生产设备自动控制系统的plc.docx

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1、摘要：经济发展促使企业向着高科技高效率的方向推动。在工业领域中，生产设备自动化程度的演化，是工业限制计算机技术、检测技术、气动、液压、机械及电子技术、电机限制技术以及系统限制技术得到越来越广泛应用的结果。可编程限制器已成为工业限制领域的主流限制设备关键词：自动化plc生产限制1.plc的产生上世纪60年头，计算机技术已起先应用于工业限制了。但由于计算机技术本身的困难性，编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等缘由，未能在工业限制中广泛应用。当时的工业限制，主要还是以继电一接触器组成限制系统。1968年，美国最大的汽车制造商一一通用汽车制造公司（GM）,为适应汽车型号的不断翻新，试图找寻

2、一种新型的工业限制器，以尽可能削减重新设计和更换继电器限制系统的硬件及接线、削减时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、敏捷及通用等优点和继电器限制系统的简洁易懂、操作便利、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用限制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用“面对限制过程，面对对象”的“自然语言”进行编程，使不熟识计算机的人也能便利地运用。即：硬件：削减软件：敏捷简洁针对上述设想，通用汽车公司提出了这种新型限制器所必需具备的十大条件（出名的“GMlO条”）：1编程简洁，可在现场修改程序序2维护便利，最好是插件式3牢靠性高于继电器限制柜4体积小于继电器限制柜5可将数据

3、干脆送入管理计算机6在成本上可与继电器限制柜竞争7输入可以是沟通U5V8输出可以是沟通115V,2A以上，可干脆驱动电磁阀9在扩展时，原有系统只要很小变更10用户程序存储器容量至少能扩展到4K1969年，美国数字设备公司（GEe）首先研制胜利第一台可编程序限制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用胜利，从而开创了工业限制的新局面。接着，美国国MODICON公司也开发出可编程序限制器084o1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台可编程序限制器DSC-8o1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序限制器。我国从1974年起先研制，1977年起先工业应用。早期的可编程

4、序限制器是为取代继电器限制线路、存储程序指令、完成依次限制而设计的。主要用于：1.逻辑运算2.计时，计数等依次限制，均属开关量限制。所以，通常称为可编程序逻辑限制器(PLCProgrammableLogicController)0进入70年头，随着微电子技术的发展，PLC采纳了通用微处理器，这种限制器就不再局限于当时的逻辑运算了，功能不断增加。因此，事实上应称之为PC可编程序限制器。至80年头，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅限制功能增加，功耗和体积减小，成本

5、下降，牢靠性提高，编程和故障检测更为敏捷便利，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程限制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱2. plc的工作原理最初研制生产的PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的限制装置，但这两者的运行方式是不相同的：(1)继电器限制装置采纳硬逻辑并行运行的方式，即假如这个继电器的线圈通电或断电，该继电器全部的触点(包括其常开或常闭触点)在继电器限制线路的哪个位置上都会马上同时动作。(2)PLC的CPU则采纳依次逻辑扫描用户程序的运行方式，即假如一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的全部触点(包括其常开或常闭触

6、点)不会马上动作，必需等扫描到该触点时才会动作。为了消退二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器限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IOoIns,因此，PLC采纳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1/0响应要求不高的场合，PLC与继电器限制装置的处理结果上就没有什么区分了。1、扫描技术当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以肯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，PL

7、C以扫描方式依次地读入全部输入状态和数据，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更，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会变更。因此，假如输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必需大于一个扫描周期，才能保证在任何状况下，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总是按由上而下的依次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限制线路，并按先左后右、先上后下的依次对由触点构成的限制线路进行逻辑运算，然后依据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈

8、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更，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更，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。（1）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依据I/O映象区内对应的状态和数据

9、刷新全部的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等全部时间的总和。2、PLC的I/O响应时间为了增加PLC的抗干扰实力，提高其牢靠性，PLC的每个开关量输入端都采纳光电隔离等技术。为了能实现继电器限制线路的硬逻辑并行限制，PLC采纳了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。以上两个主要缘由，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业限制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。所谓I/O响应时间指从

10、PLC的某一输入信号变更起先到系统有关输出端信号的变更所需的时间。以上是一般的PLC的工作原理，但在现代出现的比较先进的PLC中，输入映像刷新循环、程序执行循环和输出映像刷新循环已经各自独立的工作，提高了PLC的执行效率。在实际的工控应用之中，编程人员应当知道以上的工作原理，才能编写出质量好、效率高的工艺程序。3.可编程序限制器的特点现代自动化机械设备上运用PLC特别普遍，取代了很大一部分传统继电器限制电路，这是因为PLC具有先天的综合优势，下面是我结合了近十年的自动化限制阅历来告知大家十大优势：3.1 功能强，性能价格比高一台小型内有成百上千个可供用户运用的编程元件（如计时器，计数器，继电器

11、等），有很强的功能，可以实现特别困难的限制功能。与相同功能的继电器相比,具有很高的性能价格比。3. 2硬件配套齐全，用户运用便利，适应性强可编程序限制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能敏捷便利的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序限制器的安装接线也很便利，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载实力，可以干脆驱动一般的电磁阀和沟通接触器。3. 3牢靠性高，抗干扰实力强传统的继电器限制系统中运用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，简洁出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的

12、少量硬件，接线可削减互继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为削减。PLC实行了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰实力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以干脆用于有剧烈干扰的工业生产现场，PLC己被广袤用户公认为最牢靠的工业限制设备之一。3. 4系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器限制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使限制柜的设计、安装、接线工作量大大削减。PLC的梯形图程序一般采纳依次限制设计方法。这种编程方法很有规律，很简洁驾驭。对于困难的限制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用

13、户程序可以在试验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可视察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发觉的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。3. 5编程方法简洁梯形图是运用得最多的可编程序限制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相像，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟识继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟识梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言事实上是一种面对用户的一种高级语言，可编程序限制器在执行梯形图的程序时，用说明程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。3. 6修理工作量少，修理便利PL

14、C的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以依据PLC上的发光二极管或编程器供应的实时梯形图的状态快速的查明故障的缘由，用修改程序或更换模块的方法可以快速地解除故障。3. 7体积小，能耗低对于困难的限制系统，运用PLC后，可以削减大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/27/10。PLC的配线比继电器限制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，削减大量的安装接线工时，可以削减大量费用。3. 8与时俱变，能实现网络通讯PLC可以与电脑及智能仪表等通过通信联网，实现分散限制，集

15、中管理。并能实现地显示出当前机械设备的工作状态和工作流程，对生产管理和现场修理带来极大的便利。3. 9提升产品技术含量，增加产品形象！对于困难的机械设备，假如还运用传统的继电器限制，则不单加大的限制电箱的配制难度，还让产品的最终客户觉得产品不够先进，运用信念不足，因为现在主流机械设备都用上PLC,有PLC的机械品质或许更有保证，同时运用PLC加大了同行的仿制难度！3.10 对将来机械升级很便利对于困难的机械设备，假如随着时间的推移而不能满意运用的话，就必须要进行机械设备升级改造，假如是用传统继电器限制的，则会很麻烦，基本上要把以前的限制电箱宣布报废，但是用PLC限制的电箱的话就很方面，只要扩展

16、一个相关的I/O点,修改一下相关的限制程序就可以了！3.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、环保及文化消遣等各个行业，运用状况大致可归纳为如下几类。3.11 关量的逻辑限制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑限制、依次限制，既可用于单台设备的限制，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。3. 2模拟量限制在工业生产过程当中，有很多连续变更的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程限制器处理模拟量，必需实现模拟量(Analog)和数字量(DigitaI)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都