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1、南京理工大学硕士学位论文PLC控制系统训练平台设计与实现姓名：黄辉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：姜建芳20080615A b s t r a c tA st h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a la u t o m a t i o n , t h es o c i e t yn e e d sm o r ea u t o m a t i o nt e “c i a n sa n da s k st h e mt ob em o r ep r o f e s s i o n a l ，t h e ys h o u l d
2、n o to n l yb e “ f a m i l i a rw i t ht h e o r y , b u ta l s oh a v et h ea b i l i t yt os o l v ep r a c t i c a le n g i n e e r i n gp r o b l e m s D u et oi t ss t r o n g p o i n t ,P L Ci sw i d e l yu s e di ni n d u s t r i a lc o n t r o lf i e l d ，S Ot h et e a c h i n go fP L Ci sb
3、 e i n gp a i dm o r ea n dm o r ea t t c n t i o n T h i sp a p e rb a s e do nt h el a b o r a t o r yc o n s t r u c t i o np r o j e c t ”i n d u s t r i a lc o n t r o ls y s t e mc o m p r e h e n s i v et r a i n i n gp l a t f o r m ”i nt h eu n i v e r s i t y , s y s t e m a t i c a l l ye
4、 x p o u n d e dd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h eP L Cc o n t r o ls y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r m T h ep a p e ro u t l i n e ds e v e r a lk i n d so fP L Cc o n t r o ls y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r m T h e nt h ed e s i g np r o p o s a lo fP L Cc o n t r o l
5、s y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r mo ft h i sp a p e ri sp r o p o s e d ；G r o s ss 仃u C t u r ed e s i 霉l ，c o n t r o lc u b i c l ed e s i g n ，s o f t w a r ea n dh a r d w a r es i m u l a t i o nc o n t r o l l e dp l a n td e s i g na n dS Oo nw e r ec a r r i e do n ；I nt h ed e s i g
6、 np r o c e s so fs o f t w a r ea n dh a r d w a r es i m u l a t i o nc o n 臼0 1 1 0 dp l a n t , h a sc o m p l e t e dt h eh a r d w a r ed e s i g n , t h es o R w a r ed e s i g n , t h ec o r r e s p o n d e n c ed e s i g na n dS Oo n ；F i n a l l yt h r o u g ha ne x a m p l e ，s u m m a r
7、i z e dc o n t r o ls y s t e m sd e s i g np r o c e s sa n dt h et r a i n i n gm e t h o d ，s i m u l t a n e o u s l yc a r r i e do nt h ec o n f i r m a t i o nt ot h eP L Cc o n t r o ls y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r m T h eP L Cc o n t r o ls y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r mu
8、t i l i z e dt h ee m b e d d e dt e c h n o l o g y , t h ec o I n m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h ee l e c t r i c a ld e s i g nt e c h n o l o g ya n dS Oo ni nt h ed e s i g n R e a l i z e dak i n do ft r a i n i n gp a t t e r nw h o s ef l e x i b i l i t yi sh i g h ，p r i c ei
9、 ss m a l l ，o p e n n e s si sg o o d N o wt h eP L Cc o n t r o ls y s t e mt r a i n i n gp l a t f o r mi sr u n n i n gw e l l T h es t u d e n t sm a yc a r r yo nt h ee x e r c i s eo fe n g i n e e r i n gd e s i g na b i l i t yi nt h i sp l a t f o r m ，c o m p l e t ef o u n d a t i o ne
10、x p e r i m e n t , s y n t h e s i se x p e r i m e n t , i n n o v a t i v ed e s i g na n dS Oo n K e y w o r d s ：L a b o r a t o r yC o n s t r u c t i o n P L C ，E m b e d d e d ，S i m u l a t i o nC o n t r o l l e dP l a n LB t l l e r n e t声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，
11、不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名：婢拶吕印月1 日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：。毽年 月旧彤iL 论文P L C 控制系统训练、| ，俞设计与实现1 绪论1 1 课题背景一本课题是以我校本科实验室建设项目：“工业控制系统综合训练平台”为背
12、景而展开论文研究工作的。当今社会自动化技术不断发展，应用领域不断扩展，对自动化技术人才也提出了越来越高的要求，不仅要求他们具有扎实的理论基础，更要有良好的实际动手能力。而以往的学生实验课环节，学生多以做一些验证性的实验为主，较少从设计整个控制系统的高度上进行综合性实验和创新设计。为了向自动化专业学生提供一个实际动手设计控制系统的训练平台，学校设立了“工业控制系统综合训练平台本科实验室建设项目，作者有幸参与了实验室建设的整个过程，并承担了主要设计任务。工业控制系统综合训练平台可以在多方面发挥作用：发扬理论联系实际的学风，培养学生的工程技术能力；在实践训练环节，提供“标准化”、“规范化”、“工程化
13、”的实验环境；在学校的科研任务中，发挥有力的支持和保障作用；在推广先进技术和理念的进程中发挥促进作用。刚。基本的工业控制系统一般包括控制器、监控部分、被控对象三部分，如图1 1 1 所示。；| 【控挪分控制器被控对象J ；c 控计算机制信号图1 1 1 控制系统组成示意图在科研设计阶段，被控对象往往不能满足需要。主要原因如下：实际被控对象本身还没有建立，控制系统的设计和被控对象的设计同时进行；控制系统的设计地点和I1 绪论硕I ? 论义被控对象往往不在同一个地方；某些情况下，直接在被控对象上进行调试存在危险。学校实践环节训I 练，被控对象往往也不能满足需要。主要原因如下：实物被控对象体积大、价
14、格昂贵、维护困难，学校一般不会购置；实物被控对象的硬件模型价格高、灵活性差，只能设计少数几种实验。所以，建立一种代价小、灵活性高、紧密联系实际、适于用于实践教学环节的仿真被控对象具有广泛的现实意义，本文的主旨就是建立一种仿真被控对象，进而搭建基于这种仿真被控对象的P L C 控制系统训练平台。1 2P L C 控制系统训练平台发展及现状1 2 1 可编程控制器P L C 概述1 1 1 1 2 I II控制器是控制系统的核心，目前常用的工业控制器包括P C ( 工控机) 、P L C ( 可编程控制器) 、P A C ( 可编程自动化控制器) 、P C C ( 可编程计算机控制器) 、E e
15、m b e d d e AP C( 嵌入式P C ) 等等。其中，P L C 在工业现场的应用最为广泛。国际电工委员会( I E C ) 对P L C ( 可编程控制器) 的定义是：“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的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一体，易于扩充功能的原则设计。P L C 在现代工业控制中占有重要地位，是公认的现代工业自动化三大技术支柱( P L C 、C A
16、 D D A M 、机器人) 之一。P L C 具有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强：编程简单，使用方便；设计安装容易，维护工作量少：功能完善，通用性强；体积小，能耗低；性能价格比高。P L C 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。P L C 型号、种类繁多。按照结构形式分为两类：整体式和模块式。整体式P L C将其电源、C P U 、存储器、V O 单元和指示灯等集中安装在一个箱体内，构成主机。整体式P L C 的特点是结构紧凑、体积小、价格低、安装方便、I O 点数固定、灵活性较低。小型机常用这种结构。模块式P L C 是将P L C 的每个工作单元都制成独立的模块，如C P U 模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。模块式P L C 的特点配置灵活，安装、扩展、维修都很方便，体积较大。一般中型和大型P L C 采用这种结构。1 2 2P L C 控制系统训练平台的几种模式及其比较由于P L C 在现代
