基于plc的数字程序控制的模拟毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的数字程序控制的模拟毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。 由于数控中的控制信息，而处理这些短信息离不开计算机，因此将通过计算机进行自动控制的技术，简称为数控。 这里讲的数控，特指用于机床加工中的数控（即机床数控）。 除此之外，数控还广泛应用于测量、理化试验与分析、物质与信息的沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 3 传输、建筑以及科学管理等领域。 早期的数控机床的 NC 装置由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件 数控，用这种技术实现的数控机床一般称作为 NC 机床。 计算机数控（ Computer Numerical Control），简称 CNC。 现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或分部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接，称为 CNC系统，这样的机床一般称为 CNC 机床。 机床数控是指通过加工程序编制工作，将其控制指令以数字信号的方式记录在信息介质上，经输入计算机处理后，对机床各种动作的顺序、位移量和速 度实现自动控制的一门技术。 其控制对象是专门针对机床和机床加工的，这里所说的机床不仅指金属切削机床（台车、铣、刨、钻、磨、镗等机床）。 数控机床是一种通过数字信息控制机床按给定的运动规律，进行自动加工的机电一体化新型加工装备。 数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物，机床数控技术是通过数控机床加工技术而实现的，应用数控技术的关键在于学好和用好数控机床。 一个国家的机床数控率，反映了这个国家机床工业和机械制造业水平的高低，同时也是衡量一个国家科技进步的重要标志之一。 它对于实现生产过程自动化，促进 科技进步和加速现代化建设，都有着十分重大的意义。 发达国家视数控技术为机械工业发展的战略重点，而大力推进和发展数控机床。 课题研究 任务 及 要求 本文针对 基于 PLC 的数字程序控制的模拟在 下位机建立一个 PLC 可编程控制器系统，完成设计内容及实现的技术指标如下： 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 4 课题研究内容 ，收集有关资料。 PLC 和组态软件语言编程。 PLC 直线插补和圆弧插补的程序。 ，叙述清楚，有重点地说明研究过程和分析方法； 技术指标 PLC控制直线插补和圆弧插补 ； 课题的内容 安排 本论文共分 5章。 第 1章概述，介绍 数字程序控制 的课题背景 ， 数字程序控制的发展现状 以及本课题的研究内容和技术指标 ； 第 2章介绍了 PLC 可编程控制器及西门子 S7200 的特点、应用、优点 ，以及 相关 的主要技术指标； 第 3章 介绍 本文的设计原理逐点比较法，直线插补，圆弧插补 等。 第 4章 具体介绍了 PLC 程序的设计核心内容，包括程序的设计思路和方法 等。 第 5 章 具体介绍 了组态监控软件，紫金桥组态软件的特点、优点、应用及其模拟监控。 最后 得出结论，并做了社会经济效益分析。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 5 2 PLC可编程控制器 PLC可编程序控制器： PLC英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是一种数字运算操作电子系统，专为工业环境应用而设计。 它采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户指令， 数字或模拟式输入 /输出控制各种类型机械或生产过程。 PLC 可编程控制器的描述 PLC 发展历程 工业生产过程中，大量开关量顺序控制，它逻辑条件进行顺序动作，并逻辑关系进行连锁保护动作控制，及大量离散量数据采集。 传统上，这些功能是气动或电气控制系统来实现。 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术控制装置，首次采用程序化手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（ PC）。 个人计算机（简称 PC）发展起来后，方便，也反映可编程控制器功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（ PLC），现 在 仍常常将 PLC简称 PC。 PLC 定义有许多种 ， 国际电工委员会（ IEC）对 PLC 定义是：可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为工业环境下应用而设计。 它采用可编程序存贮器，用来其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并数字、模拟输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能原则设计。 上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快时期，年增长率一 直保持为 30～40%。 这时期， PLC 处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力到大幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域，某些应用上取代了过程控制领域处于统治位沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 6 DCS 系统。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC 工业自动化控制特别是顺序控制中位，可预见将来，是无法取代。 PLC 构成 从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。 固定式 PLC 包括 CPU板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸整体。 模块式 PLC 包括 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以一定规则组合配置。 CPU 构成 CPU 是 PLC 核心，起神经中枢作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 系统程序赋予功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描方式采集由现场输入装置送来状态或数据，并存入规定寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路工作状态和编程过程中语法错误等。 进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定任务产生相应控制信号，去指挥有关控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联 系数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。 内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少组成单元。 使用者看来，不必要详细分析 CPU 内部电路，但对各部分工作机制应有足够理解。 CPU 控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。 但工作节奏由震荡信号控制。 运算器用于进行数字或逻辑运算，控制器指挥下工作。 寄存器参与运算，并存储运算中间结果，它也是控制器指挥下工作。 CPU 速度和内存容量是 PLC 重要参数，它们决定着 PLC 工作速度， IO数量及软件容量等，限制着控制规模。 I/O 模块 PLC 与电气回路接口，是输入输出部分（ I/O）完成。 I/O 模块集成了 PLCI/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 输入模块将电沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 7 信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入（ AI），模拟量输出（ AO）等模块。 开关量是指开和关（或 1和 0）两种状态信号，模拟量是指连续变化量。 常用I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。 模 拟量：按信号类型分，有电流型（ 420mA,020mA）、电压型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理基本配置能力，即受最大底板或机架槽数限制。 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块集成电路提供工作电源。 同时，有还为输入电路提供24V 工作电源。 电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC），直流电源（常用为 24VAC）。 底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间联系，使 CPU 能访问底板上所有模块，机械上，实现各模块间连接，使各模块构成一个整体。 PLC 系统其它设备 ：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制系统工作状况，但它不直接参与现场控制运行。 小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 ：最简单人机 界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 8 及。 ：用于永久性存储用户数据，如 EPROM、 EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量电位器，打印机等。 PLC 通信联网 依靠先进工业网络技术可以迅速有效收集、传送生产和管理数据。 网络自动化系统集成工程中重要性越来越显著，有人提出 网络就是控制器 观点说法。 PLC 具有通信联网功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成 一个统一整体，实现分散集中控制。 多数 PLC 具有RS232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议接口。 PLC 通信，还未实现互操作性， IEC 规定了多种现场总线标准， PLC 各厂家均有采用。 一个自动化工程 (特别是中大规模控制系统 )来讲，选择网络非常重要。 首先，网络必须是开放，以方便不同设备集成及未来系统规模扩展；其次，针对不同网络层次传输性能要求，选择网络形式，这必须较深入了解该网络标准协议、机制前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用网络标准。 PLC 的优点 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。 ，它的规模是其他任何网络无法比拟的。 PLC 可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。 PLC 能够提供高速的传输。 目前，其传输速率依设备厂家的不同而在~45Mbps 之间。 远远高于拨号上网和 ISDN，比 ADSL 更快。 足以支持现有网络上的各种应用。 更高速率的 PLC 产品正在研制之中。 PLC 属于 即插即用 ，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。 ，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 9 即拥有 PLC 带来的高速网络享受。 PLC 特点 ，不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与 WLAN 媲美。 、速度快、带宽稳定，可以很平顺的在线观赏 DVD 影片，它所提供的 14Mbps 带宽可以为很多应用平台提供保证。 最新的电力线标准 HomePlug AV 传输速度已经达到了 200Mbps；为了确保 QoS， HomePlug AV 采用了时分多路访问（ TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（ CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。 ，无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。 虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设 N 多个 AP 才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。 而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。 由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。 这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大 的发展空间。 终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。 充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。 无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。 相对传统的组网技术， PLC 成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。 目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为 5080 元 /月左右，这样的价格和很多地方的 ADSL 包月相持平。 PLC 作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络 “ 最后一公里 ” 的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。 它是利用电力线作为通信载体，使得 PLC 具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受 ~45Mbps 的高速网络接入，来浏览网页﹑拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的 “ 四网合一 ”。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计 (论文 ) 10 PLC 应用 目前， PLC 在国内外已广泛应。