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毕业设计（论文）

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摘要：本文以PLC课程设计为背景，通过对PLC技术的研究和应用，探讨了PLC在工业自动化领域的应用前景。首先介绍了PLC的基本原理和组成，然后详细阐述了PLC在工业自动化控制系统中的应用，包括PLC的编程方法、控制策略以及在实际项目中的应用案例。通过对PLC课程设计的实践，分析了PLC在工业自动化控制系统中的优势与不足，提出了改进措施。最后，对PLC技术的发展趋势进行了展望，为我国工业自动化领域的发展提供了有益的参考。

随着工业自动化技术的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）作为工业自动化控制的核心设备，其应用越来越广泛。PLC技术具有可靠性高、编程灵活、易于维护等优点，已经成为工业自动化领域不可或缺的一部分。为了培养具备PLC技术应用能力的人才，我国高校纷纷开设了PLC课程。本文以PLC课程设计为研究对象，旨在探讨PLC在工业自动化领域的应用，为相关课程的教学和实践提供参考。

第一章PLC技术概述

1.1PLC的基本原理

(1)PLC（可编程逻辑控制器）是一种专为工业自动化控制设计的数字运算操作电子系统。它采用可编程存储器，用于在其内部存储用户编写的程序，用于执行诸如逻辑、定时、计数、算术运算等操作。PLC的基本原理基于电子计算机技术，它通过输入模块接收外部信号，经过内部处理，再通过输出模块控制外部设备。这种设计使得PLC具有高度的灵活性和可编程性，能够适应各种工业控制需求。

(2)PLC的基本结构主要由输入模块、中央处理单元（CPU）、输出模块、存储器和电源组成。输入模块负责接收来自传感器、开关等设备的信号，并将其转换为CPU可以识别的数字信号。CPU是PLC的核心，它负责执行用户编写的程序，并根据程序指令处理输入信号，产生相应的输出信号。输出模块则将CPU处理后的信号输出到执行机构，如电机、阀门等，实现对设备的控制。存储器用于存储用户程序、系统程序以及各种数据。电源为PLC提供稳定的电源供应。

(3)PLC的工作原理是周期扫描。在PLC启动后，它会按照预定的顺序依次执行以下步骤：首先，对输入模块进行扫描，读取输入信号；然后，对存储器中的用户程序进行扫描，根据程序指令处理输入信号；接着，将处理后的输出信号写入输出模块；最后，进入下一个扫描周期。这种周期性扫描使得PLC能够实时响应外部事件，保证工业自动化控制的稳定性和可靠性。此外，PLC还具有自诊断功能，能够检测自身故障，并在必要时进行自我保护。

1.2PLC的组成

(1)PLC的组成可以分为输入模块、中央处理单元（CPU）、输出模块、存储器、电源和通信接口等几个主要部分。输入模块通常包括24V直流输入、交流输入、模拟输入等，能够接收来自传感器、开关等设备的信号。例如，在自动化生产线上，输入模块可以接收光电传感器检测到的物料到位信号，或者接收限位开关的断开/闭合信号。

(2)中央处理单元（CPU）是PLC的核心，负责处理输入信号、执行程序、生成输出信号等。CPU的速度和内存大小直接影响到PLC的性能。目前市场上常见的PLC，如西门子S7-1200系列，其CPU的运算速度可达0.5μs/指令，内存容量可达256KB。在复杂控制任务中，CPU需要处理大量的数据，如温度、压力等模拟信号，以及逻辑、定时、计数等指令。

(3)输出模块将CPU处理后的信号输出到执行机构，如电机、阀门等。输出模块的类型包括继电器输出、晶体管输出、模拟输出等。以继电器输出为例，其接触器容量可达AC250V/5A，适用于控制大功率的设备。在实际应用中，如钢铁厂的高炉煤气控制系统，PLC的输出模块可以控制煤气调节阀的开闭，从而实现对煤气流量的精确控制。此外，输出模块还具有过载保护和短路保护功能，确保系统安全可靠运行。

1.3PLC的发展历程

(1)PLC的发展历程可以追溯到20世纪60年代，最初是由美国通用电气公司（GE）研发的。早期的PLC主要基于继电器逻辑控制器，采用硬接线的方式进行逻辑控制。这一阶段的PLC主要用于简单的顺序控制，如开关控制、定时器、计数器等功能。随着工业自动化需求的增长，PLC逐渐取代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域的重要设备。

(2)20世纪70年代，PLC技术开始迅速发展。在这个时期，PLC的编程语言逐渐标准化，如梯形图、指令列表和功能块图等编程语言得到了广泛应用。同时，PLC的性能也得到了显著提升，CPU处理速度加快，内存容量增大，使得PLC能够处理更复杂的控制任务。此外，随着微处理器的应用，PLC的成本逐渐降低，使得PLC在工业