2022年P(guān)LC課程設(shè)計(1)

1、精選精選.精選.第1章 背景可編程控制器Programmable Controller是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了防止與個人計算機(jī)Personal Computer的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等

2、各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.1 開關(guān)控制這是PLC最根本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。1.2 模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量Analog和數(shù)字量Digital之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 1.3運(yùn)動控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)

3、動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合精選精選.精選.。1.4 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋

4、爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 1.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 1.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的開展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)開展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)

5、系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。第2章 課程設(shè)計題目及要求從老師的31個題目中選取了第9個題目題目：兩臺電機(jī)配合重復(fù)工作控制要求：有2臺電動機(jī)，電動機(jī)M1啟動后運(yùn)行20S停止，同時使電動機(jī)M2啟動，運(yùn)行15S停止，再使M1啟動，重復(fù)執(zhí)行10次才停止。電機(jī)有過載和失壓保護(hù)。當(dāng)過載用兩個按鍵模擬過載時需要點(diǎn)亮過載燈(二臺電機(jī)共用一個過載燈)，電機(jī)立即停止運(yùn)行。精選精選.精選.考核要求：1.列出PLC地址分配表；畫出主接線圖、PLC接線圖、順序功能圖、梯形圖。2.在模擬軟件上仿真動作過程，并在實(shí)驗(yàn)平臺上調(diào)試演示出來。人數(shù)：限兩人選擇。第3章 課程設(shè)計目的課程設(shè)計目的：課程設(shè)計的主

6、要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實(shí)踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、穩(wěn)固以往所學(xué)的知識，到達(dá)靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。課程設(shè)計主要強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力;綜合運(yùn)用專業(yè)及根底知識的能力，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力;查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力; 工程繪圖的能力;書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。第4章 設(shè)

7、計過程4.1PLC總體設(shè)計方案可編程控制器Programmable Logic Controller ，簡稱PLC，下同是電氣自動控制的新技術(shù)，目前公開發(fā)行適用于技校的教材較少，給廣闊師生的學(xué)習(xí)帶來諸多不便。本文介紹PLC的編程設(shè)計方案，使電氣工程技術(shù)人員特別是初學(xué)者對PLC技術(shù)加深了解和認(rèn)識；同時幫助學(xué)生更好地解決學(xué)習(xí)PLC技術(shù)中最難掌握的編程難題，到達(dá)能夠牢固掌握、熟練運(yùn)用、提高應(yīng)用設(shè)計能力和加快推廣應(yīng)用的目的。PLC控制系統(tǒng)是以程序的形式來表達(dá)其控制功能的，因此在學(xué)習(xí)時大量的時間將用在程序的設(shè)計上，也就是軟件編程的設(shè)計上。程序設(shè)計是整個控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)包含設(shè)計文件(包括電氣原理

8、圖、軟件程序清單、使用說明書、元件明細(xì)表)的編寫、編程軟件的使用、程序的編寫和調(diào)試。教學(xué)工作中，針對學(xué)生學(xué)習(xí)PLC編程時因缺乏實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計思路模糊的情況，我總結(jié)出精選精選.精選.PLC的編程設(shè)計方案。該方案流程為：設(shè)計構(gòu)思、邏輯分析、硬件配置、安裝接線和程序設(shè)計、總裝調(diào)試、實(shí)際運(yùn)行。流程如圖1-1所示。PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計分以下三個階段。第一階段是設(shè)計構(gòu)思：其任務(wù)是理順設(shè)計思路，將控制系統(tǒng)的要求轉(zhuǎn)化為PLC的控制模式，尋求程序設(shè)計的解決方案。這正是PLC控制優(yōu)越性的具體表達(dá)階段。依據(jù)控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計構(gòu)思時我們只需考慮期望的邏輯功能，確定被控制系統(tǒng)必須完成的動作和動作的順序，提出簡潔、

9、完整的功能描述，畫出完整的功能表圖或控制流程圖，以此作為設(shè)計藍(lán)本，也為使用說明書的編寫定稿。設(shè)計思想邏輯分析總測試運(yùn)行梯形圖編程輸入輸出面板硬件配置程序設(shè)計安裝接線仿真測試I/O接線能否滿足運(yùn)行修改否圖1-1 設(shè)計流程第二階段是邏輯分析：以設(shè)計構(gòu)思作為參考，在對控制系統(tǒng)的程序設(shè)計進(jìn)行邏輯分析時要對被控制對象的工作要求、工藝特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性進(jìn)行深入分析。明確地劃分出控制的各個階段及列出各階段的特點(diǎn)、各階段之間轉(zhuǎn)換的條件。弄清哪些外圍設(shè)備輸入信號到精選精選.精選.PLC，哪些外圍設(shè)備接收來自PLC輸出的信號；輸入、輸出量是開關(guān)量還是模擬量。確定控制系統(tǒng)需要的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)量，

10、確定內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等參數(shù)。最后畫出邏輯時序圖，為程序的設(shè)計提供指引。第三階段是硬件配置：包括器件選擇和I/O設(shè)備分配。根據(jù)前兩階段的分析，參照PLC的結(jié)構(gòu)與功能特性，重點(diǎn)考慮PLC的指令系統(tǒng)是否完善、有沒有模擬量輸入輸出、有沒有擴(kuò)展能力、有沒有中斷能力和聯(lián)網(wǎng)能力，以及功能范圍、I/O點(diǎn)數(shù)、存儲器容量、處理時間，以便確定PLC的型號。選擇機(jī)型時要考慮性價比、備品備件及技術(shù)支持等問題，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要選用適宜的型號，并且選擇相應(yīng)的外圍配件，列出元件明細(xì)表。設(shè)計時，為減少外界干擾和提高控制精度，一般以開關(guān)量為主，并根據(jù)實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)留有20%-30%的余量作為備用。將PLC的I/O

11、接口與之對應(yīng)進(jìn)行分配后，列出I/O設(shè)備分配表和畫出I/O設(shè)備接線圖，為編寫使用說明書和安裝接線提供依據(jù)。4.2 PLC地址分配表PLC的地址分配表如表1-1。表1-1 地址分配表種類名稱地址輸入信號M1起動開關(guān)SB1I0.0M1過載開關(guān)SB2I0.4M2過載開關(guān)SB3I0.5輸出信號電機(jī)M1Q0.0電機(jī)M2Q0.1過載信號燈HL1Q0.24.3主接線圖主接線圖如圖1-2。精選精選.精選.12圖1-2 主接線圖說明：分別有兩臺電機(jī)M1、M2, PE接地。QF為斷路器，作為電源開關(guān)使用，對線路及電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。FU1和FU2為熔斷器，作為電路和電機(jī)的嚴(yán)重過載和短路爆虎，主要用來短路保護(hù)。FR1和FR

12、2為過熱繼電器，在出現(xiàn)電動機(jī)不能承受的過載時，斷開電機(jī)控制電路，用于電機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)。KM1和KM2為交流接觸器，具有失電壓保護(hù)功能。4.4 PLC接線圖PLC接線圖如圖1-3。KM1KM2KM1SB1SB2SB3I0.5I0.4I0.01MQ0.2Q0.1Q0.01LFR1KM2FR2HL1圖1-3 PLC接線圖精選精選.精選.4.5順序功能圖順序功能圖如圖1-4。C10T4115SC10T4115SS0.2S0.3M1.M2停止M1停止.M2啟動 T41定時15S C10計數(shù)10次S0.0S0.1起始位置M1運(yùn)行 T40定時20ST40,20S按下啟動按鈕SB1圖

13、1-4 順序功能圖4.6梯形圖第一步第二步精選精選.精選.第三步第四步第五步精選精選.精選.4.7語句表LD I0.0 /按下SB1，啟動M1，M1自鎖。T40開始定時O Q0.0O T41AN T40= Q0.0TON T40, +200LD T40 /M2自鎖，T40閉合，T41開始定時O Q0.1AN T41= Q0.1TON T41, +150LD Q0.1 /從M2開始計數(shù)10次LD C10CTU C10, +10LD C10 /T42閉合，輸出清零，電機(jī)停止。R Q0.0, 2LD Q0.4 /M1，M2過載時，HL1燈亮，輸出清零，電機(jī)停止。SB2O I0.5 SB3，模擬過載。

14、= Q0.2R Q0.0, 2精選精選.精選.第5章 仿真結(jié)果1.按下SB1時，電機(jī)M1開始啟動。2.如以下圖，20秒之后,M1停止，M2啟動15秒后停止，M1繼續(xù)啟動，如此10次循環(huán)。3.當(dāng)按下過載按鈕SB2.SB3時，電機(jī)停止，過載燈亮。精選精選.精選.第6章 心得體會6.1軟件編程心得在設(shè)計過程中，用循環(huán)程序的時候，我首先選擇使用了FOR循環(huán)語句與NEXT套用，結(jié)果仿真的時候CPU214無法識別，后來發(fā)現(xiàn)，并沒有寫子程序。然后，用CTU語句套用循環(huán)，仿真的時候無法停止循環(huán)，但是對于知識的掌握不牢固，只好換用定時器，以及R輸出清零來限制循環(huán)。最開始的時候，仿真沒有方法循環(huán)或者是M1啟動了就

15、會停止，仔細(xì)研究及與同學(xué)討論發(fā)現(xiàn)Q0.0加上自鎖就可以防止這些事情的發(fā)生。6.2調(diào)試過程心得 當(dāng)把程序仿真的時候，其實(shí)我是很樂觀的，以為萬事大吉了，然而出現(xiàn)了很多所料不及的事，比方找不到FOR PV +10，開始以為是軟件CPU沒有選對，但是更改了一樣沒有用，只好重新再改了程序。當(dāng)可以運(yùn)行的時候，卻發(fā)現(xiàn)程序中弄的太混亂，以及沒有寫下I/O分配表，以至于對于輸出輸入之間的關(guān)系混亂導(dǎo)致無法正確的、有效的進(jìn)行仿真。6.3課程設(shè)計心得回憶起此次西門子PLC課程設(shè)計，令我仍感慨頗多。一個多星期的時間里，付出了不少時間和精力，努力地查找資料，但學(xué)到了很多很多東西。同時，不僅穩(wěn)固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到

16、了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，才能提高自己的思維能力和實(shí)際應(yīng)用能力。在設(shè)計的過程中常遇到問題，可以說是困難重重，第一次做此類設(shè)計，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新穩(wěn)固。這次設(shè)計不僅讓我對PLC控制有了一定的了解，更讓我認(rèn)識到課上對知識掌握的缺乏，設(shè)計的過程中需要查圖書，整理資料。這次課程設(shè)計非常有意義，通過理論聯(lián)系實(shí)際，對知識有了更深層的掌握，總

17、之這次課程設(shè)計使我受益匪淺。精選精選.精選.致謝 歷時一個星期的的時間終于將這份課程設(shè)計寫完了，在做設(shè)計的過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的課程設(shè)計指導(dǎo)老師黃建剛老師，他對我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行課程設(shè)計的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝！感謝這份課程設(shè)計所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成這份課程設(shè)計。感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫課程設(shè)計的過程中給予我了很多素材，還