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P L C原理课程设计指导教师： 专 业： 学 号： 姓 名： 目 录一、大小球分拣传送机械PLC控制1题目要求 1.1 大小球分拣传送机械示意图 3 1.2控制要求 3 2选择plc的机型 43连续工作的顺序功能图 44. I/O分配表和I/O接线图 5 4.1 I/O分配表 5 4.2 I/O接线图 65出现问题及解决 66.程序和注释 7二、 小型污水处理控制系统1题目及要求 261.1 SBR污水处理工艺的技术要求 261.2 SBR废水处理系统动力设备 271.3 SBR废水处理电气控制系统设计要求 282选择PLC的机型 293I/O接线图 29 3.1 主电路设计 293.2 交流控制电路设计 30 4连续工作的顺序功能图 32 5I/O分配 33 6出现问题及解决 35 7程序和注释 35三、心得体会 47四、参考文献 491、大小球分拣传送机械PLC控制一题目及要求1. 大、小球分拣传送机械示意图2. 控制要求：（1）机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限并有显示。（2）有起动按钮和停止按钮控制运行，设停止时机械臂必须已回到原点。（3）起动后，机械臂动作顺序为：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降释放上升（至上限）左行返回（至原点）。（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0” ）；压着小球时，下限开关LS2接通（=“1” ）。多操作模式1）回初始模式2）手动模式3）自动模式：单周期、和连续3. I/O编址及I/O端子接线图4. 连续工作的顺序功能图5. 编程并调试二选择PLC的机型，扩展I/O模块型号及校验主机的电源负载能力选用西门子S7-200机型，使用18个数字量输入6个数字量输出，不用I/O扩展，满足电源负载能力。三连续工作的顺序功能图起始位置 0 1 2 3 6 7 启动下行 压合下限SQ2吸球 定时1s 上行 压合上限SQ1右行 小球右限SQ4 大球右限SQ5下行下行 5 4 放球 定时1s 上行 压合下限SQ2左行压合上限SQ1 压合左限SQ3四I/O分配表和I/O接线图1.I/O分配表I/0分配表见表1。表1 I/0分配表输入信号I0.0启动按钮SB1I0.1停止按钮SB2I0.2上限位开关SQ1I0.3下限位开关SQ2I0.4左限位开关SQ3I0.5小球右限位开关SQ4I0.6大球右限位开关SQ5I0.7大小球检测开关SQI1.0手动运行选择开关SB3I1.1单周期运行选择开关SB4I1.2连续运行选择开关SB5I1.3原点选择开关SB6I1.4手动上行开关SB7I1.5手动下行开关SB8I1.6手动右行开关SB9I1.7手动左行开关SB10I2.0手动抓球开关SB11I2.1手动放球开关SB12输出信号Q0.0原点位置指示灯HLQ0.1抓球电磁铁YAQ0.2下行中间继电器KA1Q0.3上行中间继电器KA2Q0.4右行中间继电器KA3Q0.5左行中间继电器KA42.I/O接线图I/O接线图见图1。图1 I/O接线图五出现问题及解决 在最初的编写程序中，对scr指令的使用出现了错误，导致后来接线操作中，最初的s0.1一直在被置1，从而使输出一直不对，这个问题自己没能找到从何入手，经过老师指点，重新用一个开关作为控制自动运行过程的启动脉冲才解决了问题。在后来的操作过程中，会因为忘记复位行程开关而导致输出不正确，后来通过多练习以及从原理上理解这个程序，才从根本上解决忘记复位这个问题。六程序和注释 2. 小型污水处理控制系统一、题目及要求1SBR污水处理工艺的技术要求序列间歇式活性污泥法废水处理技术（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR）是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。SBR污水处理系统分别由污水处理池、清水池、中水水箱、电控箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成，在污水处理池、清水池、中水水箱中分别设置液位开关，用以检测水池与水箱中的水位。SBR废水处理系统示意图如图1所示。图1 SBR废水处理系统示意图污水处理的第一阶段：当污水池中的水位处于低水位或无水状态时，电动阀会自动开起纳入污水。当污水池纳入的污水至正常高水位时，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。污水处理的第二阶段：采用能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的pH值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧（曝气）时间一般需要68h。在曝气管路上安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开起，罗茨风机延时空载起动，然后排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开起，罗茨风机空载停机，然后排空电磁阀延时关闭。曝气风机在无负荷条件下起动和停止，能起到保护电动机和风机的作用。经过0.5h的水质沉淀，PLC下达起动1#清水泵指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常高水位时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自动起动向中水箱泵水，当水箱内达到正常高水位时，2#清水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。如上所示，当中水箱内水位降至低水位时，2#清水泵又自动起动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。SBR废水处理技术针对污水水质不同选用生物菌群不同，工艺要求要求有所不同，电气控制系统应有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。2SBR废水处理系统动力设备SBR废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机，电动机和电磁阀（AC220V选配）选配防水防潮型。1#清水泵：立式离心泵LS50-10-A，扬程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16m3/h，3kW。曝气罗茨风机：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。3SBR废水处理电气控制系统设计要求1) 控制装置选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC机型和I/O接口。2) 可执行手动/自动两种方式，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数。3) 电动阀上驱动电动机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路加互锁功能。4) PLC的接地应按手册中的要求设计，并在图中表示或说明。5) 为了设备安全运行，考虑必要的保护措施，例如电动机过热保护、控制系统短路保护等。6) 绘制电气原理图：包括主电路、控制电路、PLC硬件电路，编制PLC的I/O接口功能表。7) 选择电器元件、编制元器件目录表。8) 采用梯形图或指令表编制PLC控制程序。二、选择PLC的机型，扩展I/O模块型号及校验主机的电源负载能力选用西门子S7-200机型，使用21个数字量输入16个数字量输出，不用I/O扩展，满足电源负载能力三、I/O接线图I/O接线图如图2所示。图2 I/O接线图 (1) 主电路设计 SBR废水处理电气控制系统主电路如图3所示。图3 SBR废水处理电气控制系统主电路1) 主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3；交流接触器KM4、KM5控制电动阀电动机M4，通过正、反转完成开起阀门和关闭阀门的功能。2) 电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现过载保护。电动阀电动机M4控制器内还装有常闭热保护开关，对阀门电动机M4实现双重保护。3) QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便。4) 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6分别完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保护。(2) 交流控制电路设计 SBR废水处理系统交流控制电路如图4所示。图4 SBR废水处理系统交流控制电路1) 控制电路有电源指示HL。PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。2) 隔离变压器TC的选用根据PLC耗电量配置，可以配置标准型、变比1：1、容量100VA隔离变压器。3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝气风机M3分别有运行指示灯HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接触器常开辅助触点控制。4) 4台电动机M1、M2、M3、M4的过载保护，分别由4个热继电器FR1、FR2、FR3、FR4实现，将其常闭触点并联后与中间继电器KA1连接构成过载保护信号，KA1还起到电压转换的作用，将220V交流信号转换成直流24V信号送入PLC完成过载保护控制功能。5) 上水电磁阀YA1和指示灯HL1、排空电磁阀YA2，分别由中间继电器KA2和KA3触点控制。四、连续工作的顺序功能图图5 SBR废水处理系统控制流程图五、I/O分配SBR废水处理系统PLC输入信号见表2。 表2 SBR废水处理系统PLC输入信号表序号工位名称文字符号端口序号工位名称文字符号端口1污水池高水位开关信号H1I0.211手动开电动阀旋钮开关SB4I1.32污水池低水位开关信号L1I0.312手动关电动阀旋钮开关SB5I1.43清水池高水位开关信号H2I0.6131#清水泵手动旋钮开关SB6I1.54清水池低水位开关信号L2I1.0142#清水泵手动旋钮开关SB7I1.65中水箱高水位开关信号H3I1.115电动阀门开起限位开关SQ1I2.26中水箱低水位开关信号L3I1.216电动阀门关闭限位开关SQ2I2.47起动按钮（绿色）SB110.017电动阀电动机故障报警FR0I2.08停止按钮（红色）SB2I2.718电动机热保护器报警KA1I2.19旋钮开关（自动）SB3-1I0.419曝气风机手动旋钮开关SB8I1.710旋钮开关（手动）SB3-2I0.520自动控制程序开启脉冲SB9I2.5SBR废水处理系统PLC输出接口功能表见表3。表3 SBR废水处理系统PLC输出接口功能表序号工位名称端口序号工位名称端口11#清水泵接触器Q0.610电动阀门关闭黄色指示灯Q0.522#清水泵接触器Q0.711开电动阀门接触器Q0.33污水池高水位红色指示灯Q0.112关电动阀门接触器Q0.24污水池低水位绿色指示灯Q0.013电动机热保护器报警红色指示灯Q1.75清水池高水位红色指示灯Q1.014罗茨风机（曝气风机）接触器Q1.56清水池低水位绿色指示灯Q1.115排空电磁阀继电器Q1.47中水箱高水位红色指示灯Q1.216上水电磁阀继电器Q1.68中水箱低水位绿色指示灯Q1.317输出口备用9电动阀门开起绿色指示灯Q0.4六、出现问题及解决 虽然污水处理程序本身用到的指令以及知识点都是平时最基础的SCR以及延时程序，但在编程过程中还是遇到了蛮大的麻烦，因为一些逻辑的先后顺序而导致整个程序出现问题，输出的灯时而会有一些本来不该亮的灯也凉了，所以要想编好这个程序，首先要对污水处理的过程以及原理了然于胸，然后通过自己的理解把从污水到污水自动处理的过程，以及后来污水到清水，再由清水到中路的过程，每一步发生了什么，先后顺序是什么，都是编好程序的关键。在接线操作时，更是要对整个顺序和原理非常清楚，才能准确无误的展示给老师看，操作过程中也经常会因为开关先后顺序不对，造成输出指示灯亮的不对，这些都是需要细心的地方。七、程序和注释PLC原理课程设计心得体会经过一个星期的PLC原理课程设计，对自己而言收获还是非常多的，之前的学习过程更加偏向于理论，平时的实验虽然对自己理论联系实际的帮助也非常大，但大多都是用现有的程序，很少有自己亲手从头到尾编的程序。没有经历最初的看要求理思路，全局编排程序的分布，一点点把错误改过来，到最后终于成功的喜悦是一种很奇妙也很美妙的感觉，这样的感觉也增加了自己对PLC的学习热情，在第二个污水处理的编程以及调试中，自己之前的焦躁会少了很多，一心只想快点跨过这个难题，通过自己的思考以及和同学的激烈讨论，这两个实验程序的编排和调试都使自己在PLC上有了不小的进步。一方面使我巩固了这学期PLC原理课程所学的知识，对梯形图编程的基本知识的使用更加熟练，尤其是使用能流进行分析，同时也增加了我对PLC编程的一些认识，在课程设计完成过程中通过和同学的交流，也增加了合作的技巧。通过查阅以下资料也学到了一些课本上没有的东西，拓宽了自己的知识面，增加了学好PLC的信心。 这次设计，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。我觉得作为自动化专业的学生，这次课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。虽然自己对于这门课了解的还不算很多，一个学期的学习过程只是一个入门的过程，也没有很有效的办法让自己有质的飞跃，但是由于这一个多礼拜的“学习”，自己通过独立思考以及同学的讨论中和老师指导下对这门课也有了一定深入了解，感觉非常好。而我真正体会到了合作的重要性，遇到很多问题时，当我自己思考以及看书查资料不