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毕业设计（论文）

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摘要：本论文以PLC毕业课程设计为背景，针对PLC编程与控制技术在工业自动化领域的应用进行了深入研究。通过对PLC编程原理、编程方法、编程软件等方面的介绍，详细阐述了PLC在工业自动化控制系统中的应用。同时，结合实际工程案例，对PLC控制系统设计、调试与维护等方面进行了探讨。本文旨在为PLC编程与控制技术在工业自动化领域的应用提供理论依据和实践指导。

随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化领域得到了广泛应用。PLC作为一种集计算机技术、自动化技术、通信技术于一体的自动化控制设备，具有编程灵活、可靠性高、易于维护等优点。本文以PLC毕业课程设计为载体，探讨PLC编程与控制技术在工业自动化领域的应用，旨在提高学生对PLC编程与控制技术的认识，为今后从事相关领域工作打下坚实基础。

第一章PLC概述

1.1PLC的发展历程

(1)PLC的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时电子技术迅速发展，计算机开始在工业领域发挥作用。然而，早期的计算机系统体积庞大、价格昂贵，且操作复杂，难以在工业现场直接应用。为了满足工业自动化控制的需求，美国通用电气（GE）公司在1968年推出了世界上第一台可编程逻辑控制器——Pioneer。这一产品采用了继电器逻辑控制器的设计思想，将计算机的逻辑控制功能与继电器控制技术相结合，从而实现了工业自动化控制系统的自动化和智能化。

(2)随着技术的不断进步，PLC在20世纪70年代得到了快速发展。在这个时期，PLC的主要特点是小型化、模块化、集成化。为了适应工业现场复杂多变的控制需求，PLC制造商开始推出具有多种功能和扩展接口的产品。例如，德国西门子公司在1971年推出了S5系列PLC，该系列产品具有强大的数据处理能力和丰富的通信接口，成为当时工业自动化领域的代表。此外，日本三菱电机在1972年推出的FX系列PLC，以其低成本、高可靠性而受到市场欢迎。

(3)进入20世纪80年代，PLC技术逐渐走向成熟，开始广泛应用在工业自动化领域。这一时期，PLC的处理器技术、编程语言和通信技术都得到了显著提升。1980年，美国电气和电子工程师协会（IEEE）发布了第一个PLC编程语言标准——可编程控制器梯形图（LadderDiagram，简称LD）。随后，其他编程语言如指令列表（InstructionList，简称IL）、功能块图（FunctionBlockDiagram，简称FBD）等相继问世，为PLC编程提供了更多选择。在通信技术方面，PLC制造商开始推出支持工业以太网、现场总线等通信协议的产品，使得PLC控制系统可以实现远程监控、数据交换等功能。例如，1984年，德国Siemens公司推出的SIMATICS7系列PLC，成为当时市场上最受欢迎的PLC产品之一。

1.2PLC的结构与原理

(1)PLC的结构主要由输入模块、输出模块、中央处理单元（CPU）、存储器、电源模块和通信接口等部分组成。输入模块负责接收来自现场传感器的信号，如温度、压力、流量等，并将其转换为CPU可以处理的数字信号。输出模块则将CPU处理后的数字信号转换为控制信号，驱动执行机构，如电机、阀门等。以德国SiemensS7-1200系列PLC为例，其输入模块可接入24V直流或交流信号，输出模块支持24V直流、0-10V模拟信号或继电器输出。

(2)中央处理单元（CPU）是PLC的核心，负责控制整个系统的运行。CPU通过执行程序实现对输入信号的逻辑处理、数学运算和时序控制等功能。CPU的运行速度直接影响PLC的响应速度。目前，PLC的CPU主频通常在200MHz至1GHz之间。例如，日本三菱FX5U系列PLC的CPU主频为16MHz，而德国SiemensS7-1500系列PLC的CPU主频可达1.2GHz。此外，CPU还具备一定的自诊断功能，可以实时监测系统运行状态，提高系统的可靠性。

(3)存储器是PLC中用于存储程序、数据和其他信息的部分。PLC的存储器分为程序存储器和数据存储器。程序存储器用于存储PLC的控制程序，数据存储器用于存储输入、输出、中间变量等信息。PLC的存储容量通常以KB或MB为单位。例如，德国SiemensS7-1200系列PLC的程序存储器容量为16KB，数据存储器容量为4KB；而日本三菱FX5U系列PLC的程序存储器容量为64KB，数据存储器容量为16KB。此外，PLC还具备一定容量的非易失性存储器（如EEPROM），用于存储系统配置、参数等信息，即使