开关量控制毕业论文

电气自动化中PLC技术的运用与趋势论文

在日常学习和工作中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，通过论文写作可以提高我们综合运用所学知识的能力。如何写一篇有思想、有文采的论文呢？以下是我为大家收集的电气自动化中PLC技术的运用与趋势论文，欢迎阅读与收藏。

摘要：

通过在实际工作经验的总结中可以发现,PLC技术在自动化控制中的应用与普及,有效的缩短了技术人员排查故障的时间,增强了工人的工作效率,而且还大幅提高了电气设备的自动化程度。随着对PLC技术的不断优化与研发,其在电气工程及自动化控制中的应用会更加广泛。

关键词：

PLC；工业；应用；自动化控制；

引言：

自动化应用的水平彰显着一个国家的科技与工业实力，PLC技术是电气工程自动控制中非常重要的技术，提高了自动控制水平，而且能够让设备当中一些比较难处理的问题和缺陷得到有效的解决。PLC因为其具有的比较好的可靠性与很强的适应性，在自动化控制领域中得到了广泛的应用，小到可操作一个站点，一个部件，一个设备；大到可操控一条生产线，多台设备，甚至是整个工厂。可以说在当今的自动控制中，几乎是离不开PLC技术的。本文将对PLC技术在自动控制领域中的应用，进行总结与探讨。

1、PLC的概念及特点

、PLC的基本含义

PLC的中文释义为可编程逻辑控制器，可以将对设备的控制指令载入其内部存储器进行执行命令与存储功能，其具有的微处理器功能，主要用于对自动化控制的数字运算。PLC由电源、输入输出接口、数字的模拟转换器、指令数据内存等部件组成。早期的PLC功能单一，只有逻辑控制一项功能，而且设计制造周期长，接线复杂，维修困难。但随着后来对其不断的优化与改进，当初这些简单的功能已经扩展为集时序控制、多机通讯、模拟控制、逻辑控制等多功能于一体的控制器。现在电气自动控制系统上使用的PLC已经接近或相当于一台微型电脑主机，其可靠性与可扩展性的优势，已经被广泛的应用在当前的多种类的自动控制领域中。

电源通过运用整流模块将我们常用的交流电转化为供PLC内部运行的直流电，开关式稳压电源的供电方式，目前在PLC电源系统中应用较广。CPU单元（中央处理器）是PLC的大脑，也是核心元件，作用是运行和处理用户数据，进行数学和逻辑运算，协调整个控制系统，其性能的优越决定了PLC的运行速度与处理能力。存储器的作用是储存用户程序、系统程序及逻辑变量等信息。被控设备与PLC相连的称为输入输出单元，输入单元是信号传输进PLC的枢纽，可以起到接收检测元件与主令元件传来的信号。而输出单元的作用是将PLC的控制指令，传输给被控设备。

通信联网也是PLC一项极其重要的功能，可以使PLC与PLC之间、PLC与智能设备之间，PLC与计算机之间能够交换数据信息，形成一个完整的控制系统，实现集中控制的目的。PLC和计算机一样具有网络接口，通过光缆或双绞线，可以使其在较远的范围内交换数据信息。数据通信可以分为串行通信与并行通信两种方式，并行是以字或字节为单位，其传输速度快，但所需传输线根数多成本较高，适合数据近距离传送。串行是以二进制为单位，每次传输只传输一位，所需传输线根数少成本较少，适合数据远距离传输。

、PLC技术的特点

简单高效：简单，我们可以理解为安装方便、组态灵活；高效，我们可以理解为运行速度快。PLC的安装与计算机系统的安装相比较，对安装环境要求不高，不需要为其专门设置一个机房，也不需要屏蔽措施，使用时只要把接口端子和执行与检测机构相连接正确即可正常工作。用户可以通过自动控制的需要对PLC进行不同的组合，可简单灵活的对控制系统的规模和功能进行改变，而且PLC的编程容易上手，技术人员不需要计算机的专业知识，就可以编程。PLC程序控制的执行方式，会使其运行速度更快，可靠性也能得到很大的提高，这是传统逻辑模式无法比拟的。

实用性强：由于PLC技术适合各种应用场合，并且其可变性与编程简单的特点，使其具有很强的实用性。PLC的控制功能好、可靠性强，可以根据自动控制系统的要求进行扩展，体积小、功耗小、集成化高非常适用于各行各业的自动控制中。现在大多数PLC在系统设计上采用的是集成化程度高的单片微型计算机，片内面向测控系统的外围电路的增强，使PLC技术可以方便灵活的应用于复杂的自动控制系统及设备，如工业过程控制、工业控制器、过程检测及电气自动化控制系统等，大多都是以PLC技术为核心的多极网络系统。

抗干扰能力强：通过运用隔离与屏蔽的方式有效地提高了PLC技术的抗干扰能力。PLC的控制电源正常是由电网提供，但电网电源易受到干扰，如大型设备的启停、整流器故障、电网短路等会对PLC的供电产生影响，可能会造成PLC的运算错误或程序错误，这将会导致自动控制设备的误动作和失控现象的发生。对PLC的核心部件要采用集成电压调整器分级滤波处理。要完善PLC的接地系统，一方面可以提高其安全性，避免电网中过电压、过电流的危害，另一方面会抑制电磁干扰。在实际应用中，PLC所采用的都是一点接地方式，将相近接地点以及所有地线端子通过一点连接，以提高抗干扰能力。

2、PLC技术是如何在电气自动化中应用的

、开关量控制

开关量控制是PLC技术中最基本的应用。开关量控制的目的是根据开关量历史的输入组合与当前的输入顺序，使PLC产生对应的开关量的输出，来达到系统按照给定的逻辑顺序工作。PLC在电气控制电路中比较常见的，可以提供开关量信号开关类元件有温度开关、行程开关、按钮等。行程开关的作用可以用来反馈运行位置，在电气设备指定的位置上安装一个行程开关，行程开关的触点接到PLC的输入点，PLC程序就通过此输入点的接通与断开状态，进行相应的输出。我们要电气设备完成某一项或某一系列动作，就要通过按钮来传输信号给PLC完成指令操作。温度开关给出的信号也是开关量，为了让控制系统简单化，将不是开关量的温度信号处理成了开关量，当达到设置温度时，温度开关内的继电器就会接通，从而会给PLC发出信号，PLC根据接收到的信号在决定是否执行命令。

、顺序控制

顺序控制应用在电气工程中，如果将一个控制系统分解为几个相互之间独立的控制动作，且为了保证生产的运行正常，各独立控制动作能不出差错的按照给定的先后顺序依次的执行任务。实现PLC逻辑控制的三个必备要素是工作任务、转移目标和转移条件，三者缺一不可，缺少一个，顺序控制功能都无法实现，通过对三个条件的完善与优化，可以有效提升自动控制系统的稳定性与效率。实现按给定的顺序执行是顺序控制系统的最基本特征，可以将顺序控制细分为逻辑顺序、条件顺序与时间顺序。逻辑顺序即按照预先给定的条件，按顺序依次的执行命令。条件顺序即执行条件是否能满足逻辑控制要求。时间顺序即执行时间，什么时间开始执行命令，什么时间停止执行命令。顺序控制提升了工业领域中自动控制水平，顺序控制是在工业的自动控制系统中一种比较典型的控制方式，应用广泛，如在交通领域中对信号灯的控制，对商品包装的生产线控制等。

、闭环控制

在传统的电气工程领域，自动化普及应用程度并不高，更多是利用人工的方式来启停电气设备，这样会使得设备的安全性与可靠性得不到保障，而且还降低了工作效率，但是PLC在模拟量闭环控制中的应用，有效的解决了这样的问题。在工业生产以及日常生活的应用中，闭环控制被广泛的应用在自动控制系统中，如对运行中的电机进行自动控制，又如在电动机转速控制系统，流量、液位、温度、压力等的`控制系统等等，都是采用了闭环控制系统。闭环控制可以分为单闭环控制与多闭环控制系统。对于控制两个过程变量比例比控制它们之间的绝对值更重要的系统来说，例如控制两台需要同步的设备的速度，就可以采用单闭环控制系统。而多闭环控制系统是将两个过程数据变量之比保持为一个常数，如在对电气设备自动调温系统的控制等。在对闭环控制系统的选择上，要根据需要择优进行选择。

3、电气自动控制系统中PLC技术的应用发展方向

目前，随着大规模集成电路等微电子的发展，PLC技术已经非常成熟，不仅可靠性得到了提高，成本下降，控制功能得到了增强，功耗和体积减小，而且随着图像显示、通信网络、数据处理的发展，使PLC向连续生产过程控制的方向发展。一方面为适应自动控制系统向小型化发展的需要，要大力发展性价比更高、速度更快、小型的PLC。另一方面，向速度更快、容量更大、技术更加完善的大型PLC方向发展。随着电气自动化向着更复杂化控制系统方向的发展，人们对PLC的数据信息的传输与处理能力也提出了更高的要求，要求其存储器的容量也越来越大。

为满足自动化控制领域中各种自动控制需要，近年来，开发了许多新模块和新器件应用在了PLC技术当中，如智能输入输出模块、用于排除PLC故障的智能检测模块以及温度控制模块等，这些新型模块的应用和开发增强了PLC的使用功能，扩展了其应用范围，还提高了自动化系统的稳定性。未来PLC软件技术的发展趋势，会向着多种编程语言的共存与互补的方向开拓，PLC的编程语言在顺序功能语言、指令语言、梯形图语言的基础上会不断的丰富与扩展，并向着更高的层次发展。

随着相关的软硬件技术、商业模式和社会价值的发展成熟，PLC会向着虚拟化的方向发展。PLC虚拟化是利用通用标准硬件模块和软件的方法，模拟或仿真出行为上类似于特定的PLC硬件系统。PLC虚拟化的发展，会使任意个人和组织避免重复制造，使服务和软件构建各个环节的效率得到提高，加速了各类应用的架构和落地，而且PLC虚拟化的应用会从根本上改变现有的自动控制系统中的安全治理模式和安全架构。

4、结束语

PLC技术因为其自身拥有的特点与优势在电气自动化领域中发挥着及其重要的作用，保证了电气自动化系统的安全与可靠，提升了自动化程度与工作效率，而且随着PLC技术的不断发展与创新，也会使电气自动化的应用得到非常广阔的发展空间。本文对PLC的基本含义、特点以及发展前景做了简要概述，阐述了PLC技术在电气自动化领域中的应用，以供相互学习之用。

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优秀的plc毕业论文参考文献

难忘的大学生活即将结束，我们毕业前都要通过最后的毕业论文，毕业论文是一种有计划的、比较正规的检验大学学习成果的形式，写毕业论文需要注意哪些格式呢？下面是我帮大家整理的优秀的plc毕业论文参考文献，仅供参考，欢迎大家阅读。

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关于PLC论文的开题报告

院（系）名称

专业名称

年 级

学生姓名 学 号 指导教师姓名

填表时间： 201XX 年3 月 20 日

机电工程系 机电一体化 09机电三班袁照兰

填 表 说 明

（1）胜任的。 传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策；自动选择运动方面；双向语音交流；到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。 运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，国内的许多电梯公司对此的`重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化、楼宇自动化、通讯自动化的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，相信电梯行业会越来越贴近生活。

研究的主要内容及所解决的问题

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。它已经成为电梯运行中的关键技术。因此，研究plc技术更具有了战略性的意义。

PLC电气工程自动化控制中的应用论文

摘要 ：随着科技水平的不断发展，现代计算机技术已经得到了快速发展，在此优良的环境下，PLC关键技术因此而生。此技术在电器工程控制中得到广泛应用，大大提高了自动化控制水平效率，PLC技术应用及高性能高效率的特点与优势占据现代电气工程市场的大部分，成为电气系统自动化应用中最为广泛的技术之一。

关键词 ：PLC技术；电气工程；自动化；应用

1PLC技术在电气工程自动化控制中的特点

通用性强

在PLC应用过程中能够支持对工业环境的设计，PLC的通用性在运用过程中表现在相对应的装置设备特别齐全，能够满足不同控制对象所需要的不同的要求，同时在PLC使用过程中人与机器能够相互配合及通讯设备良好应用，相关控制工作可行性非常高，操作过程简单易学。PLC技术的通用性大大提高了电气自动化控制中的效率。PLC技术可以和其它设备进行合理的契合以此达到电气工程自动化控制的要求。

可靠性高

PLC实现了对大规模集成电路技术的大幅度应用，对于传统意义上来讲，在接触器的控制系统而言，PLC的好处便在于它省去了大量的硬接点去也就意味着在PLC技术的运用期间故障的发生率会大大的降低，对PLC的系统工程抗干扰能力也有大幅度提升的重要价值。PLC技术相对于其他技术而言可靠性较高，有较强的可参考性。PLC的运行速度快，智能化程度高，集成密度大网络分布范围大，这些特点和优势充分满足了电气工程自动化的需要，也是PLC技术在于电气工程自动化技术的优势因素。

便捷性好

PLC系统支持利用计算机进行现实模拟实验来支持对相关设备的设计安全操作，此行为对减少工作量、加大工作效率有重要效果，同时PLC技术拥有自我诊断的作用，能够在相应合适的时间段内进行相应高效的对于故障进行分析与检测，来对维修提供准确切实的技术及数据支持，来保证系统正常有效率的运行。在PLC控制系统实际应用中，其良好的便捷性为自动控制的完成提供了保障，所以在PLC控制技术的研究中，我们必须加强对系统整体便捷性的技术研究工作，特别是在高温高压等较为恶劣的生产环境及生产过程中，电磁干扰严重的生产环境中，更要提高系统整体的便捷性来达到技术进一步的高效应用。

2PLC技术在电气工程自动化控制中的应用要点

顺序控制技术

在现代社会中，大多数的企业利用PLC技术是作为顺序控制器来用用的，例如在火力电厂及其它电厂中除灰的过程中就要运用PLC技术及控制顺序这项技术，在发电的过程中,能否提高除灰效率的影响因素就是电气工程自动化控制的好坏。提高效率是一个发电厂最重要的目标。为了达到理想，达到合适的效率大幅度提升必须利用PLC技术,PLC技术的重要性就在于在电气工程自动化控制中很大程度地降低了企业的成本，大大减少了劳动力成本工作人员及技术人员可以通过控制适中的程序就可以进行有效的控制来达到减少企业劳动力,达到施工过程中运行效率的提高。目前我国的控制技术已达到了一定的水准，PLC技术也因此得到了广泛的应用及推广。

闭环控制技术

众所周知，电气化自动控制系统分为现场手动系统和机器启动技术，电气化自动控制系统中PLC系统的闭环控制发挥着很大的作用，它可对自动化控制系统的运行造成影响，例如在在动力机开机时PLC模版结合点器自动化系统的运行进行正确的访问，即可确定是否启动或关闭，从当前技术的应用状态来看闭环技术已经在电气化自动工程中发挥着重大的作用。PLC技术与常规控制系统有效率的结合来弥补PLC系统的不足。常规控制系统现已经得到了企业的广泛应用,闭环控制技术现已得到了大众的广泛认知。

开关量控制技术

在传统的电气控制系统中，电磁性电器是电器正常控制系统的主要载体，但电磁性继电器在运行过程中经常会出现故障，严重的降低了电力系统正常运行的能力，在开关量控制过程中，PLC技术采用的大量的电器提高了电气自动化过程中的安全性。也维护了其他电器功能齐全的特点。在满足电力系统设备的同时，简化了电气二次设备接线的过程，再用PLC系统技术时，电气自动化过程故障出现率大幅度降低，辅助开关数量明显减少可集中控制多个断路的运行信号，例如，在火力发电系统中，电气自动化系统在合理运用PLC技术后,技术人员可根据系统运行状况进行合理的调整，保证整个系统的数据处理能力的完整性，实现电气自动化系统的稳定运行。开关量控制的有效实施将保证电气自动化控制应用中的一个里程碑的建立,与传统的电气自动化控制形成鲜明的对比来体现现代电器化自动控制的优势与特点。

网络控制技术

由于神经网络控制具有高性能的特点，能够在很大程度上减少及定位的时间，对于非初始速度的变化进行有效的监控，在神经网络控制中其结构具有多样性复杂性的特点，它能够进行反向和正向的学习计算，在网络控制系统中，可以根据电气参数对速度进行合理的控制及计算，能够在信号处理及其它模式识别方面进行有效的应用，具有非线性一致估计在电气工程自动化控制方面也有很大的应用，网络控制系统及神经网络技术具有较强的一致性及复杂性，在进行操控是对技术人员的要求较高，不需要网络教学模型同时对于故障也有一定的抗低抗性。这就需要企业提高技术人员的能力，加大对于技术人员的培训及专业知识能力的培养。以此来达到网络控制技术高效率的实施。如果企业不能保证技术人员的能力，就不能保证电气工程自动化系统过程中故障的排除。不能达到网络控制技术高性能的实施。

3结束语

PLC技术以处理器为基础建立在数字运算知识向实现自动控制，具有通用性可靠性高的优良特点，对电气自动化的发展有很好的较强的推动作用，PLC技术在电气自动化控制系统中提升了系统的运作效率，提升其灵活性及智能化水平，大大的简化了系统维护程序，降低系统基本成本。可以预测PLC技术在电气化自动控制系统中的应用将越来越广泛，发挥越来越重要的作用。

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plc及其有关设备，都应按照易于与工业控制形成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。下面是我为大家精心推荐的plc毕业设计论文，希望能够对您有所帮助。

浅谈PLC的应用

【摘 要】可编程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的。可编程控制器采用可编程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入或输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程控制器在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

【关键词】可编程控制器;模拟量

可编程控制器是可编程序控制器(Programmable Controller)的简称，通常缩写为PC。但它不是个人计算机的PC(Personal Computer)。也不仅是(但包括)早期的可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)、可编程顺序控制器PSC(Programmable Sequenec Controller)及可编程矩阵控制器PMC(Programmable Matrix Controller)。

可编程控制器及其有关设备，都应按照易于与工业控制形成一个整体，易于扩充其功能的原则来设计。目前 ，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、 交通 运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：

1.开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，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.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。

3.运动控制

可编程控制器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位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4.数据处理

可编程控制器具有数学运算(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。

5.通信及联网

可编程控制器通信含可编程控制器间的通信及可编程控制器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。

可编程控制器是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证可编程控制器的正常运行，要提高可编程控制器控制系统可靠性，一方面要求可编程控制器生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

当今时代是一个自动化时代，交通灯控制等很多行业的设备都与计算机密切相关。因此，一个好的交通灯控制系统，将给道路拥挤、违章控制等方面给予技术革新。随着大规模集成电路及计算机技术的迅速发展，以及人工智能在控制技术方面的广泛运用，智能设备有了很大的发展，是现代科技发展的主流方向。本文介绍了一个智能交通灯系统的设计。该智能交通灯控制系统可以实现的功能有：对某市区的四个主要交通路口进行监控;各路口有固定的工作周期，并且在道路拥挤时中控中心能改变其周期;对路口违章的机动车能够即时拍照，并提取车牌号。在世界范围内，一个以微电子技术，计算机和通信技术为先导的，以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用中空前活跃的领域。本文主要从单片机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理，用以控制过往车辆的正常运作。

随着城市和经济的发展，交通信号灯发挥的作用越来越大，正因为有了交通信号灯，才使车流、人流有了规范，同时，减少了交通事故发生的概率。然而，交通信号灯不合理使用或设置，也会影响交通的顺畅。

交通信号灯由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示警示。交通信号灯分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯、道路与铁路平面交叉道口信号灯。交通信号灯用于道路平面交叉路口，通过对车辆、行人发出行进或停止的指令，使各同时到达的人、车交通流尽可能减少相互干扰，从而提高路口的通行能力，保障路口畅通和安全。

十字路口交通信号灯现场示意图如图1所示，南北和东西每个方向各有红、绿、黄三种信号灯，为确保交通安全，要求如下。

1)采用PLC构成十字路口的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45°时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图2所示工作时序周而复始，循环往复工作。SA1手柄指向中间0°时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，。SA1手柄指向右45°时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮。

2)正常控制时

①当东西方向允许通行(绿灯)时，南北方向应禁止通行(红灯);同样，当南北方向允许通行(绿灯)时，东西方向应禁止通行(红灯)。②在绿灯信号要切换为红灯信号之前，为提醒司机提前减速并刹车，应有明显的提示信号：绿灯闪烁同时黄灯亮。③信号灯控制系统启动后应能自动循环动作。

信号灯动作的时序图如图2所示，它是按信号灯置1与置0两种状态绘制的，置1表示信号灯点亮。

3)输入/输出信号分配

随着微处理器、网络通信、人―机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、pid调节器、工业pc等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。可编程控制器在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

PLC工程应用分析

摘要：文章针对PLC工程应用开发过程中的使用特点，研究了PLC硬件组成、软件结构，分析了PLC控制使用的工作过程，最后探讨了PLC编程语言语句，对PLC在控制系统的应用有一定指导意义。

关键词：PLC工程;硬件系统;软件系统;编程语言语句;控制系统 文献标识码：A

中图分类号：TP27 文章编号：1009-2374(2015)34-0033-03 DOI：

可编程序控制器(Programmable Logical Controller，PLC)是一种新型的工业自动化装置，PLC的核心是微处理器，由自动化、通信、计算机技术三者融合而成。PLC的特征是具有简单灵活的可编程性、能够抵抗恶劣工作环境的高抗压能力以及适应性能强。PLC凭借体积小、价格便宜、重量轻等优势，广泛应用于工业控制上，在热电厂自动化工程的应用也日益广泛。

1 PLC的结构研究

不同型号可编程逻辑控制器的结构及组成基本原理相同，研究可编程控制原理应该从硬件结构与软件开发入手。

PLC的硬件组成部分

PLC的硬件系统组成部分包括CPU板、输入和输出电路、存储器扩展接口等。

CPU板：PLC的核心系统就是CPU板，CPU板中包含中央处理器、只读存储器、随机存储器、并行接口及串行接口等等组成部件。CPU板在PLC的作用是运算和控制程序，对不同的逻辑运算、算术运算以及系统整体的部件起到管理、控制的作用。随机存储器和只读存储器配备在PLC程序内部，具有存储各种系统程序的作用。并行接口和串行接口实现中央处理器与每一个接口电路之间的信息交换。

输入/输出电路：输入电路包括直流输入和交流输入两种电路。输入电路能够对现场输入设备所提示的控制信号程序进行接收，接收后光电耦合器可将控制信号隔离进行程序编码，从而转换为PLC程序中的标准使用的信号格式，再经过CPU实现信号读入，从而传输至存储器内。

输出电路在PLC中，主要作用是实现输出信号，在PLC系统中的控制信号输出时，输出电路负责将控制信号传送至其他外部输出设备中，实现输出电路的工作。输出电路的形式分为三种：(1)继电器形式的输出电路，该形式的输出电路对继电器的线圈进行控制，使继电器的触点发生通断，从而达到电气隔离的目的;(2)晶体管输出型电路，该电路运用光电耦合器达到电路开关晶体管出现通断的目的，以此来对输出设备进行控制;(3)可控硅输出型，以可控硅为媒介对输出设备进行控制，当触发可控硅，即可出现电路通断。

存储器扩展接口：是只读存储器与随机存储器所运用的扩展卡盒。扩展卡盒常用的类型有三种：(1)COMS ROM，COMS可由主板上的锂电池提供备用电量，该卡盒的优点在于停电或断电故障下确保数据及程序不会丢失;(2)可擦除可编程ROM卡盒，该卡盒在写入时需要运用专门的编程器，才能将调试好的ROM内的资料进行写入，在擦写时，透过紫外线照射可见内部芯片，从而擦除其内的数据，且在写入时，需具备一定的编程电压，可以重复进行擦除和编程;(3)EEPROM卡盒，电可擦可编程只读存储器，是一种断电情况下也不会出现数据丢失，实施编程与擦除操作时运用专用编程器即可实现。

输入/输出扩展接口：CPU与输入、输出扩展接口之间通过总线连接法进行连接，它对所有的扩展单元均可连接，从而让信号点数规模具备更强的灵活性。输入/输出扩展接口也可与模拟量、高速脉冲等其他适配器进行连接，从而扩展、增强PLC的作用。

编程器及其接口：编程器在PLC中的作用是对数据和信息的输入进行调试、编辑以及检测输入数据的安全性。正常运行状态下的PLC不需要编程器进行编程数据，所以编程器作为PLC部件中独立设计的存在。PLC上通常设有一个编程器专用接口，该接口适应于连接不同类型的编程器，以便完成对PLC程序的写入及调试。

对可编程控制的研究分析

一个控制系统如要实现自身的控制功能，必须借助相应的控制程序才能得以实现。控制程序分为以下两种类型：

固定布线程序控制。在旧模式下的继电器中，如果要对各种程序进行控制，继电器的电路连接需为布线形式，输入设备的作用是将控制信号送入控制系统，如按钮开关、传感器等。输出设备的作用是将被控制者的动作进行控制。该设备对输出的控制信号的控制方式是由连线来完成的。接线完成后，控制程序也随之确定，如需要重新对控制程序改动时，需要将原先控制程序的整个连线重新布线连接，制定新的连接方式。在复杂的控制系统中，该类型的程序控制难度较大，编程可行性不高。

可编程序控制。可编程序控制对系统进行控制时，只需运用专用编程器，通过相应的程序语言实现编程，将控制程序下装至存储器中，最后借助可编程序控制器对编程实施各项操作。如要改动可编程系统，只需将程序存储器中的程序语言进行相应改动，通过编程器即可完成，无需改动电路连接重新布线。通俗地说就是使用特定的软件程序语言编写程序代码实现被控对象的各种动作控制。

2 PLC工程的工作原理

PLC的核心电子部件是微处理器，也可视为由继电器、定时器、状态器等的综合组成部件。PLC中，输入继电器通过外部开关进行驱动，输出继电器则安装有许多触点。PLC开展工作，其实就是执行程序。PLC在工作状态下，CPU以分时操作为工作原理，在一个周期内执行相应的操作，即CPU的程序扫描。CPU在对程序进行运算处理时速度很快，因此从宏观角度看其数据结果可发现CPU的程序运算似乎是在极短时间内完成。PLC对程序的执行过程分为以下三个部分：

输入处理 PLC在执行程序过程中，运用重复扫描来完成。执行前，CPU将所有的输入信号以地址中出现的编码顺序为标准编程至输入存储器中，随后开始开展程序执行。在CPU执行程序时，即使输入状态发生了变化，但输入寄存器中的数据内容不会随着输入状态的变化而发生变化，直至扫描周期结束CPU才对输入状态进行重新读取。

程序执行

PLC在执行程序时，依据顺序对用户程序进行扫描。完成一条程序的执行后，所需信息将经过寄存器由程序读出，并参与程序运算，接着再将程序执行的数据结果编程到相关的寄存器中。

输出处理

当PLC将所有指令全部执行结束后，PLC会把所有程序结果输入到输出锁存寄存器中，最终传送至程序执行终端。

3 PLC的软件系统组成部分

一个完整的PLC控制系统由硬件系统和软件组成，两者结合构成复杂的控制功能。在PLC软件系统中，分为系统程序和用户程序。

系统程序在PLC中的作用是管理、服务和翻译用户程序，可将其视为一个软件平台。系统程序的质量与PLC的性能具有直接联系，系统程序质量好，则PLC的性能强，反之性能弱。系统软件是固定存在于程序中的，无法自行修改或存取。用户程序即应用程序，是用户根据控制系统的要求运用程序语言进行编制的应用，其存放于系统程序指定的存储位置。

4 PLC的编程语言

运用面向顺序和面向过程对程序进行控制的“自然语言”，即为PLC的编程语言，PLC的编程语言有很多，如梯形图、逻辑方程式、语名表或布尔代数式等语言种类。下面对常用的PLC编程语言进行介绍。

PLC的基本指令(如三菱FX2系列为例)如下所示：

逻辑联取及输出(LD/LDI/OUT)指令

LD/LDI指令用于取常开触点/常闭触点于母线相连。另外，在分支开始处，这些指令与后述的ANB(块与)指令组合使用;OUT指令用于驱动输出继电器，辅助继电器、状态器、定时器及计数器的线圈，但不能用来驱动输入继电器的线圈。对于定时器、计数器的线圈，在输出指令(OUT)后必须设定适当的常数。

触点串联指令

AND(与)，ANI(非)指令，AND为常开触点串联连接，ANI即常闭触点串联连接，AND与ANI均可用于对触电进行串联连接，同时运算于逻辑。对串联触点并不限制其个数，是可以重复使用的程序指令。

触点并联指令

OR(或)，ORI(或非)指令，OR常开触点并联连接，ORI常闭触点并联连接，两者可对触点进行并联连接或使用于逻辑运算。对并联触点的设置并不限制其个数，是可以重复使用的程序指令。当两个以上触点的串联电路块进行并联连接时，应使用后述的ORB(块或)指令。

串联电路块的并联指令(ORB)块

串联电路块是指将两个以上的触点电路进行串联连接，一般情况下，一个串联电路块就是一条线路分支。在对串联电路块实施并联连接的形式时，各分支的始端用LD或LDI指令，在分支的终点用ORB指令。在多重并联电路中，若每个串联电路块的终点分别使用ORB指令，则并联的串联电路块的数量不受限制。ORB指令与后述的ANB指令一样都是无操作元件号的独立指令。

并联电路块的串联指令

ANB(块与)并联电路块的串联连接两个以上的触点并联接的电路称为并联电路块，通常每一个并联电路块称为一条分支。在进行并联电路块的串联连接时，各分支的始端用LD或LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令，实现与前面的电路串联。

ANB指令与前述的ORB指令一样，都是无操作元件号的独立指令。若多个并联电路块依次与前一电路串联，则ANB指令的使用数量不受限制。

主控触点指令

MC(主控)，MCR(主控复位)，MC主控电路块起点，MCR主控电路块终点。

在编程过程中，经常会遇到几个逻辑行同时受一个触点或一组触点的控制，受到一个公共条件的控制，叫做主控，这时就可以使用MC/MCR指令进行编辑。当主控条件满足时，执行MC和MCR之间的指令。执行MC指令后，使母线移至MC主控触点之后，执行MCR指令后，母线又返回到原来的位置上。MC和MCR指令必须配对使用。

置位和复位指令

SET(置位)，RST(复位)，SET令元件自保持ON，令元件自保持OFF，清除数据寄存器。当执行SET指令时，将对应的操作元件(Y，M，S)置位，并具有自保持功能。当执行RST指令时，将对应的操作元件(Y，M，S)置位，并具有自保功能。使用RST指令还可以数据寄存器D、变址寄存器V和Z清零。

END(程序结束)指令

END输入输出处理程序回到第“0”步。

5 结语

在使用PLC系统设计时，要求输入点数很多。尤其对于需要进行多个位置、多点控制的热电厂系统，对输入点数要求较为突出。所以，能够有效地减少系统的输入点，有效地降低PLC的成本。在进行PLC控制系统的设计时，要求运用以下的技巧和要点：(1)在设计时，根据软件的控制功能不同进行相应设计，如果是梯形图，则设计方式应采用模块化形式;(2)在使用循环扫描时，应保持指令与指令、模块与模块之间的时序关系不变，使程序在设计功能基础上正常运行;(3)对于自动关门、换速、自动切换时间等需要进行调节的参数项目，使其与程序分离。因此，在需要进行调整参数时，无需将程序进行改动，方便快捷、便于调试，同时能够使软件的可靠性有效提高;(4)对于串联开关、联动开关，比如层门之间的连锁开关、轿顶和轿厢之间，可将其设置为一个输入点;(5)对于具备相同作用的开关信号，如安全触板的开关以及大门开关，可将其采用并联的形式输入PLC内;(6)采用组合式按钮输入法，应用该方法时应使用两个输入点数，把按钮键进行组合，再由程序自动对组合信号进行识别和复原;(7)进行编码的输入：运用二进制编码，在按钮开关中输入识别信号，再自动转接到PLC程序进行复原、识别，可以非常有效地减少PLC输入点数。

参考文献

[1] 朱善君，等.可编程序控制系统原理、应用、维护[M].北京：清华大学出版社，1992.

[2] 王兆义.可编成控制器教程[M].北京：机械工业出版社，2000.

作者简介：王琼(1980-)，男，浙江嵊州人，上虞杭协热电有限公司热控工程师，研究方向：电厂自动化控制系统管理与维护、硬件的日常维护及软件编程。