基于PLC的自动扶梯控制系统设计(本科毕业优秀论文)(3)

控制各种类型的机械或生产过程。

总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计

算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制

器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行

选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。

2.2 PLC的基本组成

从广义上将，PLC实质上是一种以数字控制为主要特征的工业控制计算机，

由硬件和软件两部分组成。与一般的计算机相比，它具有更强的与工业控制相连

接的接口，编程语言更直接使用于控制要求。因此，在硬件结构上，PLC与计算

机的组成十分相似，主要包括中央处理器（CPU）/存储器、I/O接口、电源等。

PLC的基本结构如图2-1所示。

CPU模块

I/O模块

编程器

电源

图2-1 PLC的基本结构

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

1、中央处理单元(CPU)

CPU是PLC的控制中枢。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。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双

CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，

整个系统仍能正常运行。

2、存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放系统软件

用户程序存储器用来存放应用软件。

PLC通常使用以下几种物理存储器

（1）随即存取存储器（RAM）用户可以用编程装置读出RAM中的内容，也可

以将用户程序写入RAM，其存取速度最快，由锂电池支持。

（2）只读存储器（ROM）ROM的内容只能读出，不能写入，它是非易失性的，

电源切断后，仍能保存储存的内容。ROM用来存放PLC的系统程序。

（3）电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）EEPROM是非易失性的，但是可以

用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，但是将信息

写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需长期保存的重

要数据，存储器的信息可保留10年以上。

3、I/O接口

I/O接口是PLC与外界连接的接口。PLC通过输入模块把控制现场的状态、

信息读入主机，通过输出模块把经用户程序的运算与决策所得的操作结果输出给

执行机构。输入模块用于将控制现场输入信号变成CPU能接受的信号，并对其进

第二章S7-200系列PLC的概述

行滤波、电平转换、隔离、放大等。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信

号：一类是有按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、

数字拨码开关等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变

送器等来的模拟量输入信号。输出模块用于将CPU的决策输出信号变换成驱动控

制对象执行机构的控制信号（含开关量或模拟量），执行元件如，接触器、电磁

阀、指示灯，调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等，并对输出信号进行功

率放大、隔离PLC内部电路和外部执行元件等。

2.3 可编程控制器的特点、分类和技术指标

2.3.1可编程控制器的特点

PLC技术之所以迅速发展，除了工业自动化领域的客观需要外，主要原因在

于与现有的各种控制方式相比，它具有一系列深受用户欢迎的特点。它较好地解

决了工业领域中普遍关注的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。主要具有以

下特点：

1.使用灵活、通用性强

PLC的硬件是标准化的，加之PLC的产品已系列化，功能模块品种多，可以

灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需

在PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。当需要变更控制系统的功能时，可

以用编程器在线或离线修改程序，同一个PLC装置用于不同的控制对象，只是输

入输出组件和应用软件的不同。

2.可靠性高、抗干扰能力强

微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，

温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机不能正常工作；传统的继电器—接

触器控制系统抗干扰能力强，但由于存在大量的机械触点（易磨损、烧蚀）而寿

命短，系统可靠性差。PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存

储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性

大大提高，从实际使用情况来看，PLC控制系统的平均无故障时间一般可达4～5

万小时。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，能适应有各种强烈干扰的工

南京工业大学本科生毕业设计（论文）

业现场，并具有故障自诊断能力。如一般PLC能抗1000V、1ms脉冲的干扰，其

工作环境温度为0～60℃，无需强迫风冷。

3.接口简单、维护方便

PLC的接口按工业控制的要求设计，有较强的带负载能力（输入输出可直接

与交流220V，直流24V等强电相连），接口电路一般亦为模块式，便于维修更

换。有的PLC甚至可以带电插拔输入输出模块，可不脱机停电而直接更换故障模

块，大大缩短了故障修复时间。

4.体积小、功耗小、性价比高

以小型PLC（TSX21）为例，它具有128个I/O接口，可相当于400～800个

继电器组成的系统的控制功能，其尺寸仅为216×127×110mm3，重2.3kg，不带

接口的空载功耗为1.2W，其成本仅相当于同功能继电器系统的10～20％。PLC

的输入输出系统能够直观地反应现场信号的变化状态，还能通过各种方式直观地

反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通讯状态、I/O点状态、异常状态

和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员对系统进行监

视。

5.编程简单、容易掌握

PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑了现场工程技术人员的技能

和习惯。大多数PLC的编程均提供了常用的梯形图方式和面向工业控制的简单指

令方式。编程语言形象直观，指令少、语法简便，不需要专门的计算机知识和语

言，具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间内掌握。利用专用的编程器，

可方便地查看、编辑、修改用户程序。

6.设计、施工、调试周期短

用继电器—接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原

理图，然后画出继电器屏（柜）的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起

来十分不便。而采用PLC控制，由于其靠软件实现控制，硬件线路非常简洁，并

为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量（输入输出点数、内存

大小）等选用组装，而大量具体的程序编制工作 …… 此处隐藏：2470字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……