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西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文） 二、PLC概述
2.1 PLC的结构
PLC主要由中央处理单元(CPU)，存储器（RAM和EPROM），输入、输出模块（简称为I/O），编程器和电源五部分组成。其硬件结构图如下图2.1
图2.1 PLC硬件结构图 1．中央处理单元(CPU)
CP
U是PLC的控制中枢,它是由控制器和运算器组成.它采用扫描方式工作，每一次扫描要完成以下工作：
（1）输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入映像寄存器和数据寄存器。
（2）程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，组织数据的存取，传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。
（3）输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。 2．存储器
PLC的存储器主要用于存放系统程序,用户程序和工作状态数据.现代PLC都采用半导体存储器作为它的存储器.一类是RAM(随机存取存储器),可以随时由CPU对它进行读出和写入;另一类是ROM(只读存储器),CPU只能从中读取而不能写入.RAM用来存放各种暂存的数据、中间结果及用户正在调试的程序,ROM用来存放监控程序及用户已调试好的程序,这些程序事先固化在ROM芯片中,开机后便可运行其程序. 3．I/O模块
I/O模块的主要工作是信息数据的输入与输出，输入信号有两类： 一类是从按扭、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、
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西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文） 压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。 4．编程器
编程器除了用来输入和编辑用户程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连接在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。 5．电源
可编程序控制器一般使用220V交流电源。可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。某些可编程序控制器可以为输入电路和少量的外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源。驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。
2.2 PLC的工作过程
PLC的工作过程是一种循环过程，每一次循环所用的时间称为一个扫描周期。
每一个扫描周期都包括系统自检及信息交换、输入处理（或称输入采样、输入扫描）、用户程序执行和输出处理（或称输出刷新、输出扫描）这四个阶段。下面分别介绍其中的四个阶段。 1．系统自检及信息交换
在这个阶段，PLC要进行系统自检工作，这包括检查PLC的各种功能是否正常、程序执行是否有错及其他一些内部处理等。然后PLC还要与编程器及其他数据通讯模块进行数据交换。PLC中常用一种称为“看门狗”（watchdog,简称WDT）的监督定时器来监测PLC的实际工作周期是否超出预定时间，以免在执行程序过程中进入死循环或者执行非预定的程序而造成系统故障乃至失控。 2．输入处理
在输入处理阶段，PLC把它所有输入端子上的信号的状态一次读入到PLC内部保存，保存此时输入信号状态的器件称为输入映象寄存器。显然，在每一个扫描周期中，输入映象寄存器中的内容更新一次。也就是说，在把输入信号状态读入输入映象寄存器后，即使输入端子上的信号状态发生了变化，输入映象寄存器中的内容也不变，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才会读入这些变化。
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西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文） 3．程序执行
除了输入映象寄存器外，在PLC内部各软元件都有与其对应的映象寄存器。在执行用户程序阶段，PLC按顺序对用户程序进行扫描，从输入映象寄存器和其他软元件的映象寄存器中将有关的软元件状态读出，从左到右、从上而下地扫描每条指令，即进行处理，并把每步程序执行的结果写入有关映象寄存器。因此，各软元件的映象寄存器的内容随着程序的运行在不断地变化。用户程序执行完毕，与各输出继电器相对应的各输出映象寄存器的内容就确定了。 4．输出处理
在用户程序执行完毕后，PLC就进行输出处理，即把输出映象寄存器中的内容一次送入各输出锁存器，即进行刷新，从而成为输出端子上的状态，即驱动用户装置的状态。PLC输出端子的实际输出状态较输出锁存器的状态也有一个延迟时间。当PLC处于停止运行（STOP）状态时，只完成系统自检及信息交换阶段的工作。当PLC处于运行状态时，除完成该阶段的工作外，还要完成其后面三个阶段的工作。
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三、广告牌霓虹灯控制系统及硬件设计
3.1 控制系统的设计要求
图3.1 霓虹灯
⊥渭南技术学院⊥
本控制系统只是用于
控制霓虹灯和边框流水灯的按顺序的闪烁。它能让你在不用人控制的情况下，进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。如图3.1六个字能按顺序地进行亮灭，并且边框的灯能同时地隔位闪烁。
用PLC对大型广告屏实现控制,其具体要求如下:
1．广告屏有6根灯管，24个流水灯，每4个灯为一组。
2．该广告屏中间6个霓虹灯字亮灭的时序为第1字亮到第2字亮到第3字亮??第6字亮,时间间隔均为1S,6个霓虹灯字全亮后,显示10S,再反过来从第6子到第5字??第1字按顺序熄灭.全灭后,保持熄灭状态2S,再从第6字开始亮起,顺序点亮6-5?1,时间间隔为1S,全亮后显示20S.再从1-2?6顺序熄灭.全熄灭后,保持熄灭状态2S,再从头开始运行,周而复始。
3．广告屏四周的流水灯共24只,4个1组,共分6组,每组灯间隔1S向前移动一次,且I~VI每隔一组的灯点亮,即从I,III亮后II,IV亮后III,V亮后IV,VI亮?,移动一段时间后(如30S),再反过来移动,即从VI,IV亮后V,III亮后IV,II亮后III,I亮?,如此循环往复。
4．系统有单步\\连续控制,有启动和停止按钮。 5．系统霓虹灯字,白帜灯的电压及供电电源均为220V。
3.2 PLC控制系统设计的基本原则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
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