江西工程学院电气控制与PLC原理课程设计
（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。
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（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也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩短了施工周期。PLC是通过程序完成控制任务的，采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期。
3.2、PLC的基本结构
PLC是一种适用于工业级控制的专用电子计算机，采用了典型的计算机结构，硬件系统结构如下图3-1所示。PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、 存储器、 输入/输出接口 、通信接口 、扩展接口和电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入/输出接口是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位微机等外设连接。 1、 中央处理器CPU
CPU是整个PLC的核心，与微机一样，CPU在整个PLC控制系统中的作用就像人的大脑一样，是一个控制指挥的中心。在PLC中，CPU是按照固化在ROM中的系统程序所设计的功能来工作的，它能监测和诊断电源、内部电路工作状态以及用户程序中的语法错误，并按照扫描方式执行用户程序。 2、 存储器
PLC的存储器分为系统存储器和用户存储器，提供PLC运行的平台。系统存储器用来存放系统管理程序，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。其内容由生产厂家固化到ROM、PROM或EPROM中，用户不能修改。用户存储器用来存放用户编制的梯形图程序或用户数据，一般由RAM、EPROM、EEPROM构成。RAM是随机存取存储器，它工作速度快、价格低、改写方便，为防止掉电时信息的丢失，常用高效的锂电池作后备电源。
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图3-1
3、 输入/输出接口电路
输入/输出接口就是将PLC与现场各种输入/输出设备连接起来的部件。PLC应用于工业现场，要求其输入接口能将现场的输入信号转换成微处理器能接受的信号，且最大限度地排除干扰信号，提高可靠性；输出接口能将微处理器送出的弱电信号放大成强电信号，以驱动各种负载。因此，PLC采用了专门设计的输入/输出接口电路。 4、 扩展接口和通信接口
PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和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；通信接口的功能是通过这些通信接口打印机、其他的PLC
或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。 5、 电源
PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，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直流电源，使PLC能正常工作。
3.3、工作原理
1、PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
（1）每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。
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（2）输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 （3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 （4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 （5）扫描周期的长短由三条决定。 ○1CPU执行指令的速度； ○2指令本身占有的时间； ○3指令条数。
（6）由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
2、PLC与继电器控制系统、微机区别 （1）PLC与继电器控制系统区别 前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。 前者用“软件”，后者用“硬件”。 （2）PLC与微机区别
前者工作方式是“循环扫描”。后者工作方式是“待命或中断” 3、 PLC编程方式
PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。
PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。 4、梯形图语言特点
（1）每个梯形图由多个梯级组成。
（2）梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时，有假想的电流通过。
（3）继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 （4）每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。
（5）输入继电器受外部信号控制。只出现触点，不出现线圈。
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第4章 软件设计
用PLC来实现自动药片装瓶系统控制
4.1主电路设计
主电路控制的对象有一台电动机和一只电磁阀，电动机因功率较小采用直接启动控制方式，电磁阀因其通电瞬间电流较大，PLC输出点通过中间继电器再接电磁阀，主电路如图4-1所示，电路中采用了10个电气元件，分别空气断路器QF，电磁阀门YV，热继电器FR，中间继电器KA与PLC的输出点连接，FR的辅助触点与PLC的输入点连接，可以确定主电路中需要1个输入点与2个输出点。
图4-1
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