PLC课程设计（论文）-四层电梯及刀库.doc

一plc的产生和分类11. plc的发展历程12.plc的应用领域32.1关量的逻辑控制开32.2模拟量控制42.3运动控制42.4过程控制42.5数据处理42.6通信及联网4二四层电梯51系统原理说明52.i/o端子分配图63. 梯形图73.1 外召唤信号登记及消除73.2 内指令信号登记及消除83.3 行程开关的处理93.4 电梯上行103.5 电梯下行113.6内指令外召唤信号的保持133.7 各楼层停车信号143.8定时五秒153.9复位16三、刀库171.系统原理说明172.i/o端子分配图183.梯形图及每一网络相应的注释184. 中间继电器、转换指令、i/o、段码指令等用途22四心得体会23五参考资料23一plc的产生和分类1. plc的发展历程在工业生产过程中，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。随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，plc也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：1.1早期的plc（60年代末70年代中期）早期的plc一般称为可编程逻辑控制器。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相结合的产物。这时的plc多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在i/o接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的plc的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中plc特有的编程语言梯形图一直沿用至今。 1.2中期的plc（70年代中期80年代中后期）20世纪70年代中末期，微处理器的出现使plc发生了巨大的变化，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，美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为plc的中央处理单元（cpu），使其功能发生了飞跃。这样，使plc得功能大大增强。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程i/o模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使plc得应用范围得以扩大。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。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。1.3近期的plc（80年代中后期至今）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%。由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的plc所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高plc的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得plc软、硬件功能发生了巨大变化。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、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。2.plc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、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。2.1关量的逻辑控制开这是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。2.2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制。2.3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。2.4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。pid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应用。2.5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。2.6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。二四层电梯1系统原理说明 其动作要求如下：（1）电梯上行：当电梯停于1楼1f或2f、3f时，4f呼叫，则上行到4楼，碰行程开关后停止。当电梯停于1f或2f时，3f呼叫，则上行到3f，碰行程开关后停止。当电梯停于1f时，2f呼叫，则上行到2f，碰行程开关后停止。当电梯停于1f时，2f、3f同时呼叫，则上行到2f后，停5秒种，继续上行到3f后停止。当电梯停于1f时，3f、4f同时呼叫，则上行到3f后，停5秒后，继续上行到4f后停止。当电梯停于1f时，2f、4f同时呼叫，则上行到2f后，停5秒后，继续上行到4f后停止。当电梯停于1f时，2f、3f、4f同时呼叫，则上行到2f后，停5秒后，继续上行到3f后，停5秒后，继续上行到4f后停止。当电梯停于2f时，3f、4f同时呼叫，则上行到3f后，停5秒后，继续上行到4f后停止。（2）电梯下行当电梯停于4f或3f、2f时，1f呼叫，则下行到1f，碰行程开关后停止。当电梯停于4f或3f时，2f呼叫，则下行到2f，碰行程开关后停止。当电梯停于4f时，3f呼叫，则下行到3f，碰行程开关后停止。当电梯停于4f时，3f、2f同时呼叫，则下行到3f后，停5秒种，继续下行到2f后停止。当电梯停于4f时，3f、1f同时呼叫，则下行到3f后，停5秒后，继续下行到1f后停止。当电梯停于4f时，2f、1f同时呼叫，则下行到2f后，停5秒后，继续下行到1f后停止。当电梯停于4f时，3f、2f、1f同时呼叫，则下行到3f后，停5秒后，继续下行到2f后，停5秒后，继续下行到1f后停止。当电梯停于3f时，2f、1f同时呼叫，则下行到2f后，停5秒后，继续下行到1f后停止。（3）各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。（4）电梯停于某一层时，数码管应显示该层的楼层数。（5）电梯上、下行时，相应的标志灯应亮。（6）启动时，当电梯没有停在任何楼层，可自动向上或向下停靠。（7）设定关闭电梯的功能，当电梯完成最后一个呼叫请求后，延时3秒后，自动返回1f。2.i/o端子分配图序号名 称输入点序号名 称输出点0一层行程开关i0.00电梯上行记忆q0.01二层行程开关i0.11电梯下行记忆q0.12三层行程开关i0.22电机正转q0.23四层行程开关i0.33电机反转q0.34内呼一楼i0.44内呼一楼指示q0.45内呼二楼i0.55内呼二楼指示q0.56内呼三楼i0.66内呼三楼指示q0.67内呼四楼i0.77内呼四楼指示q0.78一层外呼上行i1.08复位q2.09二层外呼上行i1.110三楼外呼上行i1.211二楼外呼下行i1.312三楼外呼下行i1.413四楼外呼下行i1.53. 梯形图3.1 外召唤信号登记及消除3.2 内指令信号登记及消除点动内呼按钮，信号登记显示。到层信号取消本系统设一楼为基站，3秒内无任何操作，电梯自动返回一楼。3.3 行程开关的处理3.4 电梯上行3.5 电梯下行3.6内指令外召唤信号的保持3.7 各楼层停车信号3.8定时五秒3.9复位三、刀库1.系统原理说明1.该单元设有启动，停止和送刀号按钮，i1.0和i1.1分别为启动按钮和送刀号按钮，i2.0为停止按钮。2.刀库捷径方向选择控制要求加工中心刀库回台式模拟装置，上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、8。刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按顺时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。这时数码管将显示该刀号地址。拔码开关用来选择刀号。选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转（即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。3.plc的基本结构框图如下：接口部件输出输入接口部件 中央处理单元 cpu板 接受 驱动 现场信号 受控元件 电 源 部 件2.i/o端子分配图输入电器输入点输出电器输出点启动按钮i1.0刀库正转q1.0送刀号按钮i1.1刀库反转q1.1停止按钮i2.0 传感器感应8刀号地址i0.0i0.7目标刀号地址设定i1.2i1.53.梯形图及每一网络相应的注释传感器感应到相应的刀号位置，就会得到一个相应的高电平，从而通过传送指令将对应的十六进制数传给vw150按下i1.0启动按钮驱动中间继电器m0.6，并形成自锁。按下i2.0停止按钮中间继电器m0.6失电。当m0.6得电，并且传感器没有感应到任何刀号时，m4.1（作用同q1.0）得电，刀库正转。若感应到刀号位置则m4.1断电，刀库停止正转。在操作台上按下按钮选择目标刀号地址，其形式为8 4 2 1码，从而驱动m1.0m1.3，当按下送刀号按钮i1.1时，再将目标刀号地址传给vw250将当前刀库所在位置vw150和目标刀号地址vw250分别传给vw200和vw100比较当前刀库所在位置vw200和目标刀号地址vw100是否相等，若相等则停止转动。并将m4.1和m4.2都代表q1.0（即正传）。按下送刀号按钮i1.1，比较当前刀库所在位置vw200和目标刀号地址vw100是否相等，若不相等则驱动中间继电器m0.7，若相等则m0.7断电。若当前值大于目标刀号地址，则用当前值vw200减vw100将差值传给vw300，并驱动m3.1，若当前值小于目标刀号地址，则用当前值vw200加