中北大学信息商务学院可编程控制器课程设计说明书.doc

中北大学信息商务学院可编程控制器课程设计说明书目 录1引言. .11.1设计任务与要求.12PLC介绍.22.1概述.22.2 施耐德M218 PLC. .23 机械手PLC设计.33.1 总体方案.33.2 动作流程图.33.3 PLC I/O点分配. .33.4 PLC外部接线图. .43.5 指令表.53.6 运行表.74 工作原理分析.105 总结.11附录A:梯形图.12参考文献.141 引言 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在特殊环境下的场合，应用得更为广泛。为工业机械手设计一个技术性能优良的控制系统，对于提高工业机械手的整体技术性能来说具有十分重要的意义。本设计正是针对这一课题，选择了施耐德公司的M218可编程控制器(PLC)作为工业机械手的控制系统，这对提升工业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。1.1 设计任务与要求 1、 控制要求 根据下列工艺过程，设计PLC控制程序。其中，动力头从原点(X2处)出发，完成加工任务后，回到原点停下，即单周期运行。二、画出系统动作流程图 三、设计I/O点分配 四、画出PLC的外部接线图五、设计完整的梯形图； 六、编译、下载、运行。 . 图1.1工艺过程1.1.1 实用价值与理论意义 .在机械工业中，机械手的应用意义可以概括如下：（1） 可以提高生产过程的自动化程度,应用机械手有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度。（2） 可以改善劳动条件、避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中。（3） 可以减少人力，便于有节奏地生产。2 PLC介绍2.1 概述 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。它具有可靠性高，抗干扰能力强 ，编程简单，易于掌握，功能完善，灵活方便，体积小、质量轻、功耗低的特点。2.2 施耐德M218 PLC M218PLC的模块采用结构紧凑的外形，高度仅94.5mm,深度仅87.5mm,大大节省了安装空间。还提供了多种IO模块，支持绝大多数Twido TM2系列IO模块及部分TWD系列高功能模块。在CPU模块上集成了许多通信端口，如USB、串口、Etherenet端口强大的性能。拥有功能强大的高性能处理器，具有出色的布尔量、整型、浮点数处理能力。拥有高达1024KB用户内存，最多可存储10K条指令。还提供了多种专用功能，如高速计数、脉冲输出等，便于实现多种复杂控制应用。参数： 100240VAC 防护等级IP20 工作温度0C to +55C 内置运行停止开关 内置以太网 内置2路Modbus串行通讯 内置2路模拟量输入和2路模拟量输出 4路100K单相高速计数高速计数 2路100K高速脉冲输出 7款CPU本体(3个24点, 4个40点）3 机械手PLC设计3.1 总体方案本次PLC机械手设计的工作流程总共有三个：快进、工进和快退。工进分为向下运动和向上运动，并且是先下后上。因本次设计的机械手是自动的，则只需按下启动按钮，机械手将自动运行一周后自动停止。首先设计好PLC外部I/O接点分配图，然后设计梯形图与PLC外部接线图，最后根据所用SoMachine软件对施耐德M218进行编译，下载，运行，发现和修改问题，最后实现所需的功能。3.2 动作流程图动力头从原点(X2处)出发，完成加工任务后，回到原点停下，即单周期运行。从而画出系统的动作流程图3.1如所示： 图 3.1 动作流程图3.3 PLC I/O点分配I/O点分配如表3.1所示： 表3.1 I/O点分配表启动按钮X0工进2启动电磁阀Y7停止按钮X1工进2工作电磁阀Y8前进1按钮X2工进2上升电磁阀Y9工进1按钮X3快进3开启Y10前进2按钮X4快进3自锁电磁阀Y12工进2按钮X5快退开启Y14前进3按钮X6前进2开启电磁阀Y15后退按钮X7全部断开Y16工进1开启电磁阀Y0工进1降停止电阀Y2前进1电磁阀Y4工进1下降电磁阀Y5工进1上升电磁阀Y63.4 PLC外部接线图 图3.2 PLC外部接线图 3.5 指令表指令表如下： 表3.2 指令表 3.6 运行表运行表如下： 表3.3 运行表未启动之前：启动后：4 工作原理分析1）按下启动按钮X0，机械手运行，进行快进1动作，这时Y4线圈闭合并且自锁，此时为快进工作。当Y4延迟10秒后，线圈Y0得电，使得Y0的常开触点闭合Y5也闭合，同时自锁。2）当Y4,Y5闭合时,工进1开始工作，同时Y5的常闭出点断开，快进1停止动作。同时工进1下降工作开始，延时5秒后Y2线圈得点，使得Y1失电，工进1下降动作停止，同时工进1上升工作开始，再延时5秒后，Y15，Y6得电，同时Y6自锁，快进2工作开始。3）快进2工作10秒后，Y7得电，同时Y8得电自锁，Y8常闭触点断开，快进2结束动作。在得电的瞬间Y6，Y8同时开通延迟5秒后Y9得电进行工进2下降工作，再延迟5秒后，Y10得电，同时Y12得电自锁，开始快进3动作。4）Y12得电后延迟10秒，Y13得电，Y13的长开触点闭合，延迟5秒后，Y14得电，其长开出点闭合，进行快退动作。5）延迟30秒后，Y16得电，机械手退回原来的初始位置，所有动作全部自动停止，完成一个周期的运作。5 总结 通过此次PLC程序设计实践,我获益不浅。PLC是今年刚接触的一门新课，刚开始对这门课程很感兴趣，可是学起来的时候感觉有点难度，所以学起来有点畏惧感，以致没怎么学好！每次上实验课的时候，虽然都是尝试着去操作，可还是只会简单的输入程序。我知道PLC程序设计是一门重要的基础课程，是数据结构，操作系统，数据库原理和软件工程等后继课程的基础。而此次课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。同时，在这次课程设计的过程中，我认识到学好PLC要重视实践操作，不仅仅是学习PLC程序设计，还是其它的课程设计，以及其它方面的知识都要重在实践，不能只是学习和重视书本上的理论知识，所以日后在学习过程中，我会更加注视实践操作，使自己更好地学好PLC这门课程。XIV 第 页，共XIV页课程设计说明书附