第一篇：可編程序控制器實習(xí)教學(xué)改革問題探究

2011年全省技工教育和職業(yè)培訓(xùn)參評論文

可編程序控制器實習(xí)教學(xué)改革問題探究

作者姓名： 曹嘯雷

單 位： 濰柴高級技工學(xué)校

通訊地址： 濰坊市奎文區(qū)民生東街89號 郵政編碼： 261041

可編程序控制器實習(xí)教學(xué)改革問題探究

摘要：本文針對技工院校的教學(xué)特點，分析了PLC實踐教學(xué)的現(xiàn)狀和主要問題，從理論教學(xué)、實習(xí)教學(xué)和綜合實訓(xùn)教學(xué)幾方面對課程改革進行了探討和研究并提出了建設(shè)性方案。由教學(xué)實踐證明，該方案取得了良好的教學(xué)效果。關(guān)鍵詞：PLC；可編程序控制器：課程建設(shè)；實踐

可編程序控制器以其價格便宜、可靠性高、簡單易懂、操作靈活等特點得到了各行業(yè)控制領(lǐng)域的認同和推廣。隨著可編程序控制器在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代企業(yè)對PLC技術(shù)人員的需求日益增大。對于廣大技工院校學(xué)生來說，它已不僅僅是一門課程，而是一項實用性較強的技術(shù)，掌握了這門技術(shù)，畢業(yè)后可直接應(yīng)用于工作實踐。

本文對可編程序控制器的現(xiàn)有教學(xué)方法進行了詳細分析，并從課程教學(xué)設(shè)計、課程實習(xí)、綜合實訓(xùn)設(shè)計幾方面就其教學(xué)進行了探討和研究，希望能使學(xué)生深化理論知識，全面掌握PIC技術(shù)，從而達到培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才的目的。

一、目前高?？删幊绦蚩刂破鲗嵺`教學(xué)現(xiàn)狀及主要問題

筆者在實際教學(xué)中選用的可編程序控制器是西門子公司的PLC S7-200，該品牌在國內(nèi)的市場占有率比較高，此款裝置也具有一定的先進性和實用性。但即便是結(jié)合具有推廣意義的典型產(chǎn)品進行教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)教學(xué)中仍有很多需要解決的問題：

1、課程內(nèi)客教學(xué)量多與課時有限之間存在矛盾．教材不適用。目前的PLC課程主要包括兩方面的內(nèi)容：一是低壓電器控制，二是可編程控制器原理及應(yīng)用，另外還可能涉及組態(tài)軟件設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容眾多，且都是實踐性很強的項目，但可供教學(xué)的課時數(shù)卻有限，這就造成了兩者之問的矛盾。

2、傳統(tǒng)的授課方法造成理論與實踐脫節(jié)。PLC指令的熟悉與掌握建立在編程練習(xí)的基礎(chǔ)上，目前的教學(xué)方式多是在課堂上講述指令，之后到實驗室去做實驗，但實驗內(nèi)容并不一定直接與最近講授的指令相關(guān)。這就造成學(xué)生上課沒有興趣，實驗時叉由于缺乏理論基礎(chǔ)而不會編程的窘境。

3、偏重編程練習(xí)．對實際項目缺乏整體認識。PLC本來是理論與實踐的結(jié)合，硬件與軟件的統(tǒng)一，可是在實驗中，學(xué)生主要是了解PLC的軟件編程，常進行不必要的重復(fù)性編程練習(xí)．對其在工業(yè)控制中的地位、作用和用法卻缺乏整體認識。

4、綜合實訓(xùn)項目單一，與實際工作現(xiàn)場出入太大。綜臺實訓(xùn)的本來目的是對PLC及其相關(guān)內(nèi)容進行整合，使得學(xué)生對PLC控制有一個整體認識，但由于在實訓(xùn)設(shè)計中缺乏控制對象，實訓(xùn)項目單一，使得學(xué)生的實訓(xùn)在很大程度上變成了一種相對復(fù)雜的系統(tǒng)的

程序設(shè)計。

可編程序控制器作為電氣自動化專業(yè)的重要主干課程之一，具有知識覆蓋面廣，更新發(fā)展速度快，既強調(diào)理論又偏重實踐，與實際生產(chǎn)和應(yīng)用緊密結(jié)合的特點。學(xué)生掌握后，可將這項技術(shù)直接應(yīng)用于工作需要?？墒悄壳暗慕虒W(xué)和實踐存在上述的諸多問題，嚴(yán)重影響了PLC教學(xué)效果。分析PLC課程的特點，對PLC的理論教學(xué)和實習(xí)教學(xué)進行改革，對于促進PLC技術(shù)的發(fā)展和傳授具有重大的意義。

二、可編程序控制器教學(xué)改革方案

1、教學(xué)環(huán)節(jié)改革

在前期了解的基礎(chǔ)上，筆者經(jīng)過實際的教學(xué)實踐和分析，認為在教學(xué)中或可實施以下措施或方案。

（1）在理論教學(xué)中通過運用多媒體教學(xué)手段強化感性認識?？上戎谱鞒稣麄€課程的多媒體課件，并在其中運用大量的實物圖片，使學(xué)生對PLC有直觀的認識。在教學(xué)中則對程序設(shè)計加入現(xiàn)場仿真調(diào)試，讓學(xué)生看到直觀的運行狀態(tài)和結(jié)果，這樣既介紹了軟件又能增強了學(xué)生的興趣。另外．也可將理論教學(xué)與實物參觀相結(jié)合，例如在講PLC硬件時即可帶學(xué)生到實驗室，結(jié)合眼前看到的器件，分析PLC的型號、接口特點和I/O地址分配，可取得事半功倍的效果。

（2）以實際應(yīng)用為主，在軟件編程教學(xué)中堅持以案例為教學(xué)主線。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容．通過典型而實用的案例，引導(dǎo)學(xué)生分析、討論、設(shè)計程序，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在案例選擇上，應(yīng)根據(jù)當(dāng)前授課內(nèi)容的重點和難點，注意案例覆蓋的知識面，尋找有代表性的案例。這樣通過案例分析，學(xué)生能夠比較容易地了解指令特點，比較深入地掌握授課內(nèi)容。

2、實驗設(shè)計

實驗設(shè)計的總體思路是以學(xué)生為主體，教師充當(dāng)指導(dǎo)者角色。PLC實驗大體分為：驗證性實驗、程序設(shè)計實驗、設(shè)計性實驗三大類。驗證性實驗是基礎(chǔ)實驗，主要針對基本編程指令設(shè)計，目的是使剛接觸PLC的學(xué)生能夠很好地理解PLC的工作方式和它的基本指令用法；程序設(shè)計實驗是驗證性實驗和設(shè)計性實驗之間的過渡，旨在訓(xùn)練學(xué)生閱讀、分析程序和調(diào)試程序的能力；設(shè)計性實驗是檢驗學(xué)生對已學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，在題目選擇上要側(cè)重不同的指令編程方法，避免將這類實驗變成對一類指令的重復(fù)練習(xí)。

（1）在驗證性實驗中，由于梯形圖的編寫和理解都比較簡單，學(xué)生只需選做三個開關(guān)量控制實驗，即基本位邏輯指奇的練習(xí)、定時器與計數(shù)器指令的使用、順序控制實驗。

（2）讀程序和修改程序。復(fù)雜的系統(tǒng)，學(xué)生下載程序到PLC后能夠看到直觀的運行教果，又很容易找到程序的癥結(jié)所在，自然對修改它產(chǎn)生了興趣。另一方面，學(xué)生也能

通過這類程序借鑒他人編程的思路，也為自己日后獨立設(shè)計程序打下基礎(chǔ)。

（3）設(shè)計性實驗。設(shè)計性實驗所占比例較大，在實驗的選擇上，要注意實用性、典型性，同時每個實驗針對不同的指令或不同的編程方法．又需要各具重點。教師在實驗前，可給予學(xué)生適當(dāng)?shù)奶崾净蚪o出基本的設(shè)計思路或提出程序設(shè)計中需要注意的問題，而程序的主體由學(xué)生獨立完成。

(4)仿真實驗。受實驗室硬件設(shè)備和條件限制，為了給學(xué)生提供更多的實踐機會，可以指導(dǎo)學(xué)生利用仿真軟機設(shè)計和調(diào)試程序。目前大多數(shù)公司的產(chǎn)品都提供仿真軟件，它不需要實際的硬件設(shè)備，就可以擴展教學(xué)實驗范圍，學(xué)生學(xué)會后也可在自己的電腦上做編程練習(xí)和完成習(xí)題，從而提高學(xué)生的研發(fā)能力。

實踐證明，采用上述實驗方法能明顯提高實驗課堂效果、學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。例如在“五相步進電機控制的模擬”的實驗中，在修改了實驗指導(dǎo)書上的控制要求、給出設(shè)計思路后，95位同學(xué)做實驗，3位同學(xué)較早完成了但并沒有離開實驗室，而是幫助其他同學(xué)分析和調(diào)試系統(tǒng)。下課時多數(shù)同學(xué)都實現(xiàn)了控制求，而且從程序來看，各有千秋，總體來說出現(xiàn)了三種完全不同的設(shè)計思路。

3、綜合實訓(xùn)設(shè)計

通過PLC的實驗，學(xué)生可以掌握PLC的基本編程方法和I/O接口的接線方法，但對于提高學(xué)生對實際項目的整體認識，深入了解PLC在控制系統(tǒng)中的作用和用法，它的收效明顯不足。而進行綜合實訓(xùn)設(shè)計，則在這方面具有很好的效果。

(1)設(shè)計思路和內(nèi)容。綜合實訓(xùn)設(shè)計的總體思路是使學(xué)生對控制系統(tǒng)從項目建立、項目分析、項目設(shè)計、項目施工到相應(yīng)電氣文檔的建立作一個全面的接觸和了解。實訓(xùn)內(nèi)容主要包括：項目分析及項目選擇、系統(tǒng)設(shè)計、軟件分析與設(shè)計、項目施工設(shè)計、圖紙繪制、安裝調(diào)試、上位機監(jiān)控界面設(shè)計與調(diào)試。

(2)實驗項目的選擇。在實訓(xùn)項目的選擇上，既要兼顧不同能力和掌握程度學(xué)生的要求，又要兼顧系統(tǒng)的全面性和典型性。經(jīng)過分析和研究，選定三個課題：交通燈控制系統(tǒng)、電機的順序啟動、停止設(shè)計、雙容水箱控制系統(tǒng)，這三個系統(tǒng)在電氣線路、程序設(shè)計上各具特點：交通燈控制系統(tǒng)的電氣控制線路相對簡單，控制柜小，但程序復(fù)雜，涉及定時器的使用，順序控制的實現(xiàn)、LED數(shù)顯的驅(qū)動等方面內(nèi)容；電機的順序啟動、停止設(shè)計不只涉及PLC課程內(nèi)容本身，還設(shè)計低壓電器控制方面的知識，控制柜和控制線路相對復(fù)雜；雙容水箱控制系統(tǒng)要用到模擬量輸入／輸出擴展模塊的使用和傳感器的使用，控制對象真實、直觀。

(3)實訓(xùn)教學(xué)過程安排。以交通燈控制系統(tǒng)為例，設(shè)計整個實訓(xùn)過程。

控制要求：信號燈受一個啟動開關(guān)控制，當(dāng)啟動開關(guān)接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當(dāng)啟動開關(guān)斷開時，所有信號燈都熄滅。南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持2O秒。到2O秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。東西紅燈亮維持3O秒。南北綠燈亮維持25秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。周而復(fù)始。南北向交通燈配有LED倒計時器，自動對交通燈狀態(tài)進行倒計時。

實訓(xùn)內(nèi)容：

① 對控制系統(tǒng)進行分析，理清設(shè)計思路，查閱資料，手工繪制PLC控制原理草圖。②分析控制要求，設(shè)計控制程序，并利用實驗室PLC實驗臺和實驗掛箱調(diào)試程序。調(diào)試好后將程序下載到PLC并保存程序。

③ 使用繪圖軟件繪制學(xué)生設(shè)計的PLC原理圖；將PLC程序進行處理，插入到WORD文檔中。

圖1 PLC控制系統(tǒng)原理圖

④ 發(fā)元件布置圖和接線圖，根據(jù)布置圖安裝各器件到相應(yīng)位置。

⑤根據(jù)接線圖進行接線。要求：沒根線的兩端均要套線號套，并寫好線號；用壓線鉗等工具將接線端頭要到線上，要牢固；根據(jù)接線圖進行接線，線要求盡量走線槽、布

線要美觀，線的長短要合適；檢查接線，無誤后用捆扎帶將線捆成束，蓋上線槽蓋。

⑥經(jīng)教師檢查后，供電，調(diào)試。

⑦ 撰寫論文，鼓勵學(xué)生通過“中國期刊全文數(shù)據(jù)庫”查閱相關(guān)資料。⑧ 答辯。

對于部分能力較強掌握程度較好的學(xué)生，可要求他們利用MCGS制作組態(tài)界面，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，使得整個控制系統(tǒng)更完善。

圖2交通燈控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控界面

綜合實訓(xùn)的設(shè)計不再遵循傳統(tǒng)的重點在于程序設(shè)計的思路，而是模擬一個項目建立的全部過程，程序設(shè)計只是其中的一個環(huán)節(jié)。通過以上綜合實訓(xùn)，學(xué)生對整個控制系統(tǒng)進行了圖紙設(shè)計、安裝調(diào)試、程序設(shè)計，加強了電氣控制系統(tǒng)的整體了解，與此同時，對于項目建立過程中的圖紙繪制、電子排版、查閱資料、論文書寫也有了一次培訓(xùn)經(jīng)歷，對于學(xué)生今后的畢業(yè)設(shè)計和工作都會有相當(dāng)大的助益。

三、結(jié)束語

PLC是一門實踐性強的教學(xué)課程，找到PLC教學(xué)的癥結(jié)所在，對于提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用能力，加強學(xué)生動手和實踐能力等都有重要的意義。而通過對PLC教學(xué)的設(shè)計，主要是實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計，可使PLC的理論基礎(chǔ)和實驗內(nèi)容很好地結(jié)合到一起，提升PLC實驗室的實驗層次，從單一的位邏輯控制走向了多層次、多方向的綜合性設(shè)計，也為其他專業(yè)課程的實踐教學(xué)提高了參考。

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第二篇：可編程序控制器總結(jié)

《可編程序控制器PLC》總結(jié)

時間過的真快，轉(zhuǎn)眼間，一學(xué)期的課程結(jié)束了。這學(xué)期主要學(xué)習(xí)了《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)及項目訓(xùn)練》，以三菱FX2s為樣機，通過4個由易到難的實際工程項目，讓我學(xué)會合理運用PLC及相關(guān)工控產(chǎn)品，掌握小型控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝與調(diào)試的工作方法。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使我更加熟悉了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范；熟練進行PLC控制柜裝配；掌握小型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試的工作方法；掌握收集、查閱PLC及相關(guān)產(chǎn)品資料的渠道和方法；熟悉位置、溫度等工業(yè)傳感器的選型與用法，會規(guī)范繪制電路圖、接線圖、位置圖等電氣圖紙；會規(guī)范編寫設(shè)備設(shè)計說明書和設(shè)備使用說明書等文檔，也讓我了解了有關(guān)PLC的很多知識。其中包括一下這些方面：

PLC的基礎(chǔ)知識 PLC的定義

PLC是可編程序控制器的簡稱。可編程序控制器（ProgrammableController）本應(yīng)簡稱PC，但是由于個人計算機（PersonalComputer）也簡稱為PC，為了區(qū)別，同時由于早期的可編程序控制器只是具有邏輯控制功能，因此人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程序控制器為PLC（ProgrammableLogicalController）。PLC的發(fā)展概況

20世紀(jì)60年代中期，美國通用汽車公司（GM）為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了一種設(shè)想：把計算機的功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，并提出了新型電氣控制的十點招標(biāo)要求。其中包括：編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；維護方便，最好采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；數(shù)據(jù)可直接進入管理計算機；體積小于繼電器控制裝置；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入電源可為交流115V；輸出為交流115V，負載電流應(yīng)在2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥接觸器等；擴展時，原系統(tǒng)要求變更最少；用戶程序存儲器大于4KB等。

PLC的基本構(gòu)成

電源：PLC的電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源，在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

中央處理單元(CPU)：中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

存儲器：存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

輸入輸出接口電路（I/O模塊）：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

PLC的特點:可靠性高，抗干擾能力強。

PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。

可編程控制器編程語言

可編程控制器PLC中有多種程序設(shè)計語言，它們是：梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。

梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。

功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設(shè)計語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報表的報印和其他基本程序設(shè)計語言無法完成的功能。

PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。

PLC的類型

PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。

了解PLC的這些知識之后，要想完成一個項目，最關(guān)鍵的是軟件部分，也就是程序。創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。

下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P），RUN-P模式表示，這個程序?qū)⒁淮蜗螺d一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。

為了我們能順利的完成一個項目，PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，接下來就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)等等。

通過這學(xué)期的學(xué)習(xí)，我熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言，這讓我在以后的實踐中有了很多的幫助。最后，感謝王老師的教導(dǎo)，讓我學(xué)會了PLC的相關(guān)知識。

第三篇：可編程序控制器

基礎(chǔ)知識

可編程序控制器（Programmable Controller）原本應(yīng)簡稱PC，為了與個人計算機專稱PC相區(qū)別，所以可編程序控制器簡稱定為PLC（Programmable Logic Controller），但并非說PLC只能控制邏輯信號。PLC是專門針對工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計的，自帶直觀、簡單并易于掌握編程語言環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場控制裝置。

一、PLC基本組成

PLC基本組成包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出接口（縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴展接口等）、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖4-1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。

圖4-1 PLC的基本組成

1.中央處理器

中央處理器（CPU）由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。

小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機，如8086、96系列單片機等，這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。

CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。2.存儲器

PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。

1）系統(tǒng)程序存儲器

PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。

系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機器語言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。

系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。

2）用戶程序存儲器

用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機讀寫操作的隨機存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。

通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長期使用。

3）數(shù)據(jù)存儲器

PLC運行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)（如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等）和組態(tài)數(shù)據(jù)（如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等），這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要長期保存，所以采用隨機存取存儲器RAM。

RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。3.接口

輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。

現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。

1）輸入接口

輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。

以圖4-2所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻，R2與C構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號電平（簡稱TTL），同時LED輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路

這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。

圖4-2 直流輸入接口電路

濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強電干擾進入PLC。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上完全隔離，使輸入接口具有抗干擾能力?，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。

2）輸出接口

輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進行抗干擾電隔離。

微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，功率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。

3）其它接口

若主機單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴展接口電纜與I/O擴展單元（不帶CPU）相接進行擴充。

PLC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等功能。4.編程器

編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。

編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進行聯(lián)機編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進行脫機編程。

目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個人計算機安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機和PLC之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運行狀態(tài)等。5.電源

PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。

PLC工作原理 1.PLC內(nèi)外部電路

1）外部電路接線

圖4-3是電動機全壓起動控制的接觸器電氣控制線路，控制邏輯由交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2、熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1及接觸器常開輔助觸頭KM通過導(dǎo)線連接實現(xiàn)。

合上QS后按下起動按鈕SB1，則線圈KM通電并自鎖，接通指示燈HL1所在支路的輔助觸頭KM及主電路中的主觸頭，HL1亮、電動機M起動；按下停止按鈕SB2，則線圈KM斷電，指示燈HL1滅，M停轉(zhuǎn)。

圖4-4是采用SIEMENS的一款S7系列PLC實現(xiàn)電動機全壓起動控制的外部接線圖。主電路保持不變，熱繼電器常閉觸頭FR、停止按鈕SB2、起動按鈕SB1等作為PLC的輸入設(shè)備接在PLC的輸入接口上，而交流接觸器KM線圈、指示燈HL1、HL2等作為PLC的輸出設(shè)備接在PLC的輸出接口上。按制邏輯通過執(zhí)行按照電動機全壓控制要求編寫并存入程序存儲器內(nèi)的用戶程序?qū)崿F(xiàn)。

圖4-3 電動機全壓起動電氣控制線路

a)主電路 b)控制線路

圖4-4 電動機全壓起動PLC控制接線圖

a)主電路 b)I/O實際接線圖

2）建立內(nèi)部I/O映像區(qū)

在PLC存儲器內(nèi)開辟了I/O映像存儲區(qū)，用于存放I/O信號的狀態(tài)，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，此外PLC其它編程

I/O映像區(qū)的大小由PLC的系統(tǒng)程序確定，對于系統(tǒng)的每一個輸入點總有一個輸入映像區(qū)的某一位與之相對應(yīng)，對于系統(tǒng)的每一個輸出點也都有輸出映像區(qū)的某一位與之相對應(yīng)，且系統(tǒng)的輸入輸出點的編址號與I/O映像區(qū)的映像寄存器地址號也對應(yīng)。

PLC工作時，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對應(yīng)的位上，運算結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對應(yīng)的位上，PLC在執(zhí)行用戶程序時所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數(shù)據(jù)取用于I/O映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。

I/O映像區(qū)的建立使PLC工作時只和內(nèi)存有關(guān)地址單元內(nèi)所存的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)生關(guān)系，而系統(tǒng)輸出也只是給內(nèi)存某一地址單元設(shè)定一個狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣不僅加快了程序執(zhí)行速度，而且使控制系統(tǒng)與外界隔開，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

3）內(nèi)部等效電路

圖4-5是PLC的內(nèi)部等效電路，以其中的起動按鈕SB1為例，其接入接口I0.0與輸入映像區(qū)的一個觸發(fā)器I0.0相連接，當(dāng)SB1接通時，觸發(fā)器I0.0就被觸發(fā)為“1”狀態(tài)，而這個“1”狀態(tài)可被用戶程序直接引用為I0.0觸頭的狀態(tài)，此時I0.0觸頭與SB1的通斷狀態(tài)相同，則SB1接通，I0.0觸頭狀態(tài)為“1”，反之SB1斷開，I0.0觸頭狀態(tài)為“0”，由于I0.0觸發(fā)器功能與繼電器線圈相同且不用硬連接線，所以I0.0觸發(fā)器等效為PLC內(nèi)部的一個I0.0軟繼電器線圈，I0.0線圈狀態(tài)的I0.0觸頭就等效為一個受I0.0線圈控制的常開觸頭（或稱為動合觸頭）。

圖4-5 PLC內(nèi)部等效電路

同理，停止按鈕SB2與PLC內(nèi)部的一個軟繼電器線圈I0.1相連接，SB2閉合，I0.1線圈的狀態(tài)為“1”，反之為“0”，而繼電器線圈I0.1的狀態(tài)被用戶程序取反后引用為I0.1觸頭的狀態(tài)，所以I0.1等效為一個受I0.1線圈控制的常閉觸頭（或稱動斷觸頭）。而輸出觸頭Q0.0、Q0.1則是PLC內(nèi)部繼電器的物理常開觸頭，一旦閉合，外部相應(yīng)的KM線圈、指示燈HL1就會接通。PLC輸出端有輸出電源用的公共接口COM。2.PLC控制系統(tǒng)

用PLC實現(xiàn)電動機全壓起動電氣控制系統(tǒng)，其主電路基本保持不變，而用PLC替代電氣控制線路。

1）PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

圖4-6是電動機全壓起動的PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成圖，可將之分

輸入電路

圖4-6 PLC控制系統(tǒng)基本構(gòu)成框圖 輸入電路的作用是將輸入控制信號送入PLC，輸入設(shè)備為按鈕SB1、SB2及FR常閉觸頭。外部輸入的控制信號經(jīng)PLC輸入到對應(yīng)的一個輸入繼電器，輸入繼電器可提供任意多個常開觸頭和常閉觸頭，供PLC內(nèi)容控制電路編程使用。

輸出電路

輸出電路的作用是將PLC的輸出控制信號轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動KM線圈和HL1指示燈的信號。PLC內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個輸出繼電器除了PLC內(nèi)部控制電路提供編程用的常開觸頭和常閉觸頭外，還為輸出電路提供一個常開觸頭與輸出端口相連，該觸頭稱為內(nèi)部硬觸頭，是一個內(nèi)部物理常開觸頭。通過該觸頭驅(qū)動外部的KM線圈和HL1指示燈等負載，而KM線圈再通過主電路中KM主觸頭去控制電動機M的起動與停止。驅(qū)動負載的電源由外電部電源提供，PLC的輸出端口中還有輸出電源用的COM公共端。

內(nèi)部控制電路

內(nèi)部控制電路由按照被控電動機實際控制要求編寫的用戶程序形成，其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對輸入、輸出信號的制信號驅(qū)動輸出設(shè)備：電動機M、指示燈HL1等。

用戶程序通過個人計算機通信或編程器輸入等方式，把程序語句全部寫到PLC的用戶程序存儲器中。用戶程序的修改只需通過編程器等設(shè)備改變存儲器中的某些語句，不會改變控制器內(nèi)部接線，實現(xiàn)了控制的靈活性。

2）PLC控制梯形圖

梯形圖是一種將PLC內(nèi)部等效成由許多內(nèi)部繼電器的線圈、常開觸頭、常閉觸頭或功能程序塊等組成的等效控制線路。圖4-7是PLC梯形圖常用的等效控制元件符號。

圖4-7 梯形圖常用等效控制元件符號 a)線圈 b)常開觸頭 c)常閉觸頭

圖4-8是電動機全壓起動的PLC控制梯形圖，由FR常閉觸頭、SB2常閉按鈕、KM常開輔助觸頭與SB1常開按鈕的并聯(lián)單元、KM線圈等零件對應(yīng)的等效控制元件符號串聯(lián)而成。電動機全壓起動控制梯形在形式上類似于接觸器電氣控制線路圖，但也與電氣控制線路圖存在許多差異。

圖4-8 電動機全壓起動控制梯形圖

梯形圖中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件

PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲器中的一個存儲位，與電氣元件的物理結(jié)構(gòu)不同。

梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件

梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應(yīng)存儲位上的保存的數(shù)據(jù)相關(guān)，如果該存儲位的數(shù)據(jù)為“1”，則該元件處于“通”狀態(tài)，如果該位數(shù)據(jù)為“0”，則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實際的通斷狀態(tài)不同。

梯形圖中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件

梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對存儲位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作，如果PLC對常開觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“1”，就完成動合操作過程，同樣如對常閉觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“0”，就可完成動斷操作過程，切換操作過程沒有時間延時。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時，必定有時間延時，且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。

梯形圖中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同

如果PLC從輸入繼電器I0.0相應(yīng)的存儲位中取出了位數(shù)據(jù)“0”，將之存入另一個存儲器中的一個存儲位，被存入的存儲位就成了受I0.0繼電器控制的一個常開觸頭，被存入的數(shù)據(jù)為“0”；如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進行取反操作，再存入一個存儲器的一個存儲位，則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”，該存儲位就成了受繼電器I0.0控制的一

只要PLC內(nèi)部存儲器足夠多，這種位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作就可無限次進行，而每進行一次操作，就可產(chǎn)生一個梯形圖中的繼電器觸頭，由此可見，梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復(fù)使用。

但是PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次，如需重復(fù)使用同一地址編號的線圈應(yīng)慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。

梯形圖每一行畫法規(guī)則為從左母線開始，經(jīng)過觸頭和線圈（或功能方框），終止于右母線。一般并聯(lián)單元畫在每行的左側(cè)、輸出線圈則畫在右側(cè)，其余串聯(lián)元件畫在中間。3.PLC工作過程

PLC上電后，在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進行查詢、判斷和執(zhí)行等，見圖4-9所示。

圖4-9 PLC順序循環(huán)過程

1）上電初始化

PLC上電后，首先對系統(tǒng)進行初始化，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設(shè)定及清除內(nèi)部繼電器、復(fù)位定時器等。

2）CPU自診斷

在每個掃描周期須進行自診斷，通過自診斷對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法等進行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常，CPU使異常繼電器接通，PLC面板上的異常指示燈LED亮，內(nèi)部特殊寄存器中存入出錯代碼并給出故障顯示標(biāo)志。如果不是致命錯誤則進入PLC的停止（STOP）狀態(tài)；如果是現(xiàn)致命錯誤時，則CPU被強制停止，等待錯誤排除后才轉(zhuǎn)入STOP狀態(tài)。

3）與外部設(shè)備通信

與外部設(shè)備通信階段，PLC與其他智能裝置、編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換，然后進行PLC工作狀態(tài)的判斷。

PLC有STOP和RUN兩種工作狀態(tài)，如果PLC處于STOP狀態(tài)，則不執(zhí)行用戶程序，將通過與編程器等設(shè)備交換信息，完成用戶程序的編輯、修改及調(diào)試任務(wù)；如果PLC處于RUN狀態(tài)，則將進入掃描過程，執(zhí)行用戶程序。

4）掃描過程

以掃描方式把外部輸入信號的狀態(tài)存入輸入映像區(qū)，再執(zhí)行用戶程序，并將執(zhí)行結(jié)果輸出存入輸出映像區(qū)，直到傳送到外部設(shè)備。

PLC上電后周而復(fù)始地執(zhí)行上述工作過程，直至斷電停機。

用戶程序循環(huán)掃描

PLC對用戶程序進行循環(huán)掃描分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，見圖4-10。

圖4-10 PLC用戶程序掃描過程

1）輸入采樣階段

CPU將全部現(xiàn)場輸入信號，如按鈕、限位開關(guān)、速度繼電器的通斷狀態(tài)經(jīng)PLC的輸入接口讀入映像寄存器，這一過程稱為輸入采樣。輸入采樣結(jié)束后進入程序執(zhí)行階段后，期間即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)不再隨之變化，直至一個掃描循環(huán)結(jié)束，下一次輸入采樣時才會更新。這種輸入工作方式稱為集中輸入方式。

2）程序執(zhí)行階段

PLC在程序執(zhí)行階段，若不出現(xiàn)中斷或跳轉(zhuǎn)指令，就根據(jù)梯形圖程序從首地址開始按自上而下、從左往右的順序進行逐條掃描執(zhí)行，掃描過程中分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中將有關(guān)編程元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)“0”或“1”讀出，并根據(jù)梯形圖規(guī)定的邏輯關(guān)系執(zhí)行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果寫入對應(yīng)的元件映像寄存器中

而需向外輸出的信號則存入輸出映像寄存器，并由輸出鎖存器保存。

3）輸出處理階段

CPU將輸出映像寄存器的狀態(tài)經(jīng)輸出鎖存器和PLC的輸出接口傳送到外部去驅(qū)動接觸器和指示燈等負載。這時輸出鎖存器保存的內(nèi)容要等到下一個掃描周期的輸出階段才會被再次刷新。這種輸出工作方式稱為集中輸出方式。

4）PLC掃描過程示例

梯形圖將以指令語句表的形式存儲在PLC的用戶程序存儲器中。指令語句表是PLC的另一種編程語言，由一系列操作指令組成的表描述PLC的控制流程，不同的PLC指令語句表使用的助記符并不相同。采用SIEMENS S7-300系列PLC指令語句表編寫的電動機全壓起動梯形圖的功能程序如下：

A（O

I0.0

//取I0.0，存入運算堆棧；

O

Q0.0

//Q0.0和堆棧內(nèi)數(shù)據(jù)進行或運算，結(jié)果存入堆棧；

AN

I0.1

//I0.1取非后

AN

I0.2

//I0.2取非后和堆棧內(nèi)數(shù)據(jù)進行與運算，結(jié)果存入堆棧；

=

Q0.0

//將堆棧內(nèi)數(shù)據(jù)送到輸出映像寄存器Q0.0；

A

Q0.0

//取出Q0.0數(shù)據(jù)存入堆棧；

=

Q0.1

//將堆棧內(nèi)數(shù)據(jù)送到輸出映像寄存器Q0.1；

MEND

//主程序結(jié)束。

指令語句表是由若干條語句組成的程序，語句是程序的最小獨立單元。每個操作功能由一條或幾條語句執(zhí)行。PLC語句由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼用助記符表示（如A表示“取”、O表示“或”等），用于說明要執(zhí)行的功能，即告之CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作。操作碼主要的功能有邏輯運算中的與、或、非，算術(shù)運算中的加、減、乘、除，時間或條件控制中的計時、計數(shù)、移位等功能。

操作數(shù)一般由標(biāo)識符和參數(shù)組成。標(biāo)識符表示操作數(shù)的類別，例如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等；而參數(shù)表示操作數(shù)的地址或一個預(yù)先設(shè)定值。

以電動機全壓起動PLC控制系統(tǒng)為例，在輸入采樣階段，CPU將SB1、SB2和FR的觸頭狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸頭閉合時存入寄存器的是二進制數(shù)“1”，反之存入“0”。輸入采樣結(jié)束進入程序執(zhí)行階段，見圖4-11。

執(zhí)行第1、2條指令時，從I0.0對應(yīng)的輸入映像寄存器中取出信息“1”或“0”，并存入稱為“堆?！钡牟僮髌髦小?/p>

執(zhí)行第3條指令時，取出Q0.0對應(yīng)的輸出映像寄存器中的信息“1”或“0”，并與堆棧中的內(nèi)容相“或”，結(jié)果再存入堆棧中（電路的并聯(lián)對應(yīng)“或”運算）。

執(zhí)行第4條、第5條指令時，先取出I0.1的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行非運算，再和堆棧中的數(shù)據(jù)相“與”后存入堆棧，然后取出I0.2的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行取非運算，再和堆棧中的數(shù)據(jù)相“與”后再次存入堆棧（電路中的串聯(lián)對應(yīng)“與”運算）。

執(zhí)行第6條時，將堆棧中的二進制數(shù)據(jù)送入Q0.0對應(yīng)的輸出映像寄存器中。

執(zhí)行第7條指令時，取出Q0.0輸出映像寄存器中的二進制數(shù)據(jù)存入堆棧。

執(zhí)行第8條指令時，取出堆棧中的二進制數(shù)據(jù)送入Q2.0對應(yīng)的映像寄存器中。

執(zhí)行第9條指令，結(jié)束用戶程序的一次循環(huán)掃描過程，開始下一次掃描過程。

在輸出處理階段，CPU將各輸出映像寄存器中的二進制數(shù)傳送給輸出鎖存器。如果Q0.0、Q0.1對應(yīng)的輸出映像寄存器存放的二進制數(shù)為“1”，則外接的KM線圈、指示燈HL1通電，反之，將斷電。

圖4-11 電動機全壓起動PLC控制掃描過程

5）繼電器控制與PLC控制的差異

PLC程序的工作原理可簡述為由上至下、由左至右、循環(huán)往復(fù)、順序執(zhí)行。與繼電器控制線路的并行控制方式存在差別，見圖4-12。

圖4-12a)控制圖中，如果為繼電器控制線路，由于是并行控制方式，首先是線圈Q0.0與線圈 Q0.1均通電，然后因為常閉觸頭Q0.1的斷開，導(dǎo)致線圈Q0.0斷電。

如果為梯形圖控制線路，當(dāng)I0.0接通后，線圈Q0.0通電，然后是Q0.1通電，完成第1次掃描；進入第2次掃描后，線圈Q0.0因常閉觸頭Q0.1斷開而斷電，而Q0.1通電。

圖4-12b)控制圖中，如果為繼電器控制線路，線圈Q0.0與線圈Q0.1首先均通電，然后Q0.1斷電。

如果為梯形圖控制線路，則觸頭I0.0接通，所以線圈Q0.1通電，然后進行第2行掃描，結(jié)果因為常閉觸頭Q0.1斷開，所以線圈Q0.0始終不能通電。

圖4-12 梯形圖與繼電器圖控制觸頭通斷狀態(tài)分析

a)觸頭通斷無差異 b)觸頭通斷有差異

三、工作任務(wù)

敘述PLC各組成部分作用；識讀PLC外圍接線圖；掌握PLC梯形圖基本繪制規(guī)則。

資訊：整理歸納聽課筆記

決策：確定電氣控制基本環(huán)節(jié)線路作為改換為PLC控制后外圍接線的練習(xí)圖

計劃：以電動機全壓起動為例，制定外圍接線、繪制相應(yīng)PLC梯形圖的計劃

實施：課余完成PLC外圍接線圖及PLC控制梯形圖的繪制

檢查：小組互查 評估：小組評估

第四篇：《可編程序控制器》課程設(shè)計任務(wù)書格式

設(shè) 計 任 務(wù) 書

《可編程控制器》課程設(shè)計

設(shè) 計 題 目： 學(xué) 院： 學(xué) 號： 專業(yè)（方向）年級： 學(xué) 生 姓 名：

福建農(nóng)林大學(xué)機電工程學(xué)院電氣工程系

2014年 2 月 17日

可編程控制器課程設(shè)計任務(wù)書

（一）設(shè)計題目

（二）情況簡介

（三）設(shè)計要求

（四）設(shè)計步驟

１.查找資料，了解和分析題目所要求具體工程項目控制的過程。

２.確定I/O點數(shù)，選擇PLC 的型號，并根據(jù)需要進行硬件系統(tǒng)配置。３.繪制外部I/O接線圖及相關(guān)的電氣原理圖。４.編程。５.調(diào)試。

６.編寫設(shè)計說明書。

（五）設(shè)計說明書要求 ①.完整的設(shè)計任務(wù)書。

②.確定I/O點數(shù)，選擇PLC 的型號，完成系統(tǒng)組態(tài)或硬件配置。③.正確合理地進行編程元件的地址分配。

④.畫出輸入/輸出接線圖及相關(guān)電氣原理圖。⑤.設(shè)計梯形圖控制程序。⑥.編制系統(tǒng)的操作說明。

⑦.編制系統(tǒng)的調(diào)試說明及注意事項。⑧.設(shè)計體會（可選）.⑨參考文獻.（六）列出設(shè)計參考資料目錄設(shè)計時間

2014 年 6月 8 日至 2014 年 6 月 21 日（2周）

指導(dǎo)教師 張 翠 云

（一、二、三部分內(nèi)容每個同學(xué)根據(jù)自己的題目填寫）

第五篇：可編程序控制器應(yīng)用實訓(xùn)報告

可編程序控制器應(yīng)用實訓(xùn)報告

可編程序控制器（PLC）主要以計算機的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機的應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用控制器。雖然PLC由較為復(fù)雜的微處理器組成，但是在實際應(yīng)用過程中，完全不必了解微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最初，PLC還僅是作為繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代品，而自從進入電氣控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，凸顯了其獨有的優(yōu)越性，以其自身強大的抗干擾能力、自診斷功能等，提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性，基本解決了普通繼電器及接觸器中常見的故障問題，經(jīng)過調(diào)試后可長期安全可靠地運行。本文將對PLC的特點、基本工作過程、在電氣控制中的應(yīng)用等問題進行分析與闡述。、可編程序控制器（PLC）的特點

1.1 體積小、重量輕

超小型的PLC底部尺寸＜100mm，重量＜150g，其功耗僅為數(shù)瓦。由于其體積小，很容易裝入機械中，便于機電一體化的實現(xiàn)。

1.2 實用性普遍

PLC可適用于各種規(guī)模的電氣控制場合，除了基本的邏輯處理功能之外，當(dāng)前大多PLC具有數(shù)據(jù)運算能力，并可應(yīng)用于數(shù)字控制領(lǐng)域中。近年來，PLC的功能日益完善，PLC的應(yīng)用已經(jīng)普遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個控制領(lǐng)域。

1.3 抗干擾能力強

由于PLC采用了現(xiàn)代化的大規(guī)模集成電路技術(shù)，在內(nèi)部電路、生產(chǎn)工藝等方面均采取先進的抗干擾處理技術(shù)，具有較高的可靠性。另外，PLC還自備硬件故障自動檢測功能，一旦出現(xiàn)故障即可發(fā)出警報。在軟件應(yīng)用中，應(yīng)用者還可編入外圍器件的自診斷故障程序，讓系統(tǒng)中出了PLC之外的電路與設(shè)備也能獲得

自我保護功能。

1.4 應(yīng)用簡單、普遍

PLC作為直接面向企業(yè)的工控設(shè)備，具有接口容易、編程語言易于被工程技術(shù)人員接受并理解等特點，尤其圖形符號及梯形圖語言、表達方式等與繼電器電路圖基本類似，只需通過PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就能熟練實現(xiàn)在電氣控制中的應(yīng)用。

1.5 維護與改造方便

PLC通過存儲邏輯替代了接線邏輯，減少了控制設(shè)備外在的接線，極大減少了控制系統(tǒng)設(shè)計和建造的時間，為后期維護提供了方便，同時程序較易改變，可極快應(yīng)用于生產(chǎn)過程的改變?？删幊绦蚩刂疲≒LC）的基本工作過程

PLC及相關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計原則應(yīng)滿足“與工業(yè)控制系統(tǒng)為一個整體、方便功能擴展”，所有的電氣控制系統(tǒng)的實現(xiàn)都是根據(jù)工藝要求，最終提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)滿足被控對象的基本要求，并對實際工作現(xiàn)場進行研究、收集資料，并實現(xiàn)設(shè)計人員與操作人員的密切配合，共同擬定可操作方案，對可能潛在的問題進行共同分析、共同解決。并在滿足各方控制要求的前提下，考慮控制系統(tǒng)的簡單性與經(jīng)濟性，方便后期的使用及維修，并確保電氣控制的安全性、穩(wěn)定性。PLC在電氣控制中的基本工作過程為：

（1）現(xiàn)場信息的輸入：在系統(tǒng)軟件的控制下，按照順序?qū)斎朦c進行掃描，并讀取輸入點的狀態(tài)。

（2）程序的執(zhí)行：對用戶程序中的指令按順序掃描，并根據(jù)輸入的狀態(tài)及指令進行邏輯性運算。

（3）控制信號的輸出：根據(jù)以上邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各個輸出點同時發(fā)出相應(yīng)的信號，以實現(xiàn)所需的邏輯控制功能。

以上過程完成后，再重新開始，并反復(fù)執(zhí)行，每執(zhí)行一次即完成一個掃描周期。在實際應(yīng)用時，很多機械設(shè)備的工作流程可分為一系列不斷重復(fù)的順序動作，而PLC的工作程序恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機器動作相對應(yīng)，且程序的編制簡單、直觀，易于修改，減少了開發(fā)軟件的費用，并縮短軟件開發(fā)周期。可編程序控制器（PLC）在電氣控制中的應(yīng)用

3.1 開關(guān)量邏輯的控制

這是PLC控制技術(shù)中最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。替代了傳統(tǒng)的繼電器電路，并同時實現(xiàn)順序控制及邏輯控制，既適用于單臺設(shè)備的控制，也可以應(yīng)用于自動化流水線中，如生產(chǎn)線、組合機床、磨床、鏜床和龍門刨床等。

3.2 控制模擬量

在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)很多連續(xù)變化的物理量，如溫度、速度、流量、液位、壓力等模擬量。這些模擬量可通過數(shù)字量之間D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換得以實現(xiàn)，確保編程器對模擬量實現(xiàn)處理。

3.3 集中式控制系統(tǒng)

集中式控制系統(tǒng)主要采用一臺功能較強大的PLC監(jiān)視系統(tǒng)、對多個設(shè)備進行控制，已形成“中央集中式”的計算機控制體系。在該項系統(tǒng)中，每個設(shè)備之間的連鎖、聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及運行順序等都由中央PLC來統(tǒng)一完成?？梢?，集中式控制系統(tǒng)比單機控制系統(tǒng)的成本低，更經(jīng)濟實惠。但如果其中一個控制對象的程序需要做出改變，就要停止中央PLC的控制，同時其他控制對象也隨之停止運行。

3.4 分散控制系統(tǒng)

在分散控制系統(tǒng)中，每一個控制對象都需要設(shè)置一臺PLC，每臺PLC之間能通過信號的傳遞而產(chǎn)生內(nèi)部響應(yīng)、發(fā)令或連鎖等，或者可由上位機通過數(shù)據(jù)通信總線完成通信任務(wù)。分散控制系統(tǒng)中采取多臺機械生產(chǎn)線控制的方式，每條生

產(chǎn)線之間都有數(shù)據(jù)相連接，由于每個控制對象都是由自身的PLC來控制，所以如果某臺PLC運行停止，對其他PLC不會產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的不斷進步，目前可由PLC承擔(dān)底層的控制任務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)連接，將PLC和過程控制二者結(jié)合。

3.5 運動控制

PLC能夠?qū)A周運動或者直線運動進行控制。在控制機構(gòu)的配置中，過去進行的為直接應(yīng)用于傳感器及執(zhí)行機構(gòu)中，而現(xiàn)在則可以采取專用的運動控制模塊。例如多軸位置的控制模塊、伺服電機其單軸、可驅(qū)動步進電機等，PLC可廣泛應(yīng)用于機器人、機械、電梯、機床等多種場合。

3.6 數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用

PLC在數(shù)據(jù)處理過程中，具備數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)學(xué)運算、查表、排序及操作等功能，并完成對數(shù)據(jù)的采集、分析與處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲于存儲器中的數(shù)據(jù)同時具備參考價值，并完成控制操作。另外，這些數(shù)據(jù)也可以通過通信功能的實現(xiàn)而傳輸?shù)街悄苎b置中，或者打印成表。目前數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用于大型控制系統(tǒng)中，如過程控制系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)等。

由上可見，在指定范圍內(nèi)，可編程序控制器以其高性能價格取勝，并憑借其適應(yīng)性強、可靠性高、使用方便等突出特點在自動化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。再加上PLC制造成本的不斷下降、功能的不斷加強，已成為工業(yè)企業(yè)的首選設(shè)備。

《可編程控制器應(yīng)用實訓(xùn)》專業(yè)：

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學(xué)號：實踐報告數(shù)控技術(shù)?？仆趿亮?1164001450603