PLC控制新版系统研究应用.doc

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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目： PLC控制系统研究

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层 次： 专科起点本科
专 业：
年 级： 年 春/秋 季
学 号：
学 生：
指导老师：
完成日期： 年 月 日

内容摘要

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目 录

内容摘要 I
1 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 发展现实状况及趋势 1
1.2.1 发展现实状况 1
1.2.2 发展趋势 1
1.3 本文关键内容 2
2 PLC介绍 3
2.1 PLC定义和特点 3
2.2 PLC控制系统组成 4
2.3 PLC工作原理 6
2.4 PLC关键生产厂家 7
3 PLC控制系统应用研究 9
3.1 PLC控制系统设计标准及步骤 9
3.2 PLC控制系统应用举例 9
4 结 论 10
参考文件 11
附 录 12

1 绪论
1.1 课题背景及意义
结合可编程控制器、可编程控制器某种实际应用，简明介绍论文选题内容及研究意义，说明该研究论题含有良好应用价值和现实意义。

1.2 发展现实状况及趋势
1.2.1 发展现实状况
简明介绍论文选题发展现实状况。

1.2.2 发展趋势
简明介绍论文选题发展趋势。

1.3 本文关键内容
本文研究是PLC控制系统。
全文共分为____章，各章内容介绍以下：
第一章绪论，简述课题背景和意义、论题中国外发展现实状况，介绍论文关键内容；
第二章__________________；
第三章__________________；
……

本文最终对全文进行总结，并指出了研究课题未来发展方向。

2 PLC介绍
2.1 PLC定义和特点
依据1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布PLC标准草案中对PLC做以下定义：可编程控制器是一个数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采取可编程序存放器，用于其内部存放程序，实施逻辑运算、次序控制、定时、计数和算术运算等面向用户操作指令，并经过数字式或模拟式输入/输入控制多种类型机械或生产过程。可编程控制器及其相关外部设备，全部按易于和工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功效标准设计。
可编程控制器含有以下特点：
1）可靠性高，抗干扰能力强
PLC因为采取现代大规模集成电路技术，采取严格生产工艺制造，内部电路采取了优异抗干扰技术，含有很高可靠性。为确保部分极其关键用户使用在极其苛刻条件下，部分PLC厂商采取硬件或软件冗余方法，使PLC平均无故障工作时间更长。同时，现有PLC通常全部带有硬件故障自我检测功效，出现故障时可立即发出警报信息，提供用户使用。这么，整个系统含有极高可靠性。
2）配套齐全，功效完善，适用性强
伴随科学技术进步和电子技术发展，PLC厂商也大力发展PLC硬件和软件技术，形成了大、中、小多种规模系列化产品，用于多种规模工业控制场所。不仅完善了逻辑处理功效，而且还有完善数据运算能力，用于多种数字控制领域控制。同时，伴随PLC功效单元大量完善，PLC可用于位置控制、温度控制、CNC等多种工业控制场所中。加上PLC通信能力增强及人机界面技术发展，使用PLC组成多种控制系统变得很轻易。
3）易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，接口简单，编程语言易于为工程技术人员接收，其梯形图语言图形符号和表示方法和继电器电路图相当靠近，只用PLC少许开关量逻辑控制指令就能够方便地实现继电器电路功效，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4）系统设计、建造工作量小，维护方便，轻易改造
PLC用存放逻辑替换接线逻辑，大大降低了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护也变得轻易起来。更关键是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量生产场所。
5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。因为体积小很轻易装入机械内部，是实现机电一体化理想控制设备。

2.2 PLC控制系统组成
PLC控制系统由硬件部分和软件部分组成。
对于整个PLC控制系统来说，其硬件部分不仅包含选择符合控制要求PLC机型、存放器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和特殊功效模块等，还应该包含选择适宜可编程控制器外围装置、设备和接口，如输入设备（控制按钮、开关、传感器等）、实施装置（接触器、继电器等）和由实施装置控制现场设备（水泵、鼓风机、阀门等）。其系统结构图2.1。

图2.1 PLC系统结构

（1）中央处理器
中央处理器（CPU）是PLC关键部分，它经过系统总线和用户存放器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。经过制造厂家预制在系统存放器内部系统程序完成各项任务。其关键功效是由编程器写入控制程序和数据到存放器、调用系统程序对用户程序进行编辑或编译并把对应操作数转存到内存中去、从存放器上读取和实施程序，还能够进行PLC内部故障诊疗等。
（2）存放器
依据存放器存放内容不一样，把存放器分为：
系统程序存放器：用来存放系统程序存放器。系统程序相当于计算机操作系统，关键包含检验程序、编译程序和监控程序，是PLC厂家依据选择CPU指令系统编写，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。
用户程序存放器：用来存放用户依据控制要求编制程序。不一样类型PLC，其存放容量也不一样。
数据存放器：用以存放PLC运行中多种数据存放器。因为运行中数据不停改变，所以这种存放器必需可读写。
（3）输入/输出（I/O）单元
输入/输出（I/O）单元是PLC和外部设备连接纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供开关量信号，经过处理后，变成CPU能够识别信号。输出单元将CPU信号经处理以后控制外部设备。
（4）电源部分
不一样型号PLC有不一样供电方法，所以PLC电源输入电压现有12V和24V直流，又有110V和220V交流PLC内部使用电源是整体供给中心，它优劣直接影响到PLC功效和可靠性，所以现在大部分PLC采取开关式稳压电源供电。
（5）通信端口
PLCCPU模块上最少有一个通信端口。经过这个通信端口，PLC能够直接和编程器或上位机相连。
（6）编程器
几乎每个PLC厂家全部有自己编程器。用户经过编程器来编写控制程序，并经过编程器接口将自己控制程序输入到PLC。它还能够在线检测程序运行情况。
软件部分关键包含对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定时器、计数器等分配，PLC控制程序设计（梯形图、语句表、步骤图等），还有部分技术文件等。

2.3 PLC工作原理
当PLC投入运行后，整个PLC其工作过程通常分为三个阶段：即输入采样、用户程序实施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，PLCCPU以一定扫描速度反复实施上述三个阶段。PLC扫描工作过程图2.2所表示。

图2.2 PLC扫描工作过程

1) 输入采样阶段
在PLC上电自检后进入输入采样阶段，PLC以扫描方法依次地读入全部现场设备输入状态和模拟量数据，并将它们存入I/O映象区中对应锁存器单元内。
2) 用户程序实施阶段
在用户程序实施阶段，CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性循环扫描，假如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条次序实施用户程序，直到碰到结束。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边由各触点组成控制线路，并按先左后右、先上后下次序对由触点组成控制线路进行逻辑运算，然后依据逻辑运算结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存放区中对应位状态；或刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位状态；或确定是否要实施该梯形图所要求特殊功效指令。 即，在用户程序实施过程中，只有输入点在I/O映象区内状态和数据不会发生改变，而其它输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存放区内状态和数据全部有可能发生改变，而且排在上面梯形图，其程序实施结果会对排在下面通常用到这些线圈或数据梯形图起作用；相反，排在下面梯形图，其被刷新逻辑线圈状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面程序起作用。
在程序实施过程中假如使用立即I/O指令则能够直接存取I/O点。即使用I/O指令话，输入过程影像寄存器值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区分。
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根据I/O映象区内对应状态和数据刷新全部输出锁存电路，再经输出电路驱动对应外设。这时，才是PLC真正输出。在输入采样、输出刷新这两个阶段中，即使输入状态和数据发生改变，I/O映象区中对应单元状态和数据也不会改变。所以，假如输入是脉冲信号，则该脉冲信号宽度必需大于一个扫描周期，才能确保在任何情况下，该输入均能被读入。

2.4 PLC关键生产厂家
从20世纪70年代初开始,在30多年时间里，PLC生产已发展成一个巨大产业，曾出现PLC生产厂家众多、PLC品种繁多，而且和个人计算机（PC)相比，PLC硬件、软件体系结构全部是封闭，在硬件方面，各厂家CPU模块和I/O模块互不通用，在软件方面，各厂家PLC编程语言和指令系统功效和表示方法也不一致，形成了互不兼容现实状况。
纵观生产PLC众多厂家中较有影响力、在中国市场占有较大份额企业及其产品关键情况以下：
1）美国A-B企业。主推PLC-5系列大型PLC，其CPU模块关键有PLC-5/10、5/11、5/12、5/15、5/20、5/25、5/30、5/40、5/60、5/250等。小型PLC关键是SLC-500。
2）德国西门子（SIEMENS）企业。关键优势在大型机S5-115U、S5-135U、S5-155U；其中机型S-100U也是很好产品。历史上SIEMENS产品素以优良品质和高昂价格著称，为了改变其形象，占领新市场份额，多年来该企业相继推出了小型机S7-200和S7-300，已经给该企业带来了新声誉。
3）美国GE FANUC企业。其有优势产品是90系列PLC：90-70、90-30、90-20和分布式I/O系统Genius I/O等。
4）日本OMRON企业。其产品关键有3个系列：属于Micro机种SP系列——SP10、SP16、SP20；低级机P系列——C20P、C28P、C40P、C60P和C20板式机；较P系列处理速度提升一个量级，有还和上位机有通信联网能力H系列机，如C20H、C28H、C40H、C60H、C200H、C1000H、CH。到了20世纪90年代早期，OMRON企业又推出了全新模块式CMQ1机。
5）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）。关键是F系列和A系列两个系列。F系列是整体式结构小型机，较新产品有F1、F2、FXO、FXON、FX2、FX2C，其中主推FX2。A系列是模块组合式中大型PLC，又分3个小系列，关键包含A1N、A2N（S1）A3N；A1S（S1）、A2S（S1）、A2AS（S1）、A（S1）、A3A。

3 PLC控制系统应用研究
3.1 PLC控制系统设计标准及步骤
介绍PLC控制系统设计标准及步骤。

3.2 PLC控制系统应用举例
结合具体PLC控制系统，分析其原理，并列出程序。

4 结 论
总结此次论文所做工作，取得结果，指出还有哪些不足和需要改善地方、课题未来发展方向等等。
结论是整篇论文工作总结。结论是在理论分析和设计结果基础上，经过分析、归纳过程而形成总见解。结论必需完整、正确。

参考文件

[1] 张万山，王小四.空气质量研究.环境学报，，34(6):13-17.
[2] 张完善.有色金属材料.第二版.大连：金属工业出版社，1998.89-90.
[3] 张完善，刘六，等.第五届科学管理国际会议论文集.北京：管理工程出版社，.18-19.
[4] 张完善，刘六.校园环境和学风建设.城市日报，3月5日，第2版.
[5] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.

说明：
1.同学需按此格式（字体为五号、宋体），把论文中引用她人文章或书籍，标识下来，参考文件要求最少四篇以上。
2.参考文件中所列论著，应按文稿中引用次序排列，其序号通常见方括号括起，并在文中引用处右上角以方括号上标形式注明所引用文件或资料序号。比如：
“巴甫洛夫认为[1]，条件反射……。”
“张山教授试验结果如表3所表示[2]，由此可得出……。”

以上说明看后请删除。

附 录

以下内容可放在附录之内：
(1) 正文内过于冗长公式推导；
(2) 方便她人阅读所需辅助性数学工具或表格；
(3) 反复性数据和图表；
(4) 论文使用关键符号意义和单位；
(5) 程序说明和程序全文。
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这部分内容可省略。假如省略，则删掉此页。