第四章 PLC中的开关量逻辑控制

一、PLC的定义与分类PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。

PLC是在继电器顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置。

1.PLC的定义可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，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围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

2.PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。

对于PLC，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

2.1.按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

（1）整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，如图所示。

具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。

小型PLC一般采用这种整体式结构。

整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成，基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等；扩展单元内只有I/O和电源等，而没有CPU。

基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。

整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

（2）模块式PLC模块式PLC将PLC的各组成部分分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。

模块式PLC 由框架或基板和各种模块组成，模块装在框架或基板的插座上，如图所示。

这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。

plc在生活中的运用
1、开关量的逻辑控制
这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2、模拟量控制
在生产过程中有很多不断变化的量，比如温度、湿度、压力、流速等，使用PLC能够实现模拟量和数字量之间的转换。

将外部电路的模拟量转换成数字量传输给PLC，将PLC的数字量转换成模拟量传输给外部电路。

3、运动控制
大部分PLC都是有双轴或多轴部位控制器来拖拽伺服电机或交流伺服电机。

该作用广泛运用于各类工业设备，如运动控制各种各样数控车床、安装机械设备、智能机器人等。

4、顺序控制
顺序控制是PLC应用广泛的领域，也是适合PLC发挥特长的领域。

用于替代传统继电器顺序控制的PLC顺序控制。

PLC应用于注塑机械、印刷机械、订书机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀装配线、电梯控制等单机控制、多级群控、生产自动线控制等场景。

PLC输出公共端是开关量原理一、什么是PLC？PLC，全称为Programmable Logic Controller，中文名为可编程逻辑控制器，是一种用于自动化控制的电子器件。

PLC的主要功能是接收输入信号，经过逻辑运算后，输出相应的控制信号，实现对工业过程的控制和自动化。

二、PLC输出公共端PLC的输出部分由多个输出端口组成，这些端口通常被分为多个组，每个组都有一个公共端。

当PLC输出信号时，电流将流经公共端，然后根据逻辑运算的结果决定是否激活电路中的其他设备。

三、开关量原理1. 开关量定义开关量，也称为离散量，是指只有两个状态的量。

在PLC中，开关量通常用来表示设备的状态，如开关、按钮的状态等。

开关量可以是开或闭的状态。

2. 开关量输入PLC的输入端接收外部信号，用来检测设备的状态。

当外部设备处于开或闭状态时，输入信号会改变相应的状态。

PLC对输入信号进行采样，并根据输入信号的状态进行逻辑运算，用来决定输出信号的开闭状态。

3. 开关量输出根据逻辑运算的结果，PLC会将输出信号发送到相应的输出端口。

其中，公共端是一个重要的概念，它连接了相同组的输出端。

公共端提供电流路径，使得其他设备可以通过触点与公共端连接，从而实现对设备的控制。

四、应用案例为了更好地理解PLC输出公共端是开关量原理，让我们通过一个简单的应用案例来说明。

1. 集水泵控制系统在一座大楼的地下室，有一个集水泵控制系统，用来控制地下室排水设备的启动和停止。

步骤一：传感器检测水位PLC的输入端接收来自水位传感器的信号，用于检测地下室的水位。

当水位超过一定高度时，传感器输出信号通知PLC。

步骤二：逻辑运算PLC接收到传感器的信号后，进行逻辑运算。

设定一个阈值，当水位超过阈值时，PLC会进行下一步的操作。

步骤三：控制输出信号根据逻辑运算的结果，PLC将输出信号发送到相应的输出端口。

这些输出端口都与公共端相连。

步骤四：设备控制输出信号经过公共端，进一步通过触点连接集水泵控制设备。

第4章习题及答案
1．PLC常用的编程语言有哪些？各有哪些特点？
常见的PLC的编程语言有LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（功能块图/逻辑功能图）、顺序功能图（SFC）等。

梯形图（LAD）编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。

PLC 的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有区别。

梯形图具有形象、直观、简单明了、易于理解的特点，特别适用于开关量逻辑控制，是所有编程语言的首选。

语句表（STL）编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是PLC最基础的编程语言。

一般来说，语句表编程适合于熟悉PLC和有经验的程序员使用。

功能块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。

该编程语言用类似“与门”、“或门”的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右运动。

顺序功能图（SFC）又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。

顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步的设计和不同专业的人员之间进行技术交流用。

2．按步输入图4-25梯形图程序。

1）将T37设定值PT改为50，下载并监控程序的运行。

2）采用“状态表”监控T37、M0.0、Q0.0状态。

3）打开STEP7-Micro/WIN，在“系统块”中将PLC端口0的波特率修改为19.2kbps，再次下载并监控程序的运行。

1）
2）
3）。

（四层电梯的PLC控制系统设计）设计人：指导老师：项目负责人：毕业论文摘要四层电梯的PLC控制系统设计摘要随着科学技术的发展、近年来，我国的电梯生产技术得到了迅速发展．一些电梯厂也在不断改进设计、修改工艺。

更新换代生产更新型的电梯，电梯主要分为机械系统与控制系统两大部份，随着自动控制理论与微电子技术的发展，电梯的拖动方式与控制手段均发生了很大的变化，交流调速是当前电梯拖动的主要发展方向。

目前电梯控制系统主要有三种控制方式：继电路控制系统(“早期安装的电梯多位继电器控制系统)、PLC 控制系统、微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点，目前已逐渐被淘汰。

微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能，但也存在抗扰性差，系统设计复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。

而PLC控制系统由于运行可靠性高，使用维修方便，抗干扰性强,设计和调试周期较短等优点，倍受人们重视等优点，已成为目前在电梯控制系统中使用最多的控制方式，目前也广泛用于传统继电器控制系统的技术改造。

关键词:plc 电梯控制系统电梯系统运行检修和调试目录第一章PLC的产生和分类1.1 PLC的发展历程 (04)1.2 PLC的应用领域 (06)第二章PLC的基本结构2.1 中央处理单元 (07)2.2 存储器 (08)2.3 I/O模块 (08)2.4 电源 (08)2.5 底板或机架 (09)2.6 PLC系统的其他设备 (09)第三章PLC设计原则及选型3.1 PLC的设计原则 (10)3.2 PLC的选型 (11)第四章基于PLC的四层电梯设计4.1 四层电梯的控制要求 (15)4.2 四层电梯的控制电路图 (16)4.3 PLC的输入输出图 (17)4.4 PLC的输入输出表 (18)4.5 梯形图 (19)参考文献…………………………………………………………………………........致谢……………………………………………………………………………………1 PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

第一章可编程序控制的基本组成和工作原理第一节可编程序控制的基本组成PLC由中央处理单元、存储器、输入输出单元、电源、编程器五部分组成.其结构框图如下。

可编程控制器的基本结构1、中央处理单元(简称CPU）CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。

CPU是PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等.2、存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。

RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

掉电时,可有效地保持存储的信息。

EPROM、EEPROM都是只读存储器。

用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

3．输入输出单元(I/O单元）I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。

I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。

接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。

PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。

4．电源PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源.同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源输入类型有：交流电源（220V AC或110V AC），直流电源（常用的为24V AC）.5．编程器编程器是PLC的最重要外围设备。

四川省高等教育自学考试机械制造与自动化专业毕业论文论文题目基于PLC控制的物料运送系统指导老师罗华学生姓名何杰准考证号8002103461242011年9 月14 日基于PLC控制的物料运送系统机械设计制造及其自动化专业学生：何杰指导老师：罗华摘要：物料运输系统是物流中重要的组成部分，它是不直接进行人工干预的情况下对货物进行自动存取。

它是现代工业社会发展的高新技术产物，对加快物流流通、降低成本有着重要的意义.近年来，随着消费水平的提高,越来越多的商家认识到物流运输系统的改善与合理性对商家的发展非常重要，而对于一些小型超市往往要对货物进行分类存放,并建立货物相关信息，时时跟踪，便于对货存信息的掌握，如果仅靠人工，这样比较耗时，不便于商家的发展。

本课题针对以上问题主要对货物分类存取控制系统进行了设计：最先是人工建立一个货物信息库。

在存货物时，利用条码扫描将货物的信息传入计算机中，并整理将对应的指令传给PLC。

然后PLC按指令控制气压系统、步进电机的运动，将货物存放到指定位置；在取货时，控制思路和存货是大致一样，从而实现对货物的分类和存取的功能.在整个过程都满足货物先存先取得原则。

关键词:PLC、条码扫描器、步进电机、气压系统、传感器Abstract:Material transport system is an important component of logistics，it is not direct human intervention in the case of automatic access to the goods. It is a modern industrial society, the development of high-tech products，to accelerate the flow of logistics and cost of great significance。

常州轻工职业技术学院电子电气工程系毕业设计常州轻工职业技术学院题 目 PLC 与变频器多段速度控制系统的设计姓 名学 号 1036623116班 级 10自动试点班指导教师职 称 副 教 授日 期 2013年5月毕业设计(论文)说明书中文摘要本文主要简介了可编程控制器与变频器在现代工业调速方面的应用。

着重讲解了多段调速的使用。

硬件上使用的是三菱可编程控制器中的FX3U-48M和三菱变频器。

如今，变频调速已被公认为是最理想、最有发展前途的调速方式之一，采用变频器构成变频调速传动系统能满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求。

变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。

变频调速器调速不仅操作方便，故障率低，且节能效果明显，优于调压调速、变级调速、滑差调速、串级调速、整流子调速和液力偶合器调速等。

并且变频调速在电动机运行时很容易实现电动机的正、反转。

只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。

通过可编程控制器来控制变频器调速，是现代工业应用最为广泛的调速方法之一，所以本文主要研究的就是通过可编程控制器来控制变频器改变交流电机供电的频率和幅值，从而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。

关键词：可编程控制器，变频器，工业调速，变频调速ABSTRACTThis paper mainly introduces the programmable controller and inverter in modern industrial control on multiple segments hardware is used on Mitsubishi programmable controller in FX3U-48M and Mitsubishi , VVVF has been recognized as the most ideal, the most promising control one way, using PLC variable frequency speed control system can meet the needs of improving labor productivity, improve product quality, improve the degree of automation equipment, improve the quality of life and improve the living environment and other requirements.Inverter AC motor power supply is used to change the frequency and amplitude, and thus change its motion magnetic cycle, so as to achieve the smooth control of motor speed conversion speed governor has the advantages of convenient operation, low failure rate, and has obvious energy-saving effect, better than the voltage regulating speed, variable speed control, slip control, cascade control, speed control and hydraulic coupler speed variable frequency speed regulation in the motor run time is easy to achieve the motor is, need to change the frequency converter inverter tube inside the switching sequence, you can achieve the output exchange phase, there is no improper burning of the electric motor by phase change problems.Through the programmable controller to control the frequency converter, is a modern industrial application is most wide speed regulation method, so this paper mainly studies is that through the programmable controller to control the frequency converter to change the frequency and amplitude of the AC motor power supply, so as to change the moving magnetic field cycle, so as to achieve the smooth control of motor speed to.Keywords:Programmable controller, inverter, industrial control, variable frequency speed regulation目录第一章概述 (6)课题背景 (6)PLC的发展历程 (6)PLC的分类 (6)PLC的应用领域 (8)变频器基本原理与应用 (8)课题的目的和意义 (9)课题的目的 (9)课题的意义 (11)课题任务及要求 (11)课题的主要任务 (12)课题的主要要求 (12)第二章设计内容简介 (13)课题目前研究及应用现状 (13)设备的结构分析 (13)第三章PLC实现的过程 (15)工作流程 (15)工作过程叙述 (15)工作过程示意图 (15)PLC的I/O分配表 (15)PLC控制的设备清单及原理图 (17)元器件设备清单 (17)PLC控制的原理图 (17)梯形图及程序指令表 (18)梯形图 (18)程序指令表 (23)第四章控制装置的柜屛设计及安装调试 (27)元件安装图 (27)控制柜与操作屏设计图 (28)参考文献 (30)致谢 (31)第一章概述课题背景可编程逻辑控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC，它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，PLC由CPU，存储器、I/0接口、内嵌的精简高效操作系统组成。

PLC的用途目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。

PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。

PID处理一般是运行专用的PID子程序。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

绪论单元测试1.按组成结构形式、容量和功能分，S7-1200 属于（）A:小型中档整体式B:小型高档模块式C:大/中型高档模块式D:大/中型高档整体式答案:A2.（）是PLC最基本、最广泛的应用领域。

A:过程控制B:通信及联网C:运动控制D:开关量的逻辑控制答案:D3.当我们选择PLC时，除I/O点数，通常还要考虑（）等性能指标。

A:存储器容量B:内存分配及编程元件的种类和数量C:指令种类和条数D:扫描速度答案:ABCD4.PLC的设计核心思想之一是用计算机代替继电器控制盘。

（）A:错B:对答案:B5.与 DCS 比较，PLC 主要用在开关量逻辑控制，而对闭环过程控制的处理能力比较差。

（）A:对B:错答案:B第一章测试1.熔断器的作用是（）。

A:短路或严重过载保护B:弱磁保护C:控制速度D:控制行程答案:A2.万能转换开关是（）A:手动控制电器B:既可手动，又可自动的电器C:自动控制电器答案:A3.符号为（）。

A:延时闭合的常闭触点B:延时闭合的常开触点C:延时断开的常闭触点D:延时断开的常开触点答案:A4.热继电器中双金属片的弯曲作用是由于双金属片（）。

A:强度不同B:温度效应不同C:膨胀系数不同D:所受压力不同答案:C5.交流接触器的作用是（）。

A:频繁通断控制回路B:保护控制回路C:频繁通断主回路D:保护主回路答案:C6.断电延时时间继电器，它的延时触点动作情况是（）。

A:线圈通电时触点不动作，断电时触点延时动作B:线圈通电时触点瞬时动作，断电时触点延时动作C:线圈通电时触点延时动作，断电时触点瞬时动作D:线圈通电时触点不动作，断电时触点瞬时动作答案:B7.电压继电器线圈与电流继电器线圈相比，具有的特点是（）。

A:电压继电器线圈与被测线路串联B:电压继电器线圈的匝数少，导线粗，电阻小C:电压继电器线圈的匝数多，导线细，电阻大D:电压继电器线圈的匝数少，导线粗，电阻大答案:C8.符号为（）。