温小亮_论文9

1、第1章课程设计的目的和意义学校为我们安排了为期两周的PLC课程设计，可以说让我们受益匪浅。细想，其目的及意义主要有以下几点：目的通过PLC的课程设计，加深对PLC的更深层次的理解，熟悉PLC的内部硬件资源，掌握PLC的编程方法及技巧，要学会对PLC的硬件资源的控制、分配，特别是掌握PLC的编程方法。灵活运用PLC的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件设计，再到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对PLC基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。能够上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问

2、题、解决问题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。通过这次设计，要学会怎么利用所学PLC知识独立设计系统的能力，达到学于致用的目的，要学会发散创造设计编程思想，要学会开发系统的一般过程，并不断创新。意义作为一名自动化专业的大二学生，做PLC课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业基础课及专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似本次的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识以及一些实践性很强的软

3、件和工具，如：CX-Programmer软件、电气控制技术及PLC技术等。虽然在过去的学习中曾独立地学习了它们中的一部分，但都不知道学的那些东西具体可以运用在那些领域。可是在本次课程设计中，我们将所学的知识都汇聚到了一起，而且在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，利用软件调试去发现问题并解决问题也让我们学到了不少在课堂上无法学到的东西，这是我本次课程设计的巨大收获。并掌握了目前自动化仪表的一般设计过程，锻炼了我们的动手能力和分析、解决问题的能力；积累经验，培养按部就班、一丝不苟的工作和对所学知识的综合应用能力。第2章系统方案设计及提出2.1 系统方案的提出2.1课程设计内容及技术指标A.电

4、梯轿箱的控制要求：选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼层位置决定电梯的运行方向。选层：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上或一直向下的原则。楼层位置的指示：选用数码管显示的方法。B.电梯门的控制要求：要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过5秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯自动开门。2.1.1系统设计方案框图系统设计方案框图如图2.1所示。图2.1 系统设计方案框图2.2 方案的比较及确定2.2.1电梯运行过程电梯分为客梯和货梯，客梯运行过程中的速度比货梯快，且在轿厢快准备停止时使用变频器将轿厢的速度慢慢降下来，而货梯的运行速度

5、很慢，其惯性不大，因此在轿厢将要停止时不需要使用变频器。为了减小设计过程当中的复杂性，我们在电梯的运行过程中采用货梯的运行方式，即运行速度慢，无变频变速。2.2.2轿厢门保护在实际生活中，当电梯在关门的过程中，只要遇到有物体挡住门时，电梯立即将门打开，那是因为电梯门上有一排光电管，任何物品只要切断一个光点，通过控制电路放大，就重新把电梯门打开。由于我们的课程设计缺少光电管设备，因此利用一个强制按钮代替观点管设备，即当有物体挡住轿厢门时，此强制按钮按下，当无物体挡住轿厢门时，强制按钮不工作 第3章 系统硬件设计3.1 系统硬件介绍国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运

6、算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。3.1.1 PLC的构成 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、

7、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 3.1.2 PLC的各组成元素的构成及功能：CPU的构成及功能CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入

8、运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。对使用者来说，不必详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的

9、I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分有电流型、电压型等，按精度分有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格

10、及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。内存内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接

11、，使各模块构成一个整体。PLC系统的其它设备i) 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。某些PLC也配有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。ii) 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面也非常普及。iii)输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。3.2系统输入输出点分配系

12、统I/O表如图3.1所示。注：输入中的障碍物指令即2.2中电梯轿厢门门保护时所提到的强制按钮。输入输出1一楼上外乎开关0.01一楼向上外乎显示10.022二楼上外乎开关0.02二楼向上外乎显示10.033三楼上外乎开关0.04三楼向上外乎显示10.054四楼上外乎开关0.06四楼向上外乎显示10.075二楼下外乎开关0.03二楼向下外乎显示10.046三楼下外乎开关0.05三楼向下外乎显示10.067四楼下外乎开关0.07四楼向下外乎显示11.008五楼下外乎开关0.08五楼向下外乎显示11.019一楼内乎开关0.09一楼内乎显示11.0210二楼内乎开关0.10二楼内乎显示11.0311三楼

13、内乎开关0.11三楼内乎显示11.0412四楼内乎开关1.00四楼内乎显示11.0513五楼内乎开关1.01五楼内乎显示11.0614一楼限位开关1.02电梯上行13.0015二楼限位开关1.03电梯下行13.0116三楼限位开关1.04轿厢门开10.0017四楼限位开关1.05轿厢门关10.0118五楼限位开关1.06电梯上行显示13.0219开门内乎选层1.07电梯下行显示13.0320关门内乎选层1.0821七段译码显示22a12.0023b12.0124c12.0225d12.0326e12.0427f12.0528g12.06表3.1 系统I/O表 第四章 系统软件设计4.1 电梯工

14、作情况分析(1)当电梯在某一层时，有一高层呼叫上（下），电梯上升到该层响应。(2)当电梯在某一层时，有一低层呼叫上（下），电梯下降到该层响应。(3)当电梯在某一层时，有多个高层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。(4)当电梯在某一层时，有多个低层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。(5)当电梯在某一层时，有多个高层呼叫上，电梯先响应较低层的呼叫，再响应较高层的呼叫。(6)当电梯在某一层时，有多个低层呼叫下，电梯先响应较高层的呼叫，再响应较低层的呼叫。(7)当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫上，另一（多）较高层呼叫下，先按照规则响应高层，再按照规则响应较高层。(

15、8)当电梯在某一层时，有一（多）高层呼叫下，另一（多）较高层呼叫上，先按照规则响应较高层，再按照规则响应高层。(9)当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫上，另一（多）较低层呼叫下，先按照规则响应较低层，再按照规则响应低层。(10)当电梯在某一层时，有一（多）低层呼叫下，另一（多）较低层呼叫上，先按照规则响应低层，再按照规则响应较低层。(11)当电梯在某一层时，同时存在多个低层指令，先响应较高层指令，再响应较低层指令。(12)当电梯在某一层时，同时存在多个高层指令，先响应低高层指令，再响应较高层指令。以上即是电梯的运行情况分析。为了编程的方便，我们规定当低层指令按下时，高层指令被屏蔽；当高层指令

16、按下时，低层指令被屏蔽；即按时间顺序运行。4.2 系统梯形图设计4.2.1系统内存分配DM0:0000 实际电梯所在位置DM1:0001 目标电梯所在位置4.2.2主程序根据课程设计的要求，电梯主程序的流程图如图4.1所示。开关门子程序流程图如图4.2所示。注：图中的开门指令包括电梯停止时的自动开门指令、轿厢内的开门按钮指令及轿厢门门保护中的障碍物指令。图中的关门指令即轿厢内的关门按钮指令。图4.2 开关门子程序流程图第5章系统调试5.1 调试环境介绍我们所使用的程序调试软件为CX-Programmer。CX-Programmer 是OMRON公司新的编程软件，适用于C、CV、CS1系列 PL

17、C，它可完成用户程序的建立、编辑、检查、调试以及监控，同时还具有完善的维护等功能，使得程序的开发及系统的维护更为简单、快捷。5.1.1软件安装将CX-P安装光盘放入CD-ROM中，在CX-P子目录下双击安装程序Setup，启动安装过程，并按照屏幕提示依次进行。安装时首先要选择安装语言；然后是输入许可证号码，利用许可证号码才可以使用CX-P的所有功能，不输入许可证号码也能够完成安装，但得到的是CX-P的“部分功能”版本，它也能正常工作，但仅支持CPM1, CPM2* 和SRM1 PLC；最后在选择是否安装CX-SERVER时，应选择“是”。5.1.2 CX-P编程软件的主要功能CX-P编程软件可

18、以实现梯形图或语句表的编程、编译检查程序、程序和数据的上载及下载、设置PLC的设定区、对PLC的运行状态或内存数据进行监控和测试、打印程序清单、文档管理等功能。CX-P编程软件界面的外观如图5.1所示。编程界面包括标题栏、菜单条、工具条、状态栏以及5个窗口（可用“视图”菜单中的“窗口”项来选择显示窗口），下面将简单介绍各部分的功能。菜单条 A文件菜单可完成如新建、打开、关闭、保存文件、文件的页面设置、打印预览和打印设置等操作。 B编辑菜单提供编辑程序用的各种工具，如选择、剪切、复制、粘贴程序块或数据块的操作，以及查找、替换、插入、删除和微分等功能。 C视图菜单可以设置编程软件的开发环境，如选择

19、梯形图或助记符编程窗口，打开或关闭其他窗口（如工程窗口、查看窗口、输出窗口等），显示全局符号表或本地符号表等。D插入菜单可实现在梯形图或助记符程序中插入行、列、指令或触点、线圈等功能。E PLC菜单用于实现与PLC联机时的一些操作，如设置PLC的在线或离线工作方式以及编程、调试、监视和运行4种工作模式；所有程序在线编译；上载或下载程序；查看PLC的信息等。F程序菜单实现梯形图和助记符程序的编译。G工具菜单用于设置PLC的型号和网络配置工具、创建快捷键、以及改变梯形图的显示内容。H窗口菜单用于设置窗口的排放方式。I帮助（Help）菜单项可以方便地检索各种帮助信息，而且在软件操作过程中，可随时按F

20、1键来显示在线帮助。工具条工具条是将CX-P编程软件中最常用的操作以按钮形式显示，提供更加快捷的鼠标操作。可以用“视图”菜单中的“工具栏”选项来显示或隐藏各种按钮。工程窗口在工程窗口中，以分层树状结构显示与工程相关的PLC和程序的细节。一个工程可生成多个PLC，每个PLC包含全局符号表、设置、内存、程序等内容，而每个程序又包含本地符号表和程序段。工程窗口可以实现快速编辑符号、设定PLC、以及切换各个程序段的显示。图表工作窗口图表工作窗口用于编辑梯形图程序或语句表程序，并可显示全局变量或本地变量等内容。输出窗口输出窗口可显示程序编译的结果（如有无错误、错误的内容和位置），以及程序传送结果等信息。

21、查看窗口在查看窗口中，可以同时显示多个PLC中某个地址编号的继电器的内容，以及它们的在线工作情况。地址引用工具窗口地址引用工具窗口用来显示具有相同地址编号的继电器在PLC程序中的位置和使用情况。状态栏在编程时，状态栏将提供一些有用的信息，如即时帮助、PLC在线或者离线状态、PLC工作模式、连接的PLC和CPU类型、PLC连接时的循环时间及错误信息等。5.2 调试步骤在进行PLC调试之前，得先连接PLC模块、按钮模块、显示模块等。用CX-P编程软件编制用户程序可按以下步骤进行：启动CX-P软件、建立新工程文件、绘制梯形图、编译程序、下载程序和监视程序运行等。5.2.1启动CX-P编程软件在开始菜

22、单中找到Omron/CX- Programmer/ CX- Programmer选项即可启动CX-P编程软件。5.2.2建立新工程文件启动CX-P后，单击文件菜单中的“新建”命令，或者直接点击工具条上的“新建”按钮来创建一个新工程。此时出现如图5.2所示的更改PLC窗口。在“设备名称”栏中键入新建工程的名称在“设备型号”栏中选择PLC的系列号即CPM2。在“网络类型”栏中选择PLC的网络类型，一般采用系统的默认值。在“注释”栏中输入与此PLC有关的注释。图5.2 更改PLC窗口5.2.3绘制梯形图完成上述步骤后，即可开始绘制梯形图。5.2.4程序编译及传送在【PLC】中选择【在线工作】，判断梯

23、形图中是否有错误，若有错误改正后在进行在线工作。在线工作完成后，在【PLC】中选择【传送】中的【到PLC】，根据提示完成后，【PLC】中选择【操作模式】中的【运行】即可对程序进行PLC仿真。总结两周的plc课程设计终于结束了，期间我学到了很多在课堂上学不到的东西。我们所选的课题是五层控制电梯的设计，我们两个人一组，一开始我以为电梯的设计难是肯定的，但是在分析设计的过程中才发现它比想象中要复杂的多，特别是要实现电梯的实际运行情况是非常复杂的。我们的指导老师是孟凡姿老师，老师给我们说了说电梯的要求后我们就开始行动了。我们每组两个人，在实习的前几天主要就是上网查资料并将电梯的实际运行情况收集起来，还得完成课程设计的任务书、I/O表、任务分配表等。最重要的是要将程序的主要设计思想弄清楚，才能在接下来的设计中减少不必要的麻烦。所以的准备工作都做