基于PLC的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

1、教學(xué)單位 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文)題 目： 基于PLC的電子密碼鎖設(shè)計(jì) 年 級(jí)： 08級(jí)（3）班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2011年 6 月 14 日教學(xué)單位 學(xué)生學(xué)號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論文題目：基于PLC的電子密碼鎖設(shè)計(jì) 班 級(jí) : 08級(jí)(3)班專 業(yè) : 姓 名 :指日 期 ： 2011 年 6 月 6日基于PLC的電子密碼鎖設(shè)計(jì)摘 要該課程設(shè)計(jì)介紹了可編程序控制器（PLC）和PLC控制系統(tǒng)的基本知識(shí)，包括PLC的定義、特點(diǎn)、分類、技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識(shí)及PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)。采用松下公司系列的PLC，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的密碼鎖控制系統(tǒng)。密碼鎖控制系統(tǒng)通過

2、了可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)開鎖和報(bào)警過程?？删幊炭刂破魇且杂?jì)算機(jī)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，它的功能強(qiáng)、可靠性極強(qiáng)、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。該設(shè)計(jì)采用松下公司的系列可編程控制器。系列有被已在國內(nèi)廣泛使用的系列代替的趨勢(shì)。我們?cè)谶@里有必要詳細(xì)介紹松下的系列可編程控制器的性能指標(biāo)，硬件組成和指令。PLC的學(xué)習(xí)比一般編程學(xué)習(xí)困難在于，要完成一個(gè)控制系統(tǒng)不僅需要掌握一定的編程技術(shù)，更為重要的是要知道如何針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的需要選擇合適的PLC型號(hào)，然

3、后進(jìn)行資源配置，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)為密碼鎖自動(dòng)控制的PLC控制，主要介紹了密碼鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理，控制系統(tǒng)的PLC的選型和資源的配置，控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，控制系統(tǒng)PLC程序。最后，在該設(shè)計(jì)過程中給予極大鼓勵(lì)和幫助的老師、同學(xué)，在此表示衷心的感謝。由于在設(shè)計(jì)過程中存在許多不足，希望老師同學(xué)指正。 本設(shè)計(jì)主要介紹密碼鎖設(shè)計(jì)和原理。關(guān)鍵字：PLC可編程控制器，梯形圖，電磁閥，交流接觸器 目錄第一章 引言11.1課程設(shè)計(jì)的目的112 設(shè)計(jì)內(nèi)容113實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)314 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)3第二章 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理42 .1 PLC的基本結(jié)構(gòu)42 .2 整體式結(jié)構(gòu)的PLC42 .3 模塊

4、式結(jié)構(gòu)的PLC42 .4 PLC各組成部分介紹52 .5 基本指令6第三章PLC的工作原理73.1循環(huán)掃描技術(shù)73.1.1輸入階段73.1.2執(zhí)行程序階段73.1.3輸出階段73.2 PLC的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間8第四章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟94.1設(shè)計(jì)原則94.2設(shè)計(jì)步驟9第五章課題設(shè)計(jì) PLC密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)115.1密碼鎖控制系統(tǒng)的控制要求15密碼鎖控制系統(tǒng)的工作流程示意12第六章 結(jié)束語27 參考文獻(xiàn)27第一章 緒論1.1概述 1.1.1PLC的產(chǎn)生 20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家

5、所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡單。容易掌握。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差. 20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求，1968年美國通用汽車

6、公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：（1） 編程方便，可現(xiàn)場修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競爭（7） 輸入可以是交流150V以上（8） 輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?0） 用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要） 十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。 1.1.2 PLC的定義 美國國際電工委員

7、會(huì)（IEC）在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可遍程序控制器極其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)

8、，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”?？删幊炭刂破魇窃谟?jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。PLC自問世以來，盡管時(shí)間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國際電工委員會(huì)（IEC）先后頒布了PLC

9、標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程控制器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷盎嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充基其功能的原則設(shè)計(jì)的?！笨傊删幊炭刂破魇且慌_(tái)專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對(duì)某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根

10、據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫1.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì)PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、 小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。（2）向大容量、高速度方向發(fā)展大型PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增

11、加。（3）智能型I/O模塊的發(fā)展智能型I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。（4）基于PC的編程軟件取代編程器隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對(duì)PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。（5）PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和

12、表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，IEC制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。（6）PLC通信的易用化PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。（7）組態(tài)軟件與PLC的軟件化個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。（8）PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合現(xiàn)場總線I/O與PLC可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的DCS系統(tǒng)。（9）開發(fā)新型特殊功能模塊I/O組件可以提高PL

13、C的智能化、高密集度和增大處理能力。(10) CPU的處理速度進(jìn)一步加快 目前，PLC的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的CPU也不過80486，將來會(huì)全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度達(dá)到納秒級(jí)。 13 PLC的特點(diǎn)PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計(jì)算機(jī)所無法比擬的特點(diǎn)。1.3.1 抗干擾能力強(qiáng)，高可靠性PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路

14、。I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個(gè)方面：1）隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號(hào)。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾源對(duì)于PLC的影響，同時(shí)防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。 2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對(duì)高頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效的抑制。3）對(duì)內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨(dú)

15、立，以避免電源之間的干擾。4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測(cè)與診斷、watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了警戒時(shí)鐘（WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證CPU可靠運(yùn)行。5）利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測(cè)，并采用信息保護(hù)和恢復(fù)措施。6）對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。7）采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。8）以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式，也提高了抗干擾能力。PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在

16、硬件和軟件兩個(gè)方面：（1）在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對(duì)選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強(qiáng)硬的抗振動(dòng)沖擊性能；無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動(dòng)作，就不會(huì)出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC內(nèi)部電路能有效的進(jìn)行隔離；PLC模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時(shí)間。 （2） 在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序

17、錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU、電池、I/O口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后電池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。1.3.2應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的PLC設(shè)計(jì)，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需要的PLC模塊并進(jìn)行資源配置和PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計(jì)PLC的硬件配置和I/O的外部接線即可。1.3.3面向控制過程的編程語言，容易掌握PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC是以微處理器為核心的控

18、制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只在用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)和電器控制方面的知識(shí)即可。1.4 PLC的選型1.4.1 PLC的選型原則 當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PLC及外設(shè)。 對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型。控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際電數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出

19、點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用。則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。 對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：（1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度

20、、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。15 PLC的分類 1.5.1小型PLC連接開關(guān)量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù) 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下的PLC稱為小型PLC。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)

21、緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。1.5.2中型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128-512點(diǎn)之間的PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)在功能外，還具有強(qiáng)在的網(wǎng)絡(luò)通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。1.5.3大型PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強(qiáng)大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。16 PLC的主要技術(shù)指標(biāo)1.6.1存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成的

22、。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能編寫程序的長度。一般中小型PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。1.6.2輸入/輸出點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制要求所得到的對(duì)應(yīng)于PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說明需要控制的器件和設(shè)備就越多。1.6.3掃描時(shí)間掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。1.6.4指令種類和數(shù)量指令的種類和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。1.6.5內(nèi)部寄存的種類和數(shù)量內(nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特

23、殊寄存器等。它們主要用來完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。種類和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。1.6.6擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否能具有I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展、功能擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。1.6.7智能模塊的種類和數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能模塊。智能模塊種類和數(shù)量越多，說明PLC功能越強(qiáng)大。第二章 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。2.2整體式結(jié)構(gòu)的PLC整體式結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）

24、、存儲(chǔ)器、I/O單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在一起。基本結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。電源中央處理器系統(tǒng)總線輸入/輸出單元存儲(chǔ)器編程器 圖2-1 整體式結(jié)構(gòu)2.3模塊式結(jié)構(gòu)的PLC模塊式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線想到聯(lián)系?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如2-2所示編程器其他PLC或上位機(jī)現(xiàn)場設(shè)備電源模塊CPU模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊殊功功能模塊 機(jī) 架圖2-2 模塊式結(jié)構(gòu)2.4 PLC各組成部分介紹 （1）中央處理器中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，相當(dāng)于P

25、LC的“大腦”。它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）、通信端口等單元相連。通過制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項(xiàng)任務(wù)。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲(chǔ)器、檢驗(yàn)用戶程序、從存儲(chǔ)器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進(jìn)行PLC內(nèi)部故障的診斷等。（2）存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，我們把存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用來存入軟件的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。用戶程序存儲(chǔ)器：用來存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一

26、樣。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用以存放PLC運(yùn)行中的各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因?yàn)檫\(yùn)行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲(chǔ)器必須可讀寫。（3）輸入/輸出單元輸入/輸出單元是PLC與外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來控制外部設(shè)備的。（4）電源部分不同型號(hào)的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。（5）編程器幾乎每個(gè)PLC廠家都有自己的編程器，用戶通過編程器來編寫控制程序，并通過編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測(cè)程序的運(yùn)行情況。在出現(xiàn)故障時(shí)，通過

27、編程器可能很方便的找出錯(cuò)誤。（6）特殊功能單元主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、中斷輸入模塊和PID調(diào)解模塊等。隨著PLC的進(jìn)一步發(fā)展，特殊功能單元的應(yīng)用也越來越多。2.5基本指令2.5.1 LD/LDI指令：LD和LDI指令是連接在母線連接的觸點(diǎn).表示操作開始.LD是常開觸點(diǎn),LDI是常閉觸點(diǎn).2.5.2 AND/ANI指令：AND和ANI指令是串聯(lián)連接的觸點(diǎn),AND是常開觸點(diǎn), ANI是常閉觸點(diǎn).2.5.3 OR/ORI指令：OR和ORI指令是并聯(lián)連接的觸點(diǎn),執(zhí)行邏輯 “或” 的功能.OR是常開觸點(diǎn),ORI是常閉觸點(diǎn).2.5.4 OUT指令：OUT指令執(zhí)

28、行邏輯輸出的功能,條件成立時(shí)為ON,條件不成立時(shí)為OFF.2.5.5 ANB/ORB指令：ANB完成支路間的串聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間 “于”操作；ORB完成支路間的并聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間 “或”操作.2.5.6 比較指令： CMP（Compare）的功能指令編號(hào)為FNC10，16位運(yùn)算占7個(gè)程序步，32位運(yùn)算占13個(gè)程序步.2.5.7 傳送指令：MOV的功能號(hào)為FNC12,它是將源操作數(shù)的內(nèi)容傳送目標(biāo)操作數(shù).2.5.8 四則邏輯運(yùn)算指令 (1)二進(jìn)制加法指令A(yù)DDADD的功能號(hào)為FNC20,它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相加,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中.(2)

29、二進(jìn)制減指令SUBSUB的功能號(hào)為FNC21.它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相減,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中.(3) 二進(jìn)制乘法指令MULMUL的功能號(hào)為FNC22.它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相乘,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)為首地址的軟元件中.(4) 二進(jìn)制除法指令DIVDIV的功能號(hào)為FNC22.它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相除,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)D中,余數(shù)傳送到D+1中.第三章 PLC的工作原理3.1 PLC工作原理 CUP連續(xù)執(zhí)行用戶程序、任務(wù)的循環(huán)序列稱為掃描。CUP的掃描周期包括讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求

30、、執(zhí)行CUP自診斷測(cè)試及寫輸出等等內(nèi)容。PLC可被看成是在系統(tǒng)軟件支持下的一種掃描設(shè)備。他意識(shí)周而復(fù)始的循環(huán)掃描并執(zhí)行由系統(tǒng)軟件規(guī)定好的任務(wù)。用戶程序只是掃描周期的一個(gè)組成部分，用戶程序不運(yùn)行時(shí)，PLC也在掃描，只不過在一個(gè)周期中去除了用戶程序和讀輸入、寫輸出這幾部分的內(nèi)容。典型的PLC在一個(gè)周期中可以完成以下5個(gè)掃描過程。（1）自診斷測(cè)試掃描過程。為保證設(shè)備的可靠行，及時(shí)放映所出現(xiàn)的故障，PLC都具有自監(jiān)視功能。（2）與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的掃描過程。一般小型系統(tǒng)沒有這一掃描過程，配有網(wǎng)絡(luò)的PLC系統(tǒng)才有通訊掃描過程，這一過程用于PLC之間及PLC與上位計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備之間的通信。（3）用戶程序掃描

31、過程。機(jī)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期內(nèi)都包含該掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否執(zhí)行是可控的，即用戶可以通過軟件進(jìn)行設(shè)定。用戶程序的長短會(huì)影響過程所用的時(shí)間。（4）讀輸入、寫輸出掃描過程。機(jī)器在正常運(yùn)行狀態(tài)下，每一個(gè)掃描周期都包含這個(gè)掃描過程。該過程在機(jī)器運(yùn)行中是否被執(zhí)行是可控的。CUP在處理用戶程序時(shí)，使用的輸入值不是直接從輸入點(diǎn)讀取的，運(yùn)算的結(jié)果也不直接送到實(shí)際輸出點(diǎn)，而是在內(nèi)存中設(shè)置了兩個(gè)映象寄存器：一個(gè)為輸入映象寄存器，另一個(gè)為輸出映象寄存器。用戶程序所用的輸入值是輸入映象寄存器的值，運(yùn)算結(jié)果也放在輸出映像寄存器。在輸入掃描過程中，CUP把實(shí)際輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入到輸入映像寄存器：在

32、輸出掃描過程中CUP把輸出映像寄存器的值的輸出點(diǎn)。 循環(huán)掃描有如下特點(diǎn)：（1）掃描周期周而復(fù)始地進(jìn)行，讀輸入、輸出和用戶程序是否執(zhí)行是可控的。（2）輸入映像寄存器的內(nèi)容是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)的，在程序執(zhí)行過程中的一個(gè)周期內(nèi)輸入映像寄存器的值保持不變，CUP采用集中輸入的控制思想，只能使用輸入映像寄存器的值來控制程序的執(zhí)行。（3）對(duì)同一個(gè)輸出單元的多次使用、修改次序會(huì)造成不同的執(zhí)行結(jié)果。（4）各個(gè)電路和不同的掃描階段會(huì)造成輸入和輸出的延遲，這是PLC的主要缺點(diǎn)。 在讀輸入階段，CUP對(duì)各個(gè)輸入端子進(jìn)行掃描，通過輸入電路將各輸入點(diǎn)的狀態(tài)鎖入映象寄存器中。緊接著轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段，CUP按照先左后右、先上后

33、下的順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描，根據(jù)輸入映象寄存器和輸出映象寄存器的狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映象寄存器。在程序執(zhí)行期間，即使輸入端子狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變輸入端子狀態(tài)變化只能在下一個(gè)周期的輸入階段才被集中讀入。輸入/輸出采用映象寄存器的優(yōu)點(diǎn)：（1）集中采用I/O，程序掃描期間輸入值固定不變，程序執(zhí)行完后統(tǒng)一輸出。這種集中 I/O的方式保證的程序的順序執(zhí)行與外部電路亂序執(zhí)行的統(tǒng)一，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。（2）程序執(zhí)行時(shí)，存取映象寄存器要比讀寫I/O端點(diǎn)快的多，這樣可以加快程序執(zhí)行速度。（3）I/O點(diǎn)必須按位存取，而映象寄存器可按位、字節(jié)、字、雙字靈活的存取，增加了

34、程序的靈活性。PLC的工作原理與繼電器構(gòu)成的控制裝置一樣，但是工作方式不太一樣。繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作。也可以說繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過程。3.2循環(huán)掃描技術(shù)PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個(gè)階段，輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。掃描過程如下圖所示。輸入階段程序執(zhí)行階段程序

35、執(zhí)行階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸出階段輸入階段 一個(gè)掃描周期3.2.1輸入階段在這個(gè)階段中，PLC讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。3.2.2執(zhí)行程序階段在這個(gè)階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。在這個(gè)程序執(zhí)行中，輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。3.2.3輸出階段在這個(gè)階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設(shè)備傳送輸出信

36、號(hào)，開始控制外部設(shè)備。3.3 PLC的輸入/輸出響應(yīng)時(shí)間I/O響應(yīng)時(shí)間是指某一輸入信號(hào)從變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需要的時(shí)間因?yàn)镻LC的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號(hào)的時(shí)刻不同，響應(yīng)時(shí)間的長短也不同。下面就給出了最短和最長響應(yīng)時(shí)間。最短響應(yīng)時(shí)間：一個(gè)掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號(hào)，即收到這個(gè)輸入信號(hào)與開始下一個(gè)掃描周期同時(shí)，這樣的響應(yīng)時(shí)間最短。考慮到輸入電路和輸出電路的延時(shí)，所以最短響應(yīng)時(shí)間應(yīng)大于一個(gè)掃描周期。最短響應(yīng)時(shí)間如下圖所示。程序執(zhí)行階段輸入階段輸入階段程序執(zhí)行階段輸出階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸入輸出 一個(gè)掃描周期| 最短響應(yīng)時(shí)間 |最長響應(yīng)時(shí)間：在一個(gè)掃描更完成輸入讀取后

37、才接到輸入信號(hào)，這樣這個(gè)輸入信號(hào)在該掃描周期將不會(huì)發(fā)生變化，要等到下個(gè)掃描周期才能得到響應(yīng)。這時(shí)響應(yīng)時(shí)間最長如下圖所示。程序執(zhí)行階段輸入階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸入階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸入階段輸出階段程序執(zhí)行階段 一個(gè)掃描周期輸入輸出 |最 長 響 應(yīng) 時(shí) 間| 第四章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟4.1設(shè)計(jì)原則PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好的實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1） 根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)能最大限度滿足控制要求。（2） 在滿足控制要求的前題下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費(fèi)用。（3） 考慮到以后控制要求的

38、變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到PLC的可擴(kuò)展性。（4） 控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。4.2設(shè)計(jì)步驟一般PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如圖1-3所示，具體操作如下：（1）控制要求分析 在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝流程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己要完成的任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。 （2）確定I/O設(shè)備 根據(jù)控制要求選擇合理的輸入設(shè)備（控制按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（接觸器、繼電器等）。并根據(jù)選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量，確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 （3）選擇合適的PLC 確定PLC的點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行PLC的選擇。

39、選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。（4）PLC程序設(shè)計(jì)本階段就是根據(jù)控制對(duì)象和控制要求對(duì)PLC進(jìn)行編程。首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的關(guān)系，然后畫出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。（5） I/O點(diǎn)數(shù)分配點(diǎn)數(shù)分配就是PLC的I/O端子和輸入/輸出設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，畫出I/O接線原理圖。 （6）模擬調(diào)試 程序編制好后，可以用按鈕和開關(guān)模擬數(shù)字量，電壓源和電流源代替模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。 （7）現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將PLC與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。在這一步中可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)際問題，

40、然后經(jīng)過修正后使其滿足控制要求。 （8）整理技術(shù)文件 這一步主要包括整理與設(shè)計(jì)有關(guān)的文檔，包括設(shè)計(jì)說明書、I/O接線原理圖、程序清單和使用說明書等。開始設(shè)計(jì)控制要求分析確定I/O設(shè)備選擇合適的PLCI/O點(diǎn)數(shù)分配PLC程序設(shè)計(jì)模擬調(diào)試現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試整理技術(shù)文件設(shè)計(jì)結(jié)束 圖4-1 設(shè)計(jì)步驟示意圖第五章 密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1在設(shè)計(jì)密碼鎖之前，需要明白計(jì)數(shù)器的原理 。5.1.1計(jì)數(shù)器書寫格式：（1）FEO型PLC初始設(shè)置計(jì)數(shù)器為C100-C143。此序號(hào)可用系統(tǒng)寄存器重新設(shè)置。設(shè)置時(shí)應(yīng)注意TM和CT前后序號(hào)錯(cuò)開。同一程序中同序號(hào)的計(jì)數(shù)器只能使用一次，而對(duì)應(yīng)的敞開常閉觸點(diǎn)可使用無數(shù)次。(2)計(jì)數(shù)器有

41、兩個(gè)輸入端，時(shí)鐘端CP和復(fù)位端 R，分別有兩個(gè)輸入觸點(diǎn)控制。時(shí)鐘輸入端脈沖和復(fù)位端脈沖均為上升沿起作用，輸入端R比脈沖端CP優(yōu)先權(quán)高.(3)計(jì)數(shù)器設(shè)置值即為計(jì)數(shù)器初始值，與定時(shí)器一樣，該值只能是1-32767中任意十進(jìn)制數(shù)，書寫時(shí)前面一定要加“K”字母，同樣，計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和經(jīng)過值也用同一型號(hào)的SV和EV來存放。（4）計(jì)數(shù)器為減一計(jì)數(shù)，每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器減一，直至減至為零，此時(shí)計(jì)數(shù)器各對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)開始動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合。（5）當(dāng)R 端接通時(shí)，計(jì)數(shù)初始化，對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)斷開，計(jì)數(shù)器復(fù)位，重新開始計(jì)數(shù)。5.1.2懂得密碼器報(bào)警原。下圖是報(bào)警程序圖：當(dāng)開鎖人誤按按鈕SB4(X4)、 SB

42、5(X5)時(shí)線圈（交流接觸器）Y1得電，Y1常開閉合自鎖，報(bào)警器不斷報(bào)警。5.2密碼鎖控制系統(tǒng)的控制要求控制要求：（1）SB7為起動(dòng)按鍵，按下SB7才可進(jìn)行開鎖，（2）SB1、SB2、SB3 為可按壓鍵，開鎖條件：SB1設(shè)定按壓次數(shù)為3次，SB2設(shè)定按壓次數(shù)為2次，SB3設(shè)定按壓次數(shù)為6次，如此按下方可打開，（3）SB4、SB5為禁按鈕，一按就會(huì)報(bào)警，（4）SB6為復(fù)位按鈕，按下開鎖作業(yè)，（5）SB8停止按鈕。 5.2.1 密碼鎖控制系統(tǒng)的工作流程示意圖如圖5-1所示 圖5-1 密碼鎖控制流程圖5.2.2設(shè)備控制要求密碼控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“復(fù)位停止”兩種控制方式。1.正常運(yùn)行

43、“正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：（1）按下SB7啟動(dòng)密碼控制系統(tǒng)（2）按SB1三下，按下SB2兩下，按下SB3 六下，密碼鎖開。注意：密碼只有一個(gè)，要順序按下按鈕SB1 SB2 SB3,才能開鎖。2復(fù)位停止“停止復(fù)位”方式具體控制要求如下：（1）若按下“停止”按扭SB8，操作過程停止，系統(tǒng)失電，要操作從新按下SB7,開始操作。（2）在輸入密碼過程中，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，這時(shí)就要復(fù)位從新操作，此時(shí)按下SB6,從新輸入密碼，進(jìn)行開鎖操作。3.報(bào)警系統(tǒng) 在操作過程中，如果誤按SB4或SB5，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，警報(bào)聲長鳴，通知主人，這是密碼鎖防盜報(bào)警系統(tǒng)。5.3密碼鎖控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置5.3.1控

44、制系統(tǒng)構(gòu)梯形圖 圖6密碼鎖控制系梯形圖5.3.2 梯形圖編程語言PLC是通過程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行控制的，作為一種專用計(jì)算機(jī)，為了適應(yīng)其應(yīng)用領(lǐng)域，一定有其專用的語言。PLC的編程語言有多種，如梯形圖、語句表、功能圖、邏輯方程等。梯形圖編程語言是一種圖形語言，具有繼電器控制電路形象、直觀的優(yōu)點(diǎn)；語句表編程語言類似計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能，是PLC用戶程序的基礎(chǔ)元素。一般而言，梯形圖程序讓PLC仿真來自電源的電流通過一系列的輸入邏輯條件，根據(jù)結(jié)果決定邏輯輸出的允許條件。邏輯通常被分解成小的容易理解的片，這些片通常被稱為“梯級(jí)”或網(wǎng)絡(luò)。程序一次掃描執(zhí)行一次網(wǎng)絡(luò)，按照從做到右、從上到下的

45、順序進(jìn)行。一旦CUP執(zhí)行到程序的結(jié)尾，就又從上到下執(zhí)行程序。在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，指令以列為基礎(chǔ)被執(zhí)行，從上而下、從左到右依次執(zhí)行，直到本網(wǎng)絡(luò)的最后一個(gè)線圈列。因此為了充分利用存儲(chǔ)器容量，使掃描時(shí)間盡可能短，利用梯形圖編程時(shí)應(yīng)限制觸點(diǎn)之間的距離，并使網(wǎng)絡(luò)左上邊這部分空白最少。其中，串聯(lián)觸點(diǎn)較多的支路要寫在上面，并聯(lián)支路應(yīng)寫在左邊，線圈放于觸點(diǎn)的右邊。如圖4所示是用PLC控制的梯形圖程序，可完成與繼電器控制的電動(dòng)機(jī)直接起、停（起、保、停）繼電器控制電路圖相同的功能。梯形圖和繼電器控制電路圖很相似，這是可以用PLC控制取代繼電器控制的基礎(chǔ)，可以把經(jīng)過實(shí)踐證明設(shè)計(jì)是成功的繼電器電路圖進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而設(shè)計(jì)出具

46、有相同功能的PLC控制程序，充分發(fā)揮PLC的功能完善、可靠性高、控制靈活的特點(diǎn)。當(dāng)然，它們還是存在著本質(zhì)上的區(qū)別。（1）繼電器控制電路中使用的繼電器是物理的元器件，繼電器與其他控制電器之間的連接必須通過硬件連接線來完成。PLC中的繼電器是內(nèi)部的寄存器位，稱為“軟繼電器”，它具有物理繼電器相似的功能。當(dāng)它的“線圈”通電時(shí)，其所屬的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；當(dāng)它的線圈斷電時(shí)，其所屬的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均恢復(fù)常態(tài)。PLC梯形圖中的接線稱為“軟接線”，這種“軟接線”是通過編程來實(shí)現(xiàn)的，具有更改簡單、調(diào)試方便等特點(diǎn)。而繼電器控制電路圖是點(diǎn)線連接圖，相對(duì)來素施工困難、更改費(fèi)力。（2）PLC中的每一個(gè)繼電

47、器都對(duì)應(yīng)著一個(gè)內(nèi)部的寄存器，由于可以隨時(shí)不受限地讀取其內(nèi)容，所以，可以認(rèn)為PLC的繼電器有無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)供用戶使用。PLC梯形圖中的觸點(diǎn)代表的是“邏輯”輸入條件、外部的實(shí)際開關(guān)、按鈕或內(nèi)部的繼電器觸點(diǎn)條件等。而物理繼電器的觸點(diǎn)個(gè)數(shù)是有限的。（3）PLC的輸入繼電器是由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，在梯形圖中只能用其觸點(diǎn)，這在物理繼電器中是不可能的。線圈通常代表“邏輯”輸出結(jié)果，如燈、電機(jī)啟動(dòng)器、中間繼電器、內(nèi)部輸出條件等。（4）繼電器控制系統(tǒng)中是按照觸點(diǎn)的動(dòng)作順序和是延遲逐個(gè)動(dòng)作的，動(dòng)作順序與電路圖的編寫順序無關(guān)。PLC按照掃描方式工作，首先采取輸入信號(hào)，然后對(duì)所有梯形圖進(jìn)行計(jì)算，造成了宏觀與動(dòng)作順序

48、的無關(guān)，但是微觀上在一個(gè)時(shí)間段上的是實(shí)際執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致而不是無關(guān)的。（5）PLC梯形圖中的兩根母線以失去原有的意義，它只表示一個(gè)梯形的起始和終了，并無實(shí)際電流通過，假象的概念電流只能從左向右流。為了充分發(fā)揮CUP的邏輯運(yùn)算功能，設(shè)置了大量的稱為盒的附加命令，如定時(shí)器、計(jì)算器、格式轉(zhuǎn)換、模擬量I/O、PID調(diào)節(jié)或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，充分的發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算功能，他們與內(nèi)部繼電器一起完成PLC的各種復(fù)雜控制功能5.3.3.I/O地址分配由于CPU模塊有16點(diǎn)數(shù)字量輸入，有16點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入/輸出模塊。采用I/O 分配采用自動(dòng)分配方式，模塊上的輸入端子對(duì)應(yīng)的輸入地址是X0X15，輸出端子對(duì)應(yīng)的輸出地址是Y0Y11。 5.3.4模塊功能概述CPU模塊采用松下公司的