自动运料小车论文

设 计（论文） 毕 业

（说 明 书）

题 目：

自动运料小车PLC控制系统设计

姓 名：

编 号：

平顶山工业职业技术学院

年 月 日

平顶山工业职业技术学院

毕 业 设 计 （论文） 任 务 书

姓名

专业 机电一体化技术

任 务 下 达 日 2012 年 2 月 20 日

设计（论文）开始日期 2012 年 2 月 26 日

设计（论文）完成日期 2012 年 5 月 20 日

设计（论文）题目： 自动运料小车PLC控制系

A·编制设计

B·设计专题（毕业论文）

指 导 教 师

系（部）主 任

年 月 日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

系 专业，学生 于 年 月

日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：

专题（论文）题目：

指导老师：

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答

辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩

为 。

答辩委员会 人，出席

人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员： ， ， ，

， ， ，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语

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共 页

学生姓名： 专业 机电一体化技术 年级 2009级

毕业设计（论文）题目： 自动运料小车PLC控制系统设计

评 阅 人：

指导教师： （签字） 年 月 日

成 绩：

系（科）主任： （签字） 年 月 日

毕业设计（论文）及答辩评语：

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）

摘 要

可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有

着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处

理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。

早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器

(Programmable Logic Controller)，简称PLC。

随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模

拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机

械生产过程。

长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，这一新

型的通用自动控制装置以其高可靠性、较强的工作环境适应性和极为方便的使用性能，深

受自动化领域技术人员的普遍欢迎。其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动

化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，

被公认为现代工业自动化三大支柱之一。

运料小车在现代化的工厂中普遍存在。传统的工厂依靠人力推车运料，这样浪费了大

量的人力物力，降低了生产效率。而现代工业生产中大量运用PLC控制运料小车，并结合

组态王软件完成数据通信、网络管理、人机界面(HMI)和数据处理，使生产自动化，智能

化，大大提高了生产效率，降低了劳动成本。

关键词：可编程控制器（PLC），送料小车，控制系统，自动化

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目 录

第1章 可编程控制器（PLC）概述

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3

1.1PLC简介及特点3

·············································································································································

1.2PLC的基本组成及各部分作用6

·················································································································

1.3PLC的工作原理及过程10

····························································································································

1.4PLC的编程语言12

··········································································································································

1.5PLC的应用领域14

··········································································································································

第2章 自动运料小车的工作要求及方案

····························································································

16

2.1自动运料小车工作要求16

····························································································································

2.2自动运料小车运动分析和行走分析17

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2.2.1 自动运料小车运动分析

···························································································································

17

2.2.2 自动运料小车行走分析18

····························································································································

2.3自动运料小车PLC的选择19

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第3章 自动运料小车PLC控制系统设计

··························································································

22

3.1PLC控制系统的构成、设计原则及步骤22

··························································································

3.2运料小车控制系统及其流程图24

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3.3运料小车PLC的IO资源分配表26

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3.4控制系统电气接图27

······································································································································

3.5控制程序梯形图28

··········································································································································

3.6梯形图对应的指令语句32

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总 结

····················································································································································································

35

致 谢

····················································································································································································

36

参考文献

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37

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第1章 可编程控制器（PLC）概述

1.1 PLC简介及特点

国际电工委员会(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版对PLC作了如

下的定义: PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用

可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算

等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，

甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/

输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广

的工业控制装置。它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、

新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。

定义强调了PLC应直接应用于工业环境，必须具有很强得抗干扰能力、广泛的适应能

力和广阔的应用范围，这是区别于微机控制系统的重要特征。同时，也强调了PLC用软件

方式实现的“可编程”与传统控制装置中通过硬件或硬接线的变更来改变程序有本质区别。

20世纪20年代起，人们把各种继电器，定时器，接触器及其触点按一定的逻辑关系连

接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。

由于它结构简单。容易掌握。价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，

在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大，

可靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑

构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以

通用性和灵活性较差。

20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，

它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置。为抛弃传统的

继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司公开

向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：

（1）编程方便，可现场修改程序；

（2）维修方便，采用插件式结构；

（3）可靠性高于继电器控制装置；

（4）体积小于继电器控制盘；

（5）数据可直接送入管理计算机；

（6）成本可与继电器控制盘竞争；

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（7）输入可以是交流150V以上；

（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等；

（9）扩展时原系统改变最小；

（10）用户存储器至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要）。

十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式，实现大

规模生产线的流程控制。

PLC有以下特点：

1.抗干扰能力强，可靠性好

PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经

验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。I/O系统设计有完善的通道保护与信号调

理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。以集成电路为基本元件，

内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。采用循环扫描的工作循环方式，也提

高了抗干扰能力。具体措施主要有以下几个方面：

（1）隔离：这是抗干扰的主要措施之一。PLC的输入、输出接口电路一般采用光电耦

合器来传递信号。这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间避免了电的联系，可有

效的抑制外部干扰源对于PLC的影响，同时防止外部高电压串入，从而减少故障和误操作。

（2）滤波：这是抗干扰的另一个主要措施。在PLC的电源电路和输入∕输出电路中设

置了多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效的抑制。

（3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保护供电质量。

另外使输入输出接口电路电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。

（4）内部设置了连锁、环境检测与诊断、看守人（“看门狗”）等电路，一旦发现故障

或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT）规定时间（预示程序进入了死循环），立即报

警，以保证CPU可靠运行。

（5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采用信息

保护和恢复措施。

（6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。

（7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。以集成电

路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。而采用循环扫描的工

作循环方式，也提高了抗干扰能力。

2.控制系统结构简单，通用性强

PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业

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控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种

数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、

CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组

成各种控制系统变得非常容易。

3.编程方便，易于使用

PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，

PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相

类似，这种编程语言现象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一

定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。

4.功能完善

PLC的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量

的输入∕输出。在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位

寄存器、中间寄存器等。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、

跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功

能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。

5.设计、施工、调试、的周期短

用继电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，

由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选用组装，

而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期。

6.体积小，维护操作方便

PLC体积小，质量轻，便于安装。PLC的输入∕输出系统能够直观的反映现场总线信

号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。

7.易于实现网络化

PLC通信联网功能是指通过PLC之间的联网，PLC与上位机的链接等，实现远程I/O

控制或数据交换，以完成较大规模系统的复杂控制。

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信，可以和其它设备连成功能

很强的网络系统。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十

分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统，通信非常方便。

8.可实现三电一体化

PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体，可

以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。

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1.2 PLC的基本组成及各部分作用

PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的

不同，PLC可分为整体式和组合式两类。其组成如图1-1所示。

图1-1 PLC的组成框图

整体式PLC（又称箱体式）是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、

电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。

主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口

用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。这种结构的特点是结构简单、体积小、价

格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定，但灵活性较低。其基本结构框图

如图1-2所示：

组合式PLC（又称模块式）将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信

单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相

互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板

之间通过电缆连接，距离一般不超过10m.无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行

配置与组合。模块式的PLC安装完成后，需进行登记，以便PLC对安装在总线上的各模块

进行地址确认，其特点是系统构成的灵活性较高，可以构成不同控制规模和功能的PLC，但

同时价格也较高。基本结构框图如图1-3所示：

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电源

中央 输入/输出单元

处理器

（CPU）

系

统

总

线

编程器

图1-2 整体式结构

存储器

图1-3 组合式结构

机 架

电源 通信 输入 输出 功能

模块 模块 模块 模块 模块 模块

CPU

特殊

编程器 现场设备

其他PLC

或上位机

1、中央处理单元(CPU)

CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。它按照系

统程序所赋予的功能，完成以下任务：

（1） 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

（2）诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；

（3）用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来；

（4）PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，

完成用户程序中规定的各种操作；

（5）将用户程序的执行结果送至输出端。

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现代PLC使用的CPU主要有以下几种：

（1）通用微处理器，如8080, 8088, Z80A, 8085等。通用微处理器的价格便宜，通用性

强，还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。

（2）单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很

适合在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能UO模块。

（3） 位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一

分支。它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的

微处理器。改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用

多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处

理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工

作的PLC使用。

2、存储器

根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种：

（1）系统程序存储器：和各种计算机一样，PLC也有其固定的监控程序、解释程序，

它们决定了PLC的功能，称为系统程序，系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。系

统程序是不能由用户更改的，故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM.

（2）用户程序存储器：用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程序，用户

程序存放在用户程序存储器中。由于用户程序需要经常改动、调试，故用户程序存储器多

为可随时读写的RAM。由于RAM掉电会丢失数据，因此使用RAM作用户程序存储器的

PLC，都有后备电池(铿电池)保护RAM，以免电源掉电时，丢失用户程序。当用户程序调

试修改完毕，不希望被随意改动时，可将用户程序写入EPROM.目前较先进的PLC采用快

闪存储器作用户程序存储器，快闪存储器可随时读写，掉电时数据不会丢失，不需用后备

电池保护。

（3）工作数据存储器：工作数据是经常变化、经常存取的一些数据。这部分数据存储

在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储区，开辟有元件映象寄存器

和数据表。元件映象寄存器用来存储PLC的开关量输入/输出和定时器、计数器、辅助继电

器等内部继电器的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数据，它的标准格式是每一个数据

占一个字。它存储用户程序执行时的某些可变参数值，如定时器和计数器的当前值和设定

值。它还用来存放A/O转换得到的数字和数学运算的结果等。根据需要，部分数据在停电

时用后备电池维持其当前值，在停电时可保持数据的存储器区域称为数据保持区。

3、

I/O单元

I/O单元也称为I/O模块。PLC通过I/O单元与工业生产过程现场相联系。输入单元接

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收用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些

传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存

到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果

放到输出映像寄存器。输出映像寄存器由输出点对应的触发器组成，输出接口电路将其由

弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备

的执行元件。常用的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（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）

等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用I/O外，还有特殊I/O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所能管理的基

本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

4、电源部分

PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电

路提供5V, +12V, +24V的直流电源，使PLC能正常工作。

电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的CPU，通常电源封装到机壳内部;对

于模块式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。

5、扩展接口

扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满

足不同控制系统的需要。

6、通信接口

为了实现“人——机”或“机——机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。PLC通

过这些通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连

时，可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器相连时.可将过程图像显示出来;当与其

他PLC相连时，可以组成多机系统或连成网路，实现更大规模的控制;当与计算机相连时，

可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合性控制。

7、编程器

编程器的作用是为用户提供程序的编制、编辑、调试和监视。有简易型和智能型两类。

简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后，才能

输入。它一般由简易键盘和发光二级管或其他显示管件组成。

智能型的编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或

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CRL图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。还可以利用PLC作为编程器，

PLC生产厂家配有相应的编程软件，使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、

语句表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的互相转换。程序被下载

到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以

实现远程编程和传送。现在很多PLC已不再提供编程器，而是提供微机编程软件，并且配

有相应的通信连接电缆。

1.3 PLC的工作原理及过程

（1）扫描工作原理

PLC运行时，通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的

操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，但只能按分时操作（串行工作）方式，每一次

执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运行处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC

外部出现的结果似乎是同时（运行）完成。这种串行工作过程称为PLC的扫描工作方式。

用扫描工作的方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制

的情况下，按程序存储器顺序的先后，逐条执行演化成需知道程序结束。然后再从头开始

扫描执行，周而复始重复运行。

PLC的扫描工作凡是与电气控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并

行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有常开或常闭触点不

论处在控制线路的哪个位置上，都会立即同时动作；而PLC采用扫描工作方式（串行工作

方式），如果某个软继电器的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作，必须等扫描

到该时才会动作。但由于PLC的扫描速度快。通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果

上并没有什么差别。一个扫描周期如图1-4所示

图1-4 一个扫描周期

第 10 页

程程

序序

执执

行行

阶阶

段 段

输

出

阶

段

输

入

阶

段

程

序

执

行

阶

段

输输

出入

阶阶

段 段

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（2）PLC扫描工作过程

PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、

通信服务工作。如图1-5所示，整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、

程序执行、输出刷新等五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间成为扫描周期。扫描

周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1～100ms。

当PLC处于停止（STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于（RUN）

状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要同时完成输入采样、程序执行、输出刷

新工作。

图 1-5 扫描过程示意图

输出刷新

程序执行

RUN

输出采样

STOP

通信服务

内部处理

（3）PLC执行程序的过程及特点

PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

1.输入采样阶段

在输入阶段中，PLC先进行自我诊断，然后与编程器或计算机通信，同时中央处理器

扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。

PLC 首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。

此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时输入影响寄存器与外界隔离，

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无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新

写入输入端的新内容。

2.程序执行阶段

在执行阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元

读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状

态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储器单元。

根据PLC梯形图程序“先左后右，先上后下”扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳

转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态

时， PLC 就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄

存器“读入”对应元件 (“软继电器”) 的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果

再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件 (“软继电器”) 的状态

会随着程序执行过程而变化。

3.输出刷新阶段

PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部没

备传送输出信号，开始控制外部设备。

在所有指令执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段里，PLC将输出映像寄存器

中于属性有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱

动外部负载。

1.4 PLC的编程语言

PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应

用中，最重要的是PLC的编程语言写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业

控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握

能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专门的语言。

PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂商、不同系列的PLC产品采用的编程语

言的表达也不同，但基本上可归纳为三种类型：梯形图语言、助记符语言和功能块图。

1.梯形图语言

梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。最大的优点就是直观易懂，

使用简单方便。对来自电气方面的用语，通过梯形图很容易就能掌握，同时它也是PLC的

主要编程语言。例如，一个简单PLC控制系统，当常开按钮SBFl动作时，水泵开启，当

常闭按钮SBSl动作时，水泵停止运行。用继电器控制和用PLC控制的梯形图1-6如图和

图1-7所示。

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图1-6继电器控制电气图

X000 X001

SBF1

SBFS

KM1

KM1

（ M0 ）

M0

图1-7PLC控制梯形图

2.助记符语言

助记符语言与汇编语言类似，它使用字符来代表可编程控制器的某种操作，这就要求

用户要有一定的计算机编程基础。用助记符语言编写上一个例子的程序如下：

LD I0

OR Q0

ANDN I1

OUT Q0

3.功能块图语言

西门子公司的S7系列PLC除了可以用梯形图和助记符语言进行编程外，还可以用功能

块图语言进行编程。功能块图语言与数字电子技术的逻辑电路图类似，不同的功能块实现

不同的功能，从而实现所需控制要求。从而实现所需控制要求。如图1-8所示：

10.0 Q0.0

Q0.0

OR

10.1

图1-8 PLC功能块图

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AND

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1.5 PLC的应用领域

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造

的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改

变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。使用情况主要分为如下几类:

（1）开关量逻辑控制

取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可

用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产

线、电镀流水线等。

（2）模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是

模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）

之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用

于模拟量控制。

（3）工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模

拟量)，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成

闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、

热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

（4）运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进

电机或伺服电机的单轴或多轴的位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等

场合。

（5）数据处理

PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、

查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、

食品工业中的一些大型控制系统。

（6）通信及联网

PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发

展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

（7）定时/记数控制功能

定时/记数控制功能指用PLC提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数

控制，以取代时间继电器和记数继电器。

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（8）数据处理功能

数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运

算以及编码和译码等操作。

（9）步进控制功能

步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完

成以后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。

（10）A/D与D/A转换功能

A/D与D/A转换功能是指通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。

（11）扩展功能

扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入输出点数，

也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制功能。

（12）远程I/O功能

远程I/O功能是指通过I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相

连接，进行远程控制，接收输入信号、传出输出信号。

（13）监控功能

监控功能是指PLC能监视系统各部分的进行状态和进程，对系统中出现的异常情况进

行报警和记录，甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中的定时器、记数器等

设定值或强制I/O状态。

但是，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。