可编程序控制器系统设计
可编程控制器应用课程设计报告
可编程控制器应用课程设计报告一、综述随着工业自动化技术的快速发展，可编程控制器（Programmable Logic Controllers，简称PLC）在现代工业领域中的应用越来越广泛。
作为自动化控制系统的核心组件，PLC可编程控制器在实现自动化生产、提高生产效率、降低运营成本等方面发挥着重要作用。
针对可编程控制器应用进行课程设计，对于提高相关人员的专业技能水平，推动工业自动化技术的进步具有重要意义。
本课程设计报告旨在介绍可编程控制器应用的课程设计过程、目标、方法、实践内容以及取得的成果。
通过本课程设计，参与者将深入了解PLC的基本工作原理、编程技巧、控制系统设计等方面的知识，并能够将其应用于实际工程项目中，从而提高自身的工程实践能力和问题解决能力。
PLC技术正朝着网络化、智能化、开放化的方向发展，其在工业机器人、自动化生产线、智能仓储等领域的应用越来越广泛。
本次课程设计将结合实际需求，注重实践应用，使参与者能够掌握PLC技术的最新发展动态，为今后的工作和学习打下坚实的基础。
本课程设计报告通过对可编程控制器应用的深入研究和实践，为相关领域的技术人员提供有益的参考和指导，推动工业自动化技术的进步和发展。
1. 背景介绍：介绍可编程控制器（PLC）的发展历程、应用领域及其重要性。
在现代工业控制领域中，可编程控制器（PLC）作为关键的控制技术，已经发挥着无可替代的作用。
PLC的历史可以追溯到上个世纪，其发展历程反映了自动化控制技术的不断发展和进步。
自上世纪七十年代第一台PLC诞生以来，PLC技术经历了模拟式到数字式、小型化到大型化的演变过程。
PLC技术已成为工业控制领域的核心组件之一，广泛应用于制造、加工、装配、机器人等各个领域。
PLC的重要地位源自于其强大的功能和灵活性。
可编程控制器接收输入信号，通过内置程序处理后再输出控制信号，实现对各种生产设备的控制。
这种控制模式能够根据不同的工艺需求进行编程设计，稳定性高。
简述可编程序控制器控制系统设计的步骤
简述可编程序控制器控制系统设计的步骤可编程序控制器（PLC）是一种常见的自动化控制设备，可广泛应用于工业领域。
设计一个PLC控制系统需要经过以下主要步骤：1.系统定义和分析：首先需要定义和分析控制系统的需求和性能指标。
这包括确定系统所需的输入和输出信号、操作要求、控制模式（开环或闭环）、性能要求（如稳定性、精度等），以及系统所需的高级功能（如报警、通信等）。
此阶段还需要对待控制过程进行数学建模和分析，以确定输入输出之间的关系和系统的动态特性。
2.硬件选择和设计：根据系统定义和分析的结果，选择适当的PLC硬件设备。
PLC通常由中央处理器（CPU）、输入模块、输出模块和特殊功能模块（如通信模块、计数器模块等）组成。
根据系统要求和信号类型，选择合适的输入和输出模块，并设计适当的接线和布线方案。
3. 编程：PLC控制系统的编程是最关键的一步。
通常使用特定的编程语言（如Ladder Diagram、Structured Text等）编写逻辑和算法来实现系统的控制功能。
编程的主要任务是将系统需求转化为PLC可理解和执行的指令序列。
编程过程中需要考虑各种控制功能、条件判断、时间延迟、报警处理等。
5.系统优化和改进：在验证的基础上，对系统进行必要的优化和改进。
这可能包括修改编程逻辑、调整参数、增加或优化控制功能等。
还可以使用PLC的高级功能（如数据采集、报表生成、通信接口等）来提升系统的整体性能和可用性。
对系统进行周期性评估和维护，确保其长期稳定运行。
总之，可编程序控制器（PLC）控制系统设计包括系统定义和分析、硬件选择和设计、编程、调试和验证以及系统优化和改进等步骤。
设计过程需要综合考虑控制系统的需求、性能指标和实际应用环境，确保系统能够满足预期的控制任务，并具有良好的稳定性、可靠性和可扩展性。
可编程控制器
定义
定义
可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）。随着科学技术的发展，为适 应多品种，小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置 。
1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向 现场的执行部件输出相应的控制信号。 常用的I/O分类如下： 开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分， 有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最 大的底板或机架槽数限制。
结构与产品
结构与产品
从PLC的硬件结构形式上，PLC可以分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种 基本结构形式。
PLC的组成 ：
中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。它按照 PLC系统程序赋予的功能接收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，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收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 逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各 输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
可编程序控制器系统设计的研究
可编程控制器教程课程设计
可编程控制器教程课程设计课程概述可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种专门用于工业自动化控制的数字计算机，是工业控制领域的重要组成部分。
本课程旨在让学生掌握PLC的基本原理、编程思路和实际应用，培养学生工业控制的实际操作能力。
课程目标1.掌握PLC的基本原理和工作方式。
2.熟悉常用PLC编程软件的使用。
3.学习PLC的各种命令和函数，并能够熟练编写简单程序。
4.能够使用PLC控制常用的工业设备，如电机、气缸等。
5.能够进行简单的PLC系统的故障排除和维护。
教学内容本课程涵盖PLC的基本原理、编程思路和实际应用。
第一部分：PLC基础知识1.1 PLC的定义和发展历史 1.2 PLC的基本组成和工作原理 1.3 PLC的输入输出模块 1.4 PLC的通信接口和网络第二部分：常用PLC编程软件2.1 Siemens STEP7编程软件 2.2 Mitsubishi GX Works2编程软件 2.3 Omron CX-One编程软件第三部分：PLC编程语言3.1 梯形图指令 3.2 逻辑指令 3.3 计时器指令 3.4 计数器指令 3.5 数字指令 3.6 移位指令 3.7 循环指令第四部分：PLC应用实例4.1 电机控制实例 4.2 气缸控制实例 4.3 温度控制实例 4.4 液位控制实例教学方法本课程采用理论与实践相结合的教学方法，包括课堂讲授、实验操作、课程设计等环节。
课堂讲授由教师在台上进行知识传授，让学生掌握PLC的基本原理和编程思路。
实验操作通过实验操作让学生了解PLC的实际应用，培养其实际操作能力。
课程设计通过课程设计让学生掌握PLC的实际应用能力，提高学生的工程实践能力。
教学评估本课程采用综合评价的方法进行评估，包括考试、实验报告和课程设计等环节。
每个环节占比如下：1.考试占50%；2.实验报告占30%；3.课程设计占20%。
参考资料1.《PLC原理与应用》2.《Siemens STEP7编程指南》3.《Mitsubishi GX Works2编程指南》4.《Omron CX-One编程指南》总结本课程旨在让学生掌握PLC的基本原理、编程思路和实际应用，培养学生工业控制的实际操作能力。
关于可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术的探讨
关于可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术的探讨朱峰刚 贾 聃（新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830011）1、局域网络在现阶段发展起来的网络技术，是一种能够覆盖特定区域的计算机网络类型。
在构成局域网的过程中，可以有效的分散在有限地理范围当中的计算机中，可以利用传输媒体的方式将其联通起来，最终形成通信网络。
而在构成的过程中则需要不断的对其进行完善，使网络软件逐渐丰富，以此使计算机之间的相互通信以及资源共享方面的技术能够有效实现。
在当下局域网的发展过程中主要可以分为四个不同的结构体系，分别为传输媒体、传输技术、网络拓扑以及访问扩展方法。
2、现场总线与PLC 网络功能特征网络通信系统是未来PLC 发展的主要方向之一，相关工作人员可以在计算机上进行各种应用的编写、调试以及修改。
同时也在一些领域当中，设计出时间自动纠错、实时监控的功能。
之后，在计算机上能够实现对图形、图像以及图表在运动状态下的全面监视。
同时，也进一步的保障对PLC 实现全面系统的管理，例如可以有效的对于数据进行处理，并生成参数修改以及数据查询等方面的功能。
该技术可以实现对可编程程序控制器方面直接控制，便于用户在使用的过程中能够对于一些用户程序、管理信息资源等信息资源进行打印，这样就可以在一些生产过程的设计上实现仿真模拟的效果。
在当下的通信技术发展过程中，可以较为有效的利用各种可视化编程语言实现多种组态软件方面的编程，以此形成良好的设计效果。
另一方面，在利用LAN 以及互联网技术的时候，可以结合PLC 生产厂家以及其他的用户进行资源方面的共享。
3、串行通信基础在进行PLC 技术的研究过程中，主要是对于PLC 与计算机、现场设备以及一些远程的I/O 之间，所形成的数据交换进行研究。
而在计算机内部，在进行的操作以及数据处理的过程中，都是基于二进制码的基础上实现的。
但是在不同的系统当中，或者是对于不同计算机进行信息交换的时候，其采用的是并行以及串行的通信方式。
可编程序控制器(PLC)原理及应用
冗余和容错技术
提高系统可靠性和稳定性，确保 在故障发生时系统能够正常运行。
05
PLC系统设计与选型原则
系统设计流程和方法论
需求分析
明确系统控制需求，包括输入/输出信号类型、数量、通 信协议等。
软件编程
使用PLC编程软件编写控制程序，实现系统逻辑控制功 能。
ABCD
硬件设计
根据需求选择合适的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬 件设备，并设计相应的电气连接图。
发展历程
从1960年代末期的初创阶段，到1970 年代中期的成熟阶段，再到1980年代 以后的发展阶段，PLC逐渐从逻辑控 制向数字控制发展，功能不断增强， 应用领域也不断扩展。
PLC基本组成与工作原理
基本组成
PLC主要由中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出接口、电源等部分组成。
工作原理
PLC采用循环扫描的工作方式，即按照用户程序存储器中存放的先后顺序逐条执 行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
实例三
使用顺序功能图语言实现一个复杂的自动化生产线控制程 序，包括多个状态之间的转移条件、状态内的动作以及必 要的互锁和联锁功能。
03
PLC在工业自动化领域应用
顺序控制应用
逻辑控制
时间控制
PLC可以实现复杂的逻辑控制功能，如 与、或、非等逻辑运算，用于控制工业 设备的启动、停止、运行等状态。
PLC具有精确的时序控制能力，可以 根据时间设定来控制设备的运行时长、 延迟等。
可编程序控制器(plc)原 理及应用
目录
Contents
• PLC概述与基本原理 • PLC编程语言与指令系统 • PLC在工业自动化领域应用 • PLC通信与网络功能实现 • PLC系统设计与选型原则 • PLC安装调试与故障诊断技巧
可编程序控制器系统设计
可编程序控制器系统设计作者：刘明伟来源：《职业·下旬刊》 2010年第9期文/刘明伟PLC控制系统设计和其他控制系统的设计内容基本类似。
设计PLC系统应最大限度地满足控制对象的要求，体现PLC的性价比，充分考虑系统的安全性，便于维修和改进，输入输出和存储器容量要有一定余量，其任务实施有：一、熟悉控制对象的工艺要求根据该系统需要完成的控制任务，对被控对象的工艺过程、工作特点，控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性等进行分析。
二、设计电气控制线路电气控制线路包括下面几个设计步骤：（1）根据工艺要求，确定为PLC提供输入信号的输入元件的型号和数量，以及需要控制的执行元件的型号和数量。
（2）根据输入元件和输出元件的型号和数量对PLC进行选型。
（3）将系统中的所有输入信号和输出信号集中列表，这个表格叫做PLC输入/输出分配表。
表中列出各个信号的代号，每个代号分配一个编程元件号，这和PLC的接线端子是一一对应的，分配时尽量将同类型的输入信号放在一组，如接触器类放在一起，信号灯类放在一起。
(4)有了输入/输出分配表，就可以绘制PLC的外部线路图以及其他的电气控制线路图。
设计控制线路除遵循以上步骤外，还要注意对PLC的保护。
对输入电源一般要经断路器送入。
为防止电源干扰，可以设置1∶1的隔离变压器或增加电源滤波器。
当输入信号源为感性元件，输出驱动的负载为感性元件时，应在直流电路两端并联续流二极管；对于交流电路，应两端并联阻容吸收电路。
三、程序设计设计程序应根据工艺要求和控制系统的具体情况，画出程序流程图，这是整个程序设计工作的核心部分。
在编写程序过程中，可以借鉴现成的标准程序、参考继电器控制图。
梯形图语言是最普遍使用的编程语言，根据个人爱好选用经验设计法或根据顺序功能图选用某一种设计方法。
编写程序过程中，需要及时对编出的程序加以注释，以免忘记其相互关系，且要随编随注。
注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，便于阅读和调试。
可编程序控制系统设计师职业技能竞赛技术文件
可编程序控制系统设计师职业技能竞赛技术文件一、技术描述（一）项目概要可编程序控制系统设计师是指从事可编程序控制器（PLC）选型、编程，并对应用系统进行设计、集成和运行管理的人员。
比赛中对选手的技能要求主要包括：系统设计、硬件配置、程序设计、系统调试、运行管理等。
（二）基本知识及能力要求二、试题及评判标准（一）试题（样题）1.初赛。
7月25日前公布800道题库，选手可自行下载学习。
网址：_初赛赛题共IOo道，竞赛当天由命题专家从题库中随机抽取70道赛题和现场编制30道赛题组成。
2.决赛。
由执委会组织专家参照竞赛标准命题，赛题分A卷和B卷，分两天进行。
由选手代表在三方监督下现场抽取赛卷，抽到A卷则第一天考核A卷，第二天考核B卷。
（二）比赛时间及试题具体内容1.比赛时间安排2.试题具体内容初赛采用计算机上机考核方式进行，赛题类型分为单选题、多选题、判断题三种题型。
满分为100分，60分为合格。
竞赛内容如下：决赛以现场实际操作的方式，选手按赛场提供的任务书，完成三个项目的实际操作。
时间共450分钟，每个项目150分钟。
每个项目满分为100分，60分为合格。
项目一占实际操作竞赛总分的30%,项目二占实际操作竞赛总分的40%,项目三占实际操作竞赛总分的30%,竞赛项目内容如下:项目一：自动生产线控制技术（30%）PLC.触摸屏、传感器、自动生产线控制系统设计与调试。
考核范围：PLC,触摸屏、传感器的应用，自动生产线控制技术，安全文明生产。
项目二：过程控制技术（40QPLC、变频器、触摸屏、传感器、PLC与变频器通讯、PID.过程控制综合应用的控制系统设计与调试。
考核范围：PID调节技术，PlD多回路控制，设备通讯技术，特殊功能模块、变频器和传感器的应用，过程控制技术，安全文明生产。
项目三：运动控制技术（30%）PLC,变频器、触摸屏、运动控制综合应用的控制系统设计与调试。
考核范围：PLC、变频器、触摸屏、传感器、伺服的应用，运动控制技术，安全文明生产。
机械手PLC控制系统设计
机械手PLC控制系统设计一、本文概述随着工业自动化程度的不断提高，机械手在生产线上的应用越来越广泛。
作为一种重要的自动化设备，机械手的控制精度和稳定性对于提高生产效率和产品质量具有至关重要的作用。
因此，设计一套高效、稳定、可靠的机械手PLC控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍机械手PLC控制系统的设计过程，包括控制系统的硬件设计、软件设计以及调试与优化等方面，旨在为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。
本文首先将对机械手PLC控制系统的基本构成和工作原理进行概述，包括PLC的基本功能、选型原则以及与机械手的接口方式等。
接着，将详细介绍控制系统的硬件设计，包括PLC的选型、输入输出模块的选择、电源模块的设计等。
在软件设计方面，本文将介绍PLC 编程语言的选择、程序结构的设计、控制算法的实现等关键内容。
本文将介绍控制系统的调试与优化方法，包括PLC程序的调试、机械手的运动调试、控制参数的优化等。
通过本文的介绍，读者可以全面了解机械手PLC控制系统的设计过程，掌握控制系统的硬件和软件设计方法，以及调试与优化的技巧。
本文还将提供一些实用的设计经验和注意事项，帮助工程师和技术人员在实际应用中更好地解决问题，提高控制系统的性能和稳定性。
二、机械手基础知识机械手，也称为工业机器人或自动化手臂，是一种能够模拟人类手臂动作，进行抓取、搬运、操作等作业的自动化装置。
在现代工业生产中，机械手被广泛应用于各种环境和使用场景，以实现生产线的自动化、提高生产效率、降低人力成本以及保障操作安全。
机械手的构成主要包括执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置等部分。
执行机构是机械手的动作执行部分，通过模拟人类手臂的旋转、屈伸、抓放等动作，实现物体的抓取和搬运。
驱动系统为执行机构提供动力，常见的驱动方式有电动、气动和液压驱动等。
控制系统是机械手的“大脑”，负责接收外部指令，控制驱动系统使执行机构完成预定动作。
位置检测装置则负责检测执行机构的精确位置，为控制系统提供反馈信号，以确保机械手的作业精度。
第8章可编程序控制器系统设计与应用ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.2.1 PLC的选型
当确定由PLC来完成控制后，设计者接下来要解 决两个主要问题：
➢ PLC容量的选择：首先要对控制任务进行详细的 分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和 模拟量I/O以及这些I/O点的性质。
8.2.2 I/O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是 进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及 PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后， 才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员 根据线路图和安装图安装控制柜。
在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码 和地址以表格的形式列写出来。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.3 PLC控制系统软件设计
8.3.1 经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被 控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选 择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果， 需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助 触点和中间编程元件。
2．具有点动功能电动机启动、停止控制程序
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
(2)触点合并式输入方法
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
PLC控制系统设计的要点
自动控制可编程序控制器系统设计、应用在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，可编程控制器（PLC）已成为解决的最有效的工具之一。
PLC控制系统设计时应注意以下几点。
一、可编程序控制器（PLC）及编程器的选购：目前市场上的PLC产品众多，除国产品牌以外，国外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HITACHI、松下，德国的西门子，韩国的LG等，如何选购PLC产品呢？1. 系统首先应确定系统用PLC单机控制还是用PLC形成网络，由此计算输入、输出（I/O）点数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。
2.确定负载类型根据PLC输出端所带负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出还是晶体管输出，或是晶闸管输出。
不同的负载选用不同的输出方式对系统的稳定运行是很重要的。
3. 存储容量与指令的执行速度是PLC选型的重要指标，一般存储量越大、速度越快的PLC价格就越高，尽管国外各厂家产品大体相同，但也有一定区别。
4. “COM”点的选择，不同的PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带1个或2个输出点。
当负载的种类多且电流大时，采用一个“COM”点带1-2个输出点的产品，当负载种类少数量多时，采用一个“COM”点带4-8个输出点产品。
5. 因为各生产厂家的开发软件不同，系统地兼容性也是选购时的重点，目前还没有发现完全兼容的产品，应根据系统合理选用PLC产品。
6. 编程器的选购：PLC编程可采取三种方式：一是用一般的手持式编程器，它只能用厂家规定的语句表中的语句编程。
正中方式易于现场调试并且体积小成本低，但它的效率低适应机种类型少，比较适用于系统容量小、用量少的系统中。
可编程序控制器系统设计与应用
目录
Contents
• 引言 • PLC系统的基本构成 • PLC系统的设计与应用 • PLC系统的编程语言与软件 • PLC系统的通信与网络 • PLC系统的安全与可靠性 • PLC系统的发展趋势与未来展望
01
引言
目的和背景
随着工业自动化水平的提高，可编程 序控制器（PLC）在工业控制领域的 应用越来越广泛。
编程设备及软件
功能
用于编写、调试和监控用户程序。
种类
包括编程器、手持编程器和基于计算机的编程软 件等。
兼容性
编程设备和软件应具有良好的兼容性和易用性， 以方便用户进行编程和维护工作。
03
PLC系统的设计与应用
系统设计流程
硬件配置
根据需求选择合适的PLC模块， 包括处理器、输入输出模块、 通讯模块等。
三菱PLC的编程软件，支持梯形图、指令表 和结构化文本等多种编程语言，操作简便 。
欧姆龙CX-Programmer
台达WPLSoft
适用于欧姆龙PLC的编程软件，支持梯形图 和指令表等多种编程语言，具有丰富的库 函数和工具。
适用于台达PLC的编程软件，支持多种编程 语言，具有友好的用户界面和丰富的功能 。
。
过程控制
用于控制化工、电力、水处理 等行业的各种过程，如温度、 压力、流量等。
智能家居
用于控制家庭中的各种设备， 如灯光、空调、窗帘等。
交通控制
用于控制交通信号灯、地铁列 车、高速公路收费站等。
PLC与其他控制系统的比较
01
PLC结构简单，易于编程和维护 ，可靠性高，抗干扰能力强。
02
PLC适用范围广，可以用于各种 规模的控制系统，尤其适用于工
plc(可编程序控制器)实验指导书
可编程序控制器实验指导书海南师范大学物理与电子工程学院目录实验一智能抢答器控制 (2)实验二彩灯循环控制 (4)实验三轧钢机生产线控制 (6)实验四装瓶流水线控制 (8)实验五多种液体混合控制 (10)实验六交通信号灯控制 (12)实验一智能抢答器控制一、实验目的1. 设计出PLC控制的智能抢答器系统；2. 掌握PLC的编程软件及指令编程的使用方法；3. 掌握线圈与接点、中间变量与实际变量之间的关系；4. 掌握PLC下位机与上位机通讯、软件调试的方法；二、实验设备及线路设计1. 自制可编程控制系统实验装置1台、计算机1台。
2. 智能抢答器控制模块图如下：三、实验内容及控制要求1. 主持人按下启动按钮，系统开始工作，准备抢答指示灯L7亮。
2. 主持人提出问题，并按下控制按钮K4时，准备抢答指示灯L7灭，允许参赛组进行抢答。
第一位抢答者有效，对应的指示灯亮，回答问题正确，得分指示灯亮。
3. 如在准备抢答指示灯L7亮时，参赛队抢答指示灯亮，视为犯规，犯规指示灯L8亮。
4. 主持人按下复位按钮K5，系统又回到初始状态，准备抢答指示灯L7亮，进行下一轮抢答竞赛。
5. 主持人按下停止按钮，系统停止工作。
四、控制程序设计及系统调试分析1. 设计出系统控制程序；2. 运行程序，经反复调试，得出正确结果；3. 设置故障（如系统不能正常启动运行），分析原因并解决之。
五、预习及实验报告要求1. 预习报告要求预先设计好控制程序；2. 实验报告要求调试好的控制程序及系统调试中遇到的问题及解决问题的思路与方法；3. 提交实验报告一份。
实验二彩灯循环控制一、实验目的1. 设计PLC控制的彩灯循环系统；2. 熟悉三菱Fx2N编程软件的使用方法；3. 锻炼学生的程序设计能力、分析问题与解决问题的能力。
二、实验设备及线路设计1.自制可编程控制系统实验装置1台，计算机1台；2.3. 参数定义及I/O口地址分配表如下。
三、实验内容及控制要求（一）流水型彩灯循环控制1.按下启动按钮S1，系统开始工作；2.按下顺向按钮S3，彩灯从前往后流水型控制，并无限循环；3.按下反向按钮S4，彩灯从后往前流水型控制，并无限循环；4.按下停止按钮S2，系统停止工作。
可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案
可编程序控制器原理与应用(汪志锋)电子教案第一章：可编程序控制器概述1.1 可编程序控制器的定义1.2 可编程序控制器的发展历程1.3 可编程序控制器的特点与应用领域1.4 可编程序控制器的基本组成与工作原理第二章：可编程序控制器硬件结构2.1 CPU模块2.2 存储器模块2.3 输入/输出模块2.4 通信模块2.5 电源模块第三章：可编程序控制器软件编程3.1 编程语言简介3.2 编程的基本规则与技巧3.3 常用指令及其功能3.4 编程软件的使用与操作第四章：可编程序控制器系统设计与应用4.1 系统设计流程4.2 输入/输出地址分配与信号处理4.3 程序设计与调试4.4 可编程序控制器在工业控制中的应用案例第五章：可编程序控制器的维护与故障诊断5.1 日常维护与保养5.2 故障诊断与排除方法5.3 故障案例分析5.4 可编程序控制器的故障监测与保护第六章：可编程序控制器网络通信技术6.1 工业控制系统与网络基础6.2 常见的工业通信协议6.3 可编程序控制器的网络配置与通信参数设置6.4 网络通信在分布式控制系统中的应用案例第七章：可编程序控制器在自动化生产线中的应用7.1 自动化生产线概述7.2 可编程序控制器在生产线上的典型应用7.3 生产线系统的集成与优化7.4 案例分析：可编程序控制器在智能制造中的应用第八章：可编程序控制器在过程控制中的应用8.1 过程控制的基本概念8.2 可编程序控制器在过程控制中的应用8.3 过程控制算法与程序设计8.4 案例分析：可编程序控制器在化工生产过程中的应用第九章：可编程序控制器的编程实例与高级应用9.1 复杂逻辑控制编程实例9.2 数据处理与高级功能指令9.3 用户自定义函数与子程序9.4 高级应用案例：可编程序控制器在控制中的应用第十章：可编程序控制器的未来发展趋势10.1 新型可编程序控制器技术特点10.2 工业互联网与可编程序控制器的融合10.3 可编程序控制器在智能制造中的应用前景10.4 未来可编程序控制器技术发展趋势与挑战重点和难点解析重点环节1：可编程序控制器的基本组成与工作原理（第一章）这是理解整个可编程序控制器原理与应用的基础。
PLC第1章可编程序控制器基础
由用户根据实际需求编写的控制逻辑 程序，用于实现特定的控制功能。
可编程序控制器的工作原理
输入扫描
PLC通过输入模块接收来自外部设备的信号，并将这些信号存储在 输入映像寄存器中。
程序执行
PLC按照用户程序的顺序执行指令，并根据指令从输入映像寄存器 中读取数据，进行相应的处理，然后将结果存储在输出映像寄存器 中。
可编程序控制器的组成 和工作原理
可编程序控制器的硬件组成
中央处理单元（CPU）
是PLC的核心部件，负责执行用户程序和控制外部输入输出设备。
存储器
用于存储用户程序、系统程序和数据。
输入输出模块
用于接收和发送信号，与外部设备进行交互。
电源模块
为PLC提供电源。
可编程序控制器的软件组成
系统软件
由PLC制造商提供的操作系统和编程 工具等组成，用于支持用户程序的编 写、调试和运行。
更好的安全性能
PLC将更加注重安全性能， 采用更加可靠的安全技术和 措施，保障工业控制系统的 安全稳定运行。
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输出刷新
PLC根据输出映像寄存器中的数据刷新输出模块，将控制信号发送给 外部设备。
可编程序控制器的编程语言
指令表（IL）
01
类似于汇编语言，使用助记符表示指令。
结构化文本（ST）
02
类似于高级编程语言，使用类似于Pascal或C语言的语法结构。
梯形图（LD）
03
类似于继电器控制电路图，使用图形符号表示输入输出关系和
01
02
编程简单
PLC采用面向控制过程、面向问题的 编程语言，易于理解和掌握。
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可编程序控制器系统设计
PLC控制系统设计和其他控制系统的设计内容基本类似。
设计PLC系统应最大限度地满足控制对象的要求,体现PLC的性价比,充分考虑系统的安全性,便于维修和改进,输入输出和存储器容量要有一定余量,其任务实施有:
一、熟悉控制对象的工艺要求
根据该系统需要完成的控制任务,对被控对象的工艺过程、工作特点,控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性等进行分析。
二、设计电气控制线路
电气控制线路包括下面几个设计步骤:
(1)根据工艺要求,确定为PLC提供输入信号的输入元件的型号和数量,以及需要控制的执行元件的型号和数量。
(2)根据输入元件和输出元件的型号和数量对PLC进行选型。
(3)将系统中的所有输入信号和输出信号集中列表,这个表格叫做PLC输入/输出分配表。
表中列出各个信号的代号,每个代号分配一个编程元件号,这和PLC 的接线端子是一一对应的,分配时尽量将同类型的输入信号放在一组,如接触器类放在一起,信号灯类放在一起。
(4)有了输入/输出分配表,就可以绘制PLC的外部线路图以及其他的电气控制线路图。
设计控制线路除遵循以上步骤外,还要注意对PLC的保护。
对输入电源一般要经断路器送入。
为防止电源干扰,可以设置1∶1的隔离变压器或增加电源滤波器。
当输入信号源为感性元件,输出驱动的负载为感性元件时,应在直流电路两端并联续流二极管;对于交流电路,应两端并联阻容吸收电路。
三、程序设计
设计程序应根据工艺要求和控制系统的具体情况,画出程序流程图,这是整个程序设计工作的核心部分。
在编写程序过程中,可以借鉴现成的标准程序、参考继电器控制图。
梯形图语言是最普遍使用的编程语言,根据个人爱好选用经验设计法或根据顺序功能图选用某一种设计方法。
编写程序过程中,需要及时对编出的程序加以注释,以免忘记其相互关系,且要随编随注。
注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向,便于阅读和调试。
四、控制系统模拟调试
将设计好的程序用编程器输入到PLC中进行编辑和检查,改正程序设计语法
错误。
之后在实验室里进行用户程序的模拟运行和程序调试,发现问题立即修改和调整程序,直到符合工艺流程和状态流程图的要求。
模拟调试时,首先根据顺序功能图用小开关和按钮模拟PLC实际的输入信号。
例如,用它们发出操作指令,或在适当的时候模拟实际的反馈信号,如限位开关触点的接通和断开。
其次,通过输出模块上各输出继电器对应的发光二极管观察输出信号的变化是否满足设计的要求。
调试顺序控制程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能图的规定,即在某一转换条件实现时,是否发生步的活动状态的正确变化;该转换所有的前级步是否变为不活动步,所有的后续步是否变为活动步;以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。
调试时应充分考虑各种可能,对系统各种不同的工作方式、顺序功能图中的每一条支路、各种可能的进展路线都应逐一检查,不能遗漏。
发现问题后及时修改程序,直到在各种情况下输入信号与输出信号之间的关系完全符合要求。
在编程软件中,可以用梯形图来监视程序的运行。
触点和线圈的导通状态,及状态转移图里的每一活动步都用颜色表示出来,调试效果非常明显,很容易找到故障原因,及时修改程序。
用简易编程器只能看指令表里面触点的通断,不如用计算机监视梯形图直观。
五、现场调试
模拟调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中,可先不带负载,只带上接触器线圈、信号灯等进行调试。
利用编程器的监控功能,或用计算机监视梯形图,采用分段、分级调试方法进行。
待各部分功能都调试正常后,再带上实际负载运行。
若不符合要求可对硬件和程序做调整,通常只需修改部分程序即可达到目的。
现场调试后,如果PLC使用的是RAM存储用户程序,一般将程序固化在有长久记忆功能的可电擦除只读存储器(EPROM)卡盒中长期保存。
目前使用的很多机型都是用EEPROM作为基本配置,可以减少固化这一步。
特别要注意的是,如果是批量生产的设备,且程序需要固化,应该将调试好的程序直接固化一批;不需固化的也要将程序保存好,因为现场调试好的程序再次使用时就可以减少最初的程序模拟调试。