PLC课程设计.doc

前言 随着社会经济的发展，为了提高劳动生产率，降低成本。减轻公认的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。运料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于运料小车的实际运行。运料小车是工业送料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线、冶金、有色金属盒、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。可编程控制器（PLC）是集计算机技术、自动化控制技术和通信技术于一体的新技术产品，因其具有功能完备、可操作性高、使用灵活方便的优点，已成为工业及各相关领域中发展最快、应用最广泛的控制装置。在此次可编程控制器技术的课程设计中是运料小车的控制设计,希望能通过这次课程设计检验自己的所学知识，锻炼自己分析问题解决问的能力。在整个课程设计报告中内容主要包括：背景；各种硬件介绍、I/O口的分配和PLC的外部接线图；运料小车的程序设计。1、 前言12、 背景32.1 PLC的国内的发展情况3 2.2 PLC的结构和特点3 2.3 PLC的的应用领域3 3、运料小车控制系统43.1 运料小车的设计要求43.2PLC的选用53.3各种硬件介绍53.4 I/O分配53.5 PLC的外部接线图54、程序设计65、总结105、参考文献122、背景2.1 PLC的国内的发展情况作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用可编程序的存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数及算术运算等操作指令，通过数字量、模拟量输入与输出，控制机械运动和生产过程。可编程控制器的定义：可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为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该按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。”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、大连机床电器厂生产的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。2.2 PLC的结构和特点PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。PLC之所以越来越受到控制界人士的重视。是和它的优点分不开的：1）可靠性高，抗干扰能力强2）配套齐全，功能完善，适用性强3）易学易用，深受工程技术人员欢迎4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造5）体积小，重量轻，能耗低2.3 PLC的的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、大连、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化大连等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1）开关量的逻辑控制2）模拟量控制3）运动控制4）过程控制5）数据处理6）通信及联网3、运料小车控制系统3.1 运料小车的设计要求 图3-1 运料小车示意图 系统设有手动、单步、单周期和连续4种工作方式，控制面板如图3-2所示。图3-2 操作面板 如图3-1所示，系统启动后，选择手动的方式，系统处于手动的工作方式，通过X11、X12、X13、X14四个开关的状态决定小车的运行方式。装料开关X13为ON，系统进入装料状态，装料10s；装料开关X13为OFF，左行开关X11为ON，小车左行；卸料开关X14为ON，小车进入卸料，卸料15s；卸料开关X14为OFF，右行开关X12为ON，小车右行。选择自动方式，系统处于自动的工作方式，系统进入装料（10s）左行卸料(15s)右行装料(10s)循环。选择单周期方式，小车运行来回一次。选择单步方式，按一次启动按钮X7一次，小车运行一步。3.2 PLC的选用根据运料小车输入输出设备的分配，同时考虑到适当的余量，所以选用型号的PLC。是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC。有多种特殊功能模块或功能扩展板，可以实现多轴定位控制。3.3各种硬件介绍在这个控制系统中，使用了限位开关、起停开关、型号的PLC、接触器、热继电器和三相电动机。限位开关：(1)用来控制机械设备和旅行限制保护。(2)固定在运动部件生产机械限位开关模块坠毁极限开关触点行动,实现电路交换。(3)是一个行程限位开关基于移动部件的位置的电气切换电路、开关其作用原理类似(4)限位开关广泛应用于各种型号的机床和起重机械,用来控制行程时,限制保护。(6)限位开关还很便宜。热继电器：它是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。热继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。3.4 I/O分配输入、输出设备I/O口分配如表3-3所示。 表3-3 PLC I/O点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号右限位开关ST1X1右行KM0Y0左限位开关ST2X2 左行KM1Y1手动SB1X3 装料KM2Y2单步SB2X4 卸料KM3Y3单周期SB3X5连续SB4X6起动SB5X7停止SB6X10左行SB7X11右行SB8X12装料SB9X13卸料SB10X14热继电器FRX153.5 PLC的外部接线图运料小车是由一台三相异步电动机驱动，电动机正转 ，小车左行，电动机反转，小车右行。小车控制系统的输入，输出设备与PLC的I/O端对应接线图如图3-4所示。 图3-4 运料小车PLC外部接线图4、程序设计根据小车运动的控制要求，画出小车控制系统的程序的总体结构如图4-1所示。 图4-1 运料小车控制系统程序总体结构公用程序：公用程序是为各个子程序做准备的，如图4-2所示。 图4-2 公用程序运料小车的手动子程序：对于运料小车的手动子程序，我采用经验编程法。如图4-3所示。 图4-3 手动子程序 图4-3是手动子程序的梯形图，手动操作时用X11、X12、X13、X14对应的四个开关控制左行、右行、装料和卸料。对于运料小车的自动子程序，我采用起保停电路的编程方法。如图4-4所示。 图4-4 自动子程序由4-4的梯形图，可以画出它的顺序功能图如图4-5所示。 图4-5 自动程序的顺序功能图 根据整个程序的梯形图，写出与之对应的指令表： 表4-6 程序的指令表步序指令步序指令1LD M8002 44OR M80022CALL P10 /程序跳到P10处45AND M63LD X3 46OR M04CALL P11 /程序跳到P11处47ANI M15LD X4 48OUT M06OR X549LD M47OR X650AND X18CALL P12 /程序跳到P12处51AND M79FEND /主程序结束52LD M0P1010LD M8002 53AND X111ZRST M0 M4 /M0M4复位54AND X7 起动12ZRST T0 T1 /T0T4复位55ORB13SRET /子程序P10结束56AND M6P1114LD X13 装料57OR M115AND X158ANI M216ANI T059OUT M117OUT Y260OUT Y218OUT T061OUT T0 19 K10062 K10020LD X11 左行63LD M1 21ANI X264AND T022OUT Y165AND M623LD X14 卸料66OR M224AND X267ANI M325ANI T168OUT M226OUT Y369OUT Y127OUT T170LD M2 28 K15071AND X229LD X12 右行72AND M630ANI X173OR M331OUT Y074ANI M432SRET /子程序P11结束75OUT M3P1233LD X7 起动76OUT Y334AND X6 连续77OUT T1 35OR M7 78 K15036ANI X10 停止79LD M3 37OUT M7 80AND T138LDP X7 /在X7的上升沿起动81AND M639ORI X4 非单步82OR M440OUT M683ANI M041LD M484ANI M142AND X185OUT M443ANI M786OUT Y087SRET /子程序P11结束5、总结本学期我们对可编程控制器（PLC）进行了初步的学习，对可编程控制器（PLC）的工作原理、基本组成和基本指令的使用及应用进行了相关学习。学习结束我基本掌握了PLC编程的相关方法，并能根据实际的控制要求编制相关的控制程序。为了检验我们对实际所学知识的掌握程度，加强我们的实际动手能力和分析问题解决问题的能力，我们进行了此次可编程控制器技术的课程设计。随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。运料小车自动往返顺序控制系统的四种PLC程序设计方法各有特点，在实际应用中，可根据实际情况选择一种来设计程序，以适应不同场合的控制要求。实践证明，这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序，从而提高设计的效率和缩短生产周期。对于PLC的学习和FX-2N软件的摸索，到认识，而由于自己的所编的程序比较简单，所以对这个软件的认识也不是很深入，但是通过这次的自我学习，也学