可编程控制器PLC原理与应用论文.doc

可编程控制器PLC原理与应用 可编程序控制器是微电子技术、自动控制技术和通讯技术相结合的一种新型的、通用的自动控制装置。由于它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易编程以及合适工业环境下应用等一系列优点，可以方便地直接用于机械制造、冶金化工、电力、交通、采矿、建筑、轻工、环保、食品等各行各业，既可用于老设备的技术改造，也可用于新产品的开发。尤其是近年来可编程技术在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面应用越来越广泛，成为现代工业三大支柱之一。最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，经过调试后可长期安全可靠地运行。国际电工委员会（IEC）定义PLC：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为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、模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都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。 PLC的工作原理分为四个部分：PLC的扫描,输入采样,程序执行和输出刷新。用户程序通过编程器输入并存放在PLC的用户存储器中。当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时执行多个操作的，它只能按分时操作原理工作，即每一时刻只执行一个操作。由于CPU的运行处理速度很高，使得外部出现的结构从宏观上看好像是同时完成的。这种按分时原则、顺序执行程序的各种操作的过程称为CPU对程序的扫描。执行一次扫描的时间称为扫描周期。当PLC投入运行时，它首先执行系统程序和CPU自检等工作，然后开始顺序执行用户程序。PLC的用户程序由若干条指令（语句）组成，这些指令在存储器中是按步序号的顺序排列的。用户程序的执行是按顺序扫描工作方式完成的。在没有中断或跳转控制的情况下，CPU从第一条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再返回第一条指令开始信的一轮扫描，PLC就是这样周而复始地重复上述的扫描周期。 在输入采样阶段，PLC用扫描方式，把所有输入端的外部输入信号的通/断（ON/OFF）状态一次写入到输入映像寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段或输出阶段，输入映像存储器与外界隔离，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像存储器的内容也不会随之改变。输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入采样阶段才被读入。换句话说，在输入采样阶段结束之后，无论输入信号如何变化，输入映像存储器的内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入新的内容。 在程序执行阶段，PLC逐条解释和执行程序。若是梯形图程序，则按先上后下、先左后右的顺序进行扫描（执行）。若遇到跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。在顺序执行程序时，所需要的输入状态由输入映像存储器读出，所需要的其他软元件的状态从元件映像存储器中读出，而将执行结果写入到元件映像存储器中。对于每个软元件来说，元件映像存储器中所存的内容会随着程序执行的进程而变化。 当所有的用户程序执行完后，集中将元件映像存储器中的输出元件（即输出继电器）的状态转存到输出锁存储器中，经过输出模块隔离和功率放大，转换成被控设备所能接收的电压或电流信号后，再去驱动被控制的用户输出设备。 在设计PLC控制系统时，应满足被控对象的基本要求，并对实际工作现场进行研究、收集资料，并实现设计人员与操作人员的密切配合，共同拟定可操作方案，对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下，考虑控制系统的简单性与经济性，方便后期的使用及维修，并确保电气控制的安全性、稳定性。PLC在电气控制中的基本工作过程为：? 直接输入：在系统软件的控制下，按照顺序对输入点进行扫描，并读取输入点的状态。?  （2）程序的执行：对用户程序中的指令按顺序扫描，并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。 （3）控制信号的输出：根据以上逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号，以实现所需的逻辑控制功能。? 以上过程完成后，再重新开始，并反复执行，每执行一次即完成一个扫描周期。?在实际应用时，很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作，而PLC的工作程序恰与其相似，因此PLC程序能很好地与机器动作相对应，且程序的编制简单、直观，易于修改，减少了开发软件的