PLC控制系統(tǒng)研究

1、word格式文檔專業(yè)整理大連理2大學(xué)網(wǎng)絡(luò)高等教育本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目：PLC控制系統(tǒng)研究學(xué)習(xí)中心：層 次： ?？破瘘c本科專 業(yè)：年 級： 年 春啾 季學(xué) 號：學(xué) 生：指導(dǎo)教師：完成日期：年 月 日內(nèi)容摘要頁眉為論文題目（小五, 黑體，居中）閱后刪除 此文本框并更改頁眉。內(nèi)容摘要是畢業(yè)論文（設(shè)計）的內(nèi)容不加注釋和評論的簡短陳述，具有獨立性和自含性。包括課題來源，主要設(shè)計，實驗方法要成果，約含 200個字符的中文摘要。廠字體要求：宋體，小四號，行距為固定值22磅。閱后關(guān)鍵詞：寫作規(guī)范;排版格式；畢業(yè)論文刪除此文本框及內(nèi)容，按原格式加入你自己的內(nèi)容。一 字體要求：宋體，小四號。關(guān)鍵字之間用分

2、號隔開。國 后刪除此文本框及內(nèi)容，按原 格式加入你自己的內(nèi)容。目錄內(nèi)容摘要 I1 緒論 11.1 課題的背景及意義11.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 11.2.1 發(fā)展現(xiàn)狀 11.2.2 發(fā)展趨勢 11.3 本文的主要內(nèi)容 22 PLC簡介 32.1 PLC的定義和特點32.2 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成42.3 PLC工作原理 62.4 PLC主要生產(chǎn)廠家 73 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用研究 93.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則及步驟93.2 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例 94 結(jié)論 10參考文獻 11附 錄 121 緒論1.1 課題的背景及意義結(jié)合可編程控制器、可編程控制器的某種實際應(yīng)用，簡要介紹論文選題的內(nèi) 容及研究意

3、義，說明該研究論題具有良好的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.2.1 發(fā)展現(xiàn)狀簡要介紹論文選題的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.2 發(fā)展趨勢簡要介紹論文選題的發(fā)展趨勢1.3 本文的主要內(nèi)容本文研究的是PLC控制系統(tǒng)。全文共分為章，各章內(nèi)容簡介如下：第一章緒論，簡述課題的背景和意義、論題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，介紹論文的 主要內(nèi)容；第二章;第三章;本文最后對全文進行總結(jié)，并指出了研究課題的未來發(fā)展方向2 PLC簡介2.1 PLC的定義和特點根據(jù) 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee ）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做如下定義：可編程控制器是一

4、種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序， 執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等面向用戶的操作指令，并通 過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸入控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷?其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原 則設(shè)計?？删幊炭刂破骶哂腥缦绿攸c：1）可靠性高，抗干擾能力強PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電 路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。為確保一些極其重要用戶使用 在極其苛刻條件下，部分PLC廠商采用硬件或軟件冗余措施，使PLC的平均無故 障

5、工作時間更長。同時，現(xiàn)有 PLC通常都帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障 時可及時發(fā)出警報信息，提供用戶使用。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性。2）配套齊全，功能完善，適用性強隨著科學(xué)技術(shù)的進步和電子技術(shù)的發(fā)展，PLC廠商也大力發(fā)展PLC硬件和軟件技術(shù)，形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場 合。不僅完善了邏輯處理功能，而且還有完善的數(shù)據(jù)運算能力，用于各種數(shù)字控 制領(lǐng)域控制。同時，隨著PLC的功能單元大量完善，PLC可用于位置控制、溫度 控制、CNC等各種工業(yè)控制場合中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的 發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3）易學(xué)易用，

6、深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，接口簡單，編程語言易于為工程技術(shù)人員接 受，其梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC的 少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電 路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系 統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合5）體積小，重量輕，能耗低以超小型P

7、LC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm,重量小于150g, 功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè) 備。2.2 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。對于整個PLC控制系統(tǒng)來說，其硬件部分不僅包括選擇符合控制要求的 PLC 機型、存儲器容量、電源模塊、輸入/輸出模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊 和特殊功能模塊等，還應(yīng)當(dāng)包括選擇合適的可編程控制器外圍裝置、設(shè)備與接口， 如輸入設(shè)備（控制按鈕、開關(guān)、傳感器等）、執(zhí)行裝置（接觸器、繼電器等）和由 執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場設(shè)備（水泵、鼓風(fēng)機、閥門等）。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.1 o圖2.1 PLC

8、的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）中央處理器中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲器、輸 入/輸出（I/O）、通信端口等單元相連。通過制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲器內(nèi)部的系 統(tǒng)程序完成各項任務(wù)。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲器、調(diào) 用系統(tǒng)程序?qū)τ脩舫绦蜻M行編輯或編譯并把相應(yīng)的操作數(shù)轉(zhuǎn)存到內(nèi)存中去、從存 儲器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進行 PLC內(nèi)部故障的診斷等。(2)存儲器根據(jù)存儲器存儲內(nèi)容的不同，把存儲器分為：系統(tǒng)程序存儲器：用來存放系統(tǒng)程序的存儲器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)，主要包括檢查程序、編譯程序和監(jiān)控程序，是 PLC廠家根據(jù)選用的CPU 的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到

9、ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。用戶程序存儲器：用來存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC, 其存儲容量也不一樣。數(shù)據(jù)存儲器：用以存放PLC運行中的各種數(shù)據(jù)的存儲器。因為運行中數(shù)據(jù)不 斷變化，所以這種存儲器必須可讀寫。(3)輸入/輸出(I/O)單元輸入/輸出(I/O)單元是PLC與外部設(shè)備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè) 備向PLC提供的開關(guān)量信號，經(jīng)過處理后，變成 CPU能夠識別的信號。輸出單 元將CPU的信號經(jīng)處理后來控制外部設(shè)備的。(4)電源部分不同型號的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和 24V直流，又有110V和220V交流。PLC內(nèi)部使用的電源是整體

10、的供給中心， 它 的優(yōu)劣直接影響到PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電 源供電。(5)通信端口PLC的CPU模塊上至少有一個通信端口。通過這個通信端口，PLC可以直接和編程器或上位機相連。(6)編程器幾乎每個PLC廠家都有自己的編程器。用戶通過編程器來編寫控制程序，并 通過編程器接口將自己的控制程序輸入到 PLC o它還可以在線檢測程序的運行情 況。軟件部分主要包括對PLC進行I/O點地址、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等 的分配，PLC控制程序的設(shè)計(梯形圖、語句表、流程圖等)，還有一些技術(shù)文件2.3 PLC工作原理當(dāng)PLC投入運行后，整個PLC其工作過程一般分為三個階段：

11、即輸入采樣、 用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整 個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。PLC的掃描工作過程如圖2.2所示。用戶輸入設(shè)備用戶輸出設(shè)備1）輸入采樣階段在PLC上電自檢后進入輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有現(xiàn)場 設(shè)備的輸入狀態(tài)和模擬量數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的鎖存器單元 內(nèi)。2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，CPU從第一條指令開始按指令步序號作周期性循環(huán)掃 描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到遇到結(jié) 束。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)

12、成的控制線 路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然 后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或 者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所 規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存 儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié) 果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的 梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其

13、上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新， 程序直接從I/O模塊取值，輸出 過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的 外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。在輸入采樣、輸出刷新的這兩個階段中，即 使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周

14、期，才能 保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.4 PLC主要生產(chǎn)廠家從20世紀(jì)70年代初開始，在30多年的時間里，PLC的生產(chǎn)已發(fā)展成一個巨 大的產(chǎn)業(yè)，曾出現(xiàn)PLC生產(chǎn)廠家眾多、PLC品種繁多，而且與個人計算機（PC） 相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的，在硬件方面，各廠家的 CPU模 塊和I/O模塊互不通用，在軟件方面，各廠家的PLC編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達方式也不一致，形成了互不兼容的現(xiàn)狀?？v觀生產(chǎn)PLC的眾多廠家中較有影響力的、在我國市場占有較大份額的公司 及其產(chǎn)品主要情況如下：1）美國A-B公司。主推PLC-5系列大型PLC ,其CPU模塊主要有PLC-5/10、

15、5/11、5/12、5/15、5/20、5/25、5/30、5/40、5/60、5/250 等。小型 PLC 主要是 SLC-500。2）德國西門子（SIEMENS ）公司。主要優(yōu)勢在大型機 S5-115U、S5-135U、 S5-155U ;其中機型S-100U也是很好的產(chǎn)品。歷史上SIEMENS的產(chǎn)品素以優(yōu)良 的品質(zhì)和高昂的價格著稱，為了改變其形象，占領(lǐng)新的市場份額，近年來該公司 相繼推出了小型機S7-200和S7-300 ,已經(jīng)給該公司帶來了新的聲譽。3）美國的GE FANUC 公司。具有優(yōu)勢的產(chǎn)品是 90系列PLC : 90-70、90-30、90-20和分布式I/O系統(tǒng)Genius

16、I/O 等。4)日本OMRON公司。其產(chǎn)品主要有3個系列：屬于Micro機種的SP系列 SP10、SP16、SP20;低檔機 P 系列C20P、C28P、C40P、C60P 和 C20板式機；較P系列處理速度提高一個量級，有的還與上位機有通信聯(lián)網(wǎng)能力 的 H 系列機，如 C20H、C28H、C40H、C60H、C200H、C1000H、C2000H。 到了 20世紀(jì)90年代初期，OMRON公司又推出了全新的模塊式 CMQ1機。5)日本三菱電機株式會社(MITSUBISHI )。主要是F系列和A系列兩個系 列。F系列是整體式結(jié)構(gòu)的小型機，較新的產(chǎn)品有 F1、F2、FXO、FXON、FX2、 FX

17、2C ,其中主推FX2。A系列是模塊組合式中大型PLC ,又分3個小系列，主要 包括 A1N、A2N (S1) A3N; A1S (S1)、A2S (S1)、A2AS (S1)、A (S1)、 A3A。3 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用研究3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則及步驟介紹PLC控制系統(tǒng)設(shè)計原則及步驟。3.2 PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例結(jié)合具體的PLC控制系統(tǒng)，分析其原理，并列出程序。4 結(jié) 論總結(jié)本次論文所做工作，取得的成果，指出還有哪些不足和需要改進的地方、 課題的未來發(fā)展方向等等。結(jié)論是整篇論文工作的總結(jié)。結(jié)論是在理論分析和設(shè)計結(jié)果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過 分析、歸納的過程而形成的總觀點。結(jié)論必須完整、準(zhǔn)確。參考文獻1張萬山，王小四.空氣質(zhì)量的研究.環(huán)境學(xué)報，2000, 34(6):13-17.2張完善.有色金屬材料.第二版.大連：金屬工業(yè)出版社，1998.89-90.3張完善，劉六，等.第五屆科學(xué)管理國際會議論文集.北京：管理工程出版社，2001.18-19.4張完善，劉六.校園環(huán)境與學(xué)風(fēng)建設(shè).城市日報，2002年3月5日，第2版.5 Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.說明：1 .同學(xué)需按此格式(字體為五號、宋體)，把論文中引用的他人的文章或書籍，標(biāo)記下來， 參考