《PLC控制技术》课件 —— 掌握自动化控制的核心技术

《控制技术》PLC欢迎来到《控制技术》课程，这是一门关于可编程逻辑控制器的专PLC PLC业课程，旨在帮助学习者掌握自动化控制的核心技术作为现代工业自动PLC化的重要组成部分，在制造业、能源、交通等领域有着广泛应用本课程将从基础概念入手，逐步深入探讨的硬件结构、编程方法、系统设PLC计以及优化维护等方面的知识，帮助学习者全面掌握控制技术通过理论PLC学习与实际案例相结合，培养解决实际工程问题的能力课程概述课程目标本课程旨在培养学生掌握控制系统的基本原理、硬件结构、编程方PLC法和应用技术通过学习，学生将能够独立设计、编程和调试中小型控制系统，解决实际工程问题，为将来从事自动化领域工作奠定基PLC础学习内容课程内容包括基础知识、硬件系统、编程语言、程序设计方法、应PLC用系统设计、调试维护以及发展趋势等通过理论讲解与实践操作相结合，帮助学生全面理解技术，并掌握实际应用能力PLC考核方式课程考核将采用理论考试与实践操作相结合的方式理论部分占总成绩的，主要考核基础概念与原理；实践操作占，包括编程任务、40%60%系统设计与调试等，注重评估学生解决实际问题的能力第一章概述PLCPLC的定义PLC的发展历史PLC的应用领域可编程逻辑控制器是一种专门为工起源于世纪年代末的美国汽车在工业自动化控制领域应用广泛，包PLC PLC2060PLC业控制设计的数字运算操作电子系统工业，最初由通用汽车公司提出需求，括离散制造业如汽车、电子产品装配、它采用可编程存储器，用于内部存储程目的是替代复杂的继电器控制系统过程工业如化工、石油、能源管理、交序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、年，美国数字设备公司通运输、建筑自动化等随着技术发展1968MODICON计数和算术运算等操作，并通过数字或开发出第一台商用经过几十年的发，还逐渐渗透到智能家居、农业自动PLC PLC模拟的输入输出控制各种类型的机械或展，已从简单的继电器替代品发展为化等新兴领域PLC生产过程功能强大的工业控制系统核心的基本结构PLC工作原理软件结构的工作过程遵循扫描周期原则，主要包括PLC硬件结构PLC的软件系统包括操作系统和用户程序操三个阶段输入扫描读取外部输入状态、程PLC的硬件系统主要由中央处理单元CPU、存作系统是PLC的基础软件，负责系统资源管理序执行按照程序逻辑处理数据和输出刷新更储器、输入/输出接口、电源和通信接口等部分、程序解释执行、I/O扫描和通信等功能用户新输出状态这个周期不断重复，实现对被控组成CPU负责执行程序和数据处理；存储器程序是根据控制需求编写的控制逻辑，使用梯对象的实时控制典型的扫描周期时间从几毫用于存储程序和数据；I/O接口连接外部设备；形图、功能块图或指令列表等语言编写，存储秒到几十毫秒不等电源为系统提供能量；通信接口实现与其他设在的程序存储器中PLC备的数据交换的主要特点PLC1可靠性高采用坚固的工业设计，能适应恶劣环境高温、高湿、震动、电磁干扰等，硬件故障率低PLC软件方面具有看门狗定时器、异常处理机制等保障系统稳定运行的措施许多工业现场的系统能连续运行多年而无需维护，平均无故障时间可达数万小时PLC MTBF2编程灵活支持多种编程语言，包括梯形图、功能块图、指令列表、结构化文本PLC LADFBD ILST和顺序功能图等，用户可根据习惯和应用需求选择合适的编程方式同时，程序可SFC PLC以反复修改、在线调试，便于系统优化和功能扩展3适应性强采用模块化设计，可根据控制需求灵活配置点数和功能模块当控制对象或控制要求PLC I/O发生变化时，只需调整相应模块配置和程序逻辑，无需更换整个控制系统这种适应性使PLC能够广泛应用于各种规模和类型的工业控制场合4通信能力强现代普遍支持多种工业总线和通信协议，如、、等，能够方便PLC ProfibusModbus DeviceNet地与其他自动化设备如变频器、伺服驱动、传感器等进行数据交换许多还支持以太网PLC通信，可实现与上层信息系统的集成，助力工业物联网和智能制造的实现的分类PLC按结构分类紧凑型、电源和集成在一个机壳内•CPU I/O，结构紧凑，不可分离，扩展能力有限按规模分类2模块型由底板机架和各功能模块组成，各•/微型点数通常不超过点，•PLC I/O128CPU模块可单独更换，扩展性强处理能力有限，主要用于简单控制场合分布式由主站和远程站组成，分布在•I/O I/O小型点数点，具备一定的•PLC I/O128-512现场各处，通过总线连接数据处理能力，适用于中小型控制系统1•中型PLCI/O点数512-2048点，具有较强按功能分类的运算和通信能力，适用于复杂控制系统通用型适用于各种控制场合，功能全面•大型点数点以上，通常采用•PLC I/O2048专用型针对特定行业或特定控制对象设计•冗余配置，适用于大型复杂系统控制3，如运动控制、安全等PLC PLC开放型支持标准操作系统，可运行第三方•软件，如基于的软Windows PLC常见品牌介绍PLC西门子Siemens三菱Mitsubishi德国西门子公司的SIMATIC系列PLC在全球市场占有率最高，以可靠性高、功能强大著称主日本三菱电机公司的MELSEC系列PLC在亚洲市场占有率较高，以高速处理能力和稳定性著称要产品线包括Logo!（微型）、S7-200/1200（小型）、S7-300/400（中型）和S7-1500（大型主要产品包括FX系列（小型）、Q系列（中大型）等三菱PLC的指令系统独特，编程软件包括）等配套的STEP7和TIA Portal编程软件功能丰富，支持标准的IEC编程语言GX Works2/3等，学习曲线相对较陡欧姆龙Omron施耐德Schneider日本欧姆龙公司的SYSMAC系列PLC以小巧精致、性价比高闻名主要产品包括CP系列（小型法国施耐德电气公司的Modicon系列PLC以开放性和集成性见长主要产品包括M221（微型））、CJ/CS系列（中型）和NJ/NX系列（运动控制型）等欧姆龙PLC的编程软件CX-、M241/M251（小型）和M340/M580（中大型）等施耐德PLC兼容多种通信协议，易于与Programmer界面友好，易于使用，适合入门学习其他品牌设备集成，其SoMachine和EcoStruxure编程软件支持统一编程环境第二章硬件系统PLCCPU模块1系统的核心，负责程序执行和数据处理电源模块2为系统提供稳定电源PLC输入/输出模块3连接外部设备，实现信号交互硬件系统是实现自动化控制的物理基础，主要由模块、电源模块和输入输出模块构成模块作为系统的大脑，承担程序执行、数PLC CPU/CPU据处理等核心功能；电源模块为整个系统提供稳定可靠的工作电源；输入输出模块则负责与外部设备进行信号交换，是系统与外部世PLC/PLC界交互的桥梁了解硬件系统的结构和工作原理，是掌握技术的基础不同模块的选择和配置直接影响系统的性能、可靠性和扩展性，因此需要根据应PLC PLC用需求合理选型和配置模块详解CPU功能1模块是的核心部件，负责执行用户程序、处理数据和控制信号它包含中CPU PLC央处理器、存储器（程序存储器和数据存储器）、通信接口和系统总线ROM RAM模块完成输入数据读取、逻辑运算处理、输出结果更新以及自诊断等功能，CPU是整个系统的大脑PLC性能指标2CPU模块的关键性能指标包括处理速度（指令执行时间，通常以μs/指令表示）、扫描周期（完成一次输入读取、程序执行和输出刷新的时间）、程序容量（可存储的程序指令数量）、数据存储容量（位元件和字元件数量）、可控制的点数以I/O及支持的特殊功能（如高速计数、控制等）PID选型考虑因素3选择模块时需考虑系统规模（点数）、控制对象的复杂度、实时性要求、CPU I/O通信需求以及未来扩展可能性对于简单应用，可选择经济型；对于复杂系统CPU，则需选择高性能此外，还应考虑与其他自动化设备的兼容性，以及技术支CPU持和备件供应的可获得性电源模块详解功能类型电源模块负责将外部交流电源转换为根据输入电源类型，电源模块分为PLC系统所需的直流电源，为模块输入型（如）和输PLC CPUAC AC100-240V DC、模块和通信模块等提供稳定的工入型（如）按照输出能力，I/O DC24V作电源它具有电压转换、滤波稳压、又可分为标准型、大容量型和冗余型过流保护、过压保护和电源状态指示等冗余型电源模块通常用于要求高可靠性功能，是保障系统正常运行的重要的场合，由两个独立电源模块并联工作PLC部件电源模块还通常配备电源状态信，一个故障时另一个可继续供电，确保号输出，用于监控电源工作状态系统不间断运行选择原则选择电源模块时，首先要考虑输入电源条件（交流还是直流，电压范围）与当地供电环境匹配其次，要计算系统总功耗（、模块及连接的传感器、执行器等的CPU I/O总功耗），选择具有足够余量的电源模块对于重要系统，应考虑使用冗余电源配置或配备不间断电源，以增强系统可靠性UPS输入模块详解数字量输入模拟量输入特殊输入模块数字量输入模块用于接收模拟量输入模块用于接收特殊输入模块用于处理特开关量信号（如按钮、限连续变化的模拟信号（如定类型的信号或实现特殊位开关、接近开关等的温度、压力、流量等），功能例如，高速脉冲输状态），将外部数将其转换为数字量供入模块用于接收编码器等ON/OFF PLC字信号转换为可识别处理常见的模拟输入信高频脉冲信号；温度输入PLC的逻辑信号常见的输入号类型包括电压信号（如模块直接接收热电偶或热电压有、、、）、电流信电阻信号；位置控制模块DC24V DC12V0-10V±10V等数字量输入号（如、用于伺服系统定位控制；AC220V4-20mA0-20mA模块通常具有光电隔离功）以及来自热电偶、热电称重模块接收称重传感器能，保护内部电路不阻的温度信号模拟量输信号这些特殊模块通常PLC受外部电路干扰或损坏入模块的关键指标包括分集成了信号调理和专用处根据信号处理速度，分为辨率、精度、转换速度和理功能，简化系统设计标准型和高速型通道数输出模块详解数字量输出模拟量输出特殊输出模块数字量输出模块用于控制开关量执行器模拟量输出模块用于控制需要连续变化特殊输出模块用于实现特定控制功能（如接触器、电磁阀、指示灯等），将信号的执行器（如比例阀、变频器等）例如，（脉宽调制）输出模块用于PWM的逻辑控制信号转换为外部执行器所，将的数字量控制数据转换为连续变电机速度控制；步进电机控制模块用于PLC PLC需的电气信号根据输出元件类型，数化的模拟信号常见的模拟输出信号类控制步进电机的位置和速度；伺服定位字量输出模块分为继电器型、晶体管型型包括电压信号（如、）和控制模块用于高精度位置控制；功率调0-10V±10V和晶闸管型继电器型适用于交直流负电流信号（如、）模节器模块用于电加热系统的温度控制4-20mA0-20mA载，具有较大的通断容量，但响应速度拟量输出模块的关键指标包括分辨率、这些特殊模块通常集成了专用算法和驱慢；晶体管型仅适用于直流负载，响应精度、转换速度、负载能力和通道数，动电路，简化了复杂控制系统的设计和速度快；晶闸管型适用于交流负载，具这些指标直接影响控制系统的性能实现有无触点特性扩展模块和通信模块扩展模块通信模块应用场景扩展模块用于增加系统的点数和功能通信模块使能够与其他自动化设备和上在大型自动化系统中，通常需要多个扩展机PLC I/O PLC当基本单元的点数不足或需要特殊功位系统进行数据交换常见的通信模块包括架和多种通信网络协同工作例如，在汽车I/O能时，可通过扩展模块进行系统扩展扩展串行通信模块（如）、现场总装配线上，主控通过网络连接RS-232/485PLC Profibus方式包括本地扩展（通过扩展底板直接连接线模块（如、、多个远程站，采集传感器信号和控制执Profibus-DP DeviceNetI/O）和远程扩展（通过通信网络连接远程）、工业以太网模块（如行器；同时通过工业以太网与上位监控系统I/O CANopenProfinet站）扩展模块与基本单元通过内部总线或、）和无线通信模块（如和其他通信，实现生产信息共享和协同EtherNet/IP WIFIPLC通信网络交换数据，实现统一控制、）通信模块是实现联网和控制不同层级和功能的模块组合，构成了Bluetooth PLC系统集成的关键组件完整的自动化控制网络系统配置原则PLC模块选择1根据控制需求，选择合适的模块、模块和通信模块考虑因素包括处理速度、存储容量、点数、通信能力、扩展CPU I/O I/O能力和特殊功能需求应选择足够的性能余量，以应对未来扩展同时考虑模块的可靠性、可维护性和技术支持电源计算准确计算系统总功耗，包括模块、模块、通信模块以及连接的传感器和执行器的功耗电CPU I/O2源容量应留有以上的余量，以应对负载波动和系统扩展对于大型系统，可能需要多个电源30%模块分区供电，并考虑冗余电源配置以提高可靠性布局考虑合理规划系统的物理布局，包括机架排列、模块分组和接线方式PLC将频繁发热的模块（如模块）与高功率模块分开，确保足够的散热CPU3空间模拟量模块应远离强电和干扰源合理设计电缆走线，避免信号线与电源线平行，减少电磁干扰控制柜设计应考虑防尘、防水、防震和电磁屏蔽等因素，适应工业现场环境第三章编程基础PLC编程软件介绍各厂商提供专用的编程软件，如西门子的PLC

2、三菱的、欧姆STEP7/TIA PortalGX Works编程语言概述龙的等这些软件提供编程、CX-ProgrammerPLC编程语言是根据IEC61131-3国际标准定仿真、调试和在线监控等功能1义的，主要包括梯形图、指令列表、LD IL功能块图、结构化文本和顺序功能FBD ST基本编程元素图等不同语言有各自的特点和适用场SFC景，可根据需要选择PLC编程的基本元素包括输入/输出地址、内部继电器、定时器、计数器、数据寄存器、指令3等正确理解和使用这些元素是编写高效PLC程序的基础编程是实现自动化控制功能的核心环节，通过编程将控制逻辑转化为可执行的指令掌握编程基础，需要了解各种编程语言的特点和适PLC PLCPLC用场景，熟悉编程软件的使用方法，以及深入理解基本编程元素的功能和使用规则随着自动化技术的发展，编程语言和编程方法也在不断演进，从早期的继电器梯形逻辑发展到现在支持面向对象的高级语言，为复杂控制系统PLC的实现提供了更强大的工具梯形图编程语言基本概念图形符号编程规则梯形图是最常用的编程语言，其梯形图使用标准化的图形符号表示各种逻辑梯形图编程遵循一定的规则每个梯级必须LAD PLC图形表达方式类似于继电器控制电路图，由元素常用的符号包括常开触点表示从左电源线开始，到右电源线结束；触点可NO横向的梯级和纵向的两条供电线路条件判断，在满足条件时导通；常闭触点以串联（表示逻辑）或并联（表示rungs AND OR组成梯形图的主要优势在于其直观性，特表示反向逻辑条件，在不满足条件时导逻辑）；一个梯级可以有多个输出，但应避NC别适合有电气背景的技术人员学习和使用通；线圈表示控制输出；功能块表示免逻辑混乱；复杂逻辑可以分解为多个简单Coil梯形图程序从上到下、从左到右执行，符合复杂的功能单元，如定时器、计数器、运算梯级；程序应当结构清晰，便于理解和维护控制逻辑的思维方式等这些符号组合形成完整的控制逻辑网络合理使用注释和符号名称，增强程序可读性指令列表编程语言基本概念1指令列表是一种文本形式的低级编程语言，类似于汇编语言，由一系列指令和IL操作数组成每条指令对应一个基本操作，如逻辑操作、数据传送、算术运算等指令列表编程直接对应内部的执行机制，因此执行效率高，特别适合资源受限PLC的小型和需要优化执行效率的场合PLC指令格式2指令列表的基本格式为操作码操作数，如表示加载输入的状态常见LD X0X0操作码包括加载、与、或、输出、置位、复位LDANDOROUTSETRST、定时、计数等操作数可以是地址标识符、常数或标签指令之间TMRCNT可以有跳转和调用关系，构成完整的程序流程编程规则3指令列表编程需要遵循严格的语法规则，操作码和操作数之间必须有空格；一行通常只包含一条指令；可以使用标签标识程序位置，便于跳转；复杂逻辑可以分解为子程序或子例程，通过调用指令执行指令列表编程要求程序员对内部机制有PLC较深理解，编程难度较高，但具有较高的灵活性和执行效率功能块图编程语言1基本概念2图形符号3编程规则功能块图是一种图形化编程语言，功能块图使用矩形框表示功能块，每个功能块图编程需要注意信号流向和执行FBD借鉴了电子电路图的表示方法，通过功功能块有明确的输入和输出端子常见顺序信号从左向右、从上到下流动；能块和连线来描述信号流和数据处理过的功能块包括逻辑功能块、、功能块的执行顺序由信号依赖关系决定ANDOR程功能块图特别适合表达复杂的数据等、算术功能块、、，无依赖关系的功能块可以并行执行；NOTADD SUBMUL处理和控制算法，广泛应用于过程控制、等、比较功能块、、等避免信号循环依赖，可能导致程序异常DIVGT LTEQ和运动控制领域程序由各种功能、数据处理功能块选择器、限幅器等以；复杂功能可以封装为自定义功能块，FBD块和连接它们的信号线组成，信号从输及复杂功能块控制器、滤波器等实现模块化和重用良好的功能块图程PID入端流向输出端，形成完整的处理链路信号线连接各功能块，表示数据流向序应当结构清晰，层次分明，便于理解和维护结构化文本编程语言基本概念语法规则结构化文本是一种高级文本编程语语言的基本语法包括变量声明和赋ST ST言，类似于或语言，具有强大的值（如）；条件语句（Pascal Ca:=10;IF-THEN-文本表达能力语言支持复杂的数学）；循环语句（ST ELSE-END_IF FOR-DO-计算、条件判断、循环结构和函数调用）；END_FOR,WHILE-DO-END_WHILE等高级编程特性，特别适合实现复杂的函数和功能块调用；每个语句以分号结数学算法和数据处理逻辑语言的出束；支持运算符（算术、比较、逻辑）ST现大大提高了的编程效率和程序的可和表达式；支持注释（使用或）PLC//**读性，是现代编程的重要趋势语言的语法规则严格但直观，便于开PLC ST发复杂算法编程示例一个典型的程序示例可能是ST IFTemperature100THEN Valve:=TRUE;Alarm:=TRUE;ELSE IFTemperature80THEN Valve:=TRUE;Alarm:=FALSE;ELSE Valve:=这段代码根据温度值控制阀门和报警器的状FALSE;Alarm:=FALSE;END_IF;END_IF;态语言的表达能力使得复杂控制逻辑可以简洁清晰地表达，避免了图形化语言在处ST理复杂算法时的繁琐基本指令PLC位指令定时器指令计数器指令位指令操作单个二进制位，是编程的定时器指令用于实现时间控制功能，根计数器指令用于计数事件发生的次数，PLC基础指令常用的位指令包括据时间条件触发或延迟操作常见的定根据计数值触发相应操作常见的计数LD/LDI读取常开常闭触点状态、与时器类型包括通电延时定时器、器类型包括加计数器、减计数器/AND/ANI/TON CTU与非运算、或或非运算、断电延时定时器和脉冲定时器和加减计数器计数器参OR/ORI/TOF TPCTD CTUD输出到线圈、置位、复定时器参数通常包括触发条件、定时数通常包括计数触发条件、预设值、复OUTSETRST位等位指令通常用于处理开关量信号值和定时状态等定时器广泛应用于工位条件和计数值等计数器在产品计数，实现基本的逻辑控制功能，如顺序控业控制中的延时启动、延时停止、脉冲、批次控制、循环操作等场合有广泛应制、联锁保护等位指令的执行效率高产生、周期执行等时序控制场合，是实用，是实现数量相关控制功能的基础指，是构建复杂控制逻辑的基本元素现时间相关控制逻辑的关键指令令功能指令PLC数据传送指令数据传送指令用于在不同存储区域之间移动数据，包括移动单个数据、MOVBMOV块移动、填充移动等这些指令使数据能够在不同寄存器、存储区域甚至不FMOV同之间传输，是数据处理的基础数据传送指令在配方管理、参数设置、数据记PLC录等应用中尤为重要，确保控制系统中的数据流动和共享算术运算指令算术运算指令实现数值计算功能，包括加法、减法、乘法、除ADDSUBMULDIV法、增量、减量等基本运算，以及平方、平方根、正弦INCDECSQRSQRTSIN、余弦等高级数学运算这些指令支持整数、浮点数等不同数据类型，为复杂COS计算和算法实现提供基础，广泛应用于过程控制、数据分析等场合比较指令比较指令用于比较两个数值的大小关系，包括大于、小于、等于、大GTLTEQGE于等于、小于等于、不等于等比较结果通常作为条件用于后续控制逻辑LENE比较指令是实现判断和分支控制的基础，在阈值检测、范围控制、排序等应用中发挥重要作用，是构建智能控制系统的关键元素高级指令PLC数据处理指令程序流控制指令通信指令数据处理指令用于复杂数程序流控制指令用于改变通信指令用于实现与PLC据操作，包括位操作类指程序的执行顺序，包括跳其他设备的数据交换，包令如位移、位反转、位测转指令、子程序调括串口通信指令如指JMPRS试、数据转换指令如用指令、中断控制令、网络通信指令如CALL转换、浮点转换、数指令、程序分支指、协议处理BCDEI/DI SEND/RECV据整理指令如排序、查找令如主控复位等指令等这些指令支持多MCR、表操作等这些指令提这些指令实现了程序的模种通信协议和数据格式，供了强大的数据处理能力块化和结构化，使复杂的使能够与各种自动化PLC，使能够处理各种复控制逻辑可以分解为相对设备、传感器、上位机等PLC杂数据结构和数据格式独立的功能模块合理使进行有效通信在分布式在数据采集、信号处理、用程序流控制指令，可以控制系统、数据采集系统数据分析等应用中，数据提高程序的可读性、可维和工业物联网应用中，通处理指令极大地简化了编护性和执行效率信指令是实现设备互联互程复杂度通的关键第四章程序设计方法PLC程序设计步骤程序设计通常遵循以下步骤首先分析控制需求，明确控制对象的特性和控制目PLC标；然后进行系统设计，确定控制策略和硬件配置；接着进行分配，为每个输入I/O输出信号分配地址；之后编写控制程序，实现具体控制逻辑；最后进行程序测试和调试，确保控制功能正确实现这一系统化的设计流程有助于提高程序的质量和效率程序结构设计良好的程序结构是高质量程序的基础常用的结构设计方法包括按功能模PLC块划分，将不同功能放在不同程序块中；按控制流程划分，将初始化、主控制、数据处理等逻辑分开；采用自上而下的设计方法，先搭建框架，再填充细节清晰的程序结构使程序更易理解、维护和扩展，同时有助于多人协作开发程序优化技巧程序优化旨在提高程序的执行效率、可靠性和可维护性常见的优化技巧包括减少冗余代码，避免重复计算；合理使用中间变量，减少复杂表达式；优化扫描周期，将耗时操作放在特定时刻执行；合理使用注释和符号名称，提高程序可读性；严格控制程序结构，避免无序跳转和复杂嵌套这些优化技巧可显著提升控制系统的性能PLC顺序控制程序设计基本概念1顺序控制是最基本的控制方式，指按照预定的步骤和顺序执行一系列操作顺序控PLC制的特点是控制动作有明确的先后关系，每个步骤都有确定的开始条件和结束条件顺序控制广泛应用于机械加工、装配线、包装设备等场合，是最常见的应用类型顺PLC序控制程序设计的关键是正确定义各个步骤的条件和动作设计方法2顺序控制程序的主要设计方法包括步进顺控法，使用步进继电器或状态寄存器记录当前步骤，根据步骤执行相应动作；状态图法，将控制过程抽象为状态和转换的集合，使用状态转换图描述控制逻辑；顺序功能图法，使用标准的语言直SFC IEC61131-3SFC观表达顺序控制逻辑选择合适的方法取决于控制需求的复杂度和程序员的习惯应用实例3一个典型的顺序控制实例是自动装配站首先检测工件到位信号，然后启动夹紧气缸固定工件；夹紧到位后，启动钻孔电机进行加工；加工完成后，退回钻头；最后松开夹具，将工件传送到下一工位这一过程需严格按顺序执行，每一步都依赖前一步的完成，是典型的顺序控制应用程序设计需确保各步骤安全可靠地按顺序执行状态转换程序设计设计方法状态转换程序设计通常采用状态机模型，主要步骤包括识别系统的所有可能状态；定义每个状态下的控制动作；确定状态间的转换条件；绘制状态转换图，2直观表示状态关系；根据状态图编写程序代码常用基本概念的编程技术包括状态位法使用位变量表示状态、状状态转换控制是一种以系统状态为中心的控制方法，态寄存器法使用数值变量表示状态和状态表法使用整个控制过程被划分为有限个状态，系统在不同状态查找表实现状态转换逻辑下执行不同动作，并根据条件在状态之间转换状态1转换控制适用于系统行为可以明确划分为若干状态的应用实例场合，如设备的运行模式控制、工艺流程控制等状一个典型的状态转换控制实例是水箱自动控制系统态转换程序的核心是状态定义、状态保持条件和状态系统包含空闲、加水、加热、保温和排水五个转换条件的设计状态在空闲状态，系统等待启动命令；收到命令后3转入加水状态，启动水泵；水位达到设定值后转入加热状态，启动加热器；温度达到设定值后转入保温状态，维持水温；收到排水命令后转入排水状态，打开排水阀；排空后回到空闲状态时序控制程序设计基本概念设计方法时序控制是一种基于时间的控制方法，控时序控制程序设计主要采用以下方法简制动作按照预定的时间安排执行，动作的单延时法，使用单个定时器实现固定延时触发和持续都受时间因素的影响时序控；级联定时法，多个定时器串联实现复杂制广泛应用于需要精确时间控制的场合，时序；时间驱动状态机，结合状态转换和如交通信号灯控制、批次工艺控制、设备定时控制；周期控制法，使用循环定时器定时启停等时序控制的核心是定时器的实现周期性操作设计时需注意定时器的使用和时间条件的设计，通过定时器实现类型选择延时通电延时断电脉冲、定时//基于时间的逻辑判断和控制动作值设置和定时器复位条件，确保时序控制的准确性和可靠性应用实例一个典型的时序控制实例是工业烘箱温度控制启动后，加热器全功率运行分钟快速升温10；然后以功率运行分钟进行稳定加热；接着以功率运行分钟进行保温；最后关50%2030%30闭加热器，开启冷却风扇分钟；冷却完成后系统自动停止整个过程严格按照预设的时间5安排执行，是典型的时序控制应用程序设计需确保各时间段的准确控制和平稳过渡模拟量处理程序设计基本概念设计方法应用实例模拟量处理是指对连续变化的信号如温模拟量处理程序设计主要包括以下步骤一个典型的模拟量处理实例是锅炉温度度、压力、流量等进行采集、转换、处信号采集，通过模拟量输入模块读取控制系统热电偶采集锅炉温度，输出理和输出的技术在系统中，模拟量原始数据；信号转换，将原始数据转换信号；的模拟量输入模块将PLC4-20mA PLC处理涉及模拟量输入模块将实际信号转为工程单位，通常使用线性比例公式该信号转换为的数字量；程序将0-4000换为数字量和模拟量输出模块将数字量；信号滤波，消除信号噪声，常数字量转换为℃的实际温度值；滤y=ax+b0-200转换为模拟信号模拟量信号通常以工用方法包括平均滤波、中值滤波和一阶波算法消除温度波动；控制算法计算PID程单位表示，需要通过线性变换将原始滞后滤波等；信号处理，根据处理后的所需的控制输出；模拟量输出模块将控数据转换为有实际意义的数值，如将数据执行控制算法，如比例控制、控制量转换为信号，控制调节阀开4-PID4-20mA电流信号转换为℃温度值制等；输出控制，将控制量转换为模拟度，从而实现锅炉温度的精确控制20mA0-100输出信号，控制执行器。