基于S7200PLC控制的全自动洗衣机毕业设计Word文档下载推荐.docx

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第一章可编程序控制概述

1.1概述

可编程序控制器（ProgrammableLogicController,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。

可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。

PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。

有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。

可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。

随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。

1.2PLC的产生

20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，为了适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司（GM）公开招标，提出具体要求，归纳起来是；

（1）编程方便，可现场修改程序；

（2）维修方便，采用插件式结构；

（3）可靠性高于继电器控制装置；

（4）体积小于继电器控制盘；

（5）数据可直接送入管理计算机；

（6）成本可与继电器控制盘竞争；

（7）输入可以是交流市电（115V）（美国电压标准）

（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动

触器、电磁阀等；

（9）扩展时原系统改变小；

（10）用户程序存储器至少能扩展到4KB。

这就是著名的“GM十条”，1969年美国数字设备公司（DEC）中标后，制造出世界上第一台可编程序控制器（ProgrammableLogicController,简称PLC）。

1.3PLC的发展

1.3.1PLC发展历史

初级阶段：

从第一台PLC问世到20世纪70年代中期。

（简单功能、梯形图编程）

崛起阶段：

从20世纪70年代中期到80年代初期。

（功能增强、推广应用）

成熟阶段：

从20世纪80年代初期到90年代初期。

（大规模应用、通信联网）

飞速发展阶段：

从20世纪90年代初期到90年代末期。

（过程控制、复杂控制系统）

开放性、标准化阶段：

从20世纪90年代中期以后。

（IEC61131）

1.3.2PLC的发展趋势

PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向发展。

1、向小型化、专用化、低成本方向发展

2、向大容量、高速度、信息化方向发展

3、智能化模块的发展

4、人机界面（接口）的发展

5、在过程控制领域的使用以及PLC的冗余特性

6、开放性和标准化

7、通信联网功能的增强和易用化

8、软PLC的概念

10、PLC在现场总线控制系统中的位置

1.4PLC的分类及应用领域

PLC发展到今天，已经有多种类型，而且功能也不尽相同。

分类时，一般按以下原则来考虑。

1.4.1按I/O点数容量分类

按PLC的I/O点数的多少可以PLC分为三类，即小型机、中型机和大型机。

（1）小型机

小型机的功能一般以开关量控制为主，小型PLC输入、输出总点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4K字左右。

例如：

SIEMENS的S7-200系列；

OMRON的CPM2A系列；

MITSUBISHI的FX系列；

AB的SCL500系列等。

现在的小型PLC还具有较强的通信能力和一定量的模拟量处理能力。

这类PLC的特点是价格低廉、体积小巧，适合于控制单机设备和开发机电一体化产品。

（2）中型机

中型机的输入、输出总点数在256~2048点之间。

，用户程序存储器容量在8K字左右。

SIEMENS的S7-300系列；

OMRON的C200系列；

AB的SCL500系列等模块式PLC产品。

中型机不仅具有极强的开关量逻辑控制功能，而且它的通信联网功能和模拟量处理能力更强大。

中型机的指令比小型机更丰富，中型机适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制场合。

（3）大型机

大型PLC的输入、输出总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到16K字以上。

典型的大型PLC有SIEMENS的S7-400、OMRON的CVM1和CS1系列、AB的SLC5/05等系列产品。

大型机的性能已经与工业控制计算机相当，它具有计算、控制和调节功能，还具有强大的网络结构和通信联网能力，有些大型PLC还具有冗余能力。

它的监视系统能够表示过程的动态过程，记录各种曲线，PID调节参数等；

它配备多种智能板，构成多功能的控制系统。

这种系统还可以和其他型号的控制器互联，和上位机相连，组成一个集中分散的生产过程和产品质量监控系统。

大型PLC适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。

1.4.2按结构形式分类

根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。

（1）整体式结构

其特点是将PLC的基本部件，如CPU板，输入板、输出板、电源板等紧凑地安装在一个标准机壳内，构成一个整体，组成PLC的一个基本单元（主机）或扩展单元。

整体式结构的PLC体积小，成本低和安装方便。

小型PLC一般为整体式结构。

（2）模块式结构

PLC由一些模块单元组成，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块和各种功能模块等。

使用时将这些模块插在框架上或基板上即可。

各模块功能是独立的，外形尺寸是统一的，可根据需要灵活配置。

目前，大中型PLC均采用模块式结构。

1.4.3PLC的应用领域

1、开关量的逻辑控制

PLC最基本、最广泛的应用领域，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。

2、模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。

3、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

4、过程控制

过程控制是指温度、压力、流量的模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

有许多的调节方法。

5、数据处理

现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，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价值，

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

1.5PLC的结构

PLC主要是由中央处理器（CPU）、电源、存储器、输入/输出接口组成的。

它与我们典型的计算机结构是相同，但其是专为我们工业场合而设计的。

如图1-1

图1-1PLC的结构

一、中央处理器

中央处理器（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成。

CPU通过数据总线，地址总线，控制总线与存储单元，输入/输出接口等相连接。

CPU主要功能如下：

1、接收编程器输入的用户程序和用户数据，并存储到存储器中；

2、接收输入接口的状态或数据，并存入输入映象寄存器中；

3、从存储器中读取用户所存储的用户程序和用户数据，按照顺序执行的方式进行处理；

4、按照用户程序进行相应的数据运算、逻辑运算；

5、根据运算，将结果映射到的输出映象寄存器中，更新输出接口状态；

6、诊断电源和PLC内部的工作状态及用户程序的语法错误。

二存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。

系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。

系统程序包括三部分：

系统管理程序、用户指令解释程序以及标准程序模块与系统调用。

用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。

用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。

用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数等。

PLC使用的存储器类型有三种：

（1）随机存取存储器（RAM）

（2）只读存储器（ROM）

（3）可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）

三、输入/输出接口

PLC的输入/输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。

输入/输出单元包括两部分：

一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。

（1）输入接口电路

通常PLC的输入接口电路的类型