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PLC是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制相结合的产物，特它克服了继电接触控制系统中的机械触点的复杂、可靠性低、耗功高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电器操作维修人员的技能与习惯，采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试与查错也都很方便。 
PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这些变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。 
通过课程设计使学生掌握可编程控制器（PLC）的基本工作原理、指令系统、硬件连接，使学生掌握使用可编程控制器的基本方法，锻炼学生对PLC的编程能力。使得学生理解并掌握可编程控制器的基本结构、运行方式、外部接线及编程方法，训练学生的独立编程能力及用PLC解决现场控制问题的能力。并能根据现场控制要求，自主编程和调试程序，全面建立起用PLC解决一个实际问题的全过程的概念。 
餐馆呼叫控制丰富了餐馆呼叫方式，改变了以往传统的人工直接呼叫的方式。在中餐馆中使用不仅减少了人力资源，更重要的是实现了对餐馆的科学化管理。在现代化社会离不开科学的发展与进步，这样才能给顾客创造一个更好的就餐环境。 
采用的方法是采用可编程控制器作为核心控制件。设计实现新型智能餐馆呼叫系统。实验结果表明，用可编程控制器构成的餐馆呼叫系统结构简单，易于推广。可编程控制器餐馆呼叫系统可以及时准确可靠的实现餐馆呼叫管理，具有良好的应用前景。 
 
 
关键词： 餐馆呼叫单元控制系统；PLC；智能控制；可编程控制器；科学管理  

1绪论 
1.1 引言 
可编程控制器是以计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科学技术为基础而发展起来的一种新型工业控制装置，目前已被广泛应用于各个领域。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现开关量的逻辑控制，因此称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC）。后来可编程控制器采用微处理器作为其控制核心，它的功能已远远超过逻辑控制的范畴，于是人们又将其称为可编程控制器（Programmable Controller, PC）。但因为容易与个人计算机混淆，所以可编程控制器仍被称为PLC。 
PLC从诞生至今，仅有不到40年的历史，得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为现代工业自动化的三大支柱[1]。 
1.2 可编程控制器的产生 
传统的继电接触器控制系统（硬件布线） 优点：结构简单，因而长期广泛应用。 
缺点：采用固定的接线方式。一旦生产要求及生产过程发生变化，必须重新设计线路，重新接线安装。不利于产品的更新换代。还有灵活性、通用性差、体积大、速度慢等特点[2]。 
60年代末期，美国汽车制造工业相当发达，要求不断更换汽车的型号。传统的继电接触器控制系统被淘汰。 
1968年，美国大的汽车制造商GM公司公开招标。研制新的控制系统。提出以下要求：设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。把继电器控制和计算机技术结合起来。但编程要比计算机简单易学，操作方便。系统通用性强[3]。 
1969年，美国数字设备公司研制出世界上台PLC，并在GM公司的汽车生产线上应用成功。其后，日本、德国相继引入。中国1974年研制，1977年成功。 
功能发展史：（名字的由来）早期：顺序控制。包括逻辑运算功能。称PLC（Programmable Logic Controller）70年代：微处理器用于PLC。功能增强、数值运算、数据处理、闭环调节等，称PC。现在：模拟量控制、位置控制等[4]。 
台PLC的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的响应时间快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成功世界上台PLC，型号为PDP-14，投入汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。由于当时开发PLC的主要目的是用来取代继电器逻辑控制系统，所以初的PLC其功能也于执行继电器逻辑、计时、计数等功能[5]。 
    随着微电子技术的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微机技术应用到PLC中，使它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。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相结合的产物。     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。 
    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[6]。 
1.3可编程控制器的发展 
发展：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。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和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）[7]。 
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。世界上生产可编程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。  
20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展快的时期，年增长率一直保持为30~40%。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[8]。  
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。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、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。PLC技术发展呈现新的动向： 
1：产品规模向大、小两个方向发展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。  
2：PLC在闭环过程控制中应用日益广泛[9]。3：不断加强通讯功能。  
4：.新器件和模块不断推出 的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。  
5：编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有的PLC指令系统  
6：发展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。  7：追求软硬件的标准化[10]。 
1.4可编程控制器的特点 
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[11]。 
2.配套齐全，功能完善，适用性强 
PLC发展到，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[12]。 
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[13]。 
4.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。 
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[14]。1.5可编程控制器的性能指标 
1.输入/输出点数（I/O点数） 
2.扫描速度：工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥PLC的多种多样的作用[15]。 
3.内存容量：PLC内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。 用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十k，以至于一百多k。系统内存对于用户，主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件，仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。内存器件种类越多，数量越多，越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表PLC性能的重要指标[16]。 
4.指令执行时间：PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条，多的几百条。指令不同，执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令，而且各种的PLC都有这些基本指令，故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。 
5.指令系统：基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。  数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、X、/等，可进行整形数计算，有的还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。流程控制指令，用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。状态监控指令，用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态，对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助[17]。 
6.内部寄存器 
7.其他：，使用PLC，还要考虑经济指标。经济是基础，经济上不合算，不能带来经济效益，使用PLC也就没有基础。所以，这个指标也是重要的。经济指标简单的就是看价格。一般讲，同样技术性能的PLC，价格低其经济指标就好[18]。

2系统整体设计方案 
2.1方案设计要求 
餐馆呼叫控制系统如图所示：

1. 每个餐桌上安装一个呼叫按钮。 
2. 在客人用餐时，任何一桌客人有要求都可以通过呼叫按钮来呼叫服务员。通过按下桌子上的呼叫按钮，相对应的呼叫指示灯有显示。 3..饭店老板处有复位按钮。 
4.计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表。 5.编写PLC控制程序。 6.完成实验所需要的硬件连接。 
2.2方案说明 
餐厅有十张餐桌比如咖啡馆，每张桌子上都安有一个启动按钮每个启动按钮对应一个指示灯，指示灯和复位按钮都在总服务台或老板那里。当客人用餐时按下自己桌子上的启动按钮，总服务台或老板那儿的指示灯就会亮即提示服务员此餐桌客人需用餐，老板此时按下复位按钮，让服务员给指定的客人上餐。即两个输入信号对应一个输出信号。
 2.3可编程控制器的常用指令

2.4方案设计示意图

3方案设计输入输出地址分配

4 PLC程序控制设计 

4.1外部接线图设计

4.2 梯形图设计

5总结及设计心得 
通过本次课程设计，是我加深了对PLC梯形图、指令表、外部接线图的理解，还有经过查阅资料以及到图书馆学习，也使我更好的了解和认识了关于PLC设计原理和实际中的应用过程。而且我学到了很多书本上面学不到的知识，加深了我对书本知识掌握的程度，增强了我们独立思考、主动查阅资料的能力，明白光有课本知识是远远不够的，只有通过实践，才能更完善的了解并掌握所学知识，同时提高了综合运用知识的能力，巩固和扩展知识领域、培养自己的严谨的科学态度和独立工作的能力。 
这次餐馆呼叫系统的PLC控制设计也可以采用其他系列的PLC来分析和设计，甚至可以用单片机，不过他们的设计思路大致相同，梯形图程序中软件组件及符号有所不同。通过本次餐馆呼叫系统的PLC控制设计，能让我明白理论知识必须与工程实践结合起来，并且要不断学习新的知识，多思考并能够自己从参考资料上汲取知识，加强PLC控制系统的设计动手能力。

 致谢 
在本论文完成之际，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，我要向所有帮助过我的老师、同学表示衷心的感谢！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。在这里请接受我诚挚谢意！在我撰写论文的过程中，老师倾注了大量的心血和汗水。从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，从开题报告的修改、论文的架构拟定到终定稿，他给予了殷切的指导，提出了许多宝贵的意见。在此我表示衷心感谢。无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我受益匪浅，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。后要感谢的是我的父母，他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。 
再次感激我的父说哦老师和身边那些熟悉以及不熟悉、深交过以及未曾有机会深交的朋友。是你们给了我阳光，给了我快乐。谢谢！
我相信随着PLC的功能不断增加，价格不断下降，基于PLC的餐馆呼叫系统将会走入社会普通餐馆。