有关PLC的毕业论文.doc

1、江苏信息职业技术学院毕 业 论 文论文题目：餐馆呼叫单元 PLC 控制系部 机电工程系专 业 电气自动化班 级 自动化 093姓 名 何森海学 号 0902053334指导教师 田齐摘 要 PLC 是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制相结合的产物，特它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂、可靠性低、耗功高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的

2、优点，又照顾到现场电器操作维修人员的技能与习惯，采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试与查错也都很方便。PLC 种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这些变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC 专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由 CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。通过课程设计使学生掌握可编程控制器（PLC）的基本工作原理、指令系统、硬件连接，使学生掌握使用可编程控制器的基本方法，锻炼学生对 PLC 的编程能力。使得学生理解并掌握可编

3、程控制器的基本结构、运行方式、外部接线及编程方法，训练学生的独立编程能力及用 PLC 解决现场控制问题的能力。并能根据现场控制要求，自主编程和调试程序，全面建立起用 PLC 解决一个实际问题的全过程的概念。餐馆呼叫控制丰富了餐馆呼叫方式，改变了以往传统的人工直接呼叫的方式。在中高档餐馆中使用不仅减少了人力资源，更重要的是实现了对餐馆的科学化管理。在现代化社会离不开科学的发展与进步，这样才能给顾客创造一个更好的就餐环境。采用的方法是采用可编程控制器作为核心控制件。设计实现新型智能餐馆呼叫系统。实验结果表明，用可编程控制器构成的餐馆呼叫系统结构简单，易于推广。可编程控制器餐馆呼叫系统可以及时准确可

4、靠的实现餐馆呼叫管理，具有良好的应用前景。关键词： 餐馆呼叫单元控制系统；PLC；智能控制；可编程控制器；科学管理 目 录摘 要.2目 录.31.绪论.51.1 引言.51.2 可编程控制器的产生.51.3 可编程控制器的发展.61.4 可编程控制器的特点.71.5 可编程控制器的性能指标.82.系统整体设计方案.92.1 方案设计要求.92.2 方案说明.92.3 可编程控制器的常用指令.92.4 方案设计示意图.103.方案设计输入输出地址分配.114.PLC 程序控制设计 .124.1PLC 外部接线图设计 .124.2 梯形图设计.135.总结及设计心得.15致谢.16参考文献.17绪

5、论1.1 引言可编程控制器是以计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科学技术为基础而发展起来的一种新型工业控制装置，目前已被广泛应用于各个领域。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现开关量的逻辑控制，因此称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）。后来可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已远远超过逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为可编程控制器（Programmable Controller, PC）。但因为容易与个人计算机混淆，所以可编程控制器仍被称为 PLC。PLC 从诞生至今，仅有不到 40 年的历史，得到了异常迅猛的发展，

6、并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为现代工业自动化的三大支柱。1.2 可编程控制器的产生传统的继电接触器控制系统（硬件布线）优点：结构简单，因而长期广泛应用。缺点：采用固定的接线方式。一旦生产要求及生产过程发生变化，必须重新设计线路，重新接线安装。不利于产品的更新换代。还有灵活性、通用性差、体积大、速度慢等特点。60 年代末期，美国汽车制造工业相当发达，要求不断更换汽车的型号。传统的继电接触器控制系统被淘汰。1968 年，美国最大的汽车制造商 GM 公司公开招标。研制新的控制系统。提出以下要求：设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。把继电器控制和计算机技术结合起来。但编程要比计算机简单易

7、学，操作方便。系统通用性强。1969 年，美国数字设备公司研制出世界上第一台 PLC，并在 GM 公司的汽车生产线上首次应用成功。其后，日本、德国相继引入。中国 1974 年研制，1977 年成功。功能发展史：（名字的由来）早期：顺序控制。包括逻辑运算功能。称PLC（Programmable Logic Controller）70 年代：微处理器用于 PLC。功能增强、数值运算、数据处理、闭环调节等，称 PC。现在：模拟量控制、位置控制等。第一台 PLC 的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优

8、点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于 1969 年研制成功世界上第一台 PLC，型号为 PDP-14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了 PLC 的新纪元。由于当时开发 PLC 的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以最初的 PLC 其功能也仅限于执行继电器逻辑、计时、计数等功能。随着微电子技术的发展，20 世纪 70 年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到 PLC 中，使它能更多地发挥计算机的功能

9、，不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程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都以继电器命名。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

10、器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时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上生产可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，这个时期发展了大型机和超小型机；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，使应用可编程控制器的工业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

11、用都得到了长足的发展。1.3 可编程控制器的发展发展：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、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。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。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。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、

12、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。世界上生产可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 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 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。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了

13、各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。PLC 技术发展呈现新的动向：1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O 点数达 14336 点、32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 2：PLC 在闭环过程控制中应用日益广泛。 3：不断加强通讯功能。 4：.新器件和模块不断推出 高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专

14、用化模块。 5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC指令系统 6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。 7：追求软硬件的标准化。1.4 可编程控制器的特点1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC

15、的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齐全，功能完善，适用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的

16、功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC 用存储逻辑代替接线逻

17、辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低。以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.5 可编程控制器的性能指标1.输入/输出点数（I/O 点数）2.扫描速度：工作速度是指 PLC 的 CPU 执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是 PLC 工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才

18、可能不断扩大控制规模，才可能发挥 PLC 的多种多样的作用。3.内存容量：PLC 内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与 CPU 配置在一起的。CPU 既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。 用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型 PLC 的内存容量可达几十 k，以至于一百多 k。系统内存对于用户，主要体现在 PLC 能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为 RAM。但通过运

19、行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。内存器件种类越多，数量越多，越便于 PLC 进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表 PLC 性能的重要指标。4.指令执行时间：PLC 的指令是很多的。不同的 PLC。指令的条数也不同。少的几十条，多的几百条。指令不同，执行的时间也不同。但各种 PLC 总有一些基本指令，而且各种的 PLC 都有这些基本指令，故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。5.指令系统：基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的 PLC 都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。数据运算指令，用于进数据的运算，

20、如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC 的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。状态监控指令，用以监视及记录 PLC 及其控制系统的工作状态，对提高 PLC 控制系统的工作可靠性大有帮助。6.内部寄存器7.其他：，使用 PLC，还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不合算，不能带来经济效益，使用 PLC 也就没有基础。所以，这个指标也是重要的。经济指标最简单的就是看价格。一般讲，同样技术性能的 PLC，

21、价格低其经济指标就好。2 系统整体设计方案2.1 方案设计要求餐馆呼叫控制系统如图所示：1. 每个餐桌上安装一个呼叫按钮。2. 在客人用餐时，任何一桌客人有要求都可以通过呼叫按钮来呼叫服务员。通过按下桌子上的呼叫按钮，相对应的呼叫指示灯有显示。3.饭店老板处有复位按钮。4.计算输入输出点，编写 I/O 对应表及内部元件使用表。5.编写 PLC 控制程序。6.完成实验所需要的硬件连接。2.2 方案说明餐厅有十张餐桌比如咖啡馆，每张桌子上都安有一个启动按钮每个启动按钮对应一个指示灯，指示灯和复位按钮都在总服务台或老板那里。当客人用餐时按下自己桌子上的启动按钮，总服务台或老板那儿的指示灯就会亮即提示服务员此餐桌客人需用餐，老板此时按下复位按钮，让服务员给指定的客人上餐。即两个输入信号对应一个输出信号。