1、前前 言言 随着科学技术的进步和微电子技术的迅速发展， 可编程序控制技术已广泛应 用于自动化控制领域。可编程序控制器（PLC）是一种基于数字计算机技术、专 为在工业环境应用而设计的电子控制装置。它采用可编程序的存储器，用来存储 用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、计数、 运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。 PLC 以其高可靠性、操作简便、通用性强、体积少、结构紧凑，安装维修方 便等特点，已经形成了一种控制趋势。因此，学习和掌握 PLC 技术已成为高等院 校相关专业在校生和工业自动化技术人员的一项迫切任务。 本文主要介绍西门子公司生产的 S
2、7-200 型 PLC 在液位控制系统中的应用。 文章分成四章，第一章重点阐述了可编程序控制器 PLC 的产生与发展、结构和工 作原理等，并对 S7-200 型 PLC 作详细介绍；第二章介绍了过程控制系统的基本 构成以及各种控制类型；第三章主要是对液位控制系统的分析和数学建模；第四 章则详细介绍了系统的功能、 主要元器件、 各部分电路的电气原理图和整体连接、 系统的调试与结果等。 第一章第一章 PLCPLC 的产生与发展的产生与发展 1.1 1.1 PLCPLC 概述概述 一、PLC 的由来 PLC（可编程逻辑控制器）是 20 世纪 60 年代末期逐步发展起来的一种以计 算机技术为基础的新型
3、工业控制装置。 近几年来， PLC 技术在各种工业过程控制、 生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到极为广泛的应用， 成为工业自 动化领域中的一项十分重要的应用技术。 20 世纪 60 年代末，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM）为了适应汽 车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减少 重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量地减少控制系统硬连接线的数量， 以 降低生产成本， 缩短制造周期， 减少生产线的故障率， 从而有效地提高生产效率。 当时，电子计算机的硬件已经基本完备，其主要功能是通过软件来实现的，因此 具有灵活性、通用性等优点，但价格相对来说比较昂贵，
4、于是他们想到了把继电 器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜的长处与计算机灵活、通用的优点结 合起来，用来制造出一种新型的工业控制装置，并进而采用招标的方式，首先由 美国数字设备公司（DEC）研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程 逻辑控制器，即 PLC（Programmable Logic Controller） 。1969 年，第一台 PLC 在 GM 公司汽车生产线上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制系统， 尽管当时的 PLC 功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能，但却标志着一种新型 的工业控制装置问世。 随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，20 世纪 70 年代中期又
5、出现了微 处理器和微型计算机，这些新技术很快也被用到 PLC 之中，使得 PLC 不仅具有逻 辑控制功能，而且还增加了运算、数据处理和传送等功能，从而成为具有计算机 功能的新型工业控制装置。1980 年美国电器制造商协会（NEMA）正式将其命名 为可编程控制器（Programmable Controller）简称 PC。 国际电工委员会（IEC）于 1982 年 11 月和 1985 年 1 月颁布了可编程控制器 标准的第一稿和第二稿，对可编程控制器作了如下的定义： “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。它可采用可编程序 的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运
6、算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出。控制各种类型的机械和生 产过程。 可编程控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统联成一个整体， 易于扩充功能的原则而设计” 。 综上所述， 可编程控制器是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发 展起来的一种新型工业控制装置。 之所以把可编程控制器简称为 PC，因为它已经不再是仅具有逻辑控制功能 的装置了。只是由于 20 世纪 80 年代崛起的个人计算机（Personal Computer） 也简称为 PC。为了加以区别，人们又把可编程简称为 PLC。 二、PLC 的分类 PLC 一般可按 I/O 点数和结构形式分类。 1、按 I/O 点数分类 按 I/O 点数可分为小型、中型和大型几类。一般小于 512 点为小型 PLC（其 中小于 64 点为超小型或微型 PLC） 。512-2048 点为中型 PLC，2048 点以上为大型 PLC(超过 8192 点为超大型 PLC)。当然，这一分类界限不是固定不变的，它将会 随 PLC 的发展而变更。 2、按结构形式分类
