PLC多任务控制系统论文
涂云龙
20041060062 信息学院 电子信息工程
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
PLC的定义~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~3 PLC的工作特点~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~4 PLC的结构特点~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~8 PLC的指令系统~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~12 PLC的编程方法~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~16 PLC多任务控制系统的设计方案~~~~~~~~~~~~~~~~~~22 PLC多任务控制系统的PLC程序~~~~~~~~~~~~~~~~~~24 实验小结~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~30 参考文献~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~31 摘要
本文对PLC的历史、发展、基本结构、应用领域、工作特点、工作原理、接口、指令系统、编程原理进行了详细的介绍，并说明了PLC如何工作。最后选取了板料剪切和液体搅拌器两个简单的工业实例进行了实际的程序设计与程序调试。
关键词：可编程序控制器（PLC）、多任务控制、工作原理、顺序功能图、梯形图
第一章 PLC的定义
第一节 PLC的由来
可编程逻辑控制器的应用最早出现在美国，它的兴起，是与美国现代工业自动化生产发展的要求密不可分的。在可编程逻辑控制器出现之前，汽车制造业中的一般控制、顺序控制以及安全互锁逻辑控制必须完全依靠众多的继电器、定时器以及专门的闭回路控制器来实现。它们体积庞大、有着严重的噪音，不但每年的维护工作要耗费大量的人力物力，而且继电器-接触器系统的排线检修等工作对维护人员的熟练度也有着很高的要求。针对这些问题，美国通用汽车公司在1968年向社会公开招标，要求设计一种新的系统来替换继电器系统，并提出了著名的“通用十条”招标指标。
随后，美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了第一台PDP-14可编程逻辑控制器，并在汽车自动装配线上使用并获得成功。由于当时系统主要用于顺序控制、职能进行逻辑运算，所以被命名为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。
这项新技术的使用，在工业界产生了巨大的反响。日本在1971年从美国引进了这项技术，并很快研制成功了自己的DCS-8可编程逻辑控制器，德、法在1973年至1974年间也相继有了自己的该项技术。中国则于1977年研制成功自己的第一台可编程逻辑控制器，但是使用的微处理器核心为MC14500。
第二节 PLC的发展
PLC 处理能力的成本在下降，通信能力在增强，开放式的系统正在被广泛接受。总共具有 32 点 I/O 的 Nano PLC ，网络通信能力不断增强；而具有 129 点 I/O 的 micro PLC ，在功能上则更加完善。根据一项 ARC Advisory Group 的研究，小型 PLC 通过网络配置性能替代大型 PLC 已成发展趋势，其原因包括可靠性、简易联线以及可测量性。同样，软件的进步也使用户能够容易地进设定和使用， PLC 也可承担更多的逻辑控制。 ARC 报告中还提到，另一发展趋势是精密运动和位移控制软件以及网络化（ web-enabled ）功能，如基于网络的 HMI 、在线升级和远程故障判断及排除。
资料显示，尽管全球经济衰退， PLC 市场仍然兴旺。用户需要通过自动化来提高生产力，降低成本，增加适应性，以满足不断变化的制造业要求。另外，高速的科技发展迫使厂家希望对设备进行升级。通过开放的连接和编程平台可降低总成本，这也刺激了用户对更高端的自动化的要求。
制造商现在已经缩小了可编程控制器的尺寸大小，降低了连线要求。在有效地进行分布控制，增加了更多的通信能力，而且增加了高速通信功能后，对 PLC 扫描时间就不再有干扰，这就可以将繁多的计算结果卸载至 PC ，使用 PLC 处理的结果。
PLC 不断发展，虽然 PC 被引入控制工业，但 PLC 并没有因此退出控制舞台，这是因为它能与新技术很快的结合，如大量网络连接、处理速率、本地存储和编程的灵活性等技术。另一个原因是，各种控制模块的集成没有兼容性问题，降低了启动和系统确认的成本，提供了一个经测试的高稳定性的良好控制环境。
第三节 PLC的定义
可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）是以微处理器为基础的新型工业控制装置，是以计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品。1985年1月，国际电工委员会（IEC）的可编程序控制器标准草案第二稿对PLC作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，记数和算术运算等操作的指令，并通过数字式，模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
IEEE 将 PLC 定义为：具有编程能力的固态控制系统，类似于继电器逻辑系统。继电器逻辑或梯形图，名称的来由是因为使用继电器控制工业设备。不同于硬联线系统（ hard-wired ），它具有更强的简易性。
继电器逻辑多被用于设计电机线路和继电器整体控制盘。继电器逻辑被称为梯形图逻辑是因为编写出来的程序像是梯子，这与其他高级编程语言如 C++ 或 BASIC 等大不相同，高级语言采用的是文字数字式的字符。
第二章 PLC工作特点
第一节 PLC的应用领域
一、数字量的逻辑控制
PLC具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。
二、运动控制
PLC使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度、和加速度进行控制，可实现单轴、双轴、3轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床，从属成形机械、装配机械、机器人，电梯等场合。 三、闭环过程控制