可编程控制器

1、 石家庄科技信息学院 课 程 设计论文姓 名 刘明伟 学 号 121201124 专 业 电气自动化 指导教师 范 伟 可编程控制器及全自动洗衣机PLC控制系统1可编程控制器的基本概念及工作原理1.1 PLC概述可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单

2、方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。1.2 PLC的工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有

3、触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数

4、据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2.用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷

5、新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。3.输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。PLC的扫描工作过程如图1-2、图1-3所示 用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读 图1-2 PLC的扫描工作过程图输入刷新 程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新 图1-3 PLC的扫描周期图1.2全自动洗衣机的PLC控制系统1.2.1控制系统的比较 PLC系统的特点：（1）可

6、靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。（2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。（3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识

7、的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。单片机系统的特点：（1）要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。（2）编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。（3）功能单一只具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。1.2.2洗衣机的PLC控制系统概述全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控

8、制系统硬件时要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等 这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示：图1 PLC控制系统的硬件组成框图 1.2.3 PLC的设计步骤 开发应用PLC 的设计任务分为硬件和软件设计两部分。硬件设计主要包括: （1）确定安排PLC 的输入、输出点; （2）设计外围电路,

9、包括主电路; （3）选购PLC 并进行现场安装接线等内容；软件设计, 大多数用梯形图和指令程序, 主要包括: （1）设计控制流程, 根据工艺要求先画出工作循环,如有必要再画详细的状态流程图;（2）根据工作循环图, 画出虚拟的电路图继电器梯形图;按梯形图编写指令程序表;（3）系统调试: 根据设计要求, 对程序进行调试和修改, 必要时还可对硬件进行修改, 直到满足要求；结束语在本次设计里，我们采用了PLC为控制核心，它结构合理、测试方法可靠，具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC 可以重复使用，

10、降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。因此作为二十一世纪的工科大学生来说，掌握PLC的开发技术是十分重要的。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困

11、难重重，这毕竟是第一次做论文，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，例如，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。更加体会到PLC的可靠性高，抗干扰能力强，.通用性强，控制程序可变，使用方便等优点这次的课程设计使我把可编程控制器的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论是实践的基础，实践又能检验理论的正确性，让我受益非浅， 对我以后工作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响。致 谢经过很长一段时间的准备，包括利用各种途径查资料、整理材料，写作论文，今天终于可以顺利的完成论文最后的

12、谢辞了，这篇谢辞的的完成，表示可以进行毕业答辩了，这也为三年的学习生涯以划下完美的句点。论文的完成，不仅在于最后一段时间的搜集和整理，更主要是在三年中学习知识的积累，所以我在此首先要重点感谢三年来教授我们每门课程的老师们，正因为他们严谨的作风和朴实的教学，才能最终让我们走向硕果的终点。在此特别感谢我们的指导老师任老师，他在我们做毕业论文期间做出了很大的努力，争取让每一位同学精益求精的完成论文，提高答辩质量，这是论文可以顺利完成的最重要的原因。同学们的关心和帮助是我的动力，在我知识的缺憾点上给予我很大的帮助，使得论文从刚开始的暇迹斑斑到越来越完善、越来越有内容，最终帮助我完整的写完了整个论文。在

13、论文的写作过程中虽然挫折居多，但是在修补的过程中，我不仅学到了以前自己不足之处的知识，更加体会到了一种学习所要具有的良好习惯和良好态度，一丝不苟和毅力是学习的关键，也是将来走向人生道路做任何事成功的关键，所以我可以体会到的是做论文不仅仅是做，更是一次对自己人生态度的感悟，这些感悟包括在学习中要学会与人合作的态度，能听取别人意见，能及时弄懂自己所不懂得知识，能够有勇气干好每一件事等等。对于在学习和生活中帮助我和鼓励我的老师和同学们，我再次表示衷心的感谢，你们对于我的帮助使我在心中无以言表。参考文献1 金彦平、可编程序控制器。2 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.3 谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计.，4 张兴国.可编程控制器技术及应用.5 贺哲荣、石帅军.流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）6 宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设