以plc为内容的毕业论文

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1、 摘摘要要： ： 本文主要 西门子公司的S7-200PLC 为例，介绍了PLC 的基本结构、工作 原理 ， PLC 的发展及特色，PLC 编程语言（梯形图） 、语句指令，常用的编程元 件（定时器和计数器），重点 以 S7-200PLC 来控制全自动洗衣机讲述 PLC 编 程顺序控制设计法和顺序功能图的设计和 PLC 编程的一些细节。 关关键键词词 ： S7-200 PLC PLC 控控制制洗洗衣衣机机 梯梯形形图图 顺顺序序控控制制 顺顺序序功功能能图图 2 目录 第一章第一章.PLC 的基本概念和特点的基本概念和特点5 11.1 PLC 的基本概念 .5 21.2.PLC 的基本结构.6 3

2、1.3PLC 的特点7 41.4. PLC 的应用领域 8 第二章第二章PLC 的硬件与工作原理的硬件与工作原理.9 12.1 PLC 的硬件 .9 2.11 PLC的物理结构.9 1 .12.1.2 CPU模块中的存储器：.10 2.1.3 I/O模块.10 22.2 PLC 的工作原理 .12 2 .12.2.1 PLC的操作模式12 2 .22.2.2 PLC的工作原理12 32.3 S7-200 系列 PLC.13 2.4 S7-200 特点13 第三章第三章.PLC 程序设计基础程序设计基础14 13.1.PLC 的编程语句与程序结构.14 1 .13.1.1 PLC编程语言的国际标

3、准。14 1 .23.1.2 S7-200 的程序结构.15 23.2.存储器的寻址方式：直接寻址和间接寻址16 33.3.位逻辑指令16 3 .13.3.1 触点指令.16 3 .23.3.2 堆栈的基本概念.17 3 .33.3.3 装载或(OLD，Or Load)指令.17 3 .43.3.5 其他堆栈操作指令.18 3 .53.3.7 输出指令与其他指令.20 43.4 定时器与计数器.22 4 .13.4.1定时器的指令与分类22 4 .23.4.2分辨率对定时器的影响22 4 .33.4.3计数器指令与分类23 3 第四章第四章 数字量控制系统梯形图程序设计方法数字量控制系统梯形图

4、程序设计方法24 14.1 梯形图的经验设计法.24 24.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法.25 4.2.1一般步骤入下.25 2 .14.2.2 注意事项.26 34.3 顺序控制设计法与顺序功能图27 3 .14.3.1顺序控制设计法27 3 .24.3.2步与动作27 3 .34.3.3.有向连线与转换条件28 3 .44.3.4.顺序功能图的基本结构29 3 .54.3.5.顺序功能图中转换实现的基本原则29 第五章第五章 创新实验选题创新实验选题30 15.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计法30 25.2 全自动洗衣机控制系统.31 2 .15.2.1PLC CPU I/

5、O外部接线图.31 2 .25.2.2自动洗衣机顺序功能图32 2 .35.2.3梯形图程序33 实验小结实验小结34 参考文献参考文献35 4 第一章第一章.PLC 的基本概念和特点的基本概念和特点 1 1.1 PLC 的基本概念的基本概念 可编程控制器，简称 PLC（Programmable logic Controller）,是指以 计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入 了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制 装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性 的程控系统。PLC 是一种专门为

6、在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装 置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、 计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控 制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制 系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。国际电工委员会（IEC）颁布 了对 PLC 的规定：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贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序 控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，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

7、过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工 5 业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量，多 品种，多规格，低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和 自动生产线的控制系统就必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制 器（ Programmabie logic Controller,PLC）正是顺应这一要求出现的，它 是以微处理器为基础的通用工业控制装置. PLC 的应用面广，功能强大，使用方便，已经广泛地应用在各种机械 设备和生产过程的自动控制系统中，PLC 在其他领域，例如民用和家 庭自动化的应用也得到了迅速

8、的发展。PLC 仍然处于不断的发展之中， 其功能不断增强，更为开放，它不但是单机自动化中应用最广的控制设备， 在大型工业网络控制系统中也占有不可动摇的地位。PLC 应用面之广， 普及程度之高，是其他计算机控制设备无法比拟的. 国际电工委员会(IEC)在 1985 年的 PLC 标准草案第3 稿中 ,对 PLC 作了如下定义 :“可编程序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指令，并 通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可 编程序控制器及有关设备，都

9、应按易于使工业控制系统形成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出，PLC 是一种用程 序改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外， 还有与其他计算机通信联网的功能。 本书以西门子公司的S7-200 系列小型PLC 为主要讲授对象。 S7-200 具有较高的可靠性，丰富的指令集和内置的集成功能，强大的通信 能力和品种丰富的扩展模块。S7-200 可以单机运行，用于代替继电气 控制系统，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能， 在网络控制系统中也能充分发挥其作用。S7-200 以其极高的性能价格 比，在我国占有很大的市场份额。 2 1.2.P

10、LC 的基本结构的基本结构 PLC 是一种用程序改变控制功能的工业控制计算机，除了各种各样的 控制功能外，还能和别的计算机通信联网。它主要由CPU 模块，输 入模块，输出模块（输入模块和输出模块简称I/O 模块），电源模块 和编程器组成。其中，CPU 模块是最核心的部分。PLC 工作也是通过 CPU 实现，主要有三个过程：（1）输入采样：将现场的开关量输入信 6 号和数据输入输入寄存器，作为后面程序的执条件；（2）程序执行： 逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号控制相关电路，完成数据 存取，传送和处理，并根据 运算结果去更新有关存储器的 内容；（ 3）输出刷新：将输出映像的内容送给输出模

11、块控制外部负载。 这三个工程周期性循环扫描，分时操作。 1. CPU 模模块块 CPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。在PLC 控制系统中， CPU 模块不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统 的输出；存储器用来存储程序和数据。 2. I/O 模模块块 I/O 模块是 CPU 和外部设备联系的桥梁，输入模块用来接收和采 集输入信号 。 它主要是传递信号，电平转换（输入D/I 变换，输出 I/D 变换），噪声隔离。 3. 编编程程器器 编程器是用来生成用户程序，并用它来编辑、检查、修改用户程序， 监视用户程序执行情况。 4. 电电源源 PLC 使用 AC 220V 电源或

12、DC 24V 电源。内部的开关电源为各模块 提供不同电压等级的直流电源。小型PLC 可以为输入电路和外部的电 子传感器提供DC 24V 电源，驱动PLC 负载的滞留电源一般由用户提供。 3 1.3PLC 的特点的特点 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、 编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世 界潮流。 （ 1）编程方法简单易学。它主要采用和电路原理图相似的梯形图语 言，形象直观，易学易懂。 （ 2）功能强，性能价格比高。 （ 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。 （ 4）可靠性高，抗干扰能力强。 （ 5）系统的设计，安

13、装，调试工作量小。 （ 6）维修工作量小，维修方便。 （ 7）体积小，能耗低。 7 4 1.4. PLC 的应用领域的应用领域 PLC 的应用领域更是相当惊人。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.数数字字量量逻逻辑辑控控制制 PLC 用 “与 ” 、 “或 ” 、 “非 ”等逻辑控制指令来实现触点和电路的串、 并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。 2.运运动动控控制制 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

14、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。 3. 过程控制过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。 PLC 通过拟量I/O 模块，实现模拟量和数字量之间的A/D 转换和 D/A 转换，并对模拟量实行闭环PID（比例 -积分 -微分）控制。 小型 PLC 用 PID 指令实现PID 闭环控制。 4.数数据据处处理理 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

15、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。 5.通通信信联联网网 8 PLC 的通信包括主机与远程I/O 之间的通信、多台PLC 之间的通信、 PLC 与其他智能设备之间的通信。PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它 智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得 很快，各 PLC 厂商都十分

16、重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络 系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 第二章第二章PLC 的硬件与工作原理的硬件与工作原理 1 2.1 PLC 的硬件的硬件 2.11 PLC 的物理结构的物理结构： 一般讲，PLC 分为整体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式 PLC，有一块 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，当然按 CPU 性能分 成若干型号，并按 I/O 点数又有若干规格。对模块式 PLC，有 CPU 模块、I/O 模 块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的 PLC，都属于总线式开 放型结构，其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。 1 1. .整整体体式式 P PL LC C 整体式又叫做单元式或箱体式，它的体积小，价格低，小型PLC 一般 采用整体式结构。整体式 PLC 将 CPU 模块， I/O 模块和电源装在一个箱型塑 料机壳内。 2.模模块块式式 PLC 模块式 PLC 由机架和模块组成，模块插在模块插座上，后者焊在框架的总 线连接板上，主要用于大中型PLC