PLC原理与应用课程设计-注塑机电气控制系统设计.doc

等级:湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 PLC原理与应用 课题名称 注塑机电气控制系统设计 专业班级 测控技术1102 班 姓 名 学 号 指导教师 2014年12月5日湖 南 工 程 学 院课程设计任务书课程名称 PLC原理与应用 课题名称 注塑机电气控制系统设计 专业班级 测控技术1102 班 姓 名 学 号 指导教师 审 批 任务书下达日期2014年11月23日课程设计完成日期2014年12月5日设计内容与要求一. 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制注塑机控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。3.选择电器元件，列出电器元件明细表。4.编写设计说明书。三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图和GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。主要设计条件每人一个PLC实验箱和一台编程电脑。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写）。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排1.第一周星期一上午：课题内容介绍。2.第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3.第一周星期二第二周星期一：确定控制方案。绘制搬运机械手电气控制系统的电气原理图、PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4.第一周星期一：上机调试程序。5.第一周星期二星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献1 刘星平.PLC原理及工程应用M.北京：中国电力出版社2 廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社3 万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社4 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册M.北京：水利电力出版社5 谢桂林.电力拖动与控制M.北京：中国矿业大学出版社6 刘星平.可编程控制器实验指导书. 湖南工程学院附录：课题简介及控制要求（1）课题简介注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。图1是注塑机工作流 图1 注塑机工作流程图由图1可知，电磁阀YV1YV8在各工序的动作顺序是在闭模工序，YV1、YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类。（2）控制要求 控制系统应具有手动、单周循环和连续循环三种工作方式。 当控制系统按单周循环或连续循环方式工作时，应能满足注塑机的整个工艺过程要求。 在单周循环工作方式下，应能向注塑机发出启动、紧急停止操作命令；在连续循环工作方式下，应能向注塑机发出启动、预停、紧急停止操作命令。 控制系统应具有计数功能，当注塑机所加工的塑料制品的件数达到要求时，应能自动停机。目录第1章 概述11.1 控制对象概述11.2 控制要求11.3 设计任务2第2章 控制方案论证32.1 继电器控制方案32.2 单片机控制方案32.3 PLC控制方案42.4本课题方案论证4第3章 控制系统的硬件设计53.1 PLC输入元件选择53.2 PLC输出元件选择53.3 PLC型号选择53.4 PLC I/O元件分配63.5 PLC I/O接线图绘制73.6 控制系统操作面板设计8第4章 控制系统程序设计94.1 控制系统的总体结构94.2 公用子程序设计104.3 手动子程序设计104.4 单周/连续循环子程序设计15第5章 PLC程序的调试185.1 公用子程序调试185.2 手动子程序调试195.3 单周/连续子程序调试20结束语21参考文献22致谢23附录24附录124附录230第1章 概述1.1 控制对象概述控制系统是注塑机控制系统的一个重要部分，其性能的优劣对整机有着至关重要的影响，随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC（可编程控制器）不仅用逻辑编程取代了硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理的功能，真正成为一种计算机工业控制装置。PLC的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，所以在工业发达国家，PLC在其自动化设备中的比例占首位。近年来，我国的PLC技术也从初期的引进、消化走向吸收和推广应用阶段，并且在许多工业领域取得了良好的经济效益和社会效益。 早期的注塑机由于当时的条件或成本限制多用继电器电路控制，其故障率高、维修周期短、设备工作效率低。随着工业控制技术的飞速发展和产品档次的提高，现今注塑机多采用PLC（或专用控制器）加人机界面的控制系统，生产自动化程度的大为提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争。1.2 控制要求 控制系统应具有手动、单周循环和连续循环三种工作方式。 当控制系统按单周循环或连续循环方式工作时，应能满足注塑机的整个工艺过程要求。 在单周循环工作方式下，应能向注塑机发出启动、紧急停止操作命令；在连续循环工作方式下，应能向注塑机发出启动、预停、紧急停止操作命令。 控制系统应具有计数功能，当注塑机所加工的塑料制品的件数达到要求时，应能自动停机。1.3 设计任务注塑机用于热塑性塑料的面型加工，注塑机籍助8个电磁阀YV1YV8完成闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退、复位等工序，其中注射和保压工序需要延时一定的时间。电磁阀YV1YV8在各工序的动作顺序是在闭模工序，YV1、YV3动作；在射台向前工序，YV8动作，在其余工序，电磁阀的动作顺序以此类。第2章 控制方案论证2.1 继电器控制方案继电器控制是利用各电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。采用硬线连接, 连线多而复杂, 对今后的逻辑修改、增加功能很困难。而且依靠机械触点的吸合动作来完成控制的继电器控制系统, 工作频率低, 工作速度慢。继电器控机械结构易受环境温度和湿度变化的影响, 造成定时的精度不高。继电器系统安装后, 受电器设制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制，且时间继电器内部的备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响, 系统在今后的灵活性、扩展性很差。继电器控制可实现逻辑功能, 但不具备计数的功能。继电器控制使用大量的机械触点, 触点在开闭时会产生电弧, 造成损伤并伴有机械磨损, 使用寿命短, 运行可靠性差, 不易维护。2.2 单片机控制方案单片机控制系统成本较低，由于现在单片机的价格相对都比较低，而且外围电路的元器件价格也不高，所以整体设计起来，成本比较低。同时可以对外部存储容量根据需要进行扩展，设计可以相对比较灵活。在设计过程中有许多已经设计很完善的子程序，所以在系统软件设计中可以直接调用，减少较大工作量。但是单片机控制系统系统硬件设计相对比较复杂，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，影响系统开发的时间。而且系统的抗干扰能力相对较差，在系统设计中，虽然注意了芯片、器件选择、去耦滤波、电路板的布线，通道隔离以及屏蔽。但由于工厂的条件比较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。同时系统需要自己设计电源，而且不能保证系统的可靠运行。维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。2.3 PLC控制方案PLC中逻辑控制是以程序的方式存储在内存当中, 改变程序, 便可改变逻辑。连线少、体积小、方便可靠。PLC采用程序指令控制半导体电路来实现控制, 稳定、可靠, 运行速度大大提高了。在PLC内部 是由半导体电路组成的定时器以及由晶体振荡器产生的时钟脉冲计时, 定时精度高。使用者根据需要, 定时值在程序中便可设置, 灵活性大, 定时时间不受环境影响。PLC具有专用的翰人和输出模块, 理论上连接可以无穷多。连线少, 灵活性可扩展性好。PLC内部有特定的计数器, 可实现对生产设备的步进控制。而且PLC采用微电子技术, 内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。体积小, 寿命长, 可靠性高, 并且能够随时显示给操作人员, 及时监视控制程序的执行状况, 为现场调试和维护提供便利。2.4本课题方案论证在本课题中，因为用到的继电器不多，而且没有计数功能，为了课题的简单实用，不建议实用继电器控制，同时选择单片机控制系统，需要设计包含扩展电路部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大，程序复杂，所以选择单片机系统，能简单有效高效率完成本课题。第3章 控制系统的硬件设计3.1 PLC输入元件选择表3-1 PLC输入元件明细表序号名称符号数量型号主要技术参数备注1转换开关SA1LW54对常开触点2按钮SB12LA18-22常开2、对常闭2对、钮数13行程开关SQ8JLXK1-111常开1对常闭1对最大电压500V3.2 PLC输出元件选择表 3-2 PLC输出元件明细表序号名称符号数量型号主要技术参数备注1电磁阀YV8SY3000动作频率10、响应时间12ms3.3 PLC型号选择PLC型号选择CPU224 CN/AC/DC/Relay模块，该模块是14路输入，10路输出，因为输出信号为八个电磁阀，所以该型号满足设计要求，同时也不会有太大浪费。3.4 PLC I/O元件分配表3-3 PLC输入/输出元件分配表输入元件输入地址输出元件输出地址SAI0.0YV1Q0.0I0.1I0.2SB1-SB4I0.3-I0.7YV2Q0.1SB6-SB11I1.0-I1.5YV3Q0.2SB12I2.0YV4Q0.3SQ1-SQ3I2.1-I2.3YV5Q0.4SQ4-SQ7I2.4-I2.7YV6Q0.5SQ8I3.0YV7Q0.6YV8Q0.73.5 PLC I/O接线图绘制图3-1 I/O接线图3.6 控制系统操作面板设计图3-2 控制面板第4章 控制系统程序设计4.1 控制系统的总体结构图4-1 主程序4.2 公用子程序设计图4-2 公用子程序4.3 手动子程序设计对照注塑机控制系统工艺流程图和顺序功能图设计手动子程序梯形图图4-3 注塑机控制系统工艺流程图图4-4 注塑机控制系统程序流程图图4-5 手动程序4.4 单周/连续循环子程序设计图4-6 单周/连续子程序第5章 PLC程序的调试5.1 公用子程序调试图5-1 公用子程序手动控制调试图5-2 公用子程序单周/连续控制调试5.2 手动子程序调试图5-3 手动子程序调试5.3 单周/连续子程序调试图5-4 单周/连续子程序调试结束语在拿到课题，经过一周的查找资料，设计，设计的注塑机控制系统能完成注塑机的手动操作和单周或连续操作。在手动程序调试中能单步运行闭模、射台前进、注射、保压、预塑、射台后退、开模、顶针前进、顶针后退九步动作。同时当打到单周/连续循环动作时，因为没有行程开关仿真，但是在手动操作后也能完成系统所需的控制步骤。所以综上所述，本设计系统能完全实现该课题注塑机的控制。参考文献1 刘星平.PLC原理及工程应用M.北京：中国电力出版社.2010.22 廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社.2010.33 万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版 社.1994.54 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册M.北京：水利电力出版社.1984.115 谢桂林.电力拖动与控制M.北京：中国矿业大学出版社.1997.16 刘星平.可编程控制器实验指导书. 湖南工程学院致谢非常感谢赖指南老师对这两周PLC课程设计的知道，在这两周的PLC课程设计中赖老师每天都会给我们安排两个小时的辅导答疑课，在课堂上赖老师很耐心的给我们讲解本课题的主要要点及设计细节，当我有遇到不懂的地方的时候非常感谢赖老师的帮助。通过这两个星期的课程设计让我对PLC又有了更深的认识和理解，在课程设计中能巩固自己以前所学到的知识加深自己的印象，对自己今后的工作有很重要的影响。衷心的感谢赖老师。此致敬礼！附录附录1主程序共同子程序手动子程序单周/连续子程序总程序梯形33附录2主程序LD SM0.0CALLLD I0.0CALLLDN I0.0CALL公用子程序LDN I2.1AN I2.4A I2.5A I2.6A I3.0= V2.0LD SM0.1O I0.0LPSA V2.0S V0.0, 1R V0.1, 10LPPAN V2.0R V0.0, 11LD I0.5O I2.1O V2.1AN I0.3= V2.1R Q0.0, 8LD I0.2A I0.4O V2.1AN I0.3AN V0.0= V2.1手动子程序LD I0.6AN I2.2AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.0AN V1.1= V0.1LD I1.0AN I2.3AN V0.1AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.0AN V1.1= V0.2LD I1.4AN T37AN V0.1AN V0.2AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.0AN V0.1= V0.3LD I1.5AN T38AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.0AN V1.1= V0.4LD I2.0AN I2.4AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.6AN V0.7AN V1.0AN V1.1= V0.5LD I1.1AN I2.5AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.7AN V1.0AN V1.1= V0.6LD I0.7AN I2.6AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V1.0AN V1.1= V0.7LD I1.2AN I2.7AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.1= V1.0LD I1.3AN I3.0AN V0.1AN V0.2AN V0.3AN V0.4AN V0.5AN V0.6AN V0.7AN V1.0= V1.1LD V0.1O V0.5= Q0.0LD V0.7= Q0.1LD V0.1O V1.0= Q0.2LD V0.7O V1.1= Q0.3LD V1.0O V1.1= Q0.4LD V0.6= Q0.5LD V0.3O V0.4O V0.5= Q0.6LD V0.2O V0.4= Q0.7LD V0.3TON T37, 50LD V0.4TON T38, 200单周/连续子程序LD SM0.1LD I0.2A I3.0A V1.1AN V2.1AN C0OLDO V0.0 LD V1.2 AN C0OLDAN V0.1= V0.0LD V1.1A I0.2A I3.0A V2.1AN C0LD V0.0A I0.3AN I2.1OLDO V0.1AN V0.2= V0.1LD V0.1A I2.2O V0.2AN V0.3= V0.2LD V0.2A I2.3