plc毕业论文.doc

1 目目 录录第一章 PLC 概述.......................................................11.1 PLC 的产生 ....................................................11.2 PLC 的定义 ....................................................11.3 PLC 的特点及应用 ..............................................21.4 PLC 的基本结构 ................................................4结 论 ..............................................................16致 谢 ..............................................................17参 考 文 献 ..........................................................182 第第一章一章 PLCPLC 概述概述1.11.1 PLCPLC 的产生的产生1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用 于通用汽车公司的生产线上。

当时叫可编程逻辑控制器 PLC（Programmable Logic Controller） ，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能 紧接着，美国 MODICON 公司也开发出同名的控制器，1971 年，日本从美国引进了这项新 技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器1973 年，西欧国家也研制出他们的第一 台可编程控制器 随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到 70 年代中期以后， 特别是进入 80 年代以来，PLC 已广泛地使用 16 位甚至 32 位微处理器作为中央处理器， 输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使 PLC 在概 念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破这时的 PLC 已不仅仅是逻辑判断 功能，还同时具有数据处理、PID 调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器 （Programmable Controller）更为合适，简称为 PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称 PC 相区别，一般仍将它简称为 PLC（Programmable Logic Controller） 。

1.21.2 PLCPLC 的定义的定义“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械 或生产过程可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易 于扩充其功能的原则设计 ” 可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功 开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一1.31.3 PLCPLC 的特点及应用的特点及应用1 1）） PLCPLC 特点特点 （1）编程简单，使用方便 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似 有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制 用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂， （2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性 可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用 户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

可编程序控制器用软 件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件 配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化， 具有很好的柔性 （3）功能强，扩充方便，性能价格比高 可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处3 理、PID 调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能如果元件不够，只要加上 需要的扩展单元即可，扩充非常方便与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能 价格比 （4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便 可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减 少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用可编程序控制器有较强的 带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器一般可用接线端子连接外部接 线可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故 障 （5）可靠性高，抗干扰能力强 可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施 如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司 S7-200 系列 PLC 内部 EEPROM 中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190 小时） ，所有中间 数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保 存 200 天。

软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校 验从而提高了系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有 强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备 之一 （6）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品 2 2）） PLCPLC 应用应用 目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门随着其性能价格比的不断提高， 应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面： （1） 逻辑控制 可编程序控制器具有“与” 、 “或” 、 “非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触 点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制数字 量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微 电子、家电行业也有广泛的应用 （2） 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功 能有机地结合在一起随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与 变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配 机械、机器人、电梯等场合。

（3） 过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量 I/0 模块， 实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的 A/D 转换和 D/A 转换，并对被控模拟量实 行闭环 PID（比例-积分-微分）控制现代的大中型可编程序控制器一般都有 PID 闭环控 制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、 机械、冶金、电力、建材等行业 （4） 数据处理 可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完 成数据的采集、分析和处理这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能 传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印数据处理一般用于大型控制系统，如无 人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控 制系统4 （5） 构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程 I/0 之间的通信、多台可编程序控制器之间的通 信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信可编程序控 制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。

当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程 序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金1.41.4 PLCPLC 的基本结构的基本结构可编程序控制器简称为 PLC（Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模块、 输入模块、输出模块和编程器组成 （如下图一所示）图一图一 PLCPLC 控制系统示意图控制系统示意图 可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统 相似，甚至与之无异可编程序控制器主要由 CPU（中央处理单元） 、存储器（RAM 和 EPROM） 、输入/输出模块（简称 I/O 模块） 、编程器和电源五大部分组成 1 1）） CPUCPU 模块模块 CPU 模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器（CPU）和存储器组成 CPU 的作用类似于人类的大脑和心脏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输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， 完成数据的存取、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 2）） I/OI/O 模块模块 I/O 模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和 CPU 模块的桥梁输入模块用 来接收和采集输入信号输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位 开关、接收开关、关电开关、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 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等 执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等5 CPU 模块的工作电压一般是 5V，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高， 如直流 24V 和交流 220V从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏 CPU 模块中的元器 件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以 CPU 模块不能直接与外部输入/输出装置相 连I/O 模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用 3 3）） 编程器编程器 编程器除了用来输入和编辑程序外，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续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 4 4）开关量）开关量 I/OI/O 模块模块 开关量模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态电压等级有直流 5V，12V，24V，48V 和交流 110V，220V 等输入输出电压的允许范围很宽，如某交流 220V 输入模块的允许低电压为 0~70V，高电压为 70~256V，频率为 47~63HZ 各 I/O 点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外部 I/O 接线一般接 在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部连线 的情况下，可以迅速地更换模开关量 I/O 模块可能 4，8，16，32，64 点1.41.4 PLCPLC 的工作原理的工作原理 （1）PLC 的工作方式：采用循环扫描方式在 PLC 处于运行状态时，从内部处理、 通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。