PLC论文.docx

PLC论文.docx

《PLC论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC论文.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

PLC论文

YibinUniversity

电子信息科学与技术专业

微型计算机课程设计报告

题目可编程序控制器的技术应用

专业电子信息科学与技术　

学生姓名孙华山（120303011）

年级2012级　班级3班

指导教师张雪平　职称教师

摘要

可编程序控制器是近年来发展极为迅速,应用面越来越广泛的工业控制装置,它的技术水平和产品水平已日趋成熟,并已发展成系列化产品。

按其规模可分为五种（,982年美国著名的商业情报公司FROST仓SULLIVAN公司曾向美国石油化工、冶金、食品、制药、玻璃、机械制造等400多个工厂企业就各种工业自控设备需求情况进行了调查,结果可编程序控制器应用最为普遍,占82外。

所以,国外有人预言,今后的自动化领域

中,作为加工业自动化的三大支持（工业机器人、数控机床、可编程序控制器）之一的可编程控制器技术将跃居领导地位。

关键词：

可编程序控制器

Abstract

Programmablecontrollerisaveryrapiddevelopmentinrecentyears,theapplicationismoreandmoreextensiveindustrialcontroldevice,itstechnologylevelandproductlevelhasbecomeincreasinglymature,andhasdevelopedintoaseriesofproducts.Accordingtoitssize,canbedividedintofive（1982AmericanfamousbusinessintelligencefirmfrostwarehouseSullivancompanyhadtothepetroleumchemicalindustry,metallurgy,food,pharmaceutical,glass,machinerymanufacturing,andothermorethan400factoriesandenterprisesonvariousindustrialautomationequipmentrequirementswereinvestigated.Theresultsprogrammablecontrollerapplicationismostcommon,accountingfor82.So,therearepeopleinthefutureoftheprediction,thefutureofautomation

Intheprocessofthreesupport（industrialrobots,CNCmachinetools,programmablelogiccontroller）,programmablecontrollertechnologywillbecometheleadingpositionintheindustry.

可编程序控制器是60年代末在美国首先出现的。

1968年,美国通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号的不断翻新,想寻找一种方法,尽可能减少重新设计继电器控制系统和接线,提出了可编程序控制器的设想指标。

一年后美国数字设备公司（DEC）研制出第一台可编程序控制器,并获得了成功。

从此可编程序控制器技术就迅速地发展了起来。

可编程序控制器发展至今已经历了以下四个阶段:

1.1969~1972年为第一阶段,此时PO机用小型机简化而成,代替100、300个继电器,具有IK~ZK的存贮器,完成某一具体任务。

2.1972~1976年为第二阶段,此时逐渐增加了计算机接口,系统趋向标准化、通用化、系列化和积木化。

3.1976~1981年为第三阶段,随着半导体技术,尤其是微处理器（M招rop二oes,时,简称朴p）技术的发展,ro机广泛采用了种p作中央

处理单元。

4.1981年起为第四阶段,此时ro着眼于提高功能,开发联网能力,构成分散型控制系统。

在可编程序控制器出现以后,名称很不统一,在美国称之PLO;在日本称之顺序控制器。

最后,由美国电气制造商协会（NEMA）经过四年调查,于1980年正式命名为PC。

国际电工季员会（IEO）于1987年2月颁布的可编程序控制器标准草案中关于可编程序控制器的定义如下:

“可编程序控制器是一种数字运算操作的龟子系统,专为在工业环境下应甩而设计。

它采用一种可编程序的存储器,在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的面向用户的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关的外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

可编程序控制器的迅速发展是与以下特点分不开的:

1.面向性是它的主要特点:

这从它的诞生根源看,其技术性能就是为满足用户的实际要求;面向性也反映在可翻程序控制器的安装和现场接线简便,还可通过积木式方法来扩充控制系统规模和增珊其功能来满足各种不同的应用场合;同样也反映在只要通过编程就可修改存贮在存贮器中的控制程序,即可进行各种不伺的逻辑控制,而其硬件是完全一样的。

这是继电器控制系统所不能相比的。

2.可编程序控制器能适应恶劣的工业应用环境:

通常可编程序控树器能在0^60下正常工作,可承受峰—峰值1000伏,脉宽1US的矩形脉冲列的线路尖峰千扰,因此有较高的可靠性。

3.性能齐全、功能价格比汝高:

由于可编程序控制器的组成为模块式或整体组件式,而且已形成系列么各种性能较齐全,因此可以适应不同的控制对象。

4.结构紧凑`体积小:

不论是模块式或整体组件式的可编程序控制器,其结构较紧凑坚固,体积也较小,很容易装入机械设备或仪器内部,易于实现机电一体化。

目前可编程序拄制器尚在不断的发展中,其技术发展趋势主要是:

1.继续提高在工业环境中可靠工作的能力;

2.加强联网能力,促进可编程序控制器与计算机、各类智能控制设备之间的联系,以构成分散型控制系统;

3.产品向着大型化高功能和小型化低价格的二极方向发展。

在1986年美国可编程序控制器制造厂推出的70余种新产品中,大中型产品占多数,其笼度快,扫描率在几个毫秒以下;内存大,大多在32K以上;通讯能力强,不少带局部通讯网络。

据介绍,美国歌德公司的984B的输入/输出点总数已达65阳6点;美国A--B公司的PLO一、控制技术公司的2屯刃iE、2800迢的模拟量输入/输出总数也达4096点;美国的T且ESAURUS公司的OBPC卜4每一千字的扫描率已达0.01明,美国口EO公司的GEM80/286的动态存贮释内存容摄最大达18M。

而小型可编程序控制器产品则着眼于以最低价格达到最佳功能,有的输入/物出少于20点,但不少产品的扫描率也提高到几毫秒,大多带有R乡2邓、R吕硅22等接口,以便构成通讯联系。

随着可编程序控制器的发展,世界各国生产可编程序控制器的工厂也就如雨后春笋,美国的可编程序控制器主要制造厂商有A户B公司（Anen一Bradl力、歌德公司（eGuldMod工匆n）、德克萨斯州仪器公司（T肛a日I创七瑰men怕）,通用电气公司（eoner、1翅网班司等。

日本有东芝〔TOS且IBA）、富士电机（FUJ工ELEOT.）、三菱电气（MI江旧UB-x吕班）、立石（OMRON）、日立（旦IT人O豆I）、安川（YASKAW人）等。

西欧有联邦德国的西门子公司（肛弓M一EN印、BBO公司、德律风根公司（万EG）等;法国有TEL卫MEOAN工QUE公司等;英国20多家从事可编程序控制器研粗和系统工程服务企上通过输入组件牧集并保存被控对象实

际运行的数据和信息,即监视现场状态。

2。

通过中央处理单元O（卫U）,处理由输入所取得的信息,以完成用户程序中规定的逻辑运算,从而判断哪些功能需作输出。

3.通过输出组件驱动执行元件,并指示运转状态。

二、可编程序控制器软件

软件可分为系统软件和应用软件2大类,系统软件包括编程器系统软件与留U系统软件（亦称操作系统）。

编程器主要系统软件包括二部分,其中一部分固化在E职BOM中,是为用户进行程序的编制、调试和监视、修改、编辑服务的;另一部分为编译程序,存在于ROM中,主要用作将用户编程时采用的梯形图符号语言编译成机器语育。

-CPU系统软件的作用是用来解释用户程序,以使得用户程序的编制非常简便。

它存在于份U的内部存贮中,该软件的工作过程大多采用循环顺序扫描方式,其执行过程如图2所示.

由图2可知:

一可编程序控制器首先读入输入和内部线圈的状态,然后解释用户程序得出相应的结果,并禅过拘出组件来驱动执行机构,最后执行白诊断（内容包括诊断主机执行正常与否、主机与愉入/输出通讯状况,外部设备的管理等）。

应用软件,亦称用户程序,则是根据用户的控翻工艺而编制的实用程序,是用户现场信号处理的全部指令和按排。

`

用户程序所用的编程语言基本上菜用梯形图编程,现已发展到采用一BASOI、PAOSAL、`O等高级语言来编程。

如美、日、英、等,而法国则采用专用的编程语言GRAFOET。

西德则有自己的可编程序控制器编程语言标准（DIN40719）,规定除了采用梯形图外,还可采用语句表（SL）,逻辑符号、功能块（FB）等编程语言,1984年11月,国际电工协会小组批准发行了可编程序控制器编程语言的标准草案,其中规定:

“主要的程序组织语言是顺序执行功能表（SFO）,功能表的每个动作和转移条件,可以运用梯形图或逻辑代数等语言。

”鉴于每一种语言有其优点也有其局限性,用户可以自由选择一种最适合的表示其逻辑的语言,当前我国可编程序器制造厂基本上采用梯形图。

三、可编程序控制器性能

可编程序控制器的性能髓着不同生产厂有所不同。

一般来讲,分为基本性能与高级性能二大类。

可编程序控制器的基本性能包括有

1.能适应电源电压为交流100~200V,温度为O~60,无结露环境,具有适当的抗电磁千扰和抗射频千扰的能力。

2.中央控制器多用8位或16位微处理器,有单片机也有多片机。

3.常用存贮器为OMosRAM、备有理电池作断电保护。

用来固化系统软件和用户程序的则多用ROM、EPRoM、EEPROM等。

4.编程语言一般多用电气技术人员熟悉的梯形图。

5.指令数目一般不多于.100条。

6.一般扫描周期小于输出继电器的动作周期,为20~40m“

7.输入/输出总点数由10点到多于8000点。

.8通常提供通讯接口手段,如RS232O串行接口。

随着可编程序控制器的发展,已开发了许多高级性能,其主要有:

1.备有PID组件,使可编程序控制器在控制开关量同时,还能控制过程变量

2.可在一个轴向（或多个轴间进行位界控制。

3.具有图形显示功能,提高了信号流通能力,并可方便地直观地显示被控机械或过程的运行状况和参数。

4.提供智能输入/输出,使可编程序控制器能力增加;提供远程输入/输出,大大减少接线成本。

四、可编程序控制器的选用

可编程序控制器对用户来讲是一种无触点设备,改编程序就可以改变生产工艺,因此在设计时即可选用。

但用户是根据什么原则来选用的呢?

美国FR哪T&SULLIVAN商业情报公司就此向400多家工厂企业作了调查,调查结果表明在用户的考虑中,可靠性占首要地位（占93形）,其次才是其性能（占77多）、易维护性（占69形）、与环境适应性（占53多）,而对价格已排在使用方便性、有使用实绩、编程方便性、兼容能力、修改和扩充能力、自诊断能力和接口的实用性之后排在第12位上。

由于国外中、小型可编程序控制器的平均无故障时间（MTBF）都在数万小时以上,有的高达10万小时以上,大型可编程序控制器也达

4~5万小时左右,所以可靠性已不存在问题,故一般资料已不再提及。

对我国来讲,可编程序控制器的制造和应用刚开始不久,因此产品价格相对还较贵,因此在使用时也是要考虑的。

为此建议以价格性能

比来考虑为坛决不能单纯追求价格。

因为便宜的可编程序控制器,往往在规格、可靠性与使用方面受到局限。

为了确保可编程序控制器的高可靠性,所以在使用时应注意以下间题。

1.安装环境

1）可编程序控制器的四周环境温度不应低于O℃或高于6。

。

几应避免阳光的直射。

当周围温度较高时,应设置风扇或空调。

2）为保证可编程序控制器的绝缘性能,其工作环境湿度应在36~80多RH范围内,且当温度急剧变化时,不应有结露现象。

3）可编程序控制器不应在具有频繁或连续振动,或超过109重力加速度冲击的场合下工作,否则应采取防振措施,如用防振橡皮圈将

其与冲击源隔离。

4）可编程序控制器不应在充满导电尘埃、油雾或有机溶剂、腐蚀性气体的场合下工作,否则应采用将电柜制成封闭式结构或对柜内空气进行净化等措施。

以防接插件接触不良.元器件腐蚀。

2.可编程序控制器的配置

1）可编程序控制器之间,或与其它设置之间应保证有一定的距离,以利于通风,且应避开发热体（图a）。

2）应远离高压设备,高压线、动力线应避免与输入、输出线平行布线。

3）可编程序控制器附近的高频设备应有良好的接地措施。

3.布线

1）动力线的布线与可编程序控制器间的距离应大于200mm。

2）输入或输出线应与电源线分开,一般推荐采用不同的配线管道,如图o4

3）导线的规格推荐如表1所示。

4）当输入元件为二线式传感器时,若其漏电流大于3mA,可能造成可编程序控制器的误

动作为此应在输人端并联一个小于7.5欧姆。

的电阻见图5一所示。

句可编程序控制器的额定输出与其输出类型有关。

一般可编程序控制器的输出类型可分兰种:

继电徽一晶体管和晶闸管（可控硅）,目

前我国多数用继电器输出。

当采用继电器输出晚对交流感性负载建议这接以浪涌吸收器（一般为电阻、电容串联回路,电阻值推荐为良n、0.5W,电容为0.叮

沙乞幻OV）。

对直流负载应接以二极管作吸仇其峰值反向电压为负载电压的三倍以上。

6）为防止输出继电器及可编程序控制器内部印制板的烧坏,建议每一组输出加以熔断器作保护,对负载大的可采用单独加熔断器保护。

.4提高装置的抗干扰能力

由子可编程序控制器是一种电子设备,为进一步提高运行可靠性。

防止外界干扰的影响,可采用以下措施:

1）在电源与可编程序控制器之间接以隔离变压器或滤波器。

2.良好的袭地是保证可编程序控制器安全又稳定工作的重要条件。

主要措施有:

（1）为了抑制附加在电源或在榆入、输出端的干扰之采取各自专用接地系统是最好的方法,尤其对晶闸管、电动机等大功率设备决不可

采用公共接地。

接地线直径不可小于2mm。

（3）接地点应尽可能靠近可编程序控制器。

（4）接地电阻应小于10欧姆

当前可编程序控制器已成为机械制造业乃至工厂自动化的核心,应用范围随其功能和性能的提高而越来越广泛。

但各制造厂生产的可

编程序控制器又各有自己的特点与要求,因此在使用前应仔细阅读制造厂提供的技术说明书或使用手册。

五、程序编制

为了完成程序的修改与改写,可编程序控制器是通过编程器及其软件来完成的。

目前编程器也和可编程序控制器一样已形成系列化,从小型的手提式编程器到大型的开发系统均已出现,可供用户根据需要来选用。

编程器不仅能完成编制程序、调试程序、物入程序等功能,还能完成实时数据显示和修改。

这是由于在编程器内部有其自己的中央处理单元（opu）与存贮器,也由于在其内部有自己的监握或操作系统。

它同样由键盘作输入但它的键盘和微型机不同,后者是标准的、通用的,而前者则为专用键盘。

一般来说,它的键盘是以指令名称来命名的,此外还有数宇健、功能键、这样按排使用户编制询试程序显的十分方便。

可编程序控制器的工作要依靠编程语言,编程语言随机种的不同而有差异。

根据IEC关于可编程控制器编程语言的标准（草案）规定:

主要的程序组织谱言是顺序执行功能表,功能表的每个动作和转移条件可以运用梯形图、功能块、指令表或逻辑代数等语言。

可编程序控

初器的编程语言采用了电气人员所熟悉的、类似继电器控制电路形式的阶梯图。

1、梯形图的编程格式

梯形图实际上是一种取代继电器、开关、电磁铁、指示灯等的元件（或称编程元紊）后而组成的逻辑系统。

由于其与传统的继电器系统的

电气原瑾画极其相似,相互之间可作一定的转换,具有形象、直观和实用的特点,因而为广大电气人员所熟知,是可编程序控制器的主要编

程语言。

每个梯形图都由多个梯级所组成,每一个输出元素构成一个梯级,每个梯级文可由多个支路所组成。

每个支路可容纳一定数量的编程

元素,但最后右端元素必须是输出元素。

2.梯形图的编程格式特点

图6a为一由按钮控制的传统起停电路。

图中SB1是起动按钮,SB2是停止按钮,KAI为输出继电器。

对应于图6a的梯形图表示法见图6b所示。

其中01、02、2土分别表示可编程序控制器内部存贮单元的地址。

单元地址中存贮着与相对应元件状态的数据。

如要使21单元工作,即使其接通（对应地址内的内容为1）,则必须满足01、02单元内容同时为1电平,否则21单元就不能接通,即表示对应输出为无电

释放。

这说明如图6。

中的触点串联形式完全可用逻辑“与”的概念来对应。

这样如借用电流的概念来表示图6b形式的话,我们也可认为如果逻辑条件符合,则有一“概念”电流流过图6b的电路。

由上可知,梯形图的编程格式特点是:

1）梯形图中的继电器、触点并不是物理继电器、触点,而是可编程序控制器内部存贮单元中的某一位,如该位为`T,电平昧表示继电器的线圈通电、或常开触点接通或常闭触点断开。

2）由于梯形图中的继电器仅是内部存贮器中的一位,因此对应触点也就可以在编制用户程序时无限次地引用,既可作常开也可作常闭。

3）编程元素不能直接驱动现场执行机构,而只能作逻辑控制用的中间存贮,必须通过输入/输出模块上对应的输出才能直接驱动现场执行机构。

4）“概念”电流同样只能从左向右流动。

3、编制梯形图的几个注意点`

根据以上特点,在编制梯形图时应注意:

1）路逻辑运算总是从左向右的,“概念”电流就不能流过图7a所示的电路,为使系统正确工作,必须将图7a改换成图b7形式。

2）每个输出线圈一般不可直接接到电路最左边的总线上。

3）梯形图中的每一梯级电路最右边必须是输出线圈。

见图8所示。

4）并联触点、串联触点数原则上是无限制的,但由于编程等因素,不同机种有不同的限制。

对日本富士电机公司生产的F系列,规定每一梯级支路中最大的编程元素数为10个触点和一个输出线圈,一个梯级最多可由8条支路组成。

5）输出线圈在同一梯形图中只能集中使用一次,而不能使用二次以上,见图9。

6）由计数器、移位寄存器组成的输出要求有二个或多个输入时,程序输入必须按规定的次序送入,见图10

7.对计数器、计时器进行编程时,除说明线圈的地址外二还应说明对应数据,如计数器的计数值,计时器的时间值。

8.计数器、计时器不能直接产生输出,若耍输出,必须通过输出模块中的输出继电器（图11）。

失可编程序径制器的控制系统设计与机床继电器控制系统设计一橇可编程序控制器的控搁系统设计也应该是根据机床加土过程的工艺流程特点和要求,选用适当的控翻装置,组成摘足特定应用场合需要的控制系统来实现加工过程。

为此设计过程可分以下步:

1）在熟悉土艺流程,明确控制任务要求的基础上,详细地罗歼系统的全部功能与动作要求,画出系统工作流窿图,从而确定控制系统必须完成的动悦以及完成这些动作的顺序。

幻根据系统工作流程图对系统的输入、输出作详细的分析,此分析包括各种输入/输出功能、性质（开关量、模拟量还是数字量）、信号电平（直流、交流、小信号、大信等）、数量（注意:

依公共输入或输出点来计数）等。

3）根据动作要求与输入/输出的分析、选择可编程序控制器的机型。

一般来讲,机床控制系统中仅用于代替继电器拉制系统的应用场合、采用中、小型可编程序控制器均可满足要求。

当输入/输出量较多,有模拟量输入/输出或其他类似POI等特殊功能要求时,则可选用

功能较强的大型可编程序控制器。

4）根据已选的可编程序控制图,安排与分配输入/输出、内部存贮器（相当于中间继电器的作用.）计数器与计时器（相当于时间继电器作用）。

5）根据工艺镶程的要求,画出程序逻辑流程图,进而画出能体现正确动作顺序所要求的全部功能及其相互关系的梯形图。

这时尤其应

仔细考虑程序的起动/停止执行等条伟特别是在电源通断时,不碧因编程元素使用不当而出现的联锁解除、停电保持功能排除等的误动作。

6）利用编程器将梯形图输入可编程序控制器这时一般为便于调试,采用RAM（随机存贮器）作内存。

7）对所编辑的程序用模拟器进行调试。

8）将调试好的程序用写入器写入EpROM,以供用户使用。

5.梯形图的编制

由上可知,编制梯形图实际上是可编程序控制器系统设计的中心节、在梯形图编制时,应关心与注意的是:

1）存放编程元素的存贮单元的地址;幻执行逻辑操作的指令;3）计数器、计时器等编程元素的计数

值、定时时间等。

总结：

这次设计对我来说是一个挑战也是一种难得的自我开发，虽然还有些不太懂，但是我从这次的设计中真的学习到了很多东西，也让我明白了可编程序控制器在生活中和社会中的广泛引用。

致谢：

感谢老师的细心指导和栽培，同时也感谢学院为我提供良好的做设计的环境。

在此我要特别感谢我们指导老师王华东先生，他的悉心教导以及孜孜不倦我才有了这部完整的设计，他时常督促我们认真快速的完成设计以便更好的投入到工作中于此希望王老师工作顺利！

身体康健！

参考文献

[1]刘增良，刘国亭．电气工程CAD[M]．北京:

中国水利水电出版社，2002

[2]齐占庆，王振臣．电气控制技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[3]史国生．电气控制与可编程控制器技术[M]．北京:

化学工业出版社，2003．

[4]郁汉琪．电气控制与可编程序控制器应用技术[M]．南京:

东南大学出版社，2003．

[5]张万忠．可编程控制器应用技术[M]．北京:

化学工业出版社，2001．

[6]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[[7]吴晓君，杨向明．电气控制与可编程控制器应用[M]．北京:

中国建材工业出版社，2004．

[8]李道霖．电气控制与PLC原理及应用[M]．北京:

电子工业出版社，2004．

[9]S7-200CN可编程序控制器手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2005．

[10]SIEMENSWinCC手册[M]．西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2004．