件 的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 PLC 常用的存储器类型 RAM （ Random Assess Memory） 这是一种读 /写存储器 (随机存储器 )，其存取速度最快，由锂电池支持。 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 5 - EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。 (在紫外线连续照射下可擦除存储器内容 )。 EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。 PLC 存储空间的分配 虽然各种 PLC 的 CPU 的最大寻址空间各不相同，但是根据 PLC 的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域： 系统程序存储区 系统 RAM 存储区（包括 I/O 映象区和系统软设备等） 用户程序存储区 系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在 EPROM 中，用户不能直接存取。它和硬件一 起决定了该 PLC 的性能。 系统 RAM 存储区：系统 RAM 存储区包括 I/O 映象区以及各类软设备，如：逻辑线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。 I/O 映象区：由于 PLC 投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元 (RAM)以存放 I/O 的状态和数据，这些单元称作 I/O映象区。一个开关量 I/O 占用存储单元中的一个位（ bit），一个模拟量 I/O 占用存储单元中的一个字（ 16 个 bit）。因此整个 I/O 映象 区可看作两个部分组成：开关量 I/O 映象区；模拟量 I/O 映象区。 系统软设备存储区 ：除了 I/O 映象区区以外，系统 RAM 存储区还包括 PLC内部各类软设备（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC 断电时，由内部的锂电池供电，数据不会遗失；后者当 PLC 断电时，数据被清零。 用户程序存储区 ：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扬州工业职业技术学院毕业设计 - 6 - 器输入到 PLC 机的 RAM 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。 三 、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，提供给执行机构。 四 、扩展模块 扬州工业职业技术学院毕业设计 - 7 - 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。 五 、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，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扬州工业职业技术学院毕业设计 - 8 - 个选择键，以选择其中一种方式工作。现在产品越来越模块化，可编程控制器也不例外，它的结构紧密、坚固，外形小巧 ， CPU 本身只提供了一定数量的数字输入和输出点数。不同厂家、不同型号的 PLC 的输入 /输出点数也不同，有的大型机输入 /输出点数可达 16K，而很多小型机仅有 10 来点，而且 CPU 本身不带模拟输入与输出，但 CPU 一般都带有扩展接口。因此，用户选型后，所需的输入或输出点数不够时，就需对系统做出必要的扩展，各个厂家也生产了专用于扩展用的各模板供用户选用。扩展模板的外形一般也小巧、坚固，有易于接线的端子排，带有扩展总线或通过总线连接器与 CPU