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P L C原理課程設計指導教師： 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 目 錄一、大小球分揀傳送機械PLC控制1題目要求 1.1 大小球分揀傳送機械示意圖 3 1.2控制要求 3 2選擇plc的機型 43連續(xù)工作的順序功能圖 44. I/O分配表和I/O接線圖 5 4.1 I/O分配表 5 4.2 I/O接線圖 65出現問題及解決 66.程序和注釋 7二、 小型污水處理控制系統1題目及要求 261.1 SBR污水處理工藝的技術要求 261.2 SBR廢水處理系統動力設備 271.3 SBR廢水處理電氣控制系統設計要求 282選擇PLC的機型 293I/O接線圖 29 3.1 主電路設計 293.2 交流控制電路設計 30 4連續(xù)工作的順序功能圖 32 5I/O分配 33 6出現問題及解決 35 7程序和注釋 35三、心得體會 47四、參考文獻 491、大小球分揀傳送機械PLC控制一題目及要求1. 大、小球分揀傳送機械示意圖2. 控制要求：（1）機械臂起始位置在機械原點（見圖），為左限、上限并有顯示。（2）有起動按鈕和停止按鈕控制運行，設停止時機械臂必須已回到原點。（3）起動后，機械臂動作順序為：下降吸球上升（至上限）右行（至右限）下降釋放上升（至上限）左行返回（至原點）。（4）機械臂右行時有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降時，當電磁鐵壓著大球時，下限開關LS2斷開（=“0” ）；壓著小球時，下限開關LS2接通（=“1” ）。多操作模式1）回初始模式2）手動模式3）自動模式：單周期、和連續(xù)3. I/O編址及I/O端子接線圖4. 連續(xù)工作的順序功能圖5. 編程并調試二選擇PLC的機型，擴展I/O模塊型號及校驗主機的電源負載能力選用西門子S7-200機型，使用18個數字量輸入6個數字量輸出，不用I/O擴展，滿足電源負載能力。三連續(xù)工作的順序功能圖起始位置 0 1 2 3 6 7 啟動下行 壓合下限SQ2吸球 定時1s 上行 壓合上限SQ1右行 小球右限SQ4 大球右限SQ5下行下行 5 4 放球 定時1s 上行 壓合下限SQ2左行壓合上限SQ1 壓合左限SQ3四I/O分配表和I/O接線圖1.I/O分配表I/0分配表見表1。表1 I/0分配表輸入信號I0.0啟動按鈕SB1I0.1停止按鈕SB2I0.2上限位開關SQ1I0.3下限位開關SQ2I0.4左限位開關SQ3I0.5小球右限位開關SQ4I0.6大球右限位開關SQ5I0.7大小球檢測開關SQI1.0手動運行選擇開關SB3I1.1單周期運行選擇開關SB4I1.2連續(xù)運行選擇開關SB5I1.3原點選擇開關SB6I1.4手動上行開關SB7I1.5手動下行開關SB8I1.6手動右行開關SB9I1.7手動左行開關SB10I2.0手動抓球開關SB11I2.1手動放球開關SB12輸出信號Q0.0原點位置指示燈HLQ0.1抓球電磁鐵YAQ0.2下行中間繼電器KA1Q0.3上行中間繼電器KA2Q0.4右行中間繼電器KA3Q0.5左行中間繼電器KA42.I/O接線圖I/O接線圖見圖1。圖1 I/O接線圖五出現問題及解決 在最初的編寫程序中，對scr指令的使用出現了錯誤，導致后來接線操作中，最初的s0.1一直在被置1，從而使輸出一直不對，這個問題自己沒能找到從何入手，經過老師指點，重新用一個開關作為控制自動運行過程的啟動脈沖才解決了問題。在后來的操作過程中，會因為忘記復位行程開關而導致輸出不正確，后來通過多練習以及從原理上理解這個程序，才從根本上解決忘記復位這個問題。六程序和注釋 2. 小型污水處理控制系統一、題目及要求1SBR污水處理工藝的技術要求序列間歇式活性污泥法廢水處理技術（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，簡稱SBR）是一種高效廢水回用的處理技術，采用優(yōu)勢菌技術對生活污水進行處理，經過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達到節(jié)約水資源的目的。SBR污水處理系統分別由污水處理池、清水池、中水水箱、電控箱以及水泵、羅茨風機、電動閥門和電磁閥等部分組成，在污水處理池、清水池、中水水箱中分別設置液位開關，用以檢測水池與水箱中的水位。SBR廢水處理系統示意圖如圖1所示。圖1 SBR廢水處理系統示意圖污水處理的第一階段：當污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)時，電動閥會自動開起納入污水。當污水池納入的污水至正常高水位時，電動閥自動關閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。污水處理的第二階段：采用能降解大分子污染物的曝氣法，可使污水脫色、除臭、平衡菌群的pH值并對污染物進行高效除污，即好氧處理過程。整個好氧（曝氣）時間一般需要68h。在曝氣管路上安裝了排空電磁閥，當電動閥門自動關閉后，排空電磁閥開起，羅茨風機延時空載起動，然后排空電磁閥關閉，污水池開始曝氣。當曝氣處理結束后，排空電磁閥再次開起，羅茨風機空載停機，然后排空電磁閥延時關閉。曝氣風機在無負荷條件下起動和停止，能起到保護電動機和風機的作用。經過0.5h的水質沉淀，PLC下達起動1#清水泵指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當清水池中的水位升至正常高水位時，1#清水泵自動停止運行。這時2#清水泵自動起動向中水箱泵水，當水箱內達到正常高水位時，2#清水泵自動停止運行，這時中水箱內的水全部完成處理過程。如上所示，當中水箱內水位降至低水位時，2#清水泵又自動起動向中水箱泵水。當污水池中的水位降至低水位時，電動閥門會自動打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復。SBR廢水處理技術針對污水水質不同選用生物菌群不同，工藝要求要求有所不同，電氣控制系統應有參數可修正功能，以滿足廢水處理的要求。2SBR廢水處理系統動力設備SBR廢水處理系統中所使用的動力設備（水泵、羅茨風機、電動閥），均采用三相交流異步電動機，電動機和電磁閥（AC220V選配）選配防水防潮型。1#清水泵：立式離心泵LS50-10-A，揚程10m，流量29m3/h，1kW。2#清水泵：立式離心泵LS40-32.1，揚程30m，流量16m3/h，3kW。曝氣羅茨風機：TSA-40，0.7m3/min，1.1kW。電動閥：閥體D97A1X5-10ZB-125mm，電動裝置LQ20-1，AC380V，60W。3SBR廢水處理電氣控制系統設計要求1) 控制裝置選用PLC作為系統的控制核心，根據工藝要求合理選配PLC機型和I/O接口。2) 可執(zhí)行手動/自動兩種方式，應能按照工藝要求編輯程序并可實時整定參數。3) 電動閥上驅動電動機為正、反轉雙向運行，因此要在PLC控制回路加互鎖功能。4) PLC的接地應按手冊中的要求設計，并在圖中表示或說明。5) 為了設備安全運行，考慮必要的保護措施，例如電動機過熱保護、控制系統短路保護等。6) 繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC硬件電路，編制PLC的I/O接口功能表。7) 選擇電器元件、編制元器件目錄表。8) 采用梯形圖或指令表編制PLC控制程序。二、選擇PLC的機型，擴展I/O模塊型號及校驗主機的電源負載能力選用西門子S7-200機型，使用21個數字量輸入16個數字量輸出，不用I/O擴展，滿足電源負載能力三、I/O接線圖I/O接線圖如圖2所示。圖2 I/O接線圖 (1) 主電路設計 SBR廢水處理電氣控制系統主電路如圖3所示。圖3 SBR廢水處理電氣控制系統主電路1) 主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3；交流接觸器KM4、KM5控制電動閥電動機M4，通過正、反轉完成開起閥門和關閉閥門的功能。2) 電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現過載保護。電動閥電動機M4控制器內還裝有常閉熱保護開關，對閥門電動機M4實現雙重保護。3) QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。4) 熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4分別實現各負載回路的短路保護。FU5、FU6分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。(2) 交流控制電路設計 SBR廢水處理系統交流控制電路如圖4所示。圖4 SBR廢水處理系統交流控制電路1) 控制電路有電源指示HL。PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。2) 隔離變壓器TC的選用根據PLC耗電量配置，可以配置標準型、變比1：1、容量100VA隔離變壓器。3) 1#清水泵M1、2#清水泵M2、曝氣風機M3分別有運行指示燈HL1、HL2、HL3，由KM1、KM2、KM3接觸器常開輔助觸點控制。4) 4臺電動機M1、M2、M3、M4的過載保護，分別由4個熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現，將其常閉觸點并聯后與中間繼電器KA1連接構成過載保護信號，KA1還起到電壓轉換的作用，將220V交流信號轉換成直流24V信號送入PLC完成過載保護控制功能。5) 上水電磁閥YA1和指示燈HL1、排空電磁閥YA2，分別由中間繼電器KA2和KA3觸點控制。四、連續(xù)工作的順序功能圖圖5 SBR廢水處理系統控制流程圖五、I/O分配SBR廢水處理系統PLC輸入信號見表2。 表2 SBR廢水處理系統PLC輸入信號表序號工位名稱文字符號端口序號工位名稱文字符號端口1污水池高水位開關信號H1I0.211手動開電動閥旋鈕開關SB4I1.32污水池低水位開關信號L1I0.312手動關電動閥旋鈕開關SB5I1.43清水池高水位開關信號H2I0.6131#清水泵手動旋鈕開關SB6I1.54清水池低水位開關信號L2I1.0142#清水泵手動旋鈕開關SB7I1.65中水箱高水位開關信號H3I1.115電動閥門開起限位開關SQ1I2.26中水箱低水位開關信號L3I1.216電動閥門關閉限位開關SQ2I2.47起動按鈕（綠色）SB110.017電動閥電動機故障報警FR0I2.08停止按鈕（紅色）SB2I2.718電動機熱保護器報警KA1I2.19旋鈕開關（自動）SB3-1I0.419曝氣風機手動旋鈕開關SB8I1.710旋鈕開關（手動）SB3-2I0.520自動控制程序開啟脈沖SB9I2.5SBR廢水處理系統PLC輸出接口功能表見表3。表3 SBR廢水處理系統PLC輸出接口功能表序號工位名稱端口序號工位名稱端口11#清水泵接觸器Q0.610電動閥門關閉黃色指示燈Q0.522#清水泵接觸器Q0.711開電動閥門接觸器Q0.33污水池高水位紅色指示燈Q0.112關電動閥門接觸器Q0.24污水池低水位綠色指示燈Q0.013電動機熱保護器報警紅色指示燈Q1.75清水池高水位紅色指示燈Q1.014羅茨風機（曝氣風機）接觸器Q1.56清水池低水位綠色指示燈Q1.115排空電磁閥繼電器Q1.47中水箱高水位紅色指示燈Q1.216上水電磁閥繼電器Q1.68中水箱低水位綠色指示燈Q1.317輸出口備用9電動閥門開起綠色指示燈Q0.4六、出現問題及解決 雖然污水處理程序本身用到的指令以及知識點都是平時最基礎的SCR以及延時程序，但在編程過程中還是遇到了蠻大的麻煩，因為一些邏輯的先后順序而導致整個程序出現問題，輸出的燈時而會有一些本來不該亮的燈也涼了，所以要想編好這個程序，首先要對污水處理的過程以及原理了然于胸，然后通過自己的理解把從污水到污水自動處理的過程，以及后來污水到清水，再由清水到中路的過程，每一步發(fā)生了什么，先后順序是什么，都是編好程序的關鍵。在接線操作時，更是要對整個順序和原理非常清楚，才能準確無誤的展示給老師看，操作過程中也經常會因為開關先后順序不對，造成輸出指示燈亮的不對，這些都是需要細心的地方。七、程序和注釋PLC原理課程設計心得體會經過一個星期的PLC原理課程設計，對自己而言收獲還是非常多的，之前的學習過程更加偏向于理論，平時的實驗雖然對自己理論聯系實際的幫助也非常大，但大多都是用現有的程序，很少有自己親手從頭到尾編的程序。沒有經歷最初的看要求理思路，全局編排程序的分布，一點點把錯誤改過來，到最后終于成功的喜悅是一種很奇妙也很美妙的感覺，這樣的感覺也增加了自己對PLC的學習熱情，在第二個污水處理的編程以及調試中，自己之前的焦躁會少了很多，一心只想快點跨過這個難題，通過自己的思考以及和同學的激烈討論，這兩個實驗程序的編排和調試都使自己在PLC上有了不小的進步。一方面使我鞏固了這學期PLC原理課程所學的知識，對梯形圖編程的基本知識的使用更加熟練，尤其是使用能流進行分析，同時也增加了我對PLC編程的一些認識，在課程設計完成過程中通過和同學的交流，也增加了合作的技巧。通過查閱以下資料也學到了一些課本上沒有的東西，拓寬了自己的知識面，增加了學好PLC的信心。 這次設計，了解到理論知識與實踐相結合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為自動化專業(yè)的學生，這次課程設計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學的東西應用到實際中。雖然自己對于這門課了解的還不算很多，一個學期的學習過程只是一個入門的過程，也沒有很有效的辦法讓自己有質的飛躍，但是由于這一個多禮拜的“學習”，自己通過獨立思考以及同學的討論中和老師指導下對這門課也有了一定深入了解，感覺非常好。而我真正體會到了合作的重要性，遇到很多問題時，當我自己思考以及看書查資料不