plc原理及应用。
杨心 10电42 10284092
plc（programmable logic controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业装置。在2023年国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案中对plc下定义：“plc是一种专门为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。
plc的应用领域
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.开关量的逻辑控制
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，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，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。
2.模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了控制器处理模拟量，必须实现模拟量（analog）和数字量（digital）之间的a/d转换及d/a转换。plc产配套的a/d和d/a转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
3.运动控制
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，早期直接用于开关量i/o模块连接位和执行机构，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
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。
4.过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，plc能编制各种各样控制算法程序，完成闭环控制。pid调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。
大中型plc都有pid模块，目前许多小型plc也具有此功能模块。pid处理一般是运行专用的pid子程序。过程控制在冶金、化工、热炉控制等场合有非常广泛的应用。
5.数据处理
现代plc具有数**算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、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
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。
6.通信及联网
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都具有通信接接口，通信非常方便。
plc的国内外状况
世界上公认的第一台plc是2023年美国数字设备公司（dec）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的plc主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器，使plc增加了运算、数据传送及处理完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件器命名。此时的plc为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、pid功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。
这个阶段的另一个特点是世界编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用。程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了plc的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气****生产的cf系列、杭州机床电器厂生产的dkk及d系列、大连组合机床研究所生产的s系列、苏州电子计算机厂生产的yz系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的plc生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，plc在我国将有更广阔的应用天地。
plc未来展望
21世纪，plc会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算集散控制系统dcs（distributed control system）中已有大量的可编程控制器应用。
伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发
挥越来越大的作用。
plc基础知识
1. plc的构成
从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定置。
2. cpu的构成
程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了plc的应用。目前，我国自己已可以生可编程控制器。
上海东屋电气****生产的cf系列、杭州机床电器厂生产的dkk及d系列、大连组合
所生产的s系列、苏州电子计算机厂生产的yz系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的plc生产厂家。可以预
我国现代化进程的深入，plc在我国将有更广阔的应用天地。
3. i/o模块
plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。
i/o分为开关量输入（di 输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。
常用的i/o分类如下：
开关量：按电压水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20ma,0-20ma）、电压型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14b等。
除了上述通用io外，还有特殊io模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按i/o点数确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或制。
4. 电源模块
plc电源用于为plc各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源输入类型有：
220vac或110vac），直流电源（常用的为24vdc）。
5. 底板或机架
大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块，机械模块间的连接，使各模块构成一个整体。
plc系统的其它设备
编程设备：编程器是plc开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。程器plc一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行充当编程器。
也就是我们系统的上位机。
人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
plc的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。
plc具有通信联网的功能，它使plc与plc 之间、plc与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一现分散集中控制。多数plc具有rs-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。plc的通信现在主要采用通过pi）的数据通讯、profibus 或工业以太网进行联网。
plc控制系统的设计基本原则
1. 最大限度的满足被控对象的控制要求。
2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。
3. 保证控制系统安全可靠。
4. 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择plc容量时应适当留有余量。
plc软件系统及常用编程语言
plc软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由plc厂家提供并已固化在eprom中，不能直接存取和干预。
用户根据现场控制要求，用plc的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。step7是用于simatic可制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用step7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序**监视。
学习plc的方法。
1、学习plc首先要选好学习那一个厂家的plc，日系的 plc内部软件集成度高应用简单．早期的omron、三菱应用比较多、现在由于**和国际间的合作关系应用西门子plc、罗克韦尔的多一点，（尽管说学一种品牌学精深了，其他的也会很快上手，但人的精力是有限的，一定要把有限的精力用在应用最广泛、有潜力、有发展的一个方向上，不过对于各个牌子的plc都有所了解，包括进口的，国产的，这些都有相对应了解，对于每个plc的特性，优点缺点，这些有更好的了解，那么以后将是市场上不可多得的人才。）
2、plc并不是一门单一的编程技术，它是一门系统专业课程。plc可以广义的认为是一台背嵌入操作系统的高可靠性pc机。首先需要精深plc本身的编程语言梯形图、语句表语言。
达到这个水平你只能读懂编好的程序，并可以设计一些工程需要程序。在这行业还需要应用vb、vc ＋＋实现串口的通信，集散控制系统。在一些大型程序中还需要用到数据库的知识。
（plc入门很快但要不断进取努力。）
3、plc是一门侧重应用方向的学科。所以要多一点实践 。不要看不起小的项目，在其中你能总结出设计程序的逻辑思维方法。
在总结中不断进步。例如每次到现场调试的话，调用下现场的程序进行查看，从中了解下程序的构造，和其它的程序有什么不同和特性，那么进步的话就比较快了。
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