基于plc控制系统原理设计毕业论文.docVIP

基于PLC控制系统原理 可编程控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，经历了可编程矩阵控制器PMC、可编程顺序控制器PSC、可编程逻辑控制器PLC、可编程控制器PC（PAC）几个不同时期。1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能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。PLC及有关的外围设备都应该按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” PLC的工作原理 PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。PLC的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进行周期性循环。 PLC在运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令顺序号作周期性循环扫描。如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作，周而复始。 PLC的结构 从结构上分，PLC分为整体式和组合式（模块式）两种。包括CPU、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。 PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同，主要由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出（I/O）单元、电源、通信接口、I/O扩展接口等组成，这些单元都是通过内部的总线进行连接。 电源 PLC的电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。一般交流电压波动在10%范围内，可以不采用其他措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 中央处理单元 中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢，是PLC的核心，每套PLC至少有一个CPU。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器输入的程序和数据；检查电源、存储器、I/O及定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。CPU的运行速度和内存容量是PLC的重要参数，它决定着PLC的工作速度、I/O数量及软件容量等。 S7-224AC/DC/RLY外型 S7-224AC/DC/RLY接线 存储器 存储器分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用于存放系统程序，包括管理程序、监控程序、及对用户程序做编译处理的解释编译程序，一般只读存储器ROM来存放PLC的系统程序。用户存储器分为用户程序存储区和工作数据存储区，由随机存取存储器(RAMA)组成。 输入/输出接口 PLC与电气回路的接口是通过输入/输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变成数字信号进入PLC系统，输出模块则正好相反。I/O分别为开关量输入（DI）、开关量输出（DO）、模拟量输入(AI)、模拟量输出（AO）等模块。 常用的开关量按电压水平分，有220V AC,110V AC和24V DC；按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 常用的模拟量按信号类型分，有电流型（4~20mA，0~20mA）、电压型（0~10V，0~5V，-10~10V）等；按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 EM221开关量输入模块外型/接线 EM222开关量输出模块 外型/接线 EM231模拟量输入 外型/接线 EM232模拟量输出 外型/接线 通信模块 PLC一个显著的特点就是具有通信功能，通信模块有很多类型，常见的有串口模块（RS-232、RS-485、RS-422）和以太网通信模块（以太网、Profibus-DP通信模块等）。 EM277 PROFIBUS-DP扩展模块 外型/接线 外部设备 （1）编程设备 编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的设备，用于系统编程、系统设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况等，编程器不直接参与现场控制。 （2）人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮，液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端，由计算机（运行组态软件）充当人机界面。 （3）其他外部设备 根据需要，PLC还可配置其他外部设备，如打印机。 PLC工业自动化应用 自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，因此合理的安装布置，是系统良好运行的前提。 温度