四節(jié)傳送帶的模擬PLC課程設(shè)計

1、成 績 評 定 表學生姓名XXX班級學號XXXX專 業(yè)自動化課程設(shè)計題目四節(jié)傳送帶的模擬評語組長簽字： 成績?nèi)掌?2012 年 07 月 日課程設(shè)計任務(wù)書學 院信息科學與工程學院專 業(yè)自動化學生姓名XXX班級學號XXXXXXX課程設(shè)計題目四節(jié)傳送帶的模擬實踐教學要求與任務(wù):有一個用四條皮帶運輸機的傳送系統(tǒng)，分別用四臺電動機帶動，控制要求如下： 啟動時先起動最末一條皮帶機，經(jīng)過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。 停止時應(yīng)先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。 當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1、M2

2、立即停，經(jīng)過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再過5秒，M4停。工作計劃與進度安排:第一周：查閱相關(guān)資料，了解設(shè)計內(nèi)容。完成硬件設(shè)計。第12天：1、 深入了解課程設(shè)計內(nèi)容及任務(wù)。2、 查找文獻、資料，確立設(shè)計方案。第35天：1、通過相關(guān)資料 ，明確完善設(shè)計方案。2、完成硬件設(shè)計，選擇PLC型號，設(shè)計系統(tǒng)流程圖，列出I/O分配表，設(shè)計I/O接線圖。第二周：完成軟件設(shè)計，并進行調(diào)試。第12天：完成軟件設(shè)計，利用STEP7-Micro/WIN進行梯

3、形圖或指令表設(shè)計。第3天：對設(shè)計程序進行調(diào)試。第4天：課程設(shè)計結(jié)果驗收，完成課程設(shè)計報告。第5天：針對所完成課程設(shè)計題目進行答辯。指導教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日摘要 20世紀70年代，誕生了兩種改變整個世界及商業(yè)管理模式的計算機。產(chǎn)生于1976年的蘋果II型，是世界上最早得到廣泛使用的微型計算機。當今價值數(shù)十億美元的個人計算機產(chǎn)業(yè)就是從這個當初由兩名年輕人在車庫里成立的小公司衍生而來的。 另外一類計算機，是由Richard Morley在1972年發(fā)明的，如今稱之為可編程邏輯控制器（PLC）。它最初并沒有像個人計算機那樣得到名稱上

4、的廣泛認同，但是卻給制造業(yè)帶來了同樣意義重大的沖擊。PLC通常被稱為工廠級別的個人計算機。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，電器控制技術(shù)在個領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）的應(yīng)用使電器控制技術(shù)發(fā)生了根本的變化。PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)綜合了計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點,已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。 本設(shè)計就是應(yīng)用可編程控制器來實現(xiàn)模擬四條皮帶運輸機的傳送系統(tǒng)，分別用四臺電動機帶動，完成相應(yīng)的控制要求。關(guān)鍵詞：可編程控制器；四節(jié)傳送帶；電氣控制目錄1 概述11

5、.1 PLC的定義11.2 PLC的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)11.3 PLC的工作原理22 硬件設(shè)計32.1控制要求32. 2 PLC型號的選擇32.4 I/O分配表6故障I/O分配表6加重物I/O分配表62.5 I/O接線圖63 軟件設(shè)計73.1梯形圖設(shè)計7發(fā)生故障時的梯形圖7加重物時的梯形圖123.2梯形圖解析203.3.1 啟動與停止203.3.2 發(fā)生故障時203.3.3 皮帶上有重物時204 調(diào)試214.1 軟件部分調(diào)試214.2 硬件部分調(diào)試215 總結(jié)226參考文獻231 概述1.1 PLC的定義 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用

6、一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。1.2 PLC的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)可編程邏輯控制器實質(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，基本構(gòu)成為： 一、電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 二、中央處理單元(CPU) 中央處理單

7、元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 三、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序

8、存儲器。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 四、輸入輸出接口電路 1現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 五、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊。 六、通信模塊 1.3 PLC的工作原理 當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復

9、執(zhí)行上述三個階段。 一、輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 二、用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下

10、的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 三、輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)

11、束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。2 硬件設(shè)計2.1控制要求啟動時先起動最末一條皮帶機，經(jīng)過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。停止時應(yīng)先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，經(jīng)過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶

12、機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再過5秒，M4停。 圖2.1.1實驗控制面板圖2. 2 PLC型號的選擇 PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機型盡量統(tǒng)一等因素。 從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點1個，開關(guān)量輸出點8個，如果選用CPU222 / PLC，也需要擴展單元 PLC，參照西門子S7-200

13、系列特性，選用主機為CPU22。2.3系統(tǒng)設(shè)計流程示意圖 圖2.3.1 發(fā)生故障時的流程圖 圖2.3.2加重物時的流程圖2.4 I/O分配表故障I/O分配表面板SB1SB2ABCDM1M2M3M4PLCI0.0I0.5I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3表故障I/O分配表加重物I/O分配表面板SB1SB2ABCDM1M2M3M4PLCI0.0I0.5I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3表2.4.2加重物I/O分配表2.5 I/O接線圖圖 I/O接線圖3 軟件設(shè)計3.1梯形圖設(shè)計發(fā)生故障時的梯形圖加重物時的梯形圖3.2梯形圖解析 啟動與停止

14、 網(wǎng)絡(luò)1至網(wǎng)絡(luò)14是四節(jié)傳送帶的啟動與停止的梯形圖，步驟解析如下：按下I0.0啟動，倒敘啟動，M4先啟動自鎖；接通延時5s，M3啟動；接通延時5s，M2啟動；接通延時5s，M1啟動。按下I0.5順序停止，M1先停止自鎖；接通延時5s，M2停止；接通延時5s，M3停止；接通延時5s，M4停止。 發(fā)生故障時 網(wǎng)絡(luò)15至網(wǎng)絡(luò)30是四節(jié)傳送帶有故障時的梯形圖，步驟解析如下：M1故障時M1立即停止；接通延時5s，M2停止；接通延時5s，M3停止；接通延時5s，M4停。M2故障時M1、M2立即停止；接通延時5s，M3停止；接通延時5s，M4停止。M3故障時M1、M2、M3立即停止；接通延時5s，M4停止。

15、M4故障時M1、M2、M3、M4立即停止。 皮帶上有重物時網(wǎng)絡(luò)31至網(wǎng)絡(luò)53是四節(jié)傳送帶有重物時的梯形圖，步驟解析如下：M1有重物時，運行5s,M1停止；M2運行5s，M2停止；M3運行5s，M3停止；M4運行5s，M4停止。M2有重物時，M1立即停止，M2運行5s，M2停止；M3運行5s，M3停止；M4運行5s，M4停止。M3有重物時，M1、M2立即停止；M3運行5s，M3停止；M4運行5s，M4停止。M4有重物時，M1、M2、M3立即停止；M4運行5s，M4停止。4 調(diào)試4.1 軟件部分調(diào)試軟件程序由STEP-7軟件編寫，可以對程序網(wǎng)絡(luò)框圖進行標注，程序編寫完成后，對程序進行編譯連接，若有

16、程序錯誤，再進行修改，直到?jīng)]有錯誤為止，然后將程序下載到PLC中。4.2 硬件部分調(diào)試按下開始按鈕，第四段皮帶，第三段皮帶，第二段皮帶，第一段皮帶依次運行，時間間隔為5秒。按下停止按鈕后，第一段皮帶，第二段皮帶，第三段皮帶，第四段皮帶依次停止，時間間隔為5秒。在運行過程中，當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如第二條皮帶故障，第一、第二條皮帶立即停，經(jīng)過5秒延時后，第三條皮帶停，再過5秒，第四條皮帶停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶機待料運完后才停止。例如，第三條皮帶上有

17、重物，第一第二條皮帶立即停，再過5秒，第四條皮帶停。如若沒有出現(xiàn)錯誤動作，則實驗成功?？梢岳^續(xù)在實物上調(diào)試，若不成功，在返回重新在實驗臺上調(diào)試，直到成功為止。5 總結(jié)通過制作此次課程設(shè)計，我對PLC的相關(guān)知識有了更深入的理解，也對電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計有了初步的認識。在設(shè)計的過程中，遇到了很多難題，我與組員共同研究，上網(wǎng)查找相關(guān)資料，也和其他組的同學進行了經(jīng)驗交流，提高了工作效率。在設(shè)計和編寫程序之前，最重要的莫過于查找足夠的資料了。尤其是我們這樣的初學者，對很多知識的理解不夠透徹，概念認識的很淺顯，知識的掌握也不夠豐富，不能靈活應(yīng)用在編程上。其次，在這次課程設(shè)計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，雖然以前進行過這部分知識的系統(tǒng)學習，但應(yīng)用甚少，用起來很生疏，所以要對應(yīng)用到的知識進行一定程度的復習。最后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用可編程控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，功能特點；要有一個清晰的思路和一個完整的的流程圖；在設(shè)計程序時，要有足夠的耐心，反復修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常的，但