基于三菱plc的病床呼叫系统实训设计.docx

目录1•概述 11. 1PLC 简介 11・2可编程控制器的基本结构及工作原理 11.3可编程控制器的由來与发展 11.4可编程控制器的特点 21.4. 1便件的可靠性 21.4.2编程简单 设计方便 31.4.3接线简单通用性好 31.4.4易于安装 维护方便 31.5 PLC的工作原理 42. GX DEVELOPER 软件介绍 42. 1GX Developer 的简介 42. 2GX Developer 的特点： 63•病床呼叫系统设计目的 73.1设计任务及要求 73. 2设计方案说明 73. 3 PLC控制器的选择及编程元件的地址分配 83.4病床呼叫系统接线图 103.5病床呼叫系统时序图 113. 6梯形图的设计 124 .调试 214. 1程序的载入 214.2工作过程 21总结 22致 谢 23参考文献 24附录A 251 •概述1. 1PLC简介PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应 用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定 时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种 类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它 克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活 性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，乂照顾到现场电气操作维修人员的技能与习 惯，采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、 方便易学；调试与查错也都很方便1.2可编程控制器的基本结构及工作原理PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同用可编程序控制器实施控制， 其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，丿应用于工业现场 PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存 储器和专门设计的输入输出接口电路等组成PLC的结构框图如图1. 1所示现场信号微处连器CPU一 一 編程设备 网络输入单元tL电源部件输出单元I/O扩展单元驰动被控对象图1. 1PLC的结构框图1・3可编程控制器的由来与发展第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的当时的冃的是耍求设计一 种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价 格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可 靠性好、控制程序、可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。

这一设想提出后，美国数字设备公司（DEO T- 1969年研制成第一台PLC,型号为PDP-14, 投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了 PLC的新纪元 第一台PLC具有模块化、可扩充、可重编程及用于工业环境的特性这些控制器易丁安 装，占用空间小，可重复使用尽管控制器编程有些琐碎，但它具有公共的T厂标准一 梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它在短时间内，PLC在 其他工业部门也得到应用到70年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC 代替继电器控制设备，迈出了其实用化阶段的第一步70年代中期，由于大规模集成电 路的出现，使8位微处理器和位片处理器相继问世，使可编程控制技术产生了飞跃在 逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度，扩大了输入输 出规模在这个时期，日本、西德（原）和法国相继研制出了 口己的PLC,我国在1974 年也开始研制70年代由于超大规模集成电路的出现，使PLC向大规模、高速性能方向 发展，形成了多种系列化产品这是而向T程技术人员的编程语言发展成熟，岀现了T 艺人员使用的图形语言在功能上，PLC可以代替某些模拟控制装置和小型机DDC系统。

进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸 多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产生，可诊断口身故障 及机器故障这些改进使PLC符合今天对高质量高产岀的耍求尽管PLC功能越来越强, 但他仍然保留了先前的简单与易于使用的特点随着PLC的应用，经过了近4 0年的发 展，它对提高设备的运转率起到了重耍的作用它在工业领域的应用非常广泛，既有单 片机作为继电器逻辑电路的替代品，乂有作为控制设备的核心部件随着自动化程序的 提高，它既可以作为现场控制的部件，乂可以作为现场更高一级管理的控制部件随着 网络技术的发展，作为成熟技术，可编程序控制器已被广泛应用到机械，冶金，化工， 石化，水泥，食品饮料，制药等各个领域，极大地提高了劳动生产率和自动化程度随 着时间的推移，PLC己经不再局限于最初设计的逻辑和顺序控制领域，越来越多的PLC 产品向着满足更多更复杂的控制需求边进随着现场总线和工业以太网技术出现和推 广，更加有力地促进了 PLC产品在工业领域的广泛应用PLC中国市场预期以12. 4%的年复合增长率（CAGR）增长，市场份额预计从2006 年的接近7. 5亿美元增长到2011年的13亿美元。

一些新兴行业的运用以及新能源产生、 储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带來了巨大的机遇，特别是在OEM、楼宇自控 等低迷的行业中，将会有很大的起色1.4可编程控制器的特点1.4.1硬件的可靠性PLC是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的PLC能置于有很强 的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的环境中在硬件设计方面，首先是选用优质器件，再就是采用合理的系统结构，加固，简化 安装，使它易于抗振动冲击，对卬制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工 艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式例如，在输入/输出电路 中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，用提高了抗干扰性能；各个I/O 端口都除采用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤波；内部采用了电磁屏蔽措施， 防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了 较合理的电路程序，一日•某模块岀现故障，进行插拔、调试时不会影响齐机的正常 运行由于PLC本身具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入/输出的 部件上，以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。

1.4.2编程简单设计方便用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，耍求使用者具有一定水平 的计算机硬件和软件知识PLC釆用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容 易掌握例如，冃前打多数PLC均采用的梯形图语言编程方式，既继承了传统控制线路 的清晰直观感，乂顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容易被电 气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便这种而向控制过 程、面向问题的编程方式，与冃前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加 了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这是微不足道的 1.4.3接线简单 通用性好PLC的接线只需将输入信号的设备（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接受 输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子连接接线简 单、T作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦PLC的编程逻辑提供 了能随耍求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变这种性能 使PLC具有很高的经济效益用丁连接现场设备的硬件接口实际上是PLC的组成部分， 模块化的自诊断接口电路能指岀故障，并易于排除故障与替换故障部件，这样的软硬件 设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。

1.4.4易于安装维护方便PLC安装简单而且功能有效，其相对小的体积使Z能安装在通常继电器控制箱所需 空间的一半的地方，在从继电器系统改换到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使 Z能安装在继电器附近并将连线向己有接线端，其实改换很方便，只要将输入/输出设备 连向接线端即可在大型安装中，长距离输入/输出站点安放在最优地点长距离站通过 同轴电缆获双扭线连向CPU,这种配置大大减少了物料和劳力，长距离子系统方法也意 味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线，这一方法大大减少 了电气技术人员的现场安装时间从一开始，PLC便以易维护作为设计冃标由于儿乎 所有器件都是固态的，维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器 嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于编程设备可见输入/输出是ON还是 OFF,还可写编程指令来报告故障PLC的这些及其他特性使Z成为任何一个控制系统 的有益部分一旦安装后，其作用立即显现，其收益也马上实现，向其他智能设备一 样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性1.5 PLC的工作原理PLC具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。

微机一般采用等 待命令的工作方式PLC则采用循环扫描工作方式在PLC中，用户程序按先后顺序存 放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结朿符后乂返回第一条如此周而不断 循环每一个循环称为一个扫描周期一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两 个阶段所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取，将输入端各变量的状态重新读入 PLC中存入内部寄存器，同时将新的运算结果送到输出端这实际是将存入输入、输出 状态的寄存器内容进行了一次更新，故称为“1 （输入）/0（输出）刷新”由此可见， 若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化，则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化, 或者说输出队输入产生了响应反Z,若在本次I/O刷新Z后，输入变量才发生变化， 则本次扫描输出不变，即不响应，而要到下一次扫描期间输出才会产生响应由T PLC 采用循环扫描的工作方式，所以它的输岀对输入的响应速度要受扫描周期的影响扫描 周期的长短主要取决于这儿个因数：一是CPU执行指令的速度，二是每条指令占用的时 间，三是指令条数的多少，即程序的长短对于慢速控制系统，响应速度常常不是主要 的，故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力。

因为干扰常是脉冲式的、 短时的，而由丁•系统响应较慢，常常要儿个扫描周期才响应一次，而多次扫描后，瞬间 干扰所引起的课动作将会大大减少，故增加了抗干扰能力但对控制时间耍求较严格、 响应速度要求较快的系统，这一问题就需慎重考虑应对响应时间作岀精确的计算，精 心编排程序，合理安排指令的顺序，以尽可能减少周期造成的响应延时等的不良影响2. GX Deve I oper 软件介绍2. 1 GX Deve I oper 的简介GX Developer是三菱PLC的编程软件适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器支持梯形图、指令表、SFC、ST及FE、Label语言程序设计，网络 参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能冃前最 新版本是GX Developer 8.52安装方法是首先安装EnvMEL文件夹内的SETUP,再安装 总冃录文件夹内的SETUPo但是个别系统装好后，无法使用，需重装系统1098/~3111267图2.1 GX Develop编程软件操作界面图67表2.2序号名称内容1下拉菜单包含工程、编辑、查找/替换、交换、显示、、诊断、工具、窗口、帮助，共10个菜单2标准工具条山工程菜单、编辑菜单、查找/替换菜单、菜单、工具菜单中。