2025年基于可编程逻辑控制器的工业自动化系统设计与应用.pdfVIP

太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。——《左传》

基于可编程逻辑控制器的工业自动化系统设

计与应用

工业自动化系统设计与应用

在现代工业生产中，自动化技术的应用已经成为不可避免的趋

势。利用自动化技术可以提高生产效率，减少劳动力成本，并且

可以保证产品质量和安全性。可编程逻辑控制器（PLC）是工业

自动化中最常见的控制设备之一，它可以实现对生产流程的控制

和监控，并且具有可编程和灵活性的优势，因此被广泛应用。

一、PLC的基本原理

PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机，它主要由输入/

输出模块、中央处理器、程序存储器、时序器和通信接口等组成。

其中，输入/输出模块用于搜集控制系统的状况信息，比如传感器

信号和执行器状态；中央处理器用于执行控制程序，读取输入信

号，并根据程序逻辑进行计算和判断，最后输出控制信号给执行

器；程序存储器中保存着用于控制系统的程序；时序器用于进行

时间控制，例如实现时间延迟和周期控制。

PLC的控制程序是通过输入端口读取输入信号，并保持这些信

号在存储器中。如果逻辑条件满足，则处理器会执行相应的程序，

通过输出端口向执行器发送指令。

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

二、PLC的应用举例

PLC广泛应用于工业自动化控制，例如机械加工、自动化装配

线、自动化流水线等。以下义举几个例子：

(1)机械加工

在机械加工领域，PLC可用于控制铣床、钻床和车床等设备的

动作。首先，通过PLC的输入模块获取机器的状态信息（如磨削

速度、加工时间等）。然后PLC的程序分析这些信息，并给出对

应的输出信号，控制各个执行部件的运动，包括工作台、进给刀

具、主轴、过切等机械部件。

(2)自动化装配线

自动化装配线通常由多个工步组成，PLC可以将这些工步组织

起来，并在每个工步中完成对机器人动作的控制，以及告知机器

人何时搬运哪些部件。例如，在汽车生产中，PLC可将车门、座

椅、方向盘等部件装配到汽车上，并检测装配质量。

(3)自动化流水线

自动化流水线利用PLC可以将产品从一个工作站转移到另一个

工作站。例如，对于一个生产线，PLC可以监控每个工作站的运

行状态，包括传送带的运转情况、机器的状态等。如果某个工作

站有问题，PLC会自动发送预警信息，提醒工作人员及时处理。

乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》

此外，PLC还可以负责对工作站进行调度，优化生产效率，降低

成本，提高产品质量。

三、PLC的设计流程

PLC的工业自动化控制系统设计流程主要包括以下步骤：

(1)分析业务需求

首先需了解业务需求，决定是否需要自动化流程。如果需要，

必须深入研究业务流程和操作过程，详细了解设备间同步性要求、

安全要求、工作负荷等信息，最终确定PLC的控制要求。

(2)系统设计

在系统设计时，需要根据业务要求选择相应的硬件设备，例如

输入/输出模块、中央处理器和通信接口等。同时还需要编写相应

的PLC程序，包括输入指令、输出指令、中间指令、分支指令和

循环指令等。设计完毕后还需要对程序进行调试和测试以保证系

统的正常运行。

(3)系统集成

在系统集成中，需要将PL