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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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目录
内容摘要............................................................................................................... I 1 绪论 (1)
1.1 课题的背景及意义 (1)
1.2 发展现状及趋势 (1)
1.2.1 发展现状 (1)
1.2.2 发展趋势 (1)
1.3 本文的主要内容 (2)
2 PLC简介 (3)
2.1 PLC的定义和特点 (3)
2.2 PLC控制系统的构成 (4)
2.3 PLC工作原理 (6)
2.4 PLC主要生产厂家 (7)
3 PLC控制系统应用研究 (9)
3.1 PLC控制系统设计原则及步骤 (9)
3.2 PLC控制系统应用举例 (9)
4 结论 (10)
参考文献 (11)
附录 (12)
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
结合可编程控制器、可编程控制器的某种实际应用，简要介绍论文选题的内容及研究意义，说明该研究论题具有良好的应用价值和现实意义。
1.2 发展现状及趋势
1.2.1 发展现状
简要介绍论文选题的发展现状。
1.2.2 发展趋势
简要介绍论文选题的发展趋势。
1.3 本文的主要内容
本文研究的是PLC控制系统。
全文共分为____章，各章内容简介如下：
第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；
第二章__________________；
第三章__________________；
……
本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。
2 PLC简介
2.1 PLC的定义和特点
根据1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对PLC做如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的操作指令，并通过数字式或模拟式的输入/输入控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，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。
可编程控制器具有如下特点：
1）可靠性高，抗干扰能力强
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。为确保一些极其重要用户使用在极其苛刻条件下，部分PLC厂商采用硬件或软件冗余措施，使PLC的平均无故障工作时间更长。同时，现有PLC通常都带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息，提供用户使用。这样，整个系统具有极高的可靠性。
2）配套齐全，功能完善，适用性强
随着科学技术的进步和电子技术的发展，PLC厂商也大力发展PLC硬件和软件技术，形成了大、中、小各种规模的系列化产品，用于各种规模的工业控制场合。不仅完善了逻辑处理功能，而且还有完善的数据运算能力，用于各种数字控制领域控制。同时，随着PLC的功能单元大量完善，PLC可用于位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制场合中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
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受，其梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设
备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
2.2 PLC控制系统的构成
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，其硬件部分不仅包括选择符合控制要求的PLC 机型、存储器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和特殊功能模块等，还应当包括选择合适的可编程控制器外围装置、设备与接口，如输入设备（控制按钮、开关、传感器等）、执行装置（接触器、继电器等）和由执行装置控制的现场设备（水泵、鼓风机、阀门等）。其系统结构如图2.1。
图2.1 PLC的系统结构
（1）中央处理器
中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，它通过系统总线与用户存储器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。通过制造厂家预制在系统存储器内部的系
统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、调用系统程序对用户程序进行编辑或编译并把相应的操作数转存到内存中去、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。
（2）存储器
根据存储器存储内容的不同，把存储器分为：
系统程序存储器：用来存放系统程序的存储器。系统程序相当于计算机操作系统，主要包括检查程序、编译程序和监控程序，是PLC厂家根据选用的CPU 的指令系统编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。
用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。
数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这种存储器必须可读写。
（3）输入/输出（I/O）单元
输入/输出（I/O）单元是PLC与外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开关量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制外部设备的。
（4）电源部分
不同型号的PLC有不同的供电方式，所以PLC电源的输入电压既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。PLC内部使用的电源是整体的供给中心，它的优劣直接影响到PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。
（5）通信端口
PLC的CPU模块上至少有一个通信端口。通过这个通信端口，PLC可以直接和编程器或上位机相连。
（6）编程器
几乎每个PLC厂家都有自己的编程器。用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。
软件部分主要包括对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定时器、计数器等的分配，PLC控制程序的设计（梯形图、语句表、流程图等），还有一些技术文件等。
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。PLC的扫描工作过程如图2.2所示。
图2.2 PLC的扫描工作过程
1)输入采样阶段
在PLC上电自检后进入输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有现场设备的输入状态和模拟量数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的锁存器单元内。
2) 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到遇到结束。
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。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存
储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，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别。
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。这时，才是PLC的真正输出。在输入采样、输出刷新的这两个阶段中，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。
2.4 PLC主要生产厂家
从20世纪70年代初开始,在30多年的时间里，PLC的生产已发展成一个巨大的产业，曾出现PLC生产厂家众多、PLC品种繁多，而且与个人计算机（PC)相比，PLC的硬件、软件的体系结构都是封闭的，在硬件方面，各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用，在软件方面，各厂家的PLC编程语言和指令系统的功能和表达方式也不一致，形成了互不兼容的现状。
纵观生产PLC的众多厂家中较有影响力的、在我国市场占有较大份额的公司及其产品主要情况如下：
1）美国A-B公司。主推PLC-5系列大型PLC，其CPU模块主要有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主要是SLC-500。
2）德国西门子（SIEMENS）公司。主要优势在大型机S5-115U、S5-135U、S5-155U；其中机型S-100U也是很好的产品。历史上SIEMENS的产品素以优良的品质和高昂的价格著称，为了改变其形象，占领新的市场份额，近年来该公司相继推出了小型机S7-200和S7-300，已经给该公司带来了新的声誉。
3）美国的GE FANUC公司。其有优势的产品是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公司。其产品主要有3个系列：属于Micro机种的SP系列——SP10、SP16、SP20；低档机P系列——C20P、C28P、C40P、C60P和
C20板式机；较P系列处理速度提高一个量级，有的还与上位机有通信联网能力的H系列机，如C20H、C28H、C40H、C60H、C200H、C1000H、C2000H。到了20世纪90年代初期，OMRON公司又推出了全新的模块式CMQ1机。
5）日本三菱电机株式会社（MITSUBISHI）。主要是F系列和A系列两个系列。F系列是整体式结构的小型机，较新的产品有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，主要包括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控制系统设计原则及步骤
介绍PLC控制系统设计原则及步骤。
3.2 PLC控制系统应用举例
结合具体的PLC控制系统，分析其原理，并列出程序。
4 结论
总结本次论文所做工作，取得的成果，指出还有哪些不足和需要改进的地方、课题的未来发展方向等等。
结论是整篇论文工作的总结。结论是在理论分析和设计结果的基础上，经过分析、归纳的过程而形成的总观点。结论必须完整、准确。
参考文献
[1] 张万山，王小四.空气质量的研究.环境学报，2000，34(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，2001.18-19.
[4] 张完善，刘六.校园环境与学风建设.城市日报，2002年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），把论文中引用的他人的文章或书籍，标记下来，参考文献要求至少四篇以上。
2.参考文献中所列的论著，应按文稿中引用顺序排列，其序号通常用方括号括起，并在文中引用处的右上角以方括号上标形式注明所引用的文献或资料的序号。例如：“巴甫洛夫认为[1]，条件反射……。”
“张山教授的实验结果如表3所示[2]，由此可得出……。”
以上说明看后请删除。
附
以下内容可放在附录之内：
(1) 正文内过于冗长的公式推导；
(2) 方便他人阅读所需的辅助性数学工具或表格；
(3) 重复性数据和图表；
(4) 论文使用的主要符号的意义和单位；
(5) 程序说明和程序全文。
这部分内容可省略。如果省略，则删掉此页。
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。 （2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。 （3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。 （4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。 （5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。 （6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。 （7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，
plc控制系统设计的一般步骤 丰炜PLC说明资料1-PLC系统设计及选型方法 在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程控制器(PLC)可以轻松的解决，PLC已成为解决自动控制问题最有效的工具之一，越来越广泛的应用于工业控制领域中，本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法，供大家参考。 一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤 （ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 这是整个系统设计的基础，以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。 a ．被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。
（ 2 ）确定 I/O 设备 根据被控对象的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。 （ 3 ）选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、 I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。 （ 4 ）分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着就可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （ 5 ）编写梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先
PLC 控制系统设计的基本原则 来源： https://www.doczj.com/doc/e69393651.html, 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以 提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则： 1. 最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 2. 保证PLC 控制系统安全可靠 保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。 4. 适应发展的需要
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 ［返回 ]
PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的一般步骤可以分为以下几步：熟悉控制对象并计算输入/输出设备、PLC选型及确定硬件配置、设计电气原理图、设计控制台（柜）、编制控制程序、程 序调试和编制技术文件。 一、明确控制要求，了解被控对象的生产工艺过程 熟悉控制对象设计工艺布置图这一步是系统设计的基础。首先应详细了解被控对象 的工艺过程和它对控制系统的要求，各种机械、液压、气动、仪表、电气系统之间的关系，系统工作方式（如自动、半自动、手动等），PLC与系统中其他智能装置之间的关系，人 机界面的种类，通信联网的方式，报警的种类与范围，电源停电及紧急情况的处理等等。 此阶段，还要选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号指示灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动 机、电磁阀等）。 同时，还应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，并分类统计出各输 入量和输出量的性质及数量，是数字量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的大小等级，为PLC的选型和硬件配置提供依据。 最后，将控制对象和控制功能进行分类，可按信号用途或按控制区域进行划分，确定检测设备和控制设备的物理位置，分析每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模、 互相之间的关系。信号点确定后，设计出工艺布置图或信号图。 二、PLC控制系统的硬件设计 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多。近年来，从国外引进的PLC 产品、国内厂家或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，使用场合也各有侧重。因 此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。 1、PLC机型的选择 PLC机型的选择应是在满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳的
设计一个PLC控制系统以下七个步骤 1.系统设计与设备选型 a.分析你所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 b.判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求） c.判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度，分析内存容量是否够。 2.I/O赋值（分配输入输出） a.将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。（列表） b.将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值，与PLC的输出编号相对应。（列表） 3.设计控制原理图 a.设计出较完整的控制草图。 b.编写你的控制程序。 c.在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。 4.程序写入PLC 将你的程序写入可编程控制器。 5.编辑调试修改你的程序 a.程序查错(逻辑及语法检查) b.在局部插入END，分段调试程序。 c.整体运行调试 6.监视运行情况 在监视方式下，监视一下你的控制程序的每个动作是否正确。如不正确返回步骤5，如果正确则作第七步。 7.运行程序（千万别忘记备份你的程序）首先，DCS和PLC之间有什么不同？ 1、从发展的方面来说： DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此，DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制，比如我们使用的YOKOGAWA CS3000DCS系统甚至没有PID数量的限制（PID,比例微分积分算法，是调节阀、变频器闭环控制的标准算法，通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量）。 PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，因此，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。 2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说： 市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说，一般没有或很少有扩展的需求，因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲，PLC也很少有兼容性的要求，比如两个或以上的系统要求资源共享，对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构，比如西门子的MPI总线性网络，甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。 DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系，但大部分的DCS系统，比如横河YOKOGAWA 、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络，采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只要网络到达的地方，就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于wind ows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很方便的通讯，以实现资源共享。 3、从数据库来说： DCS一般都提供统一的数据库。换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何情况下引用，比如在组态软件中，在监控软件中，在趋势图中，在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7400要到了414以上才
基于PLC控制系统设计的研究 摘要：PLC控制系统因其具有可靠性高、编程简单、易于修改、低能耗、适应性较强等优点，被广泛应用在现代化工业生产过程的控制当中。PLC控制系统与当下信息通信网络组合，对现代化工业生产过程实现了有效的控制，从而进一步提升了劳动生产率，促进了企业经济效益的提高。故此，加强对PLC控制系统设计的研究，对企业的良好、长远的发展具有重要的作用。 关键词：PLC控制；系统设计；研究 1 PLC控制系统概述 可编程逻辑控制器简称为PLC，它是集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的综合性技术，主要应用在工业领域。在工业生产过程中应用PLC控制系统，可以通过可编制程序的存储器对内部的存储进行逻辑运算、计数与算术操作、顺序控制、定时等面向用户的指令，之后经过数字式或模拟式输入、输出控制各种工业的机械生产。另外，PLC控制系统和外围的配套设备是一个完整的体系，设计系统时要本着简单操作、易于控制、便于扩展的原则进行，从而保障该控制系统的使用可以实现工业生产的精准化和高效化。目前随着科学技术的日益成熟，PLC控制系统在冶金、机械、纺织、化工、食品等多个工业生产领域中得到了广泛的应用，因此应对PLC控制系统进行更为深入的研究。现代化的PLC控制系统应配合工业以太网、网络通信以及大数据等计算机高端技术，向着全自动、高效率、高精度的智能化生产过程控制方向发展。 2 PLC自动化控制系统的设计 PLC程序设计的主要目的是实现对生产过程中的所有活动的控制，主要内容为采集数据、控制顺序、处理数据等。PLC的内部结构包括CPU模块、内部存储器、电源模块与输入、输出单元等。具体步骤见图1。 2.1 PLC控制系统的硬件设计硬件设计是保障PLC自动化控制系统安全、可靠运行的关键部分，也是PLC控制系统设计的重要部分。下面具体对其进行分析。 2.1.3 系统的抗干扰设计目前PLC控制系统设计的重要内容随着科学技术的发展以及工业自动化程度的加深，变成了如何有效降低外界因素对其的干扰。我们通常采取以下三种方法进行系统的防干扰设计：一是，隔离。系统最直接解决干扰的方式就是隔离。由于原副边绕组之间的分布电容耦合造成PLC控制系统的高频率干扰，我们可采用1：1的超隔离变压器隔离高频干扰，来实现系统的抗干扰目的；二是布线，分散干扰的重要方式是布线方法，例如把弱电信号线以及原来的强电动力线路进行分开走线，从而达到良好的抗干扰目的；三是屏蔽，阻断干扰源传播的抗干扰方式是屏蔽，因为金属柜能够对静电和磁场起到很好的屏蔽作用，所以可以将PLC控制系统直接置于金属柜之中，提高系统的直接抗干扰性能。 2.2 PLC控制系统的软件设计 PLC控制系统设计中的另一个重要环节是软件设计，软件设计的具体化表现就是程序的编制，这也是PLC控制系统应用的关键部分，同时软件设计是以根据企业的生产过程控制的相关要求，将工艺流程图转换为梯形图为主要任务。PLC控制
PLC控制系统设计的一般流程与要求 PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。 （1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。 （2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。 （3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。 （4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。 （5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。 （6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在
PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。 （1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。 （3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。 （4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。 （5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。 （6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。 （7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC 部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发生发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。
plc 控制系统设计的一般步骤 丰炜PLC说明资料1-PLC系统设计及选型方法 在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程控制器(PLC) 可以轻松的解决，PLC 已成为解决自动控制问题最有效的工具之一，越来越广泛的应用于工业控制领域中，本文简要叙述了PLC控制系统设计的步骤及PLC的基本选型方法，供大家参考。 一、可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤 ( 1 )深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 这是整个系统设计的基础，以后的选型、编程、调试都是以此为目标的。 a ．被控对象就是所要控制的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和连锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。 2）确定I/O 设备
根据被控对象的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备。常用的输入 设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器、编码器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀、变频器、伺服、步进等。 （3 ）选择合适的PLC 类型 根据已确定的用户I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC 类型，包括机型的选择、I/O 模块的选择、特殊模块、电源模块的选择等。 （4 ）分配I/O 点 分配PLC 的输入输出点，编制出输入/ 输出分配表或者画出输入/ 输出端子的接线图。接着就可以进行PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （5 ）编写梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。
PLC控制系统的设计 知识目标 1. 掌握控制系统设计的基本原则及步骤。 2．熟悉PLC与输入输出设备的连接。 技能目标： 1.掌握常用控制系统的PLC设计。 2.掌握PLC控制系统常用外部设备的连接和调试。 任务一 PLC控制系统设计的基本原则及步骤任务目标： 1、掌握PLC控制系统设计的基本原则 2、掌握PLC控制系统设计的步骤 任务教学方式： 教学步骤时间安排教学手段及方式 阅读教材课余学生自学、查资料、相互讨论 知识点讲授课时2 1.总结PLC控制系统设计的基本原则 2.讲解PLC控制系统设计的步骤。 任务操作课时2 现场观察PLC的硬件系统，PLC软件操作方法。 评估检测与课堂同时进行教师与学生共同完成任务的检测与评估，并能对出现的问题进行分析与处理 读一读： 1、 PLC控制系统设计的基本原则 在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1）最大限度地满足控制要求 充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的条原则。设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。 2）保证系统的安全可靠 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。 3）力求简单、经济、使用与维修方便 在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。 4）适应发展的需要 适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。 2、PLC控制系统设计的步骤 1）分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC 控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 2）确定输入／输出设备 根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器
PLC控制系统设计 湖北三峡职业技术学院机电系 PLC控制系统设计知识点库※PLC控制系统设计 1. 设计基本原则 为了实现被控对象的工艺要求～以提高生产效率和产品质量。 1. PLC的选择除了应满足技术指标的要求外～还应重点考虑该公司产品技 术支持与售后服务情况。,尽量选择主流产品, 2. 最大限度地满足被控对象的控制要求。 3. 在满足控制要求的前提下～力求使控制系统简单、经济～使用及维修方 便。 4. 保证控制系统得安全、可靠。 5. 考虑到生产的发展和工艺的改进～在选择PLC容量时～应适当留有余量。 2. 设计的主要内容 1. 拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确 定～它是整个设计的依据, 2. 选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构, 3. 选定 PLC 的型号, 4. 编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图, 5. 根据系统设计的要求编写软件规格说明书～然后再用相应的编程语言,常 用梯形图,进行程序设计, 6. 了解并遵循用户认知心理学～重视人机界面的设计～增强人与机器之间 的友善关系, 7. 设计操作台、电气柜及非标准电器元部件,
8. 编写设计说明书和使用说明书, 3. PLC控制系统的一般步骤 可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤～如图 15-1 所示。第 1 页共 8 页 湖北三峡职业技术学院机电系 PLC控制系统设计知识点库
图15-1 控制系统一般设计步骤 ,1, 深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 1) 被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。 2) 控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的 组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统～还可将控制任务分 成几个独立部分～这种可化繁为简～有利于编程和调试。 ,2, 确定 I/O 设备第 2 页共 8 页 湖北三峡职业技术学院机电系 PLC控制系统设计知识点库 根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求～确定系统所需的用户输入、 输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等～常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 ,3, 选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备～统计所需的输入信号和输出信号的点数～ 选择合适的 PLC 类型～包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。 ,4, 分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点～编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输 出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计～同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 ,5, 设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个 应用系统设计的最核心工作～也是比较困难的一步～要设计好梯形图～首先要十分熟悉控制要求～同时还要有一定的电气设计的实践经验。 ,6, 将程序输入 PLC