課程設計任務書
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2011 年月日
摘要近年來隨著科技的飛速發展，plc的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統控制與檢測技術的日新月益更新。plc本身還具有通訊聯網功能，將同一條道路上的訊號燈組成的區域網進行統一排程管理，可縮短車輛通行等候時間，實現科學化管理。在實時檢測和自動控制的plc應用系統中，plc往往是作為乙個核心部件來使用，僅plc方面知識是不夠的，還應根據具體硬體結構，以及針對具體應用物件特點的軟體結合，加以完善。
十分形象地顯示出了plc在交通燈系統中的實際應用。
挖掘機作為土石方施工機械的一種, 顯得越來越重要。本文就是通過plc實現挖掘機實物教學模型控制。使操作人員對挖掘機進行遠端監控，遠離危險區域，避免在危險區域中施工造成不必要的人員**。
機械手在當今工業中有著舉足輕重的作用,能模仿人手和人臂的某些動作功能，用來按照固定的程式抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
關鍵字：plc、交通燈、挖掘機、機械手、梯形圖
目錄一.概述1
1、plc的定義1
2、plc特點2
3、plc的工作原理3
4、plc的應用領域4
二.交通燈控制4
1.系統原理說明4
2. i/o端子分配圖6
3.外部接線結構圖7
4.梯形圖及每一網路相應的注釋7
5.中間繼電器、定時器、i/o等用途12
6、設計中遇到的問題及解決的方法12
三.挖掘機的控制12
1.系統原理說明12
2. i/o端子分配圖13
3.外部接線結構圖13
4.梯形圖及每一網路相應的注釋14
5.中間繼電器、定時器、i/o等用途16
6、設計中遇到的問題及解決的方法16
四.機械手的控制17
1.系統原理說明17
2. i/o端子分配圖17
3.外部接線結構圖18
4.梯形圖及每一網路相應的注釋18
5.中間繼電器、定時器、i/o等用途20
6、設計中遇到的問題及解決的方法20
五、設計心得體會21
六.主要參考資料22
一、plc概述
1、plc的定義
可程式設計控制器(programmable controller)是在硬接線邏輯控制技術和計算機技術的基礎上發展起來的一種工業控制器。其早期稱為可程式設計邏輯控制器(programmable logic controller)，簡稱plc。
世界上第一台可程式設計控制器是2023年由美國數字裝置公司(dec)為美國通用汽車自動裝配線而研製的，主要用於替代傳統的繼電器邏輯控制。隨著微電子技術的迅猛發展，plc的功能不斷增強，從最初的邏輯運算發展到能實現過程控制、智慧型控制及網路通訊等的多功能控制器，因此普遍改稱為可程式設計控制器。但為避免與個人計算機pc相混淆，所以仍簡稱為plc。
2023年國際電工委員會(iec 1131-1)對plc的定義是：「可程式設計控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，它採用一類可程式設計的儲存器，用於其內部儲存程式，執行邏輯運算、定時、計數與算術運算等面向使用者的指令，並通過數字式或模擬式輸入/輸出控制各種型別的機械或生產過程。可程式設計控制器及其有關的外部裝置，都按易於與工業控制系統聯成乙個整體，易於擴充其功能的原則設計。
」 plc具有通用靈活、抗干擾能力強、可靠性高、易於程式設計、使用方便、安裝簡單、便於維修、體積小等特點，它的採用，大大縮短了系統的設計和除錯週期。
plc的基本結構框圖1如下：
2、plc的特點
1、高可靠性
（1）所有的i/o介面電路均採用光電隔離，使工業現場的外電路與plc內部電路之間電氣上隔離。
（2）各輸入端均採用r-c濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms。
（3）各模組均採用遮蔽措施，以防止輻射干擾。
（4）採用效能優良的開關電源。
（5）對採用的器件進行嚴格的篩選。
（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬體發生異常情況，cpu立即採用有效措施，以防止故障擴大。
（7）大型plc還可以採用由雙cpu構成冗餘系統或有三cpu構成表決系統,使可靠性更進一步提高。
2、豐富的i/o介面模組
plc針對不同的工業現場訊號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈衝或電位； 強電或弱電等。有相應的i/o模組與工業現場的器件或裝置，如：
按鈕；行程開關；接近開關；感測器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連線。另外為了提高操作效能，它還有多種人-機對話的介面模組; 為了組成工業區域性網路，它還有多種通訊聯網的介面模組，等等。
3、功能強大，成本低
現代plc大多具有完善的資料運算能力，可用於各種數字控制領域。近年來plc的功能單元大量湧現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業控制中。和其他的控制系統相比，其成本較低，而且這種趨勢還將繼續持續下去。
4、程式設計簡單易學
plc的程式設計大多採用類似於繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。
5、安裝簡單，維修方便
plc不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接執行。使用時只需將現場的各種裝置與plc相應的i/o端相連線，即可投入執行。各種模組上均有執行和故障指示裝置，便於使用者了解運**況和查詢故障。
由於採用模組化結構，因此一旦某模組發生故障，使用者可以通過更換模組的方法，使系統迅速恢復執行。3、plc的工作原理
當plc投入執行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入取樣、使用者程式執行和輸出重新整理三個階段。完成上述三個階段稱作乙個掃瞄週期。在整個執行期間，plc的cpu以一定的掃瞄速度重複執行上述三個階段。
(一) 輸入取樣階段在輸入取樣階段，plc以掃瞄方式依次地讀入所有輸入狀態和資料，並將它們存入i/o映象區中的相應得單元內。輸入取樣結束後，轉入使用者程式執行和輸出重新整理階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和資料發生變化，i/o映象區中的相應單元的狀態和資料也不會改變。
因此，如果輸入是脈衝訊號，則該脈衝訊號的寬度必須大於乙個掃瞄週期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 使用者程式執行階段
在使用者程式執行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃瞄使用者程式(梯形圖)。在掃瞄每一條梯形圖時，又總是先掃瞄梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，重新整理該邏輯線圈在系統ram儲存區中對應位的狀態；或者重新整理該輸出線圈在i/o映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。在使用者程式執行過程中，只有輸入點在i/o映象區內的狀態和資料不會發生變化，而其他輸出點和軟裝置在i/o映象區或系統ram儲存區內的狀態和資料都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程式執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被重新整理的邏輯線圈的狀態或資料只能到下乙個掃瞄週期才能對排在其上面的程式起作用。
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