电气控制与可编程控制器课程设计.doc

目 录1 控制要求与分析21.1 控制要求21.2控制分析22 plc介绍及选型32.1 plc的基本概念32.2 plc的基本结构32.3 plc选型43 电气原理图53.1主电路图53.2 plc i/o接线图64 i/o点分配表、程序、顺序功能图64.1 i/0点分配表74.2 程序74.3顺序功能图155工作过程165.1小车右行175.2 斗门打开175.3小车左行175.4 车门打开186课程设计总结 187 参考文献 181、控制要求与分析11控制要求：装卸料小车工作示意图 一辆小车在a,b两点之间运行，在a,b两点各设一个限位开关，如图所示，小车在a点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关，停止，装料后再返回a地将料卸下。小车要求有4种控制方式。（1） 手动控制方式，（2） 单周期运行控制方式，（3） 双周期运行控制方式，（4） 自动循环运行控制方式。12控制分析：1， 手动控制方式在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车的向前、向后运行，以及车门的打开和料斗门的打开。小车的运行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制，当电磁铁得电时，料斗门或斗门打开，失电时关闭。（1） 手动控制要求 小车向前运行： 小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。 小车向后运行： 小车在a地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至a地点时，小车碰到后限位开关应停下来。 料斗门打开控制： 小车必须在b点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒种后电磁铁失电斗门关闭。 车门打开控制： 小车必须在a地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时10秒种后电磁铁失电，车门关闭。2， 单周期运行控制要求 小车在a地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从a地点运行到b地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到a地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。3， 双周期运行控制要求 小车在a地点时，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期的运行过程。4， 自动循环控制方式要求 小车在a地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。 在手动控制方式下不能运行，单周期，双周期和自动运行方式，反之，在单周期，双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。2、plc介绍及选型2、1 plc的基本概念 可编程控制器(programmable controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(programmable logic controller)，简称plc，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称pc。但是为了避免与个人计算机(personal computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称plc。2、2plc的基本结构plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： a. 中央处理单元(cpu) 中央处理单元(cpu)是plc的控制中枢。它按照plc系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、i/o以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当plc投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高plc的可靠性，近年来对大型plc还采用双cpu构成冗余系统，或采用三cpu的表决式系统。这样，即使某个cpu出现故障，整个系统仍能正常运行。b、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 c、电源 plc的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此plc的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将plc直接连接到交流电网上去。德国西门子公司生产的可编程序控制器在我国的应用相当的广泛，在冶金、化工、印刷、生长线等领域都有应用。西门子公司的plc包括s7-200、s7-300、s7-400,工业网络、hmi人机界面、工业软件等。西门子s7系列的plc体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。近几年西门子公司推出的s7-200 cpu22x系列产品有：cpu222模块、cpu224模块、cpu226模块、cpu226xm模块。s7-200 cpu22x系列产品的主要性能如表所示： 2、3 plc 选型 结合本课题的设计要求，cpu选择cpu224即可，不需要另外再要扩展模块。3、电气原理图主电路图plc i/o接线图4、i/o点分配表、程序、顺序功能图4.1i/o点分配表输入设备输入点编号输出设备输出点编号代号功能代号功能sb自动启动按钮i0.0km1小车向左q0.0sq1后限位开关i0.1km2斗门打开q0.1sq2前限位开关i0.2km3小车向右q0.2sb1小车向右i1.0km4车门打开q0.3sb2小车向左i1.1sb3斗门打开i1.2sb4车门打开i1.3触点sa1转换开关sa手动i0.3触点sa2单周期i0.4触点sa3双周期i0.5触点sa4自动i0.64.2程序 4.3顺序功能图 自动控制程序的顺序功能图5、工作过程总程序结构包括手动程序和自动程序两个程序块，有跳转指令选择执行。当方式选择开关sa接通手动操作方式时，触点sa1闭合，触点sa2，sa3，sa4断开。触点sa1闭合，输入继电器i0.3得电，i0.3断开，执行手动程序。触点sa2，sa3，sa4断开，输入继电器i0.4，i0.5失电，i0.4、i0.5闭合，跳过自动程序不执行。当方式选择开关sa接通单周期或连续操作方式时，触点sa1断开，sa2或sa3闭合，因此输入继电器i0.3失电，而i0.4或i0.5得电，使i0.3闭合，而i0.4或i0.5断开，使程序跳过手动程序而执行自动程序。5.1小车左行：按下左行启动按钮sb1输入继电器i1.0得电i1.0闭合 q0.0得电q0.4断开 使q0.2不能得电，互锁，小车不能右行km1得电 主触点闭合 运料车左行q0.0闭合，自锁小车左行到位，碰压左限位开关sq1输入继电器i0.1闭合i0.1断开 q0.0失电 km1失电 运料车停止左行 i0.1闭合，为q0.1得电做准备 5.2斗门打开：按下打开斗门按钮sb3 输入继电器i1.2得电 i1.2闭合 q0.1得电 q0.1得电，斗门打开 q0.1断开，使得q0.2不能得电，小车不能右行 q0.1闭合，自锁 t39得电，开始10秒计时 计时时间到，t39断开 q0.1失电 q0.1失电，斗门闭合 q0.1闭合，为q 0.2得电做准备5.3小车右行： 按下右行启动按钮sb2输入继电器i1.1得电i1.1闭合 q0.2得电q0.2断开 使q0.0不能得电，互锁，小车不能左行km2得电 主触点闭合 运料车右行q0.0闭合，自锁小车右行到位，碰压右限位开关sq1输入继电器i0.2闭合i0.2断开 q0.2失电 km2失电 运料车停止右行 i0.2合，为q0.3得电做准备5.4车门打开按下打开底门按钮sb4 输入继电器i1.3得电 i1.3闭合 q0.3得电 q0.3得电，底门打开 q0.3断开，使得q0.0不能得电，小车不能左行 q0.3断开，使q0.2不能得电，小车不能右行 q0.3闭合，自锁 t40得电，开始4秒计时 计时时间到，t40 断开 q0.3失电 q0.3失电，底门闭合 q0.3闭合，为q 0.0得电做准备 q0.3闭合6课程设计总结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和internet成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益