高速公路服务区监控系统分析与设计.pdf

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1、第1章绪论1.1课题背景1.1.1课题来源课题的来源是安徽绩黄高速华阳服务区建设的开放课题：服务区智能化监控系统设计。1.1.2课题背景（1）一方面，PLC以其独特的优势在工业控制领域具有不可或缺的地位。可编程控制器（ProgrableLogicController，简称PLC）已经走过了40多年的历程，以其结构紧凑、可靠性高、功能强、速度快等优点获得广泛应用，已经成为工业控制系统的主流。随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦在不断的发展变化，PLC不断地采用新技术以及不断增强系统的功能和开放性。由于PLC在各方面的优势，在石油化工、电力

2、电子、电器、冶金、机械制造、水处理、医药食品、交通、消防等领域得到了广泛的应用。PLC是自动化领域的支柱产品；新型的PLC产品正在市场上发展应用，特别是小型、微型或高性能的PLC，如用于危险区域的PLC、软逻辑的PLC、集成化、网络化的PLC等。（2）另一方面，在PLC的工业应用中也存在着很多问题。目前国外有200多厂家生产300多种PLC产品，而各个厂商的PLC编程软件独成一体，彼此间的兼容性较差，不同厂家不同型号的PLC难以直接完成程序的移植。当前的各种PLC的开发工具软件都是和制造商的硬件系统设备捆绑在一起的，即某一制造商的PLC的开发工具软件，只能在该制造商提供的硬件上使用。

3、对于用户来说，根据不同的应用场合，需要选择性价比最高的PLC型号。在一套大型的控制系统，或者一个企业的生产现场，往往出现几个厂商的PLC共存的现状。对于使用多种PLC的用户就要熟悉和掌握多种PLC的硬件和软件，使用户投入大量人力和财力，当更换新的第三方的PLC时，就得重新进行人员培训，造成人力资源的极大浪费。11.2PLC概述可编程控制器（简称PLC）：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是一

4、种专为在工业环境应用而设计的工业控制装置，它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、操作维护方便、应用领域广阔等诸多优点，在工业生产中得到了广泛的应用。1.2.1PLC的产生20世纪60年代末，美国的汽车制造业竞争趋向激烈，各生产厂家汽车型号不断更新，由于其加工生产线必须随之改变，因而要求对整个控制系统重新配置。1968年美国通用汽车公司(GM)提出了新型控制器所需具备的十大条件，即著名的GM10条：（1）软连接代替硬接线；（2）维护方便；（3）可靠性高于继电器控制柜；（4）体积小于继电器

5、控制柜；（5）成本低于继电器控制柜；（6）有数据通讯功能；（7）输入115V；（8）可在恶劣环境下工作；（9）扩展时，原系统变更要少；（10）用户程序存储容量可扩展到4K。核心思想：用程序代替硬接线，输入/输出电平可与外部装置直接相联，结构易于扩展，这是PLC的雏形。1969年美国DEC公司研制出世界上第一台PLC(PDP-14)，并在GM公司汽车生产线上应用成功。70年代大规模集成电路和微处理器出现后，正式形成了现在模式的可编程序逻辑控制器PLC产品。随着集成电路和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。因此，仅从实际应用的角度来看，PLC大概经历了如下几个阶段：（1）单机就

6、地控制，取代继电器柜，至今仍然是PLC应用的主流；2（2）数台PLC与1台PC相连，PC完成编程和在运行中做人机界面(80年代后期)；（3）90年代，随着系统集成能力的提高，PLC提供系统通信的能力，构成可编程控制系统PCS(ProgrammableControlSystem)，人机界面逐步完善，具有离散量和模拟量数据采集系统的监控能力；（4）随着近代现场总线、网络、工业PC机、软PLC技术的发展以及系统开放性、电控仪控一体化、管控一体化、IT技术发展的需求，新型的覆盖大、中、小系统的PC正在形成。目前国外有200多厂家生产300多种PLC产品；国内约30家，但没有形成颇具规模的生产

7、能力和名牌产品。1.2.2PLC的应用经过近50年的工业应用，可编程控制器的特点已越来越为广大业界人士认识和接受，使得PLC迅速渗透到工业控制的各个领域，从单机控制到工厂自动化，从机器人、柔性制造系统到工业局域网等，PLC大致有如下几个应用领域：（1）开关量的逻辑控制。PLC取代了传统的继电器控制系统，实现逻辑控制。例如：机床电器控制，冲床、铸造机械、印刷包装机械的控制，以及化工、汽车、冶金行业等行业的过程生产线控制。（2）运动控制。PLC的运动控制功能广