arduino的plc系统设计(附件)
PLC可靠性高，功能完善，适用性强，维护方便，由于价格昂贵，内部结构不易学习等情况，开源PLC相继而出。开源PLC是通过使用其他产品完成PLC大部分功能，开发简单化的编辑界面，使得非专业人士简单上手，降低学习难度，提高大众兴趣，轻松制作令自己满意的制作品。本次毕业设计课题为“基于Arduino的PLC系统设计”。其主要任务是详细分析PLC的结构，熟悉开源软件SoapBox Snap，绘制梯形图，下载到Arduino开发板中，实现类似PLC控制。通过使用基于Arduino的PLC系统完成相关PLC设计，并模拟实物运行。关键词 Arduino，SoapBox Snap，开源PLC，梯形图目 录
1 绪论 1
1.1 PLC介绍 1
1.2 开源PLC的发展状况 2
1.3 基于Arduino的系统分析 4
1.4 课题的研究意义 4
1.5 研究方向 5
2 Arduino文件库介绍 5
3 SoapBox Snap 6
3.1 使用条件 7
3.2 SoapBox Snap软件注意事项 7
4 部分汉化SoapBox Snap编辑软件 8
5 编辑SoapBox Snap教程网 10
6 SoapBox Snap实例 11
6.1 流水灯 11
6.2 八层电梯 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录A：流水灯梯形图 24
附录B：八层电梯梯形图 25
1 绪论
1.1 PLC介绍
可编程逻辑控制器（PLC）是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来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等命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
1.1.1 PLC硬件介绍
PLC从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部组成都是相似的。PLC的基本组成包括CPU单元、存储器、输入/输出（I/
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
）是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来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等命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
1.1.1 PLC硬件介绍
PLC从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部组成都是相似的。PLC的基本组成包括CPU单元、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源单元及编辑器。CPU是PLC的控制中枢，由运算器、控制器和寄存器三部分组成。运算器负责执行算术、逻辑等运算；控制器控制PLC的工作部件。在CPU的控制下，PLC有效的对各个设备进行控制。存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。输入/输出单元是CPU与工业生产现场的桥梁，进行数据传输。编程器是PLC的重要组成部分，可将用户编写的程序写入到PLC的用户程序寄存器。电源单元将交流电源转换成供CPU、存储器等所需的直流电源，是整个PLC的能源供给中心。
图1-1 PLC基本组成
1.1.2 PLC工作原理
在使用PLC的时候，我们可以把它看成是由继电器、定时器、计数器等组成的控制系统，从而把它等效为输入部分、程序控制部分和输出部分三个部分。为了将不同的输入电压或电流信号转换成PLC内部CPU能够接收的电平信号，需在输入部分加入变换器（即PLC输入单元）；同样，用户程序执行提供的输出信号也要转换成外部执行电器所需的电压或电流。
PLC采用循环扫描的工作方式。用户程序通过编程器输入并存放在PLC的用户程序存储区中，PLC开始运行后，就会在系统程序的控制下对用户程序进行逐条解释并加以执行，直到用户程序结束，然后返回程序的起始，又开始新一轮的执行。PLC就是这样，按照事先由编程器编制、输入的控制程序，扫描各输入端的状态，逐条扫描用户程序，最后输出驱动外部电路，从而达到控制的目的。
1.1.3 开源PLC
市场上的PLC产品都是被垄断的，厂家开发的系统都是不兼容系统，这种不开放和不兼容使得很多企业难以充分利用自动化技术、对企业内部的系统集成、系统升级和管理带来了极大的困难。且软件公司的产品一向都是封闭源代码，这就意味着时刻依赖着软件公司，软件不能够按照自己的意愿进行修改或运行，具有不可靠性。
在环境压力下，开放式可编程控制系统openplc在1997年基本明确设计思想，开源软件也纷纷冒出来。因为源代码是对外开放的，使用者多，可以很快发现软件的bug，社区中众多的技术控们就可以对其进行修复。开源软件透明度高，不断的根据使用者的要求进行演变，便于群众了解到其发展趋势。故选择使用开源软件，普通人可免费使用且尽可能的选择自己需要的类型，达到自己想要的效果。
不使用可编程逻辑控制器或PLC配套软件的情况下，采用其他替代品完成仿PLC制作就是开源PLC。PLC可靠性高，功能完善，适用性强，维护方便，容易改造，易于学习，但是价格昂贵。PLC内部结构复杂，不易明白其原理，而开源PLC就是模拟它的运行，可以较为清楚的了解和操作到和PLC类似的效果。开源PLC会在后期不断的升级和延伸，得到了广大群众的喜爱。
1.2 开源PLC的发展状况
1.2.1 国内发展状况
随着社会的发展，科技的进步，单片机领域和PLC的发展越来越迅速，将两者进行结合，已经成为了一个趋势。国内东莞市长方电子有限公司，2010年注册成立，自成立伊始就确立了以创新为主的发展思路，并在一批从事产品研发的热血工程师相互合作下，在全球首创“梯形图写单片机”（编程器），打破了单片机只能由传统的C语言或者汇编语言来编程的模式，推出了梯形图写单片机的新模式，让设备工程师、PLC工程师、电工也能方便地使用单片机。这款PM300采用USB接口进行通讯及供电，可装载PLC程序8000步。目前支持的单片机型号为STC11F56XE和STC11F60XE，是一款用单片机制作PLC使用的编程器。
济南精标自动化设备有限公司也开发了同样的项目，如DIY PLC_L板或者DIY M20板。
其中出售的DIY 15MT就是一块输入输出加了隔离保护的单片机系统，需配合特定的编程器使用，就形成了一个功能很强大的八入七出的三棱FX2n PLC。此系统能支持三棱FX2n PLC的基本指令、比较指令、四则运算指令等。
对于AVR单片机，国内保定市伟康自动化设备有限公司取得了一定的成效，该公司围绕自由创新的MicriPLC核心科技，推进产品种类开发和行业应用。MicroPLC在技术上的创新体现在能在普遍应用的8位单片机硬件平台上设计出实用的、低成本的、复合功能的标准PLC产品，在模式上的创新体现在用户可自行设计I/O任意增减、带有企业品牌效应的专用PLC产品。MicroPLC性能优良可靠，各种配套扩展应用模块全齐，但售价过高，不利于个人学习。
1 绪论 1
1.1 PLC介绍 1
1.2 开源PLC的发展状况 2
1.3 基于Arduino的系统分析 4
1.4 课题的研究意义 4
1.5 研究方向 5
2 Arduino文件库介绍 5
3 SoapBox Snap 6
3.1 使用条件 7
3.2 SoapBox Snap软件注意事项 7
4 部分汉化SoapBox Snap编辑软件 8
5 编辑SoapBox Snap教程网 10
6 SoapBox Snap实例 11
6.1 流水灯 11
6.2 八层电梯 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录A：流水灯梯形图 24
附录B：八层电梯梯形图 25
1 绪论
1.1 PLC介绍
可编程逻辑控制器（PLC）是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来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等命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
1.1.1 PLC硬件介绍
PLC从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部组成都是相似的。PLC的基本组成包括CPU单元、存储器、输入/输出（I/
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
）是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来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等命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。
1.1.1 PLC硬件介绍
PLC从结构上可分为整体式和模块式两种，但其内部组成都是相似的。PLC的基本组成包括CPU单元、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源单元及编辑器。CPU是PLC的控制中枢，由运算器、控制器和寄存器三部分组成。运算器负责执行算术、逻辑等运算；控制器控制PLC的工作部件。在CPU的控制下，PLC有效的对各个设备进行控制。存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。输入/输出单元是CPU与工业生产现场的桥梁，进行数据传输。编程器是PLC的重要组成部分，可将用户编写的程序写入到PLC的用户程序寄存器。电源单元将交流电源转换成供CPU、存储器等所需的直流电源，是整个PLC的能源供给中心。
图1-1 PLC基本组成
1.1.2 PLC工作原理
在使用PLC的时候，我们可以把它看成是由继电器、定时器、计数器等组成的控制系统，从而把它等效为输入部分、程序控制部分和输出部分三个部分。为了将不同的输入电压或电流信号转换成PLC内部CPU能够接收的电平信号，需在输入部分加入变换器（即PLC输入单元）；同样，用户程序执行提供的输出信号也要转换成外部执行电器所需的电压或电流。
PLC采用循环扫描的工作方式。用户程序通过编程器输入并存放在PLC的用户程序存储区中，PLC开始运行后，就会在系统程序的控制下对用户程序进行逐条解释并加以执行，直到用户程序结束，然后返回程序的起始，又开始新一轮的执行。PLC就是这样，按照事先由编程器编制、输入的控制程序，扫描各输入端的状态，逐条扫描用户程序，最后输出驱动外部电路，从而达到控制的目的。
1.1.3 开源PLC
市场上的PLC产品都是被垄断的，厂家开发的系统都是不兼容系统，这种不开放和不兼容使得很多企业难以充分利用自动化技术、对企业内部的系统集成、系统升级和管理带来了极大的困难。且软件公司的产品一向都是封闭源代码，这就意味着时刻依赖着软件公司，软件不能够按照自己的意愿进行修改或运行，具有不可靠性。
在环境压力下，开放式可编程控制系统openplc在1997年基本明确设计思想，开源软件也纷纷冒出来。因为源代码是对外开放的，使用者多，可以很快发现软件的bug，社区中众多的技术控们就可以对其进行修复。开源软件透明度高，不断的根据使用者的要求进行演变，便于群众了解到其发展趋势。故选择使用开源软件，普通人可免费使用且尽可能的选择自己需要的类型，达到自己想要的效果。
不使用可编程逻辑控制器或PLC配套软件的情况下，采用其他替代品完成仿PLC制作就是开源PLC。PLC可靠性高，功能完善，适用性强，维护方便，容易改造，易于学习，但是价格昂贵。PLC内部结构复杂，不易明白其原理，而开源PLC就是模拟它的运行，可以较为清楚的了解和操作到和PLC类似的效果。开源PLC会在后期不断的升级和延伸，得到了广大群众的喜爱。
1.2 开源PLC的发展状况
1.2.1 国内发展状况
随着社会的发展，科技的进步，单片机领域和PLC的发展越来越迅速，将两者进行结合，已经成为了一个趋势。国内东莞市长方电子有限公司，2010年注册成立，自成立伊始就确立了以创新为主的发展思路，并在一批从事产品研发的热血工程师相互合作下，在全球首创“梯形图写单片机”（编程器），打破了单片机只能由传统的C语言或者汇编语言来编程的模式，推出了梯形图写单片机的新模式，让设备工程师、PLC工程师、电工也能方便地使用单片机。这款PM300采用USB接口进行通讯及供电，可装载PLC程序8000步。目前支持的单片机型号为STC11F56XE和STC11F60XE，是一款用单片机制作PLC使用的编程器。
济南精标自动化设备有限公司也开发了同样的项目，如DIY PLC_L板或者DIY M20板。
其中出售的DIY 15MT就是一块输入输出加了隔离保护的单片机系统，需配合特定的编程器使用，就形成了一个功能很强大的八入七出的三棱FX2n PLC。此系统能支持三棱FX2n PLC的基本指令、比较指令、四则运算指令等。
对于AVR单片机，国内保定市伟康自动化设备有限公司取得了一定的成效，该公司围绕自由创新的MicriPLC核心科技，推进产品种类开发和行业应用。MicroPLC在技术上的创新体现在能在普遍应用的8位单片机硬件平台上设计出实用的、低成本的、复合功能的标准PLC产品，在模式上的创新体现在用户可自行设计I/O任意增减、带有企业品牌效应的专用PLC产品。MicroPLC性能优良可靠，各种配套扩展应用模块全齐，但售价过高，不利于个人学习。
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