液体混合装置控制的模拟喷泉的模拟控制十字路口交通灯控制的模拟和机械手控制的模拟机电课设说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除目 录摘要 2项目一 液体混合装置控制的模拟31.1 设计任务和要求31.2 控制方案确定31.2.1 I/O地址分配表41.2.2 接线图41.2.3 流程图41.3 控制程序分析51.4 程序调试遇到的问题及解决方案7项目二 喷泉的模拟控制82.1设计任务和要求82.2 控制方案确定8 2.2.1 I/O地址分配表8 2.2.2接线图9 2.2.3流程图92.3控制程序分析112.4程序调试遇到的问题及解决方案15项目三 十字路口交通灯控制的模拟16 3.1设计任务和要求16 3.2控制方案确定163.2.1 I/O地址分配表163.2.2接线图173.2.3流程图17 3.3控制程序分析18 3.4程序调试遇到的问题及解决方案19项目四 机械手控制的模拟20 4.1设计任务和要求20 4.2控制方案确定204.2.1 I/O地址分配表204.2.2接线图214.2.3流程图21 4.3控制程序分析22 4.4程序调试遇到的问题及解决方案26课程设计总结27参考文献28摘要本次课程设计进行四个项目控制程序的设计，分别是液体混合装置控制的模拟，喷泉的模拟控制，十字路口交通灯控制的模拟和机械手控制的模拟。这次课程设计是课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。通过四个控制程序设计的实践，了解一般电气控制系统过程、设计要求，应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习和巩固以前所学的知识，达到活学活用的目的。设计必须满足实际情况，因此，设计之前必须了解设备的用途、操作要求等，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。本次设计采用西门子S7-200可编程控制器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。关键词：延伸和发展 活学活用 可编程控制 数字或模拟 能力培养项目一 液体混合装置控制模拟1.1设计任务和要求本装置为两种液体混合模拟装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下。初始状态：装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。启动操作：按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作。液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作：按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。液体混合装置控制的模拟实验PLC面板图如图1所示。 图1 PLC面板图 此面板中，液面传感器用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。1.2 控制方案确定本系统是顺序控制系统，可用顺序设计法进行程序编制。 1.2.1 I/O地址分配表 根据任务要求，设计如下地址分配表输入输出SB1(启动按钮)I0.0YV1Q0.0SB2(停止按钮)I0.1YV2Q0.1SL1I0.2YV3Q0.2SL2I0.3YKMQ0.3SL3I0.41.2.2接线图根据任务书要求，设计如下图的接线方式。I0.2I0.3I0.4I0.0I0.11.2.3 流程图根据任务要求绘制本项目程序流程图，如下图所示：1.3 控制程序分析本程序采用顺序控制，语句指令表如下：步序指令步序指令0LD I0.017LD M10.01EU18S M20.0，12=M10.0启动脉冲19LD M20.03LD I0.120A T384EU21O M10.05=M10.1停止脉冲22S Q0.0，1液体A阀打开6LD I0.223LD M10.37EU24S Q0.1，1液体B阀打开8=M10.225LD M10.39LD I0.326O M10.110EU27R Q0.0，1液体A阀关闭11=M10.328LD M10.212LDN I0.429S Q0.3，1搅动电机工作13AN M11.130LD M10.214=M11.031O M10.115LDN I0.432R Q0.1，1液体B阀关闭16=M11.133LD T37步序指令步序指令34O M10.146=M11.535R Q0.3，147LD M11.436LD Q0.348S Q0.2，1 混合液阀打开37TON T37，+60 延时6S49LD T3838LDN Q0.350R Q0.2，1 混合液阀关闭39=M12.051LD M11.240LDN Q0.352S M20.1，141A M12.053LD T3842AN M11.554R M20.1，143=M11.455LD M20.144LDN Q0.356TON 38，+20 延时2S45A M12.0过程分析：启动操作：按下启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M10.0产生启动脉冲，M10.0的动合触点闭合，使Q0.0保持接通，液体A电磁阀YV1打开，液体A流入容器。当液面上升到SL3时，虽然I0.4动合触点接通，但没有引起输出动作。当液面上升到SL2位置时，SL2接通，I0.3的动合触点接通，M10.3产生脉冲，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，复位指令R Q0.0使Q0.0线圈断开，YV1电磁阀关闭，液体A停止流入；与此同时，M10.3的动合触点接通一个扫描周期，保持操作指令S Q0.1使Q0.1线圈接通，液体B电磁阀YV2打开，液体B流入。当液面上升到SL1时，SL1接通，M10.2产生脉冲，M10.2动合触点闭合，使Q0.1线圈断开，YV2关闭，液体B停止注入，M10.2动合触点闭合，Q0.3线圈接通，搅匀电机工作，开始搅动。搅动电机工作时，Q0.3的动合触点闭合，启动定时器T37，过了6秒，T37动合触点闭合，Q0.3线圈断开，电机停止搅动。当搅匀电机由接通变为断开时，使M11.4产生一个扫描周期的脉冲，M11.4的动合触点闭合，Q0.2线圈接通，混合液电磁阀YV3打开，开始放混合液。液面下降到SL3，液面传感器SL3由接通变为断开，使M11.0动合触点接通一个扫描周期，M20.1线圈接通，T37开始工作，2秒后混合液流完，T37动合触点闭合，Q0.2线圈断开，电磁阀YV3关闭。同时T37的动合触点闭合，Q0.0线圈接通，YV1打开，液体A流入，开始下一循环。1.4 程序调试遇到的问题及解决方案搅拌电机运行结束后，YV3指示灯不亮，经过同学讨论及请教老师，发现对YV3的指示灯的复位操作多加了个操作指令，以及M20.1的置位的控制输入错误。经修改调试，程序可以正常运行。项目二 喷泉的模拟控制2.1 设计任务和要求经常看到喷泉按一定的规律喷水或变化式样。采用PLC控制是比较方便的。在喷泉时序确定的前提下，可以通过改变时序或者改变控制开关，就可以改变控制方式。按下启动按钮，喷水装置即开始工作；按下停止按钮，则停止喷水。合上启动按钮后，按以下规律显示：12345678如此循环，周而复始。 喷泉的模拟实验PLC面板图如图2所示。图2 PLC面板图2.2 控制方案确定本控制系统可用步进指令或定时器指令实现程序控制。喷泉的控制方式多样，合上启动按钮后，可按以下规律显示：12345678按顺序延时5S喷水，然后一起喷水5S，再按这样的规律继续循环下去。或时这样的显示规律：1234按顺序延时5S喷水，然后延时5S，5亮1灭；延时5S，6亮2灭；延时5S，7亮3灭；延时5S，8亮4灭；延时5S，全灭。再按这样的规律继续循环下去。2.2.1 I/O地址分配表根据任务书要求，设计如下地址，地址分配表如下,共占用4个输入端子，8个输出端子。输入输出开始STAI0.0LAMP1Q0.0停止STPI0.1LAMP2Q0.1方式0WAY0I1.0LAMP3Q0.2方式1WAY1I1.1LAMP4Q0.3LAMP5Q0.4LAMP6Q0.5LAMP7Q0.6LAMP8Q0.72.2.2接线图根据地址分配表绘制喷泉的模拟控制接线图如下：2.2.3 流程图 根据项目任务要求绘制如下流程图，图2-3为主程序流程图，图2-4为方式0的流程图，图2-5为方式1的流程图。喷泉的模拟控制主程序流程图喷泉的模拟控制方式0流程图喷泉的模拟控制方式1流程图2.3控制程序分析本程序使用两个子程序分别完成方式0和方式1的任务要求，子程序均采用移位指令。具体程序如下：ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=程序注释BEGINNetwork 1 / 主程序/ 网络注释LD SM0.1EUR Q0.0, 16Network 2 LD I1.0O M0.0= M0.0Network 3 / 喷泉工作模式0LD M0.0A I0.0AN I0.1CALL SBR0Network 4 / 喷泉工作模式1LD M0.0AN I0.0A I0.1CALL SBR1Network 5 LD I1.1R M0.0, 1END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK WYA_0:SBR0TITLE=子程序注释VARAA:BYTE;BB:BYTE;CC:BYTE;DD:BYTE;END_VARBEGINNetwork 1 / 工作模式0初始化，控制位清零/ 网络注释LD I0.0= M2.0EUR Q0.0, 8Network 2 LD I0.0= Q1.0R Q1.1, 1Network 3 LDN M1.0AN Q0.7A M2.0TON T37, 50Network 4 LD T37= M1.0Network 5 / 用移位指令，实现灯的循环亮LD M1.0SLB QB0, 1AENO+I 16#0100, QW0Network 6 LD Q0.7TON T38, 50Network 7 / 工作模式0条件结束，同是清空控制位LD T38R Q0.0, 8CRETEND_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK WAY_1:SBR1TITLE=子程序注释BEGINNetwork 1 / 方式1初始化，控制位清0/ 网络注释LD I0.1= M3.0EUR Q0.0, 8Network 2 LD I0.1= Q1.1EUR Q1.0, 1Network 3 LDN M1.0AN M4.0A M3.0TON T39, 50Network 4 LD T39= M1.0Network 5 / 1-2-3-4点亮LD M1.0SLB QB0, 1AENO+I 16#0100, QW0Network 6 LD Q0.3EUS M4.0, 1Network 7 LD M4.0AN M1.1TON T40, 50Network 8 LD T40= M1.1Network 9 LD M1.1SLB QB0, 1Network 10 LD Q0.7TON T41, 50Network 11 / 条件结束，并清空控制位，为下一次循环做准备LD T41R Q0.0, 8R M4.0, 1CRETEND_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中断程序注释BEGINNetwork 1 / 网络标题/ 网络注释END_INTERRUPT_BLOCK2.4程序调试遇到的问题及解决方案运行程序过程中，由于移位指令位数错误导致灯亮的顺序以及规律不对，另外灯亮的时间间隔不对，在同学的帮助下解决问题。项目三 十字路口交通灯控制的模拟3.1设计任务和要求信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始。十字路口交通灯控制的实验面板图如图3所示。图3 十字路口交通灯控制示意图3.2 控制方案确定若PLC各输出信号的状态变化有一定的时间顺序，可由时序图入手进行程序设计。3.2.1 I/O地址分配表根据任务书要求，设计如下地址，地址分配表如下表：输入输出启动南北红南北黄南北绿东西红东西黄I0.0Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1东西绿南北通行东西通行Q0.0Q0.6Q0.73.2.2 接线图3.2.3流程图 根据本项目任务要求，绘制如下顺序功能流程图开始东西绿，南北红东西绿闪，南北红东西黄，南北红东西红，南北绿东西红，南北绿闪东西红，南北黄结束3.3 控制程序分析本程序采用顺序控制，语句指令表如下：步序指令步序指令0LD I0.022= Q0.21AN T4123LD T372TON T37，+25024= Q0.53LD T3725LD Q0.24TON T41，+30026AN T435LD I0.027LD T436AN T3728AN T447TON T43，+20029A T598LD T4330OLD9TON T47，+22031= Q0.310TON T44，+3032LD Q0.211LD T4433AN T4212TON T42，+2034LD T4213LD T3735AN T4314TON T38，+25036OLD15LD T3837TON T49，+1016TON T48，+27038LD T4917TON T39，+3039AN T4718LD T3940= Q0.719TON T40，+2041LD T4420LDN T3742AN T5221A I0.043= Q0.4步序指令步序指令44LD Q0.556TON T50，+1045AN T3857LD T5046LD T3858AN T4847AN T3959= Q0.648A T5960LD T3949OLD61AN T4050= Q0.062= Q0.151LD Q0.563LD I0.052AN T3864AN T6053LD T3865TON T59，+554AN T3966LD T5955OLD67TON T60，+53.4程序调试遇到的问题及解决方案 这个项目南北以及东西方向的红绿灯输出接口接反，检查之后调整过来，并通过调试正常运行。项目四 机械手控制的模拟4.1 设计任务和要求机械手动作的模拟实验面板图如图4所示。此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。图4 十机械手控制示意图图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程有八个动作，即为：要求机械手能够实现循环动作，按下停止按钮后，能够将当前周期循环完，然后停在原点位置。4.2 控制方案确定本系统设计应用顺序设计法比较简单，使用移位寄存器指令进行程序编写。4.2.1 I/O地址分配表根据任务书要求，设计如下：输入输出启动按钮SB1I0.0 下降YV1Q0.0下限位SQ1I0.1夹紧YV2Q0.1上限位SQ2I0.2上升YV3Q0.2右限位SQ3I0.3右行YV4Q0.3左限位SQ4I0.4左行YV5Q0.4停止按钮SB2I0.5原位指示灯HLQ0.54.2.2 接线图4.2.3 流程图4.3 控制程序分析ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=程序注释BEGINNetwork 1 / 首次启动复位LD SM0.1R M0.0, 16= M2.0Network 2 / 启动LD I0.0O M2.0AN I0.5= M2.0Network 3 / 原点位置LD I0.2A I0.4AN Q0.1LD M1.7A I0.4OLDO M0.0AN M1.0= M0.0Network 4 / 机械手下降LD M0.0A I0.0A M2.0O M1.0LD I0.4A M1.7OLDAN M1.1AN I0.5= M1.0Network 5 / 机械手夹紧LD M1.0A I0.0A I0.1O M1.1AN M1.2= M1.1TON T37, 30Network 6 / 机械手上升LD M1.1A T37O M1.2AN M1.3= M1.2Network 7 / 机械手右移LD M1.2A I0.2O M1.3AN M1.4= M1.3Network 8 / 机械手下降LD M1.3A I0.3O M1.4AN M1.5= M1.4Network 9 / 机械手松开LD M1.4A I0.1O M1.5AN M1.6= M1.5TON T38, 30Network 10 / 机械手上升LD M1.5A T38O M1.6AN M1.7= M1.6Network 11 / 机械手左移LD M1.6A I0.2O M1.7AN M1.0= M1.7Network 12 / 机械手原位LD M0.0= Q0.5Network 13 / 机械手下降LD M1.0O M1.4= Q0.0Network 14/ 机械手夹紧LD M1.1S Q0.1, 1Network 15 / 机械手上升LD M1.2O M1.6= Q0.2Network 16 / 机械手松开LD M1.5R Q0.1, 1Network 17 / 机械右移LD M1.3= Q0.3Network 18 / 机械手左移LD M1.7AN I0.4= Q0.4END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注释BEGINNetwork 1 / 网络标题/ 网络注释END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中断程序注释BEGINNetwork 1 / 网络标题/ 网络注释END_INTERRUPT_BLOCK4.4程序调试遇到的问题及解决方案程序运行时能从A到B，但是回不去，不能正常循环，经过请教同学，知道继电器使用错误，解决后，能正常运行。总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PLC电器自动控制技术方面的知识，在设计过程中也遇到了一些问题，例如当我们把自己想出来的程序用到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合.但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的