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1、合合 肥肥 通通 用用 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕 业 设 计 论 文题 目： PLC 与电气控制在实际生产中的运用 系 别： 电子信息工程 专 业： 电子 1 班 学 制： 四 年 制 姓 名： 马东 学 号： 11080430 指导教师： 邢 洁 二 O 一一 年 一 月 二十七 日前 言本论文是机电一体化专业的毕业论文，是在校学习及实际工作岗位真实感受而编写。在本论文中，我们从现阶段工厂生产实际出发，注重实践性、科学性，做到基本概念清晰。重点突出，简明扼要，体现了面向生产实际所开设课程及实际的概念。本论文是针对工厂对 PLC 技术实际需要，根据现代发展的需求，对今后的电气控制应
2、用专业提出新的见解，体现了新形势下的 PLC 技术发展的新要求。本论文经过大量的查阅资料及在知道老师的帮助下完成，在此，编者对指导老师邢洁表示衷心感谢，此外还需要申明，本论文在编写过程中，借阅相应的书籍、资料，在此，感谢编著者。由于编者水平有限，论文中有不妥之处，恳请读者批评、指正。论文关键词：PLC 技术 电气控制 工厂自动化PLC 与电气控制的结合 未来发展要求目 录前言第 1 章 PLC 的简介1.1 PLC 的发展1.2 我国 PLC 的发展情况及现状 第 2 章PLC 与电气控制的结合运用2.1 PLC 与电气控制技术介绍和各自优缺点2.2 PLC 与电气控制相结合的优点2.3 PL
3、C 与电气控制的特例解析第 3 章 PLC 与电气控制在未来发展中的作用3.1 PLC 与电气控制发展的方向3.2 未来 PLC 与电气控制的目标参考文献第一章 PLC 的简介1.1 PLC 的发展在工业生产过程中，大量的开关量顺序的控制，需要它们按照一定的逻辑顺序条件进行一定的顺序动作，并按照相应的逻辑关系进行连锁保护动作的控制，以及大量离散量的数据的采集。传统上，这些工作是通过气动或者电气控制系统来加以实现的。在 1968 年美国通用汽车公司提取出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用了程序化的手段应用于电气化的控制，这就是第一代可
4、编程控制器，称为 Programmable Controller(PC)。个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC） 。上个世纪 80 年代至 90 年代中期是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持在 30%-40%之间。在这个时期，PLC 在处理模拟量能力、人机接口能力和网络能力得到了大幅度的提高，PLC 逐渐进入了过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰性能强、编程简单等
5、特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位在现在乃至今后一段很长的时间内将是其他控制系统无法取代的。1.2 我国 PLC 的发展情况及现状我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段：(1) 可编程序控制器的初级认识阶段（70 年代后期到 80 年代初期） 国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工
6、程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。 (2) 可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80 年代初期到 90 年代初期） 80 年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设
7、备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 随着应用能力的提高和市场需求的扩大，一些部门和单位本着技贸结合、消化移植的方针，一方面进行二次开发和应用研究，一方面也在引进可编程序控制器的生产线，建立生产可编程序控制器的合资企业，积极开发自己的产品。同时，国内也开始研制可编程序控制器产品，当时在上海、北京、西安、广州、长春等地有约 20 多家科研单位、大专院校和工厂都在研制和生产可编程序控制器，但由于缺乏资金和后续研究力量、生产技术相对落
8、后，只能停留在实验室阶段，没能投入实际应用和形成工业化生产。 (3) 可编程序控制器的广泛发展阶段（90 年代初期到现在） 进入 90 年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面： a. 政府重视 可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。 b. 应用更加
9、广泛 这一阶段可编程序控制器的应用已经渗透到国民经济的各个部门和工业过程的各个角落，已成为企业提高装备技术水平的重要标志。在宝钢的二期三期工程中使用了国外多个厂家三十几种机型计六百多台套的可编程序控制器，在广西玉柴机器有限公司的柴油机生产线中使用了近二百台罗克韦尔自动化公司的可编程序控制器，像这样大范围使用可编程序控制器的系统已很常见。在这一阶段中，我国的工程技术人员充分显示出了设计应用、软件制作、设备成套的能力。最近，在笔者自行设计成套、软件开发、安装调试的我国西部大开发重点项目青海盐湖 100 万吨氯化钾项目中，采用可编程序控制器组成了全厂的自动化控制系统，并将可编程序控制器设计在 MCC
10、 柜中，实现了全厂六百多面MCC 柜、覆盖全厂各个工艺流程的综合自动化系统。该应用项目已引起国外各大公司的注意，罗克韦尔自动化公司邀请项目设计人员去美国公司总部进行介绍。 c. 研制、开发、生产取得成果 随着我国改革开放的不断深入，国外厂商纷纷看好中国的市场，在中国建立他们的办事处，甚至将他们的亚太总部设在中国。国内企业纷纷引进国外技术，从而促进了一批技术引进企业、合资企业的建立，带动了我国可编程序控制器行业的技术发展。可喜的是从 90 年代初期开始，由于可编程序控制器应用的不断深入，国内又掀起了自主研制开发可编程序控制器的高潮，虽然多为小型可编程序控制器，批量亦不大，但其功能、质量和可靠性已
11、有明显的提高，代表产品如南京嘉华的 JH200，I/O 为 12 到 120 点，有高速计数器和模拟量功能；杭州新箭公司的 D20P，其 I/O 为 12/8 点，D100 的 I/O 可从 40 点扩展到120 点；兰州全志的 RD100、RD200，前者 I/O 为 9/4 点，2 点模入，后者 I/O为 2040 点，扩展的功能有编码盘测速，热电偶测温和模拟量 I/O，能联网 32台 RD200 以及与 PC 机进行实时通信。同时，中大规模的可编程序控制器在国内也开始出现，交通部上海船舶运输研究所的 STI2000，I/O 为 256 点，多台联网时 I/O 可达 4096 点；北京和利
12、时公司研制生产的 Hollias-PLC 可编程序控制器，其中典型的产品为数字量 I/O 达 1024 点，模拟量 I/O 达 256 点，内置TCP/IP 通信接口，很容易接入管理网，配有 PROFIBUS-DP 现场总线的主站，从站和远程 I/O，并与合作伙伴一起推出了 InterControl G3 小型可编程序控制器系统。在国外产品强手如林的情况下，这些产品已具有和国外同类产品进行竞争的能力，充分说明国产可编程序控制器发展已进入了一个新的阶段。 4 新一代可编程序控制器的技术现状 为了适应日益剧烈的市场竞争，新一代的可编程序控制器在技术创新方面有了长足的进展，主要体现在以下方面： (1
13、) 执行多任务功能的出现 所谓执行多任务，就是在一个可编程序控制器系统中，可同时安装几个CPU 模板，每个 CPU 模板执行各自的任务，控制与其执行任务相关的 I/O 模板。(2) 网络能力的强化 网络能力的加强，使可编程序控制器已经突破了原有的使用范围，特别是引入现场总线、工业以太网、无线网络及 Internet 等技术后，可编程序控制器的应用已今非昔比。典型的可编程序控制器的网络拓扑结构为设备控制层、过程控制层和信息管理层 3 个层次。在设备控制层中，引入了现场总线，使得工业生产过程中的现场检测仪表、变频器、MCC 控制柜等一切现场设备都可直接与可编程序控制器相连；在过程控制层中，传统意义上的人机界面的功能已经焕然一新，使可编程序控制器能实现跨地区的编程、监控、诊断、管理，实现整个车间及全厂范围的控制；在信息管理层，向工业以太网的扩展，使控制与信息管理融为一体。 罗克韦尔自动化公司的全方位自动化系统、西门子公司的全集成自动化系统和施耐德公司的透明工厂都是这类技术发展的代表。 (3) 高速化处理功能 随着网络能力的强化，可编程序控制器实现的控制功能和控制范围都在扩大，这就要求可编程序控制器实现高速运行和实时通信功能。高速化包括运算速度的高速
