目录1.前言 (3)2.第一节 PLC的概述 (4)1.1 PLC的产生及定义 (4)1.1.1 PLC的产生 (4)1.1.2 PLC的定义 (4)1.2 PLC的主要特点及分类方法 (4)1.2.1 PLC的主要特点 (4)1.2.2 PLC的分类方法 (4)3.第二节 PLC的基本结构及工作原理 (6)2.1 PLC的基本结构 (6)2.2 PLC的工作原理 (8)4.第三节轧钢机控制系统的设计 (10)3.1 硬件设计 (10)3.1.1控制系统框架 (10)3.1.2轧钢机电气控制模板 (10)3.1.3 设计要求 (10)3.1.4 控制原理 (11)3.1.5 控制方案 (11)3.2 软件设计 (11)3.2.1主线路接线图 (11)3.2.2 PLC的I/O端口接线 (12)3.2.3 端口地址分配 (12)3.2.4 程序流程图 (13)3.2.5 梯形图 (14)3.2.6 语句表 (17)3.3 程序调试及结果分析 (17)5.小结 (18)6.参考文献 (19)前言随着PLC技术的迅速发展，可编程控制器的应用将更加广泛为了适应社会发展的需要，可编程控制器将应用于各个领域。

轧钢在工业生产中，利用PLC编程技术对轧钢过程实现了自动化。

可编程序控制器，英文全称Programmable Controller,简称PLC。

它是以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，转为在工业现场应用而设计，采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC式微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差等缺点，充分利用了微处理器的优点，有照顾到了现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试和简易的用户程序编制工作，就灵活方便地将PLC应用于生产实践之中。

同时利用了传感器的技术，将传感器、PLC以及自动控制技术相结合，使轧钢在工业生产中更加的方便了。

本设计是基于PLC的轧钢机控制系统，利用传感器S1来检测传送带上有无钢板，若S1有信号（即开关为ON），表示有钢板，电机M3正转（MZ灯亮）。

S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表示钢板到位，电磁阀动作（YU1灯亮），电机M3反转（MF灯亮）。

此时，Q0.1给一向下压下量，S2信号消失，S1有信号，电机M3正转……如此重复上述过程。

第一节 PLC的概述1.1 PLC的产生及定义1.1.1 PLC的产生20世纪是人类科学技术迅猛发展的一个世纪，电气控制技术也由继电器控制过渡到计算机控制，进入21世纪，各种自动控制产品正在向着控制可靠、操作简单、通用性强、价格低廉的方向发展，使自动控制的实现越来越容易。

曾一度在控制领域占主导地位的继电器控制系统，存在着控制能力弱、可靠性低的缺点，并且设备的固定接线控制装置不利于产品的更新换代。

在20世纪60年代末期在技术改造浪潮的冲击下，新一代的控制器就产生了。

1969年，美国数字设备公司首先研制出了第一台符合要求的控制器，即可编程控制器。

1.1.2 PLC的定义可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带存储器，可以编制程序的控制器，它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

1.2 PLC的主要特点及分类方法1.2.1 PLC的主要特点1．可靠性高可靠性是指可编程控制器平均无故障工作时间。

可靠性既反映了用户的要求，又是行时间都远大于国际电工委员会规定的10万小时的标准。

2．控制功能强可编程控制器不但具有对开关量和模拟量的控制能力，还具有数值运算，PID 调节，通信控制，中断处理攻速技术等功能，PLC具有扩张灵活的特点，还具有功能的可组合性，PLC的多种智能模板，使PLC的过程控制能力和实时性大为增强。

3．组成灵活可编程控制器品种很多，小型PLC为整体结构，并可外接I/ O扩展机箱构成，PLC控制系统大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块，供选用和组有各种模块组成大小和要求，不同的控制系统，PLC外部控制电路虽然仍为硬接线系统。

4．操作方便PLC的最大优点之一，就是采用易学易懂的梯形图语音，它是以计算机软件技术构成了，人们管用的继电器模型直观易懂，极易被现场电器工程技术人员掌握。

现在的PLC编程器，可以采用个人计算机或手持式，编程器两种形式，手持式编程器有键盘、显示功能，通过电缆线于PLC相连，具有体积小、重量轻便于携带，易于现场调试等优点。

5．网络功能网络和通信能力是PLC运用技术发展水平和先进性标志，通过PLC的通信借口，利用Piofibus现场总线和以太网等网络通信技术可以很方便的将多个PLC、PLC于PLC上层计算机、操作面板和工业现场设备相连，组成工业控制网络系统。

1.2.2 PLC的分类方法1.按点数和功能分类小型PLC I/O点数小于256，以开关量控制为主，具有体积小，价格低的优点，适用于小型设备的控制。

中型PLC I/O点数在256到1024之间，功能比较丰富，兼有开关量和模拟量控制功能，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程控制。

大型的PLC I/O在1024点以上，用于大规模过程控制、集散式和工厂自动化网络。

2.按结构形式分类根据结构形式不同，可编程控制器可分为整体式结构和模块式结构两大类。

小型PLC一般采用整体式结构，另外可以通过并行接口电路连接I/O扩展单元。

中型以上PLC多采用模块式结构，不同功能的模块，可以组成不同用途的PLC，适用于不同要求的控制系统。

3.按用途分类根据可编程控制器的用途，PLC可分为通用性和专用性两大类。

通用性PLC作为标准装置，可供给类工业控制系统与选用。

专用型PLC是专门为，某类控制系统设计的，由于其具有专用型，结构设计更为合理，控制性能更加完善。

第二节 PLC的基本结构及工作原理2.1 PLC的基本结构PLC的用户，要正确地应用PLC去完成各种不同的控制任务，首先应了解其组成结构和工作原理。

可编程序控制器实施控制，其实质就是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。

所以PLC采用了典型的计算机结构，主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。

PLC的基本结构如下图所示：1、中央处理单元(CPU)中央处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。

它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

2、存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。

PLC常用的存储器类型：（1）RAM （Random Assess Memory）这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度最快，由锂电池支持。

（2）EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）这是一种可擦除的只读存储器。

在断电情况下，存储器内的所有内容保持不变。

(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。

（3）EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是电可擦除的只读存储器。

使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。

3．输入接口电路输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实习室涉及到的信号当中，开关量最普遍，也是实验条件所限，在次我们主要介绍开关量接口电路。

可编程序控制器优点之一是抗干扰能力强。

这也是其I/O设计的优点之处，经过了电气隔离后，信号才送入CPU执行的,防止现场的强电干扰进入。

如下图就是采用光电耦合器(一般采用反光二极管和光电三极管组成)的开关量输入接口电路：4．输出接口电路可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。

（1）输出接口电路的隔离方式（2）输出接口电路的主要技术参数a.响应时间响应时间是指PLC从ON状态转变成OFF状态或从OFF状态转变成ON状态所需要的时间。

b.输出电流继电器输出型具有较大的输出电流，AC250V以下的电路电压可驱动纯电阻负载2A/1点、感性负载80VA以下（AC100V或AC200V）及灯负载100W以下（AC100V 或200V）的负载。

c.开路漏电流开路漏电流是指输出处于OFF状态时，输出回路中的电流。

继电器输出型输出接点OFF是无漏电流；晶体管输出型漏电流在0.1mA以下；晶闸管较大漏电流，主要由内部RC电路引起，需在设计系统时注意。

（3）输出公共端（COM）公共端与输出各组之间形成回路，从而驱动负载。

5．电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。

如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。

因此PLC对电源的基本要求：(1)能有效地控制、消除电网电源带来的各种干扰；(2)电源发生故障不会导致其它部分产生故障；(3)允许较宽的电压范围；(4)电源本身的功耗低，发热量小；(5)内部电源与外部电源完全隔离；(6)有较强的自保护功能。

2.2 PLC的工作原理由于PLC以微处理器为核心，故具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。

PLC则是采用循环扫描的工作方式。

对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期，一个扫描周期主要可分为3个阶段。

1．输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。

完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。

在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。