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基于plc的毕业设计论文题目任务书

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基于plc的毕业设计论文题目任务书

摘要：本文针对PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化领域的应用进行研究，探讨了基于PLC的控制系统设计方法。通过对PLC的工作原理、编程语言、编程方法等方面的深入研究，提出了一种基于PLC的控制系统设计方案。该方案具有结构简单、可靠性高、易于维护等优点，能够满足现代工业自动化控制系统的需求。本文详细介绍了PLC控制系统的设计流程、关键技术和实现方法，并通过实际应用案例验证了该方案的可行性和有效性。

随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）作为一种广泛应用于工业控制领域的自动化设备，其重要性日益凸显。PLC具有结构简单、可靠性高、编程灵活、易于维护等优点，已成为现代工业自动化控制系统的核心部件。本文旨在研究基于PLC的控制系统设计方法，以提高工业自动化控制系统的性能和可靠性。

第一章PLC概述

1.1PLC的发展历程

(1)自20世纪60年代初期诞生以来，PLC技术经历了从模拟逻辑控制到数字逻辑控制，再到现代智能控制的发展历程。在这一过程中，PLC技术逐渐从单一的功能扩展到多任务处理、高可靠性、网络通信等功能。据不完全统计，全球PLC市场在2019年的规模已经达到150亿美元，预计到2025年将增长到200亿美元以上。例如，在汽车制造业中，PLC的应用已经成为提高生产效率和降低成本的关键技术之一。

(2)早期的PLC主要用于替代传统的继电器控制系统，其核心是可编程的存储器，用于存储逻辑运算、定时、计数等功能。随着微处理器技术的发展，PLC逐渐实现了从继电器控制到数字控制的转变。这一阶段的PLC以离散逻辑控制为主，主要应用于简单的生产过程控制。例如，在食品加工行业中，PLC被用于控制生产线上的输送带、称重、包装等环节。

(3)进入21世纪，PLC技术开始向智能化、网络化、集成化方向发展。现代PLC具有强大的数据处理能力、丰富的通信接口和高度的可扩展性。在这一阶段，PLC不仅能够实现传统的逻辑控制、顺序控制等功能，还能进行运动控制、过程控制等复杂任务。例如，在石油化工行业中，PLC被用于控制生产过程中的反应釜、加热器、冷却器等设备，实现精确的温度、压力控制。

1.2PLC的结构与工作原理

(1)PLC的结构主要由输入模块、输出模块、中央处理器（CPU）、存储器、通信接口和电源等部分组成。输入模块负责接收外部输入信号，如按钮、传感器等，并将其转换为CPU能够处理的数字信号。输出模块则将CPU的处理结果输出到外部设备，如执行器、指示灯等。根据国际电工委员会（IEC）的统计，截至2020年，全球PLC市场输入模块的年需求量约为6000万个，输出模块的年需求量约为5000万个。

以一个典型的自动化生产线为例，PLC的输入模块可能连接了各种传感器，如光电传感器、接近传感器等，用于检测物料的位置、速度等参数。这些传感器产生的信号通过输入模块传输到CPU，CPU根据预设的程序对这些信号进行处理，然后通过输出模块控制执行器，如电机、阀门等，实现生产线的自动化运行。

(2)PLC的工作原理基于数字逻辑运算，通过执行用户编写的程序来控制外部设备。CPU是PLC的核心部件，负责接收输入信号、执行程序、输出控制信号以及进行错误检测等。根据奥维云网的数据，2021年全球PLC市场的CPU模块销售额达到了40亿美元。CPU的工作流程通常包括输入采样、执行程序、输出刷新和自我诊断四个阶段。

在执行程序阶段，CPU会按照程序逻辑对输入信号进行处理，生成相应的控制信号。例如，在一个简单的流水线控制系统中，PLC会根据光电传感器的输入信号来判断物料是否到达指定位置，然后通过输出信号控制执行器进行下一步操作。这个过程需要CPU在极短的时间内完成大量的逻辑运算和数据处理。

(3)PLC的存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器用于存储PLC的系统程序、固件、参数配置等信息，而用户存储器则用于存储用户编写的应用程序。根据市场调研机构的数据，2020年全球PLC市场用户存储器的销售额约为30亿美元。

用户存储器中的应用程序通常采用梯形图、指令列表或结构化文本等编程语言编写。这些编程语言具有直观易懂的特点，便于工程师进行编程和维护。例如，在自动化设备中，工程师可能会使用梯形图编程语言来设计一个简单的顺序控制程序，实现设备的启停、运行和停止等功能。通过优化程序，PLC可以实现更高的效率和可靠性。

1.3PLC的编程语言

(1)PLC的编程语言主要有梯形图（LadderDiagram，LD）、指令列