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1、基于PLC的水位控制系统毕业设计与实现 基于PLC的水位控制系统设计与实现摘 要随着社会进步和经济的迅速发展，人们对住房条件要求的提高，高位生活用水和工业用水逐渐增多，传统的控制方法已经落后。以前采用人工进行控制蓄水池的水位，由于不可能每时每刻对水位进行准确的定位监测，并且带有很大的主观性，所以很难准确控制水泵电机的启停，并且大多数供水系统采集信息数量少、处理慢、传递迟，难以实现设备之间及系统与外界之间的信息交换，严重制约了企业信息集成及企业综合自动化的实现。计算机和自动控制技术不断进步使得高性能的供水系统的开发成为可能。因此，研究高性能、网络化的供水监控系统，对降低能耗、信息共享具有重要的现
2、实意义。本设计主要介绍了以可编程逻辑控制器（C20P型PLC）与变频器为核心的控制系统，实现了对水塔水位的远程控制，并且实现了低警戒水位的报警。本设计对其控制原理、硬件选择、软件设计、报警电路进行重点阐述，使软件程序的设计简单化，硬件接口简易可行，特别是提高了整个系统的稳定性和抗干扰能力。本系统对传统的供水系统进行改造，可以有效的解决以前供水压力波动大、系统故障率高、能源浪费严重等一系列问题。同时，系统具有自动和手动两种控制方式，便于对系统进行维护修理，并能通过应用软件对供水系统进行监控和远距离控制，提高效率，实现自动化供水。关键字：PLC，变频器，自动控制Control system des
3、ign and realizes PLC-based water levelABSTRACTWith social progress and rapid economic development, people have requested the improvement of housing conditions, high domestic water and industrial water gradually increased, the traditional control method has lagged behind. Before using artificial cont
4、rol of the reservoir water level, because every time the water level can not make accurate positioning monitoring, and a lot of subjectivity, it is difficult to accurately control the motor from the pump stopped; most of the water supply system and a small number of information collection, processin
5、g slow, late delivery, difficult to achieve between devices and systems and the exchange of information between the outside world, has seriously hampered enterprise information integration and the realization of integrated automation business. Computer and automatic control technology makes high-per
6、formance continuous improvement of the water supply system for possible. This paper presents a programmable logic controller C20P-PLC with an inverter at the core of the control system and realized the water towers on the remote control and achieved a low warning level of alarm. In this paper, its c
7、ontrol principle, the choice of hardware, software design, focus on alarm circuits, software programs simplify the design, hardware interface simple and feasible, in particular, to improve the stability of the entire system and anti-jamming capabilities. To the traditional water supply system reform
8、 and effective solution before the water pressure fluctuations, the system failure rate is high and the serious waste of energy, such as a series of problems. At the same time, the system has both automatic and manual control mode, the system for maintenance repairs, and through the application of t
9、he water supply system for remote monitoring and control, improve efficiency, automated water supply.Key Words: PLC，Frequency Converter，Automatically Control 目录1 绪论. 11.1研究现状及发展趋势. 1 供水方式的发展. 1 国内外供水监控系统的现状及发展趋势. 21.2 课题研究意义. 31.3 课题研究内容. 41.4 论文内容结构安排. 42 PLC的概述. 52.1 PLC的来源及概念. 5 PLC的来源. 5 PLC的定义.
10、 52.2 PLC特点及应用. 6 PLC的特点. 6 PLC的应用. 72.3 PLC的分类及组成. 8 PLC的分类. 8 PLC的组成. 92.4 PLC的其它组成部分.122.5 PLC的逻辑结构. 132.6 PLC的工作原理. 142.7 PLC控制系统一般设计步骤.172 小结. 193 水位控制系统中PLC硬件电路设计. 203.1 系统控制要求. 203.2 PLC选型. 203.3 系统硬件配置. 213.4 欧姆龙C20P系统硬件配置. 223.5 变频器的选择. 243.6 系统工作原理. 26 3.7 小结. 294 水塔水位控制系统外围电路的设计. 304.1 水位
11、测量系统设计. 304.2 键盘电路设计. 31 键盘的结构. 31 键盘的电路设计. 324.3 显示电路的设计. 334.4 报警电路的设计. 334.5 水泵控制电路设计. 344.6 小结. 345 系统软件设计. 355.1 编程软件的构成. 355.2 编程软件的选择. 355.3 系统流程图. 365.4 编程说明. 375.5 小结. 406 总 结. 41参考文献. 42致 谢. 431 绪论随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人们对供水的质量和安全可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、通讯技术、网络技术等应用到供水领域，成为对供水企业新的要求。
12、在大力提倡节约能源的今天，研究高性能、经济型的恒压供水控制系统，对于提高劳动生产率、降低能耗、信息共享具有重要的现实意义1。可编程控制器与变频是一种新型的、成熟技术，它其独特优良的控制性被广泛应用在速度控制领域。特别是在供水行业中，由于生产安全和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格要求，变频调速技术也得到了更加深入的应用。通过REMOTE START/STOP输入点进行PLC远程启停变频器，作为通用工业控制计算机，年来可编程控制器从无到有实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过
13、程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用在制造工业（以改变几何形状和机械性能为特征）和过程工业（以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征）中它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫Programmable Controller
14、（PC）。随着电子技术和计算机技术的发，PC的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。上世纪80年代，个人计算机发展起来，也简称为PC，为了方便也为了反映可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller（PLC），并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在，仍常常将PLC简称PC。近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分PLC市场，PLC增长速度出现渐缓趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。目前，世界上有200多厂家生产300多种P
15、LC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。可编程控制器简称（Programmable logic Controller）是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的标准草案中对做了如下定义是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的
16、机械或生产过程。及其有关的外围设备都按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计”2.2 PLC特点及应用 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的的平均无故障工作时间则更长。从的机外电路来说，使用构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在
17、应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。配套齐全，功能完善，适用性强发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来的功能单元大量涌现，使渗透到了位置控制、温度控制、等各种工业控制中加上通信能力的增强及人机界面技术的发展，使组成各种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员
18、接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低以超小型为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化
19、的理想控制设备。目前，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。开关量的逻辑控制这是最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换厂家都生产配
20、套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。运动控制可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型都有PID模块，目前许多小型也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PI
21、D子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。数据处理现代具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。通信及联网通信含间的通信及与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各厂商都十分重视的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。
22、新近生产的都具有通信接口，通信非常方便。I/O点数的多少等进行大致分类。（1）按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控
23、制单元等，使其功能得以扩展。模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧13。（2）
24、按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。高档PLC除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高
25、档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化14。（3）按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。小型PLCI/O点数 256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。中型PLCI/O点数2562048点；双CPU，用户存储器容量28K。大型PLCI/O点数 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量816K。 PLC的组成PLC的基本结构主要由3部分组成：中央处理器CPU、存储器系统的ROM和RAM等、系统的输入/输出模块。系统内部采用总线结构进行数据和指令的传输。其中
26、，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。对于整体式，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。中央处理单元（CPU）同一般的微机一样，。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器 如AMD29W等 。存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读
27、存储器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。系统程序是由PLC的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。用户程序是随PLC的控制对象而定的，由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉
28、电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC产品样本或使用手册中
29、所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。输入/输出单元输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力。另外，I/O接口上通常还有状态指示，工
30、作状况直观，便于维护。PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型：继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。继电器输出接口可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低；而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快，动作频率高但前者只能用于驱动直流负载，后者只能用于交流负载。PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC输入/输出（I/O）点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I
31、/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。与计算机连接
32、，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。智能接口模块智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块通过总线与PLC相连，进行数据交换并在PLC的协调管理下独立地进行工作。PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。人机接口装置人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。最简单、最普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。对于PLC系统，还
33、可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上，通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来；而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器，能够与操作人员快速交换信息，并通过通信接口与PLC相连，也可作为独立的节点接入PLC网络。EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失，经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。图2.1 PLC逻辑结构图2.6 PLC的工作原理PLC实质上是一类工业控制专用的计算机，它的结构原理与微型计算机相似，皆由软
34、件系统和硬件系统两部分组成，所以它的工作原理也是建立在计算机的工作原理基础上。也就是说PLC的控制功能也是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。用户程序是通过编程器预先写入存储器中，由CPU采用循环扫描的工作方式来执行。（1）扫描工作原理当PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。用扫描工作方式执行用户程序时，扫描
35、是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。PLC的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上，都会立即同时动作；而PLC采用扫描工作方式（串行工作方式），如果某个软继电器的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作，必须等扫描到该时才会动作。但由于PLC的扫描速度快，通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果上并没有什么差别。PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，
36、在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务工作。如图所示，整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1100ms。在内部处理阶段，进行PLC自检，检查内部硬件是否正常，监视定时器（WDT）是否复位以及完成其它一些内部处理工作。在通信服务阶段，PLC与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。当PLC处于停止（STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行（RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外
37、，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。PLC的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了保障。当PLC扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用，而且还可通过CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，避免由于CPU内部故障使程序执行进入死循环。PLC执行程序的过程及特点PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映象寄存器中，此时输入映象寄存器被刷新。接着进入程序处理阶段，在程序执行阶段或其它阶段，即使输入状态发
38、生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被采样到。2）程序执行阶段在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器和元件映象寄存器中读出，根据用户程序进行运算，运算的结果再存入元件映象寄存器中对于元件映象寄存器来说其内容会随程序执行的过程而变化。3输出刷新阶段当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映象寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态
39、）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。因此PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。在用户程序中如果对输出结果多次赋值则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出刷新阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。这种方式称为集中输出。对于小型PLC，其I/O点数较少，用户程序较短，一般采用集中采样、集中输出的工作方式，虽然在一定
40、程度上降低了系统的响应速度，但使PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。而对于大中型PLC，其I/O点数较多，控制功能强，用户程序较长，为提高系统响应速度，可以采用定期采样、定期输出方式，或中断输入、输出方式以及采用智能I/O接口等多种方式。从上述分析可知，当PLC的输入端输入信号发生变化到PLC输出端对该输入变化作出反应，需要一段时间，这种现象称为PLC输入输出响应滞后。对一般的工业控制，这种滞后是完全允许的。应该注意的是，这种响应滞后不仅是由于PLC扫描工作方式造成，更主要是PLC输入接口的滤波环节带来的输入延迟，以及输出接口中驱
41、动器件的动作时间带来输出延迟，同时还与程序设计有关。滞后时间是设计PLC应用系统时应注意把握的一个参数。图2.3 PLC控制系统一般设计步骤2.7 小结本章主要介绍了PLC的来源及定义、分类及应用、特点及组成、PLC的逻辑结构及其工作原理、以及一般设计步骤。PLC的控制功能是通过执行反映控制要求的用户程序来实现的。用户程序是通过编程器预先写入存储器中，由CPU采用循环扫描的工作方式来执行。PLC及其有关的外围设备易于与工业控制系统形成一个整体，内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令PLC和变频技术在社会各个领域的应用，可以用它来解决水压控制系统存在的以上问题。本文在此
42、介绍采用可编程控制器（PLC）来完成对数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止/自动两种控制方式，并设有试验功能。3.2 PLC选型 目前在国内市场上有从美国、德国、日本等国引进的多种系列PLC，国内也有许多厂家组装、开发数十种PLC，故PLC系列标准不一，功能参差不齐，价格悬殊。在此情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，负载能力合适，经济实惠的PLC。本文介绍以四段液位控制对象为例，据对多种因素的分析比较及监控系统输入、输出点数的要求，选用日本立石（OMRON）公司C20P型PLC。PLC水位控制系统整体结构如图3.1所示。图3.1 系统整体结构框图3.3 系统硬件配置为实现液位的手动/自动控制，需要输入口12点，输出口8点，选用C20P20点I/O单元的PLC，输入光电隔离，输出继电器隔离，负载能力强；液位检测采用干簧管传感器，手动/自动转换、
