【正文】 .......... 23 附錄 A： 英文資料 附錄 B： 英文資料翻譯 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自考助學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄 C： 硬件設(shè)計(jì)原理圖與 PCB 圖 附錄 D： 其它資料（根據(jù)各課題具體） 附件： 畢業(yè)論文光盤資料 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自考助學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 可編程控制器 PLC的概況 早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制線路，采用存儲(chǔ)指令完成順序控制而設(shè)計(jì)的。它僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，采用開關(guān)量控制，實(shí)現(xiàn)只能進(jìn)行邏輯 運(yùn)算，所以稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（ Programmable Logic Controller）。進(jìn)入 20世紀(jì) 80年代后，采用了 16位和少數(shù)的 32位微處理器構(gòu)成 PLC，使得可編程邏輯控制在概念、設(shè)計(jì)、性能上都有了新的突破。采用微處理器之后，這種控制功能不在局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算，增加了數(shù)值運(yùn)算、模擬量處理、通信功能， 90年代以來，由于大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，同時(shí)為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS）和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， PLC由單 CPU轉(zhuǎn)向多CPU， 16位和 32位微處理器被大量應(yīng)用與 PLC中，時(shí)期運(yùn)算速度、通行聯(lián)網(wǎng)、圖像顯示和數(shù)據(jù)處理功能都大大增強(qiáng) .可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作指令，并且通過數(shù)字式，模擬式的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。 ，成為真正意義上可編程控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱為 PC。 美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù) GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于 1969年研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在 GM公司汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本，德國(guó)等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來。 PLC總的發(fā)展趨勢(shì) : (1)向高速、大容量方向發(fā)展為了提高 PLC處理性能，要求 PLC有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。 (2)向超大型和超小型發(fā)展，為了適應(yīng)不同的控制需要。 (3)開發(fā)新的智能模塊。 (4)加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)和通信能力。 (5)增加外部故障的檢測(cè)與處理能力。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自考助學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 (6)編程語音多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化。 PLC的應(yīng)用范圍大致歸結(jié)為： （ 1） 開關(guān)量邏輯控制： PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯邏輯控制。 （ 2） 模擬量控制： PLC配有 A/D和 D/A轉(zhuǎn)化模塊 （ 3） 過程控制：現(xiàn)代大型的 PLC一般配備了 PID控制模塊，可以進(jìn)行閉環(huán)過程控制。 （ 4） 定時(shí)和計(jì)數(shù)控制： PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供十幾種甚至上百種，上千種定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。 （ 5） 順序控制：在工業(yè)控制中，可采用 PLC步進(jìn)指令編程或移位寄存器編程來實(shí)現(xiàn)順序控制。 （ 6） 運(yùn)動(dòng)控制： PLC可用于圓周控制和直線控制。從控制配置上來說，早期直接用開關(guān)量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在可以用專門的運(yùn)動(dòng)模塊。廣泛應(yīng)用與機(jī)床，機(jī)械，機(jī)器人，電器等。 （ 7） 過程控制 :這是對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PLC能編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID控制時(shí)一般控制系統(tǒng)中常用的控制方法。PID處理一般是用運(yùn)動(dòng)專門的 PID子程序。過程控制冶金、化工、熱處理、鍋爐等控制場(chǎng)合非常有廣泛的應(yīng)用。 （ 8） 數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代 PLC不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，排序，查表等，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)顯示和打印等，它具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。 （ 9） 通信和聯(lián)網(wǎng)：現(xiàn)代 PLC一般都有通信功能，它可以對(duì)遠(yuǎn)程的 I/O借口進(jìn)行控制，而且還可以實(shí)現(xiàn) PLC和 PLC， PLC和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，這樣 PLC可以方便進(jìn)行分布式控制。 南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自考助學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（硬件、軟件） 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求： 1平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng) 2故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）長(zhǎng)短，任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： （ 1） 偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件 恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì) PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。 （ 2） 永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。如果能在限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使 PLC在惡劣環(huán)境中 不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使 PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣能提高平均故障間隔時(shí)間 。如果能在 PLC上增加一些診斷措施和社黨的保護(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查處故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各 PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使 PLC除 了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給處處錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使 PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 2) 編程簡(jiǎn)單，易于掌握 目前，大多數(shù) PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程原件符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過閱讀 PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)很快就能學(xué)會(huì)梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語言表等編程語言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序 時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語言后執(zhí)行（ PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與真正執(zhí)行匯編語言編程的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)由控制設(shè)備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 3) 設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少 由于 PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院自考助學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 器、計(jì)數(shù)器等器件、控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)， PLC的on過戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于 PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 4） 體積小，重 量輕，功耗低 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于 PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的 F140M型 PLC為例，外形尺寸近衛(wèi)305x110x110mm，重量 ，功耗小于 25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)壞境溫。濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有 FX系列 PLC，與其超小型品種 F1系列相比；面積為 47%，體積為 36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá) 24~128點(diǎn)。 5） 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 4) 現(xiàn)在 PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過程。 PLC的分類 PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)于 PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。 1按結(jié)構(gòu)形式分類。根據(jù) PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC分為整體式和模塊式兩類。 （ 1） 整體式 PLC：整體式 PLC是將電源、 CPU、 I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有 機(jī)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC由于不同 I/O點(diǎn)數(shù)基本單元和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU、 I/O接口、與 I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 EPROM寫入器相連的接口等 。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O和電源等，美歐 CPU。基本單元或擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 （ 2） 模塊式 PLC：模塊式 PLC是將 PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU模塊、 I/O模塊、電源模塊以及各 種功能模塊。