plc课程设计机械手、温湿度、物料混合.doc

山东交通学院PLC课程设计院(系)别 信息工程系 班 级 电升121 学 号 120817119 姓 名 王保栋 指导教师 韩耀振 时 间 课 程 设 计 任 务 书题 目 机械手、温湿度监控及物料混合的PLC控制系 (部) 信息科学与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电升121 学生姓名 王保栋 学 号 120817119 5 月 20 日至 6 月 2 日 共 2 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2013 年 5 月 31 日一、 设计内容及要求1. 基于PLC的机械手控制启、停按钮合二为一，开始时，按下启动按钮SB后，机械手处于原始位置，Y3亮，过1秒钟，变为放松状态，则Y1亮，Y7亮，准备3秒钟后，机械手开始顺序动作，SW1 按键实现“多次循环/一次循环”的切换，“多次循环”可自动循环完成整个过程，直至按停止按钮复原。“一次循环”实现一次完整工作过程，若仍需工作，则需按键控制。“停止”按钮应设有两个，一个实现立即完全停止，完全停电，而另一个停止按钮按下时，先完成整个工作过程，然后停止。1、机械手下降：延时1秒后，Y1灭，按SQ1，表示到下限位的检测信号，则Y2亮。2、机械手夹紧：延时3秒后， Y3亮，表示夹紧。3、机械手上升：延时1秒后，Y2灭，按SQ2，表示到上限位的检测信号，则Y4亮，4、机械手右行：延时1秒后，Y4灭，按SQ3，表示到右限位的检测信号，则Y5亮，5、机械手下降：延时1秒后，Y5灭，按SQ1，到下限位后，则Y6亮，6、机械手放松：延时2秒后，Y3灭，Y7亮，7、机械手上升：Y6灭，按SQ2，到上限位后，则Y8亮，延时1秒，Y8灭，8、机械手左移：按SQ4，到左限位后，则Y1亮，回到原始位置。2基于PLC的多通道温湿度监控装置用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号，表示为温度、湿度对应的电压信号。分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位，要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。要保证显示精度。当某一路电压值大于2V时，LED闪烁显示，以示报警。同时自动启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。此外，电动机应能单独手动控制启停。3基于PLC的物料混合控制按启动按钮，先加入物料1（I0.0），V1（Q0.0）亮，到水位3（I0.1）时停止加入物料1，V1（Q0.0）灭，延时1秒，加入物料2，V2（Q0.1）亮，到水位2（或水位1）（I0.2或I0.3）时，停止加入物料2，V2灭。进料完毕后搅拌机开始工作，M（Q0.2）亮，先正转10秒，POS（Q0.3）亮，然后反转10秒，NEG（Q0.4）亮，搅拌机停止工作，M灭，打开出料阀出料，V3（Q0.5）亮。待料出完（I0.4）后，重复上述过程。二、设计原始资料南京工学院PLC实验平台物料混合自动控制、EM235模块、机械手实验装置三、设计完成后提交的文件和图表系统原理说明；I/O端子分配图；外部接线结构图；梯形图及每一网络相应的注释；结合具体使用的I/O，定时器，计数器等做系统原理的详细说明；四、进程安排教学内容 学时 地点集中学习 1天 教室资料查阅与学习讨论 1天 图书馆、实验室设计及调试 7天 实验室成果验收 1天 实验室 五、主要参考资料1 王永华，现代电气控制及PLC应用技术M，北京，北京航空航天大学出版社 2007年 11月。2 所用EM235扩展模块原理介绍4目录目录1一、基于PLC的机械手控制21.1系统原理说明21.2机械手动作流程说明21.3 I/O端子分配图51.4外部接线结构图51.5梯形图6二、基于PLC的多通道温湿度监控装置92.1 EM235简介92.2 控制要求132.3 I/O端子分配图142.4 外部接线结构图152.5梯形图16三、基于PLC的物料混合控制213.1 物料混合控制要求213.2 物料混合程序流程图213.3 I/O端子分配图223.4 外部接线结构图223.5 梯形图23四、设计心得体会27五、主要参考资料28一、基于PLC的机械手控制1.1系统原理说明启、停按钮合二为一，开始时，按下启动按钮SB后，机械手处于原始位置，Y3亮，过1秒钟，变为放松状态，则Y1亮，Y7亮，准备3秒钟后，机械手开始顺序动作，SW1 按键实现“多次循环/一次循环”的切换，“多次循环”可自动循环完成整个过程，直至按停止按钮复原。“一次循环”实现一次完整工作过程，若仍需工作，则需按键控制。“停止”按钮应设有两个，一个实现立即完全停止，完全停电，而另一个停止按钮按下时，先完成整个工作过程，然后停止。动作原理如（图1）。（图1）机械手动作原理图1.2机械手动作流程说明1、机械手下降：延时1秒后，Y1灭，按SQ1，表示到下限位的检测信号，则Y2亮。2、机械手夹紧：延时3秒后， Y3亮，表示夹紧。3、机械手上升：延时1秒后，Y2灭，按SQ2，表示到上限位的检测信号，则Y4亮，4、机械手右行：延时1秒后，Y4灭，按SQ3，表示到右限位的检测信号，则Y5亮，5、机械手下降：延时1秒后，Y5灭，按SQ1，到下限位后，则Y6亮，6、机械手放松：延时2秒后，Y3灭，Y7亮，7、机械手上升：Y6灭，按SQ2，到上限位后，则Y8亮，延时1秒，Y8灭，8、机械手左移：按SQ4，到左限位后，则Y1亮，回到原始位置。具体如下图（图2）(图2) 工序图下图（图3）为循环控制下的程序流程图(图3) 机械手控制程序流程图 1.3 I/O端子分配图输入电器输入点输出电器输出点启动/停止按钮SBI0.0起始位置Y1下限位移SQ1I0.1左下限位Y2上限位移SQ2I0.2抓紧Y3右限位移SQ3I0.3左上限位Y4左限位移SQ4I0.4右限位Y5单/多次循环SB1I0.5右下限位Y6放松Y7右上限位Y81.4外部接线结构图1.5梯形图二、基于PLC的多通道温湿度监控2.1 EM235简介EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。图1图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X和X；对于电流信号，将RX和X短接后接入电流输入信号的“”端；未连接传感器的通道要将X和X短接。对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。EM235的常用技术参数：模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压（单极性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 电压（双极性）10V 5V 2.5V 1V 500mV 250mV 100mV 50mV 25mV电流020mA数据字格式双极性 全量程范围-32000+32000单极性 全量程范围032000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出 10V电流输出020mA数据字格式电压-32000+32000电流032000分辨率电流电压12位电流11位下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。EM235开关 单/双极性选择增益选择衰减选择SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON单极性OFF 双极性OFF OFF X1OFF ONX10 ONOFF X100ONON无效ONOFF OFF 0.8OFF ONOFF 0.4OFF OFF ON0.2由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表：单极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0到50mV12.5VOFFONOFFONOFFON0到100mV25VONOFFOFFOFFONON0到500mV125uAOFFONOFFOFFONON0到1V250VONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON0到20mA5AOFFONOFFOFFOFFON0到10V2.5mV双极性满量程输入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFOFF25mV12.5VOFFONOFFONOFFOFF50mV25VOFFOFFONONOFFOFF100mV50VONOFFOFFOFFONOFF250mV125VOFFONOFFOFFONOFF500250VOFFOFFONOFFONOFF1V500VONOFFOFFOFFOFFOFF2.5V1.25mVOFFONOFFOFFOFFOFF5V2.5mVOFFOFFONOFFOFFOFF10V5mV6个DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。EM235输入数据字格式下图给出了12位数据值在CPU的模拟量输入字中的位置图2可见，模拟量到数字量转换器（ADC）的12位读数是左对齐的。最高有效位是符号位，0表示正值。在单极性格式中，3个连续的0使得模拟量到数字量转换器（ADC）每变化1个单位，数据字则以8个单位变化。在双极性格式中，4个连续的0使得模拟量到数字量转换器每变化1个单位，数据字则以16为单位变化。2.2 控制要求用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号，表示为温度、湿度对应的电压信号。分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位，要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。 要保证显示精度。当某一路电压值大于2V时，LED闪烁显示，以示报警。同时自动启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。此外，电动机应能单独手动控制启停。2.3 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I0.0整数位选Q1.0停止按钮I0.1小数位选Q1.1温湿度手动切换I0.2电机Q2.0温湿度自动切换I0.3LED报警Q2.1电机状态切换I0.4右限位Y5右下限位Y6放松Y7右上限位Y82.4 外部接线结构图2.5梯形图三、基于PLC的物料混合控制3.1 物料混合控制要求按启动按钮，先加入物料1（I0.0），V1（Q0.0）亮，到水位3（I0.1）时停止加入物料1，V1（Q0.0）灭，延时1秒，加入物料2，V2（Q0.1）亮，到水位2（或水位1）（I0.2或I0.3）时，停止加入物料2，V2灭。进料完毕后搅拌机开始工作，M（Q0.2）亮，先正转10秒，POS（Q0.3）亮，然后反转10秒，NEG（Q0.4）亮，搅拌机停止工作，M灭，打开出料阀出料，V3（Q0.5）亮。待料出完（I0.4）后，重复上述过程。3.2 物料混合程序流程图3.3 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I0.0加入物料AQ0.0水位3I0.1加入物料BQ0.1水位2I0.2电机启动Q0.2水位1I0.3电机正转Q0.3排空I0.4电机反转Q0.4停止I0.5排出物料Q0.53.4 外部接线结构图3.5 梯形图四、设计心得体会通过这次设计实践我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的综合素质，在没有做实践设计以前，我们对知识的掌握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分