機床電氣與PLC技術課程設計與實訓

1、機床電氣與 PLC 技術課程設計與實訓說明書姓名 ：班級 ： 學號 : 專業(yè) ：組別 ：日期 ：指導教師 ： 成績：目錄1.前言12.1 題目32.2 PLC 的選型原則42.3 地址分配表52.4 功能表圖62.5 梯形圖72.6 語句表73.總結(jié)131. 前言可編程控制器，簡稱 PLC ，是一種電氣自動化控制裝置，國際電工委員會將 PLC 定義為：是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它使用可編程存儲器內(nèi)部儲存用戶設計的指令，這些指令用來實現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運算、順序操作、定時、計數(shù)以及算術運算和通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機械或過程?？删幊绦?/p>

2、控制器及其有關的設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？删幊绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥鳛榛A，綜合了計算機技術與自動控制技術為一體的工業(yè)控制產(chǎn)品，是在硬接線邏輯控制技術和計算機技術的基礎上發(fā)展起來的。通常把 PLC 認為是由等效的繼電器、定時器、計數(shù)器等元件組成的裝置。PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，PLC 由中央處理單元（CPU）、存儲器單元、電源單元、輸入輸出單元、接口單元和外部設備組成，具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC 軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)

3、控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故障。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用 PLC 的程序語言編制的應用程序（也就是邏輯控制）用來實現(xiàn)各種控制。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強及可靠性高等特點，非常適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。故自 60 年代末第一臺 PLC 問世以來，已很快被應用到機械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個領域，大大推進了機電一體化進程。進入 80 年代，隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，使得可編程控制器有了突飛猛進的發(fā)展，功能日益增強，已遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，具備模數(shù)轉(zhuǎn)換

4、、數(shù)模轉(zhuǎn)換、高速計數(shù)、速度控制、位置控制、軸定位控制、溫度控制、PID 控制、遠程通訊、高級語言編輯以及各種物理量轉(zhuǎn)換等功能。特別是遠程通訊功能的實現(xiàn)，易于實現(xiàn)時柔性加工和制造系統(tǒng)（FMS），使得 PLC 如虎添翼，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。 初期的 PLC 只是用于邏輯控制的場合，代替繼電器控制系統(tǒng)。隨著微電子技術的發(fā)展，PLC 以微處理器為核心，適用于開關量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進入過程控制和位置控制等場合的控制領域。目前，可編程4序控制器既保留了原來可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點，包括計算機控制系統(tǒng)、過程儀表控制系統(tǒng)、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。

5、在許多場合，可編程序控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，例如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。 PLC 基本結(jié)構(gòu)：1.中央控制單元 CPU。CPU 是 PLC 的“大腦”，通常由一個微處理器和一個存儲器組成。微處理器實現(xiàn)邏輯處理和控制各模塊間通信的功能，不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存由微處理器完成的邏輯操作的結(jié)果。 2.I/O 模塊 I/O 系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)場設備與控制器連接的接口，作用就是從使現(xiàn)場接收到的信號或送到現(xiàn)場的信號達到處理器的要求。輸入(1nput)模塊和輸出(Output)模塊簡稱為 IO 模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、

6、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備和 CPU 模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。開關量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數(shù)字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等過來的開關量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號。 3.編程器設備 編程設備用來向存儲器中寫入程序，并用它進行編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。個人計算機（PC）是最常用的編程設備。使用編程軟件

7、可以在計算機的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以將 PLC 中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送。4 電源 PLC 一般使用 220V 交流電源或 24V 直流電源。內(nèi)部的開關電源為各模塊提供 DC 5V，±12V，24V 等直流電源。小型 PLC 一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器(如接近開關)提供 24V 直流電源，驅(qū)動 PLC 負載的直流電源一般由用戶提供2.1 題目 題目：城市交通燈控制交通燈控制系統(tǒng)的控制要求如下：(1) 信號燈受一個起

8、動開關控制，當起動開關接通時，信號系統(tǒng)開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當起動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。(2) 南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，如果同時亮時應關閉信號燈系統(tǒng)，并報警。(3) 南北紅燈亮維持25S。在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄，東西紅燈亮。同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。(4)東西紅燈亮維持25S。南北綠燈亮維持25S。然后閃爍3S，熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。(5) 周而復始。2.2 PLC 的選型原則在 PLC

9、系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC 及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用 PLC 應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程控制器、能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選

10、擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統(tǒng)。一般在選擇 PLC 時考慮以下幾方面：一、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算二、存儲器容量的估算三、控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能和處理速度等特性的選擇器。2.3 地址分配表輸入輸出啟動SB10.01 東紅燈HL110.00停止SB20.02 東綠燈HL210.01繁忙按鍵SB30.03東黃燈HL3 10.02西紅燈HL4 10.03西綠燈HL5 10.04西黃燈HL6 10.05南紅燈HL7 10.06南綠燈HL8 10.07南黃燈HL911.00北紅燈HL10 11.01北綠燈HL1111.02北黃燈HL12 1

11、1.032.4 功能表圖2.5 梯形圖 2.6 語句表LD 253.15LD 200.01AND 0.01ORLDLD 200.02AND 0.01ORLDLD 200.03AND 0.01ORLDLD 200.04AND 0.01ORLDLD 200.05AND 0.01ORLDLD 200.06AND 0.01ORLDOR 200.00ANDNOT 200.01OUT 200.00LD 200.00AND 0.00ANDNOT 0.02LD 200.06AND T0005ORLDOR 200.01ANDNOT 200.00ANDNOT 200.02OUT 200.01LD 200.01AN

12、D T0000OR 200.02ANDNOT 200.03ANDNOT 200.00OUT 200.02LD 200.02AND T0001OR 200.03ANDNOT 200.04ANDNOT 200.00OUT 200.03LD 200.03AND T0002OR 200.04ANDNOT 200.05ANDNOT 200.00OUT 200.04LD 200.04AND T0003OR 200.05ANDNOT 200.06ANDNOT 200.00OUT 200.05LD 200.05AND T0004OR 200.06ANDNOT 200.01ANDNOT 200.00OUT 20

13、0.06LD 200.01OR 200.02OR 200.03OUT 10.06OUT 11.01LD 200.01OUT 10.01OUT 10.04TIM 0000 #0200LD 200.02OUT 11.04OUT 11.05TIM 0001 #0030LD 200.03OUT 10.02OUT 10.05TIM 0002 #0020LD 200.04OUT 10.07OUT 11.02TIM 0003 #0200LD 200.05OUT 11.06OUT 11.07TIM 0004 #0030LD 200.06OUT 11.00OUT 11.03TIM 0005 #0020 3. 總

14、結(jié) 通過這次設計實踐。我學會了plc的基本編程方法，對plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的程序與到plc中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對plc 的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學后，很多同學都沒有過深入的交流，在設計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。 通過此次課設，讓我了解了plc梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關于plc設計原理。有很多設計理念來源于實際，從中找出最適合的設計方法。 雖然本次課程設計是要求自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學互相討論交流。多和同學討論。我們在做課程設計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡