09机电《PLC程序设计》封面及内容书写.doc

龙 岩 学 院PLC程序设计说明书物理与机电工程学院2011年12月16日 PLC程序设计说明书课程名称： PLC课程设计 院 系： 物理与机电工程学院 专 业： 机电专业 班 级： 09级 姓 名： 廖建兴 学 号： 2009048514 指导老师： 王祝华 设计成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 前 言本设计书是由于编者的学识有限，编写时间也比较仓促，书中有错误，设计中有不妥之处，殷切希望老师和同学能批评指正，本人将不胜感激。 编者： 时间： 目 录前 言第一章 PLC设计的目的要求第二章 PLC程序设计的内容内容一： .内容二： .内容三： .内容四： .内容五： .第三章 设计小结.参考文献.第一章 PLC设计的目的要求一、课程设计目的PLC程序设计训练是机电专业一个重要的实践性教学环节。通过课程设计使学生掌握可编程序控制器（PLC）的基本工作原理、指令系统；熟悉PLC电气控制系统设计工作的流程；熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、调试等工作；使学生掌握使用可编程序控制器的基本方法，锻炼学生的对PLC的编程能力，用可编程序控制器解决电气控制问题的能力。二、课程设计的基本要求要求学生理解并掌握可编程序控制器（PLC）的基本工作原理及基本结构、PLC的运行方式、外部接线及编程方法，训练学生的独立编程能力及用PLC解决现场控制问题的能力。1、掌握可编程控制器硬件电路的设计方法。2、熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。3、掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。4、掌握电气控制柜电气控制原理图的原理设计，熟练应用导线二维设计法，掌握电气控制接线图和互连图等工艺设计方法。5、通过程序设计训练使学生能熟练掌握资料的查询（图书、网络），将电气控制与PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。三、PLC控制系统设计的基本原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本：1、最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。2、在满足控制要求的的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维修方便。3、保证控制系统的安全、可靠。4、考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余地。四、PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的一般步骤包括如下几点：（一）分析被控对象并提出控制要求详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。（二）确定输入输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。（三）选择PLCPLC是PLC控制系统的核心部件，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。选择PLC，应包括机型、容量、I/O点数（模块）、电源模块以及特殊功能模块的选择等。（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路1、分配I/O点画出PLC的I/O点与输入输出设备的连接图或对应关系表，并考虑必要的安全保护措施。2、设计PLC外围硬件线路。画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。（五）PLC程序设计控制程序设计是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键，因此控制程序的设计必须经过反复调试、修改，直到满足为止。1、程序设计根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：(1)初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。(2)检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。(3)保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。2、程序模拟调试程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。(1)硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。(2)软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。3、设计的流程图设计的流程图如图1所示，流程图功能说明如下：(1)根据生产的工艺过程分析控制要求：需要完成的动作（动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。(2)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。(3)选择PLC（考虑性价比等）。(4)分配PLC的I/O点，设计I/O电气接口连接图（也可结合第2步进行）。(5)进行PLC的程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计传统的继电器控制系统时，必须在控制线路（接线等）设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。由此可见，可减少整个工程的施工量并大大缩短施工周期。（图1：PLC设计的流程图）（六）硬件实施硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：(1) 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。(2)设计系统各部分之间的电气互连图。(3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。 （七）联机调试联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。（八）整理和编写技术文件编制系统的技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。五、实训设备可编程序控制器（ 松下FP1-C40）、PC机、手持编程器、通信线（PLC与PC机）、实验板、三相电动机、交流接触器等。第二章 PLC程序设计的内容内容一：五台电机的启、停控制1、控制要求（1）当急停按钮 SB1：OFF 时，正常启动电机。第一次按启动按钮SB2（一次） ， 第一台电机M1启动正常运行；第二次按启动按钮SB2（一次），第二台电机M2启动正常运行；第三次按启动按钮SB2（一次），第三台电机M3启动正常运行；第四次按启动按钮SB2（一次），第四台电机M4 启动正常运行；第五次按启动按钮SB2（一次），第五台电机M5启动正常运行。至此五台电机全部启动正常运转。（2）这时第一次按动停止按钮SB3（一次），先停止第五台电机M5，其它电机照 常运行；第二次按动停止按钮SB3（一次），再停止第四台电机M4；第三次按动停止按钮SB3（一次），是停止第三台电机M3；第四次按动停止按钮SB3（一次），停止第一台电机M2。第五次按动停止按钮SB3：ON（一次），停止第一台电机M1。至此五台电机全部停止运行。 （3）在任何正常情况下，若按动停止按钮SB3一次都是对所有正在运行电机的编号选最大的先停止运行，其它状态不变；若按启动按钮SB2一次都是对所有没有运行电机的编号选最小的先启动。 （4）当急停按钮SB1：ON时，所有电机都停止运行，启动无效。 （5）用七段码随时显示正在运行的电机个数。2、设计要求（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）内容二： 水塔水位自动控制1、控制要求任务1：根据下述控制要求完成程序设计： 水池水位低于水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水。当水位高于水池高水位界（S3=ON），阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。任务2：根据下述控制要求完成程序设计：当水池水位低于低水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水定时器开始定时，2s后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。图2 水塔水位自动控制任务一：（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）任务二：（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）内容三：多种液体自动混合1、控制要求（1）初始状态：容器是空的，各个阀门皆关闭，Y1、Y2、Y3均为OFF，传感器L1、L2、L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。（2）起动操作：按下起动按钮，开始下列操作：1）Y1=Y2=ON，液体A和B同时注入容器，液面上升；当液面达到L2处时，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即关闭Y1和Y2阀门，打开液体C阀门Y3。2）当液面达到L1处时，Y3=OFF，M=ON，即关闭阀门Y3，电动机M启动开始搅拌。3）经10s搅匀后，M=OFF，停止搅拌，H=ON，加热器开始加热。4）当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀Y4=ON，开始放出混合液体。5）当液面下降到L3时，L3从ON到OFF，再经过5s，容器放空，使Y4=OFF，开始下一个周期。（3）停止操作：按下停车按钮，在当前的混合工作处理完毕后（当前周期循环到底），才能停止操作（停在初始位置上）。图3 多种液体自动混合图2、设计要求（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）内容四：智力竞赛抢答器1、控制要求任务1：一个五组抢答器，任一组抢先按下键后，显示器能及时显示该组的编号并蜂鸣器发出响声，且使该组前面的信号灯亮，其它组按下无效，抢答器有复位开关，复位后可重新抢答。任务2：显示在一段时间内已按过的按键的最大号数，即在一段时间内键按下后，PLC自动判断其键号大于还是小于前面按下的键号，若大于，则显示此时的键号；若小于，则原键号不变。如果键按下的时间与复位的时间相差的时间相差超过时间，则不管键号为多少，都无效。2、设计要求2、设计要求任务一：（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）任务二：（1）计算输入输出点，编写I/O对应表及内部元件使用表；（插入I/O对应表及内部元件使用表）（2）编写PLC控制程序；（插入梯形图）（3）完成实验所需要的硬件接线；（插入外部接线图）（4）调试运行程序，观察程序运行结果；（插入程序动作过程）内容五：气动机械手操作控制装置1、控制要求气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。控制要求为：（1）气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；（2）上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；（3）机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；（4）机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.5S实现；（5）机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、S