应用电子技术毕业设计（论文）-plc变频调速系统的设计与调试.doc

毕
业
设
计
题目: PLC在电子技术中的应用
学生姓名:
学号:
学院: 电子信息工程学院
专业年级: 应用电子技术
指导教师: 职称或学位: 讲师

绪论

可编程序控制器是从继电器控制系统发展而来的,它的梯形图程序与继电器系统电路图相似,梯形图中的某些编程元件也沿用了继电器这一名称,如输入、输出继电器等。这种计算机程序实现的“软继电器”,与继电器系统中的物理结构在功能上某些相似之处。
1. 3 PLC的工作原理
图1-1b
可编程序控制器有两种基本的工作状态,即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态。在运行状态,可编程控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时地响应随时可能变化的输入信号,用户程序不是只执行第1章 PLC控制系统硬件原理及选取
PLC简介
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。同时,PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
作为离散控的制的首选产品,PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展,世界范围内的PLC年增长率保持为20%~30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大,近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是,在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料,2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右,在自动化领域占据着十分重要的位置。
PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的,二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制,首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零)起依次执行到最终步(通常为END指令),然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程,在解算逻辑方面,表现出快速的优点,在微秒量级,解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的)为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。
相同I/O点数的系统,用PLC比用DCS,其成本要低一些(大约能省40%左右)。PLC没有专用操作站,它用的软件和硬件都是通用的,所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器,可以接收几千个I/O点(最多可达8000多个I/O)。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少,采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件,在设计企业的管理信息系统方面,要容易一些。
近10年来,随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大,越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制,PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中的不断提高,今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器,现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。
PLC内部原理
PLC实质上是一种被专用于工业控制的计算机,其硬件结构和微机是基本一至。 PLC硬件的基本结构图所示:
编程器
中央处理单元
(CPU)
输入电路
输出电路
系统程序存储区
用户程序存储区
电源
1-1a PLC硬件的基本结构图
(1)中央处理单元(CPU):
中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能,接受并存储从编程器键入的用户程序和数据,检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能检查用户程序的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运