plc技术论文（新版多篇）

plc技术论文 篇一

目前，在工业领域中，PLC属于单台设备自动化控制较为典型的设备，有着不易受干扰、可靠性高、编程简单、安装快捷以及体积小等优点。最近几年以来，PLC技术得到快速发展，技术、硬件以及软件的开发都得到了十足进步，功能强大，系统开发性与兼容性比较好，PLC技性比较高。在冶金、电力、化工以及机械等方面PLC得到广泛应用，是自动化控制的主要支柱，推动了自动化与机械工程的持续发展。PLC技术包含生产管理、顺序控制、生产监控、位置控制以及过程控制等，要想将这些复杂控制完成就需要将PLC处理器核心同控制设备之间所产生的通信问题解决，对于通信技术的重点是确保通信的稳定性与正确性。PLC技术在通信功能方面较为稳定，以下几点分析PLC在数据共享或者是传递中的主要特点。1.程序编辑简单化。大部分的PLC生产厂家均为PLC用户设计了专业的通信软件以及计算机软件，进而完成程序的翻译，使用户编程工作量得以减轻，进而使得PLC编程不在仅仅局限在专业人员，PLC编程门槛大大的降低。2.应用国际上标准的通信协议。为了方便PLC用户的使用以及PLC的推广，PLC生产厂家规定需要使用国际统一的标准通信协议，这样在一定程度上提高不同生产厂家PLC产品进行生产互换的可能性，同时还为PLC用户的维修带来了便利，使PLC产品通信开放程度得到大大提高。3.现场总线界面之间的契合度。PLC的大部分生产厂家都能生产出现场总线，并且广泛应用于通信领域中，比如，目前广泛应用于PLC中并且符合国家标准的AS一工总线、Profibus总线以及DeviceNet总线。这类的现场总线同PLC界面有着较高的契合度，在一定程度上使通信稳定性得到保证。

二、远程通信控制与系统控制中PLC技术的应用

目前，在自动化控制系统中，PLC技术不仅在其他继续结构控制中应用，同时还在自动化系统本身的控制中得到应用，也可以说，PLC技术能在本身系统中采取逻辑错误纠正以及故障排查，这样才能保证自动化控制系统运行的稳定性。在工业自动化的实际生产中，设备所进行的每个动作都会有相应的自动化系统进行控制，并且应用系统检测装置会进一步调整执行期间所出现的累积误差，一旦设备的运行情况发生异常，PLC整个系统的逻辑关系就会发生混乱，通过发生混乱现象的逻辑关系，PLC控制系统就会自行诊断故障，并且报警。在不同系统间PLC进行远程信息控制的过程中，只要确保信息传输界面同互联网通信模块之间的正确性，PLC技术便能稳定的进行远程通信。

三、逻辑运算中PLC技术的应用

PLC在自动化控制系统中，数据处理与逻辑运算有着比较重要的作用，例如运算功能、数据筛查功能、数据传输功能、数据转换功能、数据位处理功能以及控制开关量等。利用PLC运算功能，进而对生产数据进行处理，比如数据的分析、采集以及工作总结等，目前大部分的造纸工业、冶金以及食品等都是通过PLC对数据信息进行监控。通过PLC控制开关量，可以使软接触点得到有效的增加，进而使工业自动化系统质量得以提升，企业能够节省大量的物力成本与人力成本，对比传统意义上继电器，其可靠性较好、操作简单、便于维修、迅速控制，目前基本上能替代大多数的继电器。

四、生产系统自动化控制中PLC技术的应用

在自动化生产的过程中，通常PLC是利用主机模块、位置控制模块、模拟参数控制模块、工//0界面模块、通信模块以及计数模块对工业自动化生产进行控制。在实际的工业生产过程中，PLC技术可以利用对于生产过程的了解，并且按照实际生产过程中需要控制的监控对象与动作对象，优化组合以及合理调整PLC系统中的相关控制模块，进而通过最合理方式与最少模块构建功能完善且全面的一个自动化控制系统，这样才能确保生产中灵活调整控制以及生产中的准确运行。在运行PLC控制系统的过程中，对参数模块功能的模拟是在监控整个生产的过程，并且将控制语句传输到监控仪表，进而对控制精度进行改善，比如，热处理日常运行的维护，锅炉温度升降控制或者是保温工作等等。目前世界上的大部分国家，都已经利用PLC技术完成机械工程自动化的相关标准设备，这一技术的应用范围比较广，覆盖到食品、娱乐、交通、化工以及冶金等全部轻重工业，在自动化领域中使用最为重要，也是用途最为广泛的控制设备。仅在2009年全国PLC的生产件数就己经达到了1500万件，到2010年时，其产量突破了1800万件，2011年时产品最终数量达到2300万件，到目前为止呈现为持续增长的趋势。

五、结论

在信息化与工业化快速发展的时代，机械工程与自动化水平的高低是国家工业发展水平的重要标志，PLC技术的迅速发展有利于工业生产自动化水平的提升。本文主要探讨在各个领域自动化设备中PLC的应用，并且分析机械工程和自动化中PLC的重要作用，进而为自动化领域中PLC的推广提供参考依据。

plc技术论文范文 篇二

关键词：PLC；组态软件；PLC教学；双师型；理实一体教学

中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2010） 14-0000-01

Discussion on Education Reform of PLC Courses Using Configuration Software and New Measures

Zhuo Min

(Zhenjiang Electrical and Mechanical Branch of Jiangsu Union Technical Institute,Zhenjiang212016,China)

Abstract:This article aims at the problems in higher vocational PLC(Programmable Logic Controller)teaching and puts forward adjusting the content of class hours,using new measures of reformation such as configuration software combining PLC teaching and rational configuration of training equipment,in order to adapt PLC courses in current new technology environment.

Keywords:PLC;Configuration software;PLC teaching;Double-master pattern;Theoretical and practical teaching

高职的《PLC控制应用技术》课程教学内容多且抽象，而学生存在实践基础薄弱，理解和掌握比较困难等问题。再加上工控设备品种繁多，各校设备条件有限，因此就如何利用现有资源，理论联系实际，讲授好这门课程，谈一下我校的做法。

PLC（可编程控制器）是综合计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型自动控制装置。由于当前企业应用普遍，故该课程在高职院校广泛开设。组态软件是一种工控软件，具有动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出工程报表、数据与曲线等强大功能，其已逐渐成为工业自动化的灵魂。

进行PLC教学时，教师可以利用组态软件很容易地实现文字录入、图形绘制、动画连接、程序编写、视频输出等功能。因此组态软件除了具有实时监控PLC工作，实施信息交互的工程价值外，还有利用其仿真模拟PLC系统输入、输出设备，辅助PLC教学的应用价值。

下面，就教学实际情况，来谈谈我校的PLC课程教改的一些新举措。

一、调整PLC课程学时，增强实践环节

课程学时进行改进：

理论授课学时和实践教学学时比例要达到1：1。从以下几个方面做好学生实践动手能力的培养工作：

（一）加强实验学时的教学效果与质量。专业教师要能利用PLC软硬件工具设计改进实验实训项目。将教学内容带入实验室，要求“（实）训”即是“教”，严格保证“训”的课时。

（二）实训内容要和实际工作环境的相适应。实训时，在教师的指导下，学生要能够及时分析、解决现场出现的问题。实验室采用工厂化管理制度，严格规范操作。

（三）注重实践教学内容的设计编排。我们对《PLC控制技术》教学大纲做出了调整，适当减少理论授课学时，增加实践学时，并特别注重实验、实训课程设计。应用知识要求在实践操作现场讲授。在人才培养方案中，实施“以训代教”的原则，突出能力培养的教学内容，并制定了学生所要达到的能力标准和要求。

二、用新技术，新手段，改进PLC课教法

授课教师要是“双师型”教师，要能在实训室、实验室、实际工作现场上课。

（一）采用理实一体化教学模式，理论要和实际应用相结合。授课要多在实践现场进行。例如在讲PLC控制机床电动刀架换刀时，教师就到机床车间开展教学，和学生一起边拆卸边讲解，大大提高了学生的动手能力，锻炼了他们的实战技能。

教学内容要有工程实际意义。例如我校组织教研室教师到电厂仪电部等有关企业部门开展教研活动，根据岗位操作项目编写教学讲义。进行课程设计时，教师要能指导学生完成一些工程实用项目，并辅导操作实践。做到教师“拿做来教”，学生“用做来学”，培养出了具有较强实际动手能力的学生。

（二）采用模拟情境教学，以增强教学的趣味性。PLC实验设备不满足教学时，我们用组态软件结合PLC在线运行制成动画，模拟自动设备系统的现场工艺流程，让学生深刻领会控制的现场工艺要求和生产过程。例如在PLC步进控制课上，我们使用KingView组态王软件来制作电镀工艺流程：首先电动机M1牵引输送带1启动，输送镀件，电动机M2，拖动提升机构左移，到达镀件位置上方，电动机M3拖动抓子下移，至镀件位置时，抓住镀件上移一定距离后，右移一定距离，下放镀件至镀液中，滞留一定时间后，爪子抓住镀件至输送带2上方，放下镀件，同时启动输送带2电动机M4，将镀好的工件送走。这个工艺过程，如果仅仅课堂授课，没有工程经验的学生很难听懂，更谈不上顺利地编写程序，调试、监控、下载、接线等技能的培养，而采用组态王模拟现场的动画，讲解PLC顺控指令，就非常直观，学生很容易理解掌握。

（三）采用理论和实践双向的考核方法。我们改进了《PLC控制技术》课程的考核方法：理论答卷占50分，专业的实践技能考核占50分，专业实践技能考核的内容要求学生针对具体工艺，进行PLC的程序编写、下载、调试、监控、实际接线，以能力体现考核学生是否达标。

三、授课教师要有先进的教学理念，自身综合素质要高

（一）教师需要具备机电一体化应用能力，综合全面的专业素质。PLC课程不能只单讲PLC本身。比如，在讲解PLC在机床电气控制上的应用时，我们要求教师在讲授电气控制内容的同时，还要讲授机床相关知识，并且要能操作机床。这需要教师备课综合几门课的知识，授课内容大大超出了PLC本身。这对教师自身的知识能力要求很高。只有具备这样综合素质，PLC授课才有实际教学意义。

（二）授课教师要不断补充新知识，适应新技术的发展。授课教师要多关注PLC应用技术新进展，要有能服务社会的科研内容或项目，要经常和兄弟院校企业单位进行教研和交流。要保持自己的专业知识不与社会脱节。例如组态软件的应用就是工控技术的一个重要发展，PLC如何适应这一发展，这就很值得我们去研究。

总之，随着当今科技的快速发展，像组态软件等新技术的应用正促使PLC教学的内容、方法、手段不断发生着变化，我们只有尽快适应这一变化，才能培养出符合专业培养目标和社会需求的高职毕业生。

参考文献：

[1]霍俊仪。电气控制与PLC技术运用仿真教学探讨。中国科技信息，2005,12

plc技术论文 篇三

本文根据中小型油库发油系统控制管理发展现状，针对中小型油库发油系统 中所存在的问题，设计了中小型油库自动化发油系统，编写了上位机监控软 件和下位机 PLC 控制程序及管理软件。 在中小型油库发油系统的设计和开发中我主要完成了下面的工作：

(1)根据该项目设计的要求：对系统进行了总体设计。构建了以通用 PC 机 为上位机，可编程序控制器(S7-200PLC)为下位机的控制系统。

(2)控制软件编程：控制软件采用自适应设计，使系统的稳定性发挥到最佳 状态。采用提前量自整定的控制算法并编写了 PLC 程序，实现了提高了发油精 度的设计目标。

(3)组态软件设计：利用组态软件实现上位机对系统的组态控制。

由于时间有限，本课题难免存在一些不足，需在以后的研究中进一步完善。 后续工作应集中在以下几方面：

(1)本系统设计主要是针对中小型油库而设计的，总的发油鹤位小于十个， 如果油库的规模再大些，可以采用 S7-300PLC 作控制主站，S7-200PLC 通过 PROFIBUS 现场总线挂接在 S7-300 上作为控制从站，形成 PROFIBUS 现场总线 结构，系统的适应能力会更强大。

(2)为了加强系统的可靠性，如果条件允许，还可以增加双设备冗余或双 机热备功能。

(3)在原有控制程序的算法上加入人工智能方法(专家系统、模糊逻辑、神 经网络),实现智能控制，从而提高控制系统的性能。

6 技术经济分析

本文是针对中小型油库设计的。设计的对象是自动发油系统；设计的目的是在日益激烈的国际市场竞争面前，提高油库效率，加快周转，加强安全管理，减少人为差错，增强竟争力和提升企业形象。信息化、自动化、规范化是油库发展的必然趋势。

以PLC为控制器投资比较大。一台西门子S7-200的PLC加上扩展模块售价为5000元；油泵每台2500元以内；电动机每台2000元，总投资为23000元。它比DCS系统和以太网系统要贵一些，但是，它以良好的人机界面、发油的稳定性和兼容性为以后的维修和长时间的使用打下了基础，后期的维修费用大大降低了。

致谢

本论文是老师的悉心指导下完成的，在课题进展的全过程中，宋老师精心指导，严格要求，可以说自己每一步的前进都是与老师的指导分不开的。 宋老师学识渊博、治学严谨，具有丰富的实际科研项目经验。宋老师待人热情，从不以长者自居，他是学生的良师益友。总而言之，无论是在做学问还是在做人方面，宋老师为我树立了榜样，指明了方向。

本论文之所以能顺利完成，还要感谢同学们的热心帮助，我还要向自己的父母、亲戚和朋友表示感激，感谢他们的全力支持和鼓励。最后，我再一次向曾经支持和帮助过我的老师、同学表示衷心 的感谢！

参考文献

[1] 司马冰。石油化工信息化现状和发展趋势。数字化工。2004,(12):1~4

[2] 王常力，罗安。分布式控制系统(DCS)设计与应用实例。电子工业出版社，2004:22~39

[3] 郑晟，巩建平，张学。现代可编程控制器原理与应用。科学出版社，2002:10~22

[4] SIMATIC S7-200 可编程控制器系统手册。2002.4

[5] 周万珍，高鸿斌。PLC 分析与设计应用。电子工业出版社，2004:141~173

[6] 彭向军。基于现场环境的部队油库综合业务信息管理平台的设计与实现。中国科技大学硕士论文。2001:43~54

[7] 王金龙。浅谈油库防爆电磁阀的选用。石油商技。2000,(2): 40~41

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[10] 曾茹，相军，丁清一。周灌中。黄岛油库自动化控制系统。石油规划设计。2002 ,13(4) :33~34

[11] Non--v olatile memory Products data book MicrochiP Techn01ogy Inc 1997

plc技术论文范文 篇四

努力提高教师的PLC技术理论与实际操作技能水平。教师是培训教学主体，是学校教学工作成败的关键。开展PLC培训教学就要有一支勇于钻研、善于学习，敢啃骨头，敢打硬仗的专业教师队伍。扎煤培训中心是一家具有着50多年办学经验的教育培训单位，教师队伍基础理论教学经验丰富，技术培训教学特别是针对煤矿职工的变频器、PLC技能培训教学起步较晚，如要开展PLC教研、教学工作，师资力量明显不足，师资队伍建设仍需继续完善。

2009年面对企业内部急需的PLC、变频调速应用维护技术人员培训工作的现实需求，中心领导开始筹划以PLC、变频调速教学为重点的机电实验室建设。2010年初，中心一次选派5名专业教师前往呼伦贝尔大学工程技术学院机电专业进修学习。2011年初由3名教师组成的PLC课题组时常深入矿井一线了解设备使用情况和现场职工的技术需求。结合实际需要中心领导相继安排教学人员先后走访北京、洛阳等设备厂家进行技术咨询与学习。还适时地安排相关教师参加国内知名的PLC、变频器应用技术学习班，进一步提了高教师的技术技能水平。经过两年多的精心准备与教学实践锤炼，机电实验室全体教师的专业技术理论与PLC、变频器实训操作技能水平得到全面提高，为深入开展PLC实践教学奠定了师资基础。

二、增添教学设施有针对性的开展教学研讨活动

教学实验设施建设是开展技能教学活动的首要条件。为了建好用好机电实验室，并且最大限度的发挥其教学作用，先期我们在走访了基层各生产单位，开展了广泛的设备使用情况的调研工作。有针对性的提出了实验室建设意见，选定了PLC、变频器的具体型号，如西门子S7―200、S7―300、三菱FX2N、欧姆龙、松下等PLC教学实验装备。这些教学设备各种功能扩展模块、传感器和相应的编程软件齐全，方便学员学习PLC基本指令和功能指令有着较好的实用性。

在教学研究方面，要确定实验室学科带头人，并结合教师各自特点安排教师任课。搞计算机程序的教师负责PLC编程软件的应用研究和教学，有自动化学科教学经验的教师负责PLC编程指令和控制项目的程序设计教学研究，有维护检修经验的教师负责变频器、PLC及器件的检测维护实训技能的授课。三名教师各有所长综合发挥，有针对性的提高能力，弥补了中心缺少专职教师的不足，教学教研工作得以顺利开展。

体教室。它不仅让我们了解什么是PLC，PLC能做什么，更为我们提供了学习PLC最好的教学手段。从PLC原理，组成，指令到编程软件的授课都要用计算机通过大屏幕来进行。课件教学的便捷，直观，学员容易理解的特点对提高教学效果有很大的帮助。

三、结合实例开展PLC教学能够取得事半功倍的学习效果

plc技术论文 篇五

关键词：PLC 工业自动化 发展趋势 应用前景

中图分类号：TP342 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0094-01

在当前工业自动化发展背景下，PLC控制手段的出现加快了工业自动化的发展进程，从其当前发展趋势我们不难预测PLC技术的应用前景是极其广阔的。系统控制方面，多样化的系统控制功能使得PLC系统兼具信号采集、信息输入、数据运算、逻辑信息处理、定时存储及网络通讯等功能，这些功能为实现国内工业系统的远程化、智能化和自动化提供了可能。从可靠性和安全性角度来看，PLC在电气设备可靠性方面越发强调抗干扰能力的体现，无论置于何种环境之下它都可以持续工作。行业化的PLC技术应用从硬件集成和软件控制的角度突出了自身的技术优势，使得工业控制范围不断扩大。

1 关于PLC的发展

1.1 PLC的概念和特点

PLC，意指可编程逻辑控制器，其核心配置以微处理器为主，是一种融合了电子通信技术、网络控制技术、自动化电器处理技术的新型电子装置设备。PLC主要应用于我国的工业生产领域，为工业生产的自动化发展创造了无限可能。关于PLC技术的应用特点，主要表现在以下五个方面：第一，PLC技术具备了高可靠性与抗干扰性的双重特点，从工业控制角度提升了生产工艺的制造水平，延长了元件的使用周期；第二，简单易学的编程是PLC技术的功能性体现，无论是数据处理还是逻辑运算都能够在网络技术的辅助下得以优化，实现工业生产的过程性控制；第三，PLC技术的通用性使得工业产品生产方面已经具备了标准化与模块化的系统方案，接口控制更加易于操作；第四，从设计与调试的工作量方面也相对变少，利于器件的使用与维护；第五，PLC在使用能耗方面也相对节能，这不仅节省了控制系统的所占面积，在资源利用方面也更加高效。

1.2 PLC的发展趋势

在工业应用过程中，PLC的发展受到了业界人士的一致好评，无论是工业生产的自动化还是制造系统的控制都得到了广泛应用。开关量逻辑控制方面，PLC的出现替代了原有的继电器控制设备，从逻辑控制角度提升了工业系统的可靠性与安全性。类似机电设备中的冲床、运输带或是化工设备中的电磁阀等都突出了PLC技术的使用优势，就连当前的核心站系统也与PLC技术之间有着密切联系。运动控制领域，PLC技术主要应用于金属的成型机械或是配装设备。闭环过程控制领域，主要运用PLC技术来处理锅炉或是热炉装备，以提高温度的可控性。数据处理领域，PLC技术还有类似数学运算的查表与排序功能，这对提升柔性制造系统的可靠性大有裨益。除此之外，PLC技术还实现了对工业机器人的系统控制和处理，提高了自动化控制的有效性。

2 关于PLC的应用前景

我国当前的制造业发展与国外相比尚存在一定差距，这主要是由于国内工业生产的自动化水平还有待提高，与国际标准之间还有距离。工业领域的自动化生产推动着PLC技术在我国的应用和普及，无论是产品类型还是市场需求都亟需从技术革新角度来体现科技为工业生产领域带来的发展优势。

2.1 我国PLC技术的应用前景

纵观当前国内的工业自动化发展水平，无论是控制系统的技术处理还是网络化模式的应用程度都处于发展阶段，其自动化水平与发达国家之间还存在着明显的距离。甚至在我国的机械行业仍然采用的是传统的继电器设备，工业生产的自动化亟需技术革新。对于制造业的自动化控制来说，PLC技术的应用显然是劳动生产率及产品自身质量的根本保障，在离散控制过程中为PLC技术的应用与推广创设更加广阔的发展空间。此外，PLC技术崇尚的低碳理念也是今后工业发展的主流方向，生产效益的提升必须建立在必要的环境保护基础之上，无论是化工行业领域还是交通运输业的应用都需要从根本上突出PLC的环境保护优势，体现PLC应用于工业制造业的技术发展优越性。从目前的发展趋势来看，PLC技术在我国的应用还有广阔的空间亟待挖掘，只有真正从市场发展与经济效益提升的双重角度来凸显PLC的技术革新才能从根本上发挥PLC技术的系统功能。

2.2 PLC在发展过程中的注意事项

关于PLC技术在今后发展过程中的注意事项主要表现为以下几点：其一，突出PLC技术在行业应用中的重点。专业化的PLC技术革新需要从行业特点及行业优势出发切实保证行业发展重点的突出，而稳定的行业客户就成为了PLC技术发展的根本保障。其二，从产品使用优势角度来拓展PLC技术的定制需求，产品优势的突出依赖于必要的市场需求，这就需要PLC使用主体能够从个性化定制角度来提升产品的市场影响力。其三，在PLC软件开发力度方面也应做到切实满足市场需求，PLC软件使用过程中的一些复杂控制程序都源于基本软件的开发，这也需要在今后的PLC发展及应用过程中得以体现。

3 结语

从当前PLC技术的应用趋势我们不难看出，今后PLC的发展前景主要集中表现为三大方向。其一，PLC技术的专业化发展。伴随工业系统的自身功能不断增强，PLC技术能够根据行业特点来合理调整自身的产品建设，从产品性能与系统成本的双重角度来体现PLC技术与应用系统的专业化特征；其二，PLC技术的规模化发展。这一规模化发展进程既包括了小型系统化发展又涵盖了大型应用领域系统的研究，从根本上保障了所有客户的使用需求；其三，PLC技术的标准化发展。标准化的PLC技术接口从全新开发平台的角度出发体现了结构系统的开放性特征，标准化发展更趋全面。可见，PLC在工业应用领域的拓展与深入是实现工业自动化的必然要求，同时这一技术革命也为网络时代的到来做好了技术铺垫。

参考文献

[1] 齐从谦，王士兰。PLC技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2000.

plc技术论文 篇六

[关键词]可编程序控制器（PLC） 培养 工程 能力

[中图分类号] G712 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）14-0037-02

一、引言

“卓越工程师教育培养计划”旨在改变目前高校人才培养和企业需求脱节的现象，建立高校和企业间的制度化联系。针对“卓越工程师培养计划”，全国各地高校进行了相应的改革，PLC课程从理论到实践各个环节都做出相应的改革，旨在促进学生各方面工程能力的提高。

二、PLC课程概述

针对“卓越工程师培养计划”，PLC课程内容进行了改革，包括继电器接触器控制部分、S7-200PLC控制部分和S7-300/400PLC控制部分，每一部分都与一项工程实践课程相对应。PLC课程所涉及内容是工业控制自动化技术的一个重要方向，与相关实践课程内容结合紧密，学好PLC要树立终身学习的信念，注重理论与实践相结合，以工程应用为目的。

PLC课程的特点有：PLC课程实践性强，理论课与实践课程结合紧密；PLC课程内容紧跟工程实际，新技术、新元件层出不穷；PLC课程与学生毕业设计联系密切，毕业论文题目越来越多；PLC课程与学生就业方向高度相关，是学生将来工作应用的主要技术。

三、工程能力的培养

（一）设计能力的培养

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图1 PLC理论知识与实践环节及设计能力的关系图

PLC理论知识与实践环节及设计能力的关系图如图1所示。以PLC课程为核心，整合相关的实践课程包括电气控制与电器装配工程实践、PLC控制工程实践和工业自动化项目设计等实践课程。PLC课程三部分知识与三个实践课程内容相对应。

PLC控制系统综合应用PLC技术、电机控制技术、检测技术、电力电子技术等先进技术，设计能力具体体现在以下两个方面：

1.硬件设计能力

硬件设计能力包括系统方案选择、系统原理框图设计、系统网络规划与设计、硬件原理图设计、硬件计算与选型、安装接线图设计、元件实际位置图设计、控制面板设计和控制柜工艺设计等设计项目。在理论课程教学过程中，针对上述设计项目进行相关知识贮备。积累了相关知识之后，在实践环节中进行锻炼，可使学生更有信心和能力地完成设计工作。PLC设计不单纯完成控制功能，PLC设计内容更多方面与安全、环保和质量息息相关。PLC硬件电路中安全保护和控制是同等重要的，没有安全保证的电路对于控制来说毫无意义，设计中必须为设备安全和产品安全考虑。节能环保是国家未来发展战略，新型PLC产品在这方面也增加了相关设计。

2.软件设计能力

软件设计能力包括控制系统程序规划、系统程序流程设计、主程序设计、功能子程序设计、中断设计和组态设计等。在程序设计过程中必须会应用STEP-7编程软件，在组态设计过程中必须会应用WinCC。上述2项设计能力要有一个循序渐进的过程，要让学生们从传统的继电器接触器控制系统过渡到PLC控制系统，从S7-200PLC小系统渐渐地过渡到S7-300/400PLC工业自动化网络大系统。在工业自动化生产的大背景下，让学生知道将来自己走上工作岗位面对的不只是单台生产机械，工作中面对的更多是网络化的控制系统，这也是当今工业自动化发展的必然趋势。

（二）动手能力的培养

动手能力包括实验设备操作能力、程序仿真调试能力和控制柜制作能力。

1.实验设备操作能力

PLC课程实验是针对S7-200PLC和S7-300PLC两种PLC的综合设计性实验，学生根据实验课题要求进行方案设计与选择，确定好控制方案后进行硬件和软件设计。硬件设计必须在现有实验条件下进行，这就要求学生根据现有条件进行设计，最大限度地满足实验要求。实验台上的PLC、触摸屏、电动机、变频器和传感器等器件，学生可根据实验要求选择相应器件，不仅限于一个实验台，必要时可对多个实验台上的器件进行选择应用。这样实验接线复杂了，2台或3台步进电机控制程序设计上多样性和复杂性也增强了，这样既锻炼了学生的动手能力，又锻炼了学生的编程能力。

2.程序仿真调试能力

PLC控制程序仿真调试方面灵活性更大些，现有的仿真软件可以更好地满足设计要求。S7-200仿真软件专门针对于S7-200PLC，PLCSIM专门针对于S7-300/400PLC控制程序仿真。这两种仿真软件图形界面形象，仿真功能强大，在不需要PLC硬件情况下可完成大部分程序的仿真工作。这样增强了实验的灵活性和可操作性，学生可不局限于实验设备而进行大胆的设计，大大提高了学生软件设计能力。

3.控制柜制作能力

控制柜制作工艺通过多媒体教学方式对学生进行相关知识传授，待学生有了感性认识之后，在相关实践环节中加入简单的控制柜制作训练。图2是电机正反转控制电气接线图和位置图。只有真正理解原理图、接线图和位置图三者的关系，才能做好电气控制柜的工艺设计，才能制作出适合工程应用的控制柜。

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（1）接线图 （2）位置图

图2 电气原理图、接线图和位置图

（三）绘图能力的培养

设计出的各种草图最终要应用专业绘图软件绘制成标准的图纸。应用AutoCAD绘制结构示意图、硬件原理图、元件位置图、安装接线图、控制面板图和控制柜结构图。学生绘图能力关系图如图3所示，完成一个完整的PLC控制系统设计工作要学会绘制十多种图。设计中常用Visio绘制结构示意图、系统框图、工艺流程图和程序流程图。WinCC绘制组态界面图，STEP-7绘制程序梯形图，程序仿真图由PLCSIM来完成。学生绘图能力的提高对其将来走上工作岗位是非常有利的，大学毕业生工作之初大多是从最基本的绘图工作开始的。

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图3 绘图能力关系图

四、结论

随着科学技术的不断发展，现代工程问题的综合性与复杂性也不断增强。工程专业文化精神的渗透是基于工程教育观念的一种实质性转变。本科层次工程师的培养目标是胜任在现场从事产品的生产、营销和服务或工程项目的施工、运行和维护。本科层次培养的未来工程师应能完全胜任生产一线的各项工作。本文探讨了PLC课程教学过程中如何与“卓越工程师培养计划”相结合，使学生具备一定的设计能力、动手能力和绘图能力，进而能够达到“卓越工程师教育计划”对学生一般性工程能力的要求。

[ 参 考 文 献 ]

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[2] 高雪梅，潘丰。卓越工程师培养模式初探[J].贵州社会科学，2011，（11）：108-110.

[3] 吴文辉。论卓越工程师的工程精神和工程意识[J].长春理工大学学报（社会科学版），2011，（7）：125-127.

plc技术论文 篇七

关键词：电气控制；PLC技术；自动化；无人值守

1 引言

随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。

本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。

2 数控机床的电气化改造概述

2.1 数控机床的主要功能

数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：

（1） 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制；

（2）数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预；

（3） 自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等；

（4） 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。

2.2 电气化改造的总体方案

结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：

（1） 上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。

（ 2）下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存；另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。

（3） 对于数控车床最为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。

3 数控车床电气化自动控制改造的实现

3.1 系统改造结构设计

数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：

3.1.1 底层设备

底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现；其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作；另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器（比如电机）的控制，从而实现自动化控制的功能。

3.1.3 远程控制终端

远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。

基于PLC的数控车床电气自动化改造框图

3.2 PLC电气控制系统的设计实现

本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。

4 结语

随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。

参考文献：

plc技术论文 篇八

PLC，全称ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为核心的数字运算操作的电力系统装置。它是专门为工业现场应用而设计的。采用一类可编程的存储器，相关人员可以在该存储器内部执行相应的逻辑运算、顺序控制等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，实现对各种类型设备的识别或生产过程的控制。PLC技术属于计算机控制技术范畴，其工作原理主要有三个不同的阶段，即输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。在输出采样阶段，PLC可以依次扫描所有输入状态和数据，并将其存入I/O映像区中的相应单元内，然后转而执行用户程序，控制输出操作；在用户程序执行阶段，PLC可以按照从上到下、自左向右的顺序，依次扫描用户程序，并对扫描到的数据信息进行运算，根据运算结果控制逻辑线圈的状态，以确定程序是否处于正常运行状态；在输出刷新阶段，CPU会发出相应的指令，然后依据I/O映像区数据和相关状态，结合电路封锁功能驱动外部设备的运行，从而实现电气自动化控制。

2PLC技术的优点

作为微机技术和传统继电接触控制技术相互结合的产物，PLC技术克服了继电接触控制系统中机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差等缺点，充分利用了微处理器的优势，具体包括以下优点。

2.1功能完善

当前，PLC产品的规模和型号非常丰富，可以满足各种工业控制的需要，而且具有非常完善的逻辑处理和数据运算功能，被广泛应用于各种数字控制领域。

2.2可靠性高

在PLC的生产过程中，采取了先进的内部抗干扰技术，极大地提高了系统的可靠性。同时，PLC具备相应的自我检测能力，一旦发现硬件故障，可以及时发出警报信号，提醒相关人员处理故障，因此，PLC控制系统具备很高的可靠性。

2.3编程语言简单

作为一种工控计算机，PLC的接口相对简单，编程容易，其使用的梯形图语言编程对工作人员的专业技能要求较低，不需要面对复杂的汇编语言，即使那些不熟悉计算机的人员也可以轻松上手。

2.4维护方便

在PLC技术中，以存储逻辑代替了接线逻辑，极大地降低了装置外部的接线数量，减少了系统的建设周期，同时，也在一定程度上降低了设计难度，以便于系统的维护和管理。不仅如此，PLC可以实现在线编程，转变生产过程，被广泛应用于多品种、小批量的工业生产控制中。

3PLC技术在电力工程中的应用

在电力工程中，PLC技术的应用主要表现在以下几个方面。

3.1开关量控制

开关量控制包括以下两方面的内容。

3.1.1断路器控制

在传统的电力自动化控制系统中，对断路器的控制多是采用继电器控制的方式，需要使用大量的电磁继电器，存在许多触点和联接点，进而降低了系统的可靠性。而PLC技术的应用和普及，使得软继电器逐渐代替了继电元件，极大地提高了控制系统的可靠性。在PLC控制系统中，操作人员只需要执行一些非常简单的工作，比如分闸、合闸等，系统就会自动根据实际运行状况，给出正确的操作信号。同时，在系统出现故障时，会自动跳闸，并发出相应的报警信号。而且，PLC控制系统不需要进行复杂的二次接线，可以有效地降低接线失误率，大大减少维护检修的工作量。

3.1.2备用电源自动投入装置

备用电源自动投入装置的主要功能是提高供电系统的可靠性，被广泛应用于大型企业的供电系统中。在原有的备用电源投入系统中，多采用手动或自动供回电线路的方式供电，在投切过程中，会出现几秒钟的断电时间，影响供电的连续性和可靠性。而应用PLC，可以实现对备用电源自动投入装置的控制，可以根据系统的实际情况进行抗干扰，具有可靠性高、操作简单、接线方便等优点。

3.2顺序控制

在原有的电力工程中，控制系统一般都是采用继电器控制，而随着PLC技术的发展，高性能的PLC控制系统逐渐取代了继电器控制。在实际应用中，PLC不仅能够全面调节整个电力工程，也可以控制部分电路。同时，PLC控制器属于远方终端单元，可以利用远程控制的方式控制变电站现场的RTU装置，实现对各种开关状态量的采集和处理，并通过相应的反馈环节获得故障信息，以便及时处理和解决其中存在的问题和故障，以保证电力系统的安全、稳定运行。

4结束语

总而言之，PLC技术的发展和普及为电力工程的自动化控制提供了良好的技术支持，对电力工程自动化的发展起着极其重要的作用。电力工作人员应结合实际情况，充分重视PLC技术的合理应用，进一步推动电力行业的持续、稳定发展。

plc技术论文 篇九

【关键词】自动化控制；plc；发展趋势

0 引言

自动化控制是一种通过利用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息实现对生产过程的检测、控制、优化、调度和管理。在自动化的控制下能够达到增加产量、提高产品质量、降低消耗、提高产品安全性的目的。自动化控制是现代控制领域中最重要的一项技术，对提高生产效率具有重要意义，在科学水平不断进步的今天，自动化控制技术打上科技进步的列车，呈现快速发展的态势。

1 plc技术在自动化控制中的重要地位

自动化控制技术自20世纪发展以来，其发展速度越来越快，对自动化控制技术的发展具有重要的推动作用。自动化控制技术主要包含三个层析，按照自下而上的顺序可以分为基础自动化、过程自动化和管理自动化。在自动化控制技术中，较为核心的部分就是基础自动化和过程自动化。在传统的自动化系统中，plc和dcs在基础自动化中占据核心地位，而管理自动化和过程自动化由计算机和小型机组成。在自动化控制领域中，80%的plc在i/0少于128点的小型系统中应用较为广泛，且80%的plc应用在20个梯形图指令中就可以将问题解决[1]。从应用的观点来看，这一统计数据向我们展示了传统plc自动化控制领域中的重要作用，对满足工业控制简单实用、成本低廉、稳定可靠的要求具有重要意义，从这一面来看，plc在控制领域占有稳固的地位，从其发展至今不会轻易退出其发展的舞台。plc技术之所以有如此重要的作用，与plc产品追求密不可分。plc在其发展中根据自身技术和产品发展的需求为基本，同时与新数字技术和新信息技术紧密结合，且在推广应用过程中采用的是iec61131国际标准，编程的语言较为校准，传统的编程语言可以体现在现代的软件中，plc的体系结构、控制任务和控制要求等多方的软件描述进行了改造[2]。从1990年以来，plc在自动化控制领域的核心地位仍是岿然不动。

2 传统plc与现代plc之间的区别

传统plc技术与现代plc技术之间的差别主要体现在cpu模块、软件模型等几方面。从硬件来看，传统plc技术cpu模块只有一块，储存器的容量有限，在100kb以下，i/0以开关量为主，运算速度上，传统plc扫描时间更长，一般为几十至几百ms，背线总线采用的是传统的低速系统总线。而现代plc的cpu模块不再局限于一块，可以多块cpu模块，储存器的容量较大，且可以根据实际需要进行配置，i/0有高低速开关量、模拟量和其他不同类型的信号，运算速度较快，可以达到0.2ms，背板总线采用的是高速背板总线或与低速串行总线并存。从软件方面来看，传统plc技术采用的是符合iec61131.3软件模型且可以运行，编程语言上采用的是较为灵活且通用的编程语言，如c、c+等，操作系统上，采用的是基于pc的实施商用时钟；现代plc软件模型采用的是符合iec61131.3软件模型，在编程语言上，采用的是iec61131.3模型标准编程语言，操作系统的扫描方式采用了时间驱动和事件驱动，且可以按照程序功能设置不同的扫描周期[3]。从技术层面上，传统plc与现代plc之间的区别根本上体现在软件模型的不同。现代plc软件模型在完整地接触编程语言以外的全部内容上表现较为出色，使现代plc突破了传统plc的硬件体系结构，使得现代plc技术简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，其应用范围也较为广泛。

3 现代plc的应用以及展望

3.1 现代plc的应用范围

由于现代突破了传统plc的硬件体系结构，其简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，因此在自动化领域受到广泛的亲睐，成为了现代工业自动化领域中的主导力量。从应用范围上看，plc的应用范围主要开关量的逻辑控制、运动控制、模拟量控制、过程量控制、数据处理、联网通信6种。开关量的逻辑控制，plc可以借助逻辑控制和顺序控制来替代继电器，因此，plc在开关量逻辑控制方面应用最为广泛。运动控制在机床、机器人。装配机械等方面运用较为广泛。模拟量控制，因plc技术具有可以将流量、温度等模拟量数值转换为数字值的功能，如此一来，就可以实现cpu处理控制和由转换模块实现模拟量控制。过程控制，由于多路模拟量控制和i/o模块，这样就可以实

现闭环控制。数据处理，由于plc具有强大的运算和处理能力，在数据采集、分析和处理中具有强大的优势。联网通信，由于plc的连接功能较完善，不同系统之间可以实现联网通信、数据信息共享和交换，从而形成多级分布式控制系统[4]。

3.2 现代plc的应用应注意的问题

plc所处的环境温度具有一定的限制，一般处于0℃至50℃之间，因此在安装plc的时候，要注意与发热量较大设备上[5]。如果plc所安装部位的温度突破了其极限，则有可能造成控制失效，甚至出现严重的后果。由于plc的温度范围较小，所以在应用plc时，要确保plc安装于较大空间内，且空间内的通风散热效果较为理想，使plc的各个基本单元和扩展单元之间的间隔要在30.5mm以上。开关柜上面的通风百叶窗，可有可无，但是如果环境温度处于50℃以上，那么就需要采取措施，如安装风扇来使通风效果增强，进而降低温度，确保plc能够正常工作。plc工作环境的湿度也需要进行控制，要控制在85%以内，对凝露现象也要注意控制，以避免其绝缘性遭到破坏。plc工作环境要保持平稳状态，不能出现强烈振动现象，为保证plc工作环境的稳定性，可以采取一些减震措施。plc工作电源选择上，应选用直流稳压电源，从而保证plc反馈信息的准确性，提高plc工作的可靠性。

3.3 自动化控制器件plc展望

随着网络技术的快速发展，plc技术也趁着网络技术发展的东风乘风破浪，在plc技术上逐渐形成了pac技术。在工业控制技术的发展中，自动化控制器件由最初的plc控制，发展到pc控制，再由传统plc控制转向现代plc技术和pac技术。plc技术的发展使其在自动化市场中的地位更加牢固。而在plc技术基础上发展起来的pac技术以其异型和异构系统之间数据相互交换共享的优势，成为未来自动化控制的主要发展趋势。

4 结语

plc自动化控制技术是科技发展的必然结果，自20世纪90年代以来，plc技术历经多个发展阶段，不断使自动化控制技术得到优化，在自动化控制领域应用也日益广泛，相信在未来plc控制技术会更加完善，使工业自动化水平提升到更高的平台。

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plc技术论文 篇十

课题名称： PLC先进控制策略研究与应用

1、选题意义和背景。

可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势，已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而，从目前的应用情况来看，PLC还大都只是承担最基本的控制功能，如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性，但对于一些复杂控制系统，PID控制很难满足控制要求，这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容，PLC控制系统越来越开放，将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发，对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨，以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题：PLC先进控制策略的研究与应用，其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现，并开发相应的应用程序，经过验证后最终应用到工业过程控制中去。

在PLC组态系统中实现先进控制算法，包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法，形成具有人工智能的控制模块及网络系统，能大大提高系统的控制水平，改善控制质量。从经济角度来看，目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块，如模糊模块。但它们的价格十分昂贵，且封闭性较强，不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术，对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义，既可降低生产成本，又可提高经济效益。

模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支，因此，研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具，实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行，让先进控制从教授、专家手中走出来，实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力，对缩短控制系统开发周期，加快先进控制技术的广泛应用，提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。

2、论文综述/研究基础。

在过程工业界，从40年代开始，采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中，这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿，足以维护一般过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。

然而，单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始，逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统，即当时的先进控制系统，在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中，仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论，为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处，工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时，计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用，强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题，这一切都孕育着过程控制领域的新突破。

整个80年代，出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理论体系己基本形成，并成为目前过程控制应用最成功，也最有前途的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言，专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法，进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础，而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制，也将是先进控制的重要内容。

由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制，并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说，高性能控制系统，尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用，并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间，因此，除了模糊逻辑控制外，其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而，在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统，因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式，通过控制网络实现计算机与PLG的通讯，从而实现先进控制。

3、参考文献。

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4、论文提纲。

第一章前言

1. I论文研究的目的和意义

1. 2论文研究的主要内容及工作简述

1. 3国内外文献综述

I. 3. 1先进控制的发展及现状

1 .3 . 2 PLC在工业控制领域的应用

1.3 . 3 PLC基本控制方法

1. 3. 4 PLC模糊控制器

I. 3. 5 PLC预测控制算法

第二章SIMATIC S7-300 PLC及STEP7系统

2.1 SIMATIC 57-300 PLC系统

2.1.1 S7-300 PLC

2.1.2 S7-300 PLC控制系统

2.2 STEP7系统

2.2.1 STEP7功能及结构

2.2.2组态环境及编程语言

2.2.3基本控制算法的实现二

第三章PLC模糊控制器的研究与实现

3.1模糊控制算法与系统

3.1.1模糊控制理论

3.1.2模糊控制系统

模糊控制器的组成

模糊控制算法

模糊控制器的结构

3.2 PLC模糊控制器设计

3.2.1 PLC模糊控制器结构

3.2.2模糊控制器离线部分设计

模糊控制器离线部分算法设计内容

基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计

3.2.3 STEP7实现模糊控制器设计

模糊算法流程图

模糊算法的功能块

3.2.4 PLC模糊控制器的仿真验证

仿真系统的建立

仿真结果验证

第四章PLC预测控制器的研究与实现

4.1广义预测控制算法

4.1.1单值广义预测控制

4.1.2单值广义预测控制律计算

4.2 PLC单值广义预测控制器的设计与实现

4.2.1单值广义预测算法的实现步骤

4.2.2单值广义预测控制器的设计

4.3单值广义预测控制器的仿真验证

4.3.1仿真模型的建立

4.3.2仿真结果分析比较

第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统

5.1工艺流程与控制方案

5.1.1工艺过程简述

5.1.2控制要求

5.1.3控制方案设计

5.2控制系统结构及配置

5.3监控系统组态设计

5.4 57-300 PLC控制系统设计

5.4.1硬件系统组态

5.4.2 PLC控制程序设计

5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。

目前，PLC的应用十分广泛，涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块，固化在PLC中。

但从长远角度看，对于一些复杂的控制系统，PID很难满足控制要求，这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。

工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求，各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域，但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图)，所以，给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块，因此，本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发，使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现，这一领域目前研究的比较多，因此在总结前人研究方法的基础上，设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器，并使其固化在STEP7软件中。此外，对于PLC预测控制虽已有一些研究，但都仅限于理论方面，尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新，开发出基于PLC的预测控制实现技术。

本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。

第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点，系统组成及控制系统的配置与实现，同时介绍了STEP?软件的功能及结构，组态环境，以及一些基本算法的实现方法。

第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法，即采用MATLAB离线设计，PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。

最后建立一个过程仿真系统，对PLC模糊控制器进行仿真验证。

第四章介绍了预测控制的基本理论，重点阐述了广义预测控制算法，并结合PLC的特点，提出了基于PLC的单值广义预测控制器的设计方法，给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型，构成仿真控制系统，与PID控制进行比较分析，验证PLC预测控制器的有效性。

第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统，从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。

第六章结论与体会，总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得，分析了工作中的不足，提出了以后工作的注意事项，改进方法。

6、研究条件和可能存在的问题。

I.尽快建立样板工程，把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中，通过实践检验，发现问题以便不断改进和提高。

2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，应用较为成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。

3.对于PLC模糊控制器的改进，主要是在算法上，为了提高控制效果，单纯的模糊算法是不足的，改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以开发PLC模糊PID控制器。

4.进一步挖掘STEP?软件的功能，开发过程对象仿真模块，给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤，为工业实阮应用缩短调试时间，保证系统的可靠性。

7、预期的结果。

1.通过对先进控制各种算法的分析比较，对先进控制理论有了进一步认识，从中学到了不少解决问题的方法，理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。

2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较，最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议，而基于PC实现先进控制，在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议，因此可以降低系统得开发时间。其次，在系统运行时，在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面，由于基于PC实现先进控制，现场的数据和信号要经过通讯传给上位机，这难免会出现数据的丢失和信号的误差，从而使系统的控制精度下降，而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。

3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展，被广泛的应用于自动化控制系统中；其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法，提供多种编程语言，丰富的功能模块，能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来，为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。

4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法，把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成，得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了，大大缩短了开发周期，同时也提高的PLC控制的实时性，是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。

5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法，它需要调整参数少、在线计算时间短，可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明：PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能，控制效果较PID控制有很大改善，同时具有计算量小，响应迅速的优点。

8、论文写作进度安排。

20XX.05-20XX.06 开论文会议

20XX.06-20XX.07 确定论文题目

20XX.07-20XX.02 提交开题报告初稿

20XX.02-20XX.06 提交论文初稿

20XX.07-20XX.08 确定论文终稿