基于PLC的工业自动清洗控制系统的设计与实现

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1、基于基于 PLCPLC 的工业自动清洗控制系统的设计与实现的工业自动清洗控制系统的设计与实现摘摘 要要随着我国经济及科学技术的发展，与工业生产息息相关的工业自动清洗技术对生产线提出了更高的要求。传统的清洗方法是人工半自动清洗线。基于 PLC 的自动清洗线，其主要功能是为被清洗的工艺设备提供具有合适的温度、流量、压力及浓度的清洗液，并对清洗液回收。本项目采用 PLC 实现对清洗系统的自动控制，使工业清洗操作安全、方便、高效。 基于 PLC 的工业自动清洗控制系统根据工艺要求的控制内容选用了施耐德公司的 TWDLCAA40DRF 系统。使用 TwidoSoft 编程软件对系统硬件进行配置和参数设置

2、最终较好地实现了对清洗液的定量输入及清洗液的回收，达到了工艺要求，提高了工业清洗线的自动化程度。关键词：可编程控制器 工业自动清洗 自动控制ABSTRACTAlong with our country economical and science and technology development, was closely linked the industry self-cleaning technology with the industrial production to set a higher request to the production line. The traditio

3、nal purging method is the artificial semiautomatic clean line. Based on the PLC self-cleaning line, its major function is for the process unit which cleans is provided has the appropriate temperature, the current capacity, the pressure and the density cleaning liquid, and to cleaning liquid recyclin

4、g. This project uses PLC to realize to cleans systems automatic control, causes the industry clean operational safety, to be convenient, to be highly effective. Has selected Shinaide based on the PLC industry self-cleaning control system according to technological requirements control content compan

5、ys TWDLCAA40DRF system. Used the TwidoSoft programming software to carry on the disposition and the parameter establishment for the system hardware has realized well finally for the cleaning liquid quota input and the cleaning liquid recycling, has achieved the technological requirement, enhanced th

6、e industry clean line automaticity.Key word: Programmable controller Industry self-cleaning Automatic control目录引言.11.PLC 简介.11.2 PLC 的基本结构及工作原理.11.3 PLC 的特点.21.4 PLC 的应用领域.41.5 PLC 的国内外状况及发展.51.9 PLC 常用程序设计语言简介.72.控制要求.102.1 控制对象介绍.102.2 控制原理.112.3 控制要求.113.整体设计.113.1 系统分配.123.2.软件编程.133.3 上机调试.13结论

7、.13致谢.14参考文献.14附录 A 状态转移图.14附录 B 工业自动清洗线控自动制梯形图及说明.161引引 言言PLC 即可编程控制器（ Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（ International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是 :一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存

8、储器，用于其内部存储程序， 执行逻辑运算 ,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程 .PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有 PLC。PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设

9、计。1 1、PLCPLC 简介简介1.11.1 PLCPLC 的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理1.1.1PLC 的基本结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。a.中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；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。当 PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执

10、行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或2采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。b.存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。b.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，因此 PLC 的制造商对电源的设

11、计和制造也十分重视。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。1.1.2 PLC 的工作原理当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC 的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。(一) 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元

12、的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。(二) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的

13、状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。(三) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区3内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运

14、行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。一般来说，PLC 的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。1.21.2 PLCPLC 的特点的特点1.2.1 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU的

15、PLC 的平均无故障工作时间则更长。从PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。1.2.2 配套齐全，功能完善，适用性强PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC 大多具有完善的数

16、据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易 。1.2.3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。41.2.4

17、 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。1.2.5 体积小，重量轻，能耗低以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.31.3 PLCPLC 的应用领域的应用领域目前，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

18、娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1.3.1 开关量的逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它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。1.3.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控

19、制。1.3.3 运动控制PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在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。世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。1.3.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PI

20、D 处理一般是运行专用的 PID 子程序。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。51.3.5 数据处理现代 PLC 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。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。1.3.6 通信及联网PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着

21、计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。1.41.4 PLCPLC 的国内外状况及发展的国内外状况及发展1.4.1 PLC 的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化

22、的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable ,是世界上公认的第一台 PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC 为微机技术和继电器常规控制概念

23、相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可 编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠6的工业抗干扰设计、模拟量运算、 PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程

24、控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机

25、界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了 PLC 的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的 CF 系列、杭州机床电器厂生产的 DKK 及 D 系列、大连组合机床研究所生产的 S 系列、苏州电子计算机厂生产的 YZ 系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司

26、、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的 PLC 生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC 在我国将有更广阔的应用天地。1.4.1 当代 PLC 的发展随着个人计算 (PC 机)和通讯技术的发展 ,现在 PLC 和 DCS 的设计结构越来越接近 .基本构架都是操作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从站。出于安全性的考虑，冗余技术也不断发展，双冗余（如： GTCON2000）、三冗余 (如：TRICON)、七冗余（航空领域）。从 PLC 主站 CPU 的运行方式上又分为冷备、热备和同步热备。冗余技术的发展使得 PLC 可以冲破低级芯片的限制，而大量应用尖端的电子技术，与PC

27、 机发展同步。由于个人计算机的飞速发展， PC 机变得稳定而可靠。其接口的开放性，通讯和 cpu 的速度都使得它比原始设计思想下的PLC 更适用于工控的要求。因此出7现了软 PLC 的概念，又称为软逻辑。其构架是：在PC 机上安装如 Linux、WinCE 等操作系统，而在操作系统中运行 IEC1131 的逻辑执行程序，作为 PLC 系统的主站（如：GTCON2000 就是如此）。这种嵌入式的 PLC 使得工业控制可以应用各个领域的先进技术，突破了禁锢瓶颈，典型的软逻辑PLC 结构为 ARM 嵌入 Linux 然后安装 PLC解释程序（www.LinuxPLC.cn）。软 PLC 的另外一个发

28、展分支是，直接在微软的个人计算机操作系统上运行类似 PLC 的软件，而用计算机取代 PLC 系统中的主站。运行软件 PLC 的计算机可以充分应用计算机的开放性接口和通讯速度，兼容性好。可以挂接板卡、USB 设备、以太网设备、串行通讯设备。比较典型的应用方案是：组态王软逻辑通过串行通讯（现在也可用以太网）挂接研华的亚当模块。随着电子技术、通讯技术和软件技术的不断发展。这种构架将完全取代PLC 和 DCS 成为主流形式。但目前 PC 机技术、操作系统和以太网还不能满足可靠性要求。1.4.3 PLC 的未来展望21 世纪，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制

29、器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计

30、算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用 。1.51.5 PLCPLC 常用程序设计语言简介常用程序设计语言简介PLC 常用程序设计语言简介方源 可编程控制器程序设计语言:在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表

31、图语言和语句描述语言是高级的程序8设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。根据可编程器应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言、布尔助记符程序设计语言（语句表） 、功能表图程序设计语言、功能模块图程序设计语言、结构化语句描述程序设计语言、梯形图与

32、结构化语句描述程序设计语言、布尔助记符与功能表图程序设计语言、布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。1.5.1 梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而

33、来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。 梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性； （2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；（3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power FLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；（4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。1.5.2 布尔助记符（Boolean Mnemonic）程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计

34、语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。布尔助记符程序设计语言具有下列特点：（1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点；（2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场9合进行编程设计；（3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。1.5.3 功能表图（Sepuential Function Chart）程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明

35、确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是： （1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；（2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；（3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合；（4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模

36、，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利（Petri）网的一些基本概念，我在以后有机会时再介绍给各位，以有助于对功能表图的进一步理解。1.5.4 功能模块图（Function Block）程序设计语言功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式，分别连接到所需的其它端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别，例如，

37、输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接，因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。功能模块图程序设计语言的特点是：（1）以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易； （2）功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程10和组态，有较好的易操作性；（3）对控制规模较大、控制关系较复录的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少；（4）由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，对功能模块的执行需要一定的执行时间，

38、因此，这种设计语言在大中型可编程控制器和集散控制系统的编程和组态中才被采用。1.5.5 结构化语句（Structured Text）描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的可编程序控制器系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与 BASIC 语言、PASCAL 语言或 C 语言等高级

39、语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化程序设计语言具有下列特点： （1）采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；（2）需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。（3）直观性和易操作性等性能较差；（4）常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。部分可编程序控制器的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制，同时，提供了与可编程序控制器间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。另外一个发展方向

40、是 PAD。2 2、控制要求、控制要求2.12.1 控制对象介绍控制对象介绍工业自动清洗线适用于各类工件的大批量自动清洗作业，在电力工业、金属加工业、机械工业、汽车制造、仪器仪表、电子工业、家用电器、医疗仪器等行业都得以大量应用。根据工业清洗市场需求，设计制造各种环保、节能、高效的工业自动清洗线，一般11经过喷淋酸洗、工业用水清洗、纯水清洗及热风干燥等工序自动连续清洗。关键技术设备：空气及水能够用电加热方式，PID 调节各种温度误差0.5。液位，水温及气温用传感器控制，设备能实现连续式、无人化生产。本文设计的控制对象主要是工业清洗，通过 PLC 控制酸碱洗液的剂量及清洗废液的自动排放，清洗线自

41、动循环操作的控制。2.22.2 控制原理控制原理工业自动清洗线基本控制原理是，利用 PLC 作为整个系统总控制器，使用 TwidoSoft软件编写程序，通过高低电平，PLC 中的常开常闭出点，来实现逻辑运算，调用 PLC 编程语言中计数器模块和定时器模块，来实现对控制现场的定时与循环计数功能，其中 PLC中的大量 I/O，可以大大减少传统继电器的使用，从而提高现工业的自动化程度，提高企业的生产效率。2.32.3 控制要求控制要求在工业现场有一种自动清洗线，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车进入清洗池指定位置 A。首先加入酸性洗料，小车在继续前行到另一位置 B，然后返回到位置 A

42、，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后，再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置 A 回到起始位置，等待下次启动信号。要求程序可以单周期运行，也可以连续两次运行。3 3、整体设计、整体设计3.13.1 系统分配系统分配3.1.1 I/O 地址分配表输入：%I0.0 系统启动按钮%I0.1 A 位置限位开关%I0.2 B 位置限位开关 %I0.4 两次循环开关 %I0.5 系统停止按钮输出: %Q0.2 小车电机正转%Q0.3 小车电机反转 %Q0.4 进酸电磁阀 %QO.5 进碱电磁阀 %Q0.6 放液电磁阀123.1.2 工业自动清洗线状态转移图见附录 A3.1

43、.3 外部接线原理图3.23.2 软件编程软件编程3.2.1TwidoSoft 软件简介TwidoSoft 是一个图形开发环境，用于 Twido 可编程控制器应用程序的创建，配置和维护。TwidoSoft 允许您用不同类型的语言创建程序，然后传递应用程序到控制器运行。TwidoSoft 是一个 32 位的基于 Windows 操作系统的软件，运行环境为个人计算机（PC）的 Microsoft Windows 98 第二版，Microsoft Windows 2000 专业版或 Microsoft Windows XP 操作系统。3.2.2Twido 语言介绍下列语言可以用来创建 Twido 控

44、制程序：指令列表语言：一个指令列表程序是由布尔指令写成的一个逻辑表达序列。 梯形图：梯形图是图形方式的逻辑表达。 Grafcet 语言：13Grafcet 语言由一系列的步和转换组成。Twido 支持 Grafcet 指令系统，但不支持图形 Grafcet。 能在个人计算机（PC）上用上述编程语言创建和编辑 Twido 控制程序。列表/梯形图的转换可逆特性使得您能方便地将一个程序从梯形图转换为列表或从列表转换为梯形图。本自动控制系统采用的是梯形图法设计的，编程简单，可读性强。3.2.3 用 TwidoSoft 编写梯形图梯形图见附录 B3.33.3 上机调试上机调试3.3.1 调试结果分析调试

45、结果基本满意，能够达到工业自动清洗线自动控制要求，但要注意，单周期循环与两次循环的操作不同，单周期循环只需按下 SB1 系统启动按钮（%i0.00） ，两次循环要同时按下 SB1 按钮与循环开关 SB5(%I0.4)，如果系统出现问题要紧急停止，需要按SB6(%I0.5)。3.3.2 注意事项选用正确的指令、功能块。确定梯形图程序的设计，然后在草稿之上编辑，之后再上机调试。编程时，先用编程电缆将主机和计算机连起来，再将主机上的 “RUN/STOP”开关置于“STOP”状态，即可将程序写入主机。实验时，断开电源开关，按实验要求接好外部连线。检查无误后，接通电源开关，将主机上的“RUN/STOP”

46、开关置于“RUN”状态，即可按要求进行实验。输入电源为三相四线 380V5% 50Hz。工作环境要求：温度-10+40 相对湿度85%（25） 。注意单次运行与循环两次运行的启动按钮，不要误操作，影响系统正常运行及工作效率。结结论论通过这次工业自动清洗线控制系统控制的设计及论文的填写，检验了我三年来在学校所学到的课程知识，尤其是相关的专业技术知识，在设计的过程当中，使我深刻的体会到了基本功的重要性，也认识到了自己在学校所学的基本功的薄弱，为自己三年来未能刻苦钻研相应的专业技术知识而感到惭愧，与此同时，我也深深感受到了只要肯用功，没有什么东西学不到的。我也更深刻的了解了可编程控制器程序设计的广泛

47、应用及发展14趋势的重要性，理论结合实际，把所学的转换成所用的。致致谢谢感谢我的导师邢老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这篇论文的每个细节和每个数据，都离不开她的细心指导。感谢我的室友们，从遥远的家乡来到这个陌生的城市里，是他们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情，只是毕业后大家就很难再聚在一起学习，一起游玩了。没关系，各奔前程，大家珍重。但愿我的每一位师长、同学、朋友都能平平安安，快快乐乐的，接本

48、的同学顺顺利利，开开心心的继续完成自己的求学梦，我会思念我们在一起的每一个日子的。 感谢我的爸爸妈妈，他们的养育之恩，我无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！谢谢大家！参考文献参考文献1、林小峰.可编程控制器原理及应用 .北京：高等教育出版社， 19942、田瑞庭.可编程控制器应用技术 .北京：机械工业出版社， 19943、张万忠.可编程控制器应用技术 .北京：化学工业出版社， 2001.124、于庆广.可编程控制器原理及系统设计 .北京：清华大学出版社 .20045、高勤.电器及 PLC 控制.北京高等教育出版社，20026、台方.可编程序控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社，200115附录 A 状态转移图附录 B 工业自动清洗线控自动制梯形图及说明161718