PLC氣缸運動計數(shù)控制

..__課程設(shè)計題目氣缸運動計數(shù)控制學(xué)院物流工程學(xué)院專業(yè)班級姓名指導(dǎo)教師2013年1月2日本科生課程設(shè)計成績評定表姓名性別專業(yè)、班級課程設(shè)計題目：氣缸運動計數(shù)控制課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄：1、如何體現(xiàn)氣缸啟動？答：在啟動線圈位置并聯(lián)一個指示燈。2、如何防止兩個位置傳感器同時被觸發(fā)？答：設(shè)計程序使I0.2和10.3互鎖,即可避免兩個傳感器同時被觸發(fā)。3、計數(shù)器c0怎么計數(shù)的？答：啟動后,I0.0得電,c0同時得電,I0.2得電后,c0被觸發(fā),初值被存入c0中,c0開始做減法運算,每一個往返就減1,直到20減到0時停止。成績評定依據(jù)：評定項目評分成績1．學(xué)習(xí)態(tài)度〔25分2．設(shè)計說明書<25分>3．上機調(diào)試演示〔25分4．答辯〔25分總分備注：成績等級：優(yōu)〔90分—100分、良〔80分—89分、中〔70分—79分、及格〔60分—69分、60分以下為不及格。最終評定成績〔以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定指導(dǎo)教師簽字：2013年01月18日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生__專業(yè)__指導(dǎo)工作單位：題目:氣缸運動計數(shù)控制一、初始條件程序運行設(shè)備：西門子S7-300PLC二、要求完成的主要任務(wù)1．控制要求：氣缸連續(xù)往復(fù)運動20次便自動停止,如圖：2．設(shè)計要求：<1>繪制PLC接線圖；<2>給出符號定義表；<3>編寫控制程序；<4>上機驗證通過程序調(diào)試。3．課程設(shè)計說明書應(yīng)包括：<1>設(shè)計的目的及意義<2>設(shè)計任務(wù)及要求<3>設(shè)計方案比較及認(rèn)證<4>程序設(shè)計：軟件思想,流程圖,程序說明<5>調(diào)試過程記錄及結(jié)果分析<6>參考資料<7>總結(jié)氣缸運動計數(shù)控制摘要氣動技術(shù)是一種易于推廣和普及的實現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)。近年來,氣動技術(shù)在機械、化工、電子、電氣、紡織、食品、包裝、印刷、輕工、汽車等各個制造行業(yè),尤其在各種自動化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到了廣泛的應(yīng)用,極大地提高了制造業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著氣動技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是氣動技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)等學(xué)科的相互滲透而形成的機電一體化技術(shù)被各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用后,氣動技術(shù)已成為當(dāng)今工業(yè)各級的重要組成部分。各種自動機械或自動化生產(chǎn)線,大多是按程序工作的。所謂程序控制,就是根據(jù)生產(chǎn)過程的要求,使被控制的執(zhí)行元件,按預(yù)先規(guī)定的順序協(xié)調(diào)東子的一種自動控制方式。根據(jù)控制方式的不同程序控制可分為行程程序控制、時間程序控制、混合程序控制三種。行程程序控制是一個閉環(huán)程序控制系統(tǒng),它是由前一個執(zhí)行元件動作完成并發(fā)出信號后,才允許下一個動作進(jìn)行的自動控制方式。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、動作穩(wěn)定,特點是當(dāng)程序中某節(jié)拍出現(xiàn)故障時,整個程序就停止進(jìn)行而實現(xiàn)自動保護(hù)。為此,行程控制方式在氣動系統(tǒng)中被廣泛采用。而推拉式分揀系統(tǒng)中的雙缸順序動作控制是最為典型的順序控制,通過PLC實現(xiàn)自動控制。關(guān)鍵詞：氣動技術(shù)順序控制PLC目錄1.課程設(shè)計目的12.課程設(shè)計題目和要求13.設(shè)計內(nèi)容23.1PLC簡介.選型及STEP7介紹23.1.1PLC簡介和選型23.1.2STEP7介紹53.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計63.2.1I/O口分配63.2.2硬件電路設(shè)計63.3氣缸順序動作程序設(shè)計73.4程序仿真結(jié)果93.5電路運行分析94.課程設(shè)計小結(jié)105.參考文獻(xiàn)11..1.課程設(shè)計目的通過設(shè)計推拉式分揀系統(tǒng),使學(xué)生系統(tǒng)掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計方法和編程技巧,使學(xué)生掌握一種至二種基本機型,掌握PLC控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用,并學(xué)習(xí)PLC編程的多樣性,和靈活性,使學(xué)生掌握PLC在實際應(yīng)用中的控制作用、動作順序與原理,為今后從事自動化控制領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。2.課程設(shè)計題目和要求題名稱：氣缸運動計數(shù)控制控制要求：氣缸連續(xù)往復(fù)運動20次便自動停止。其中氣缸的電氣控制回路見下圖：氣缸電氣控制回路其中,1S1、1S2為兩個限位開關(guān),1Y1、1Y2為兩個電磁感應(yīng)線圈。要求：〔1繪制PLC接線圖；〔2給出符號定義表；〔3編寫控制程序；〔4上機驗證通過程序調(diào)試。3.設(shè)計內(nèi)容3.1PLC簡介及選型3.1.1PLC簡介1.PLC的基本概念國際電工委員會對PLC做了定義為"可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器機器有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)該按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其能力的原則設(shè)計"。從上述定義可以看出,PLC是一種用于程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機,出來能完成各種各樣的控制能力外,還有與其他計算機通行聯(lián)網(wǎng)的功能。2.PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。PLC主要由CPU模塊、I/O模塊、變成裝置和電源組成。根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同,可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。整體式PLC又叫做單元式或箱體式,他的體積小、價格低、小型PLC一般采用整體結(jié)構(gòu)。模塊式PLC一般用于大、中型PLC,它由機架和模塊組成。圖3.1.1PLC基本組成〔1輸入部件輸入部件是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控對象之間的連接部件,是現(xiàn)場信號進(jìn)入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測元件來的信號。〔2輸出部件輸出部件也是PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件,其功能是控制現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行工作<如電機的啟、停、正/反轉(zhuǎn),閥門的開、關(guān),設(shè)備的轉(zhuǎn)動、移動、升降等>。對于PLC,希望它能直接驅(qū)動執(zhí)行元件,如電磁閥、微電機、接觸器、燈和音響等,因此,輸出部件中的輸出級常是一些大功率器件,如機械觸點式繼電器、無觸點交流開關(guān)<如雙向可控硅>及直流開關(guān)<如晶體三極管>等?！?CPU模塊CPU模塊主要有微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟,他不斷的采集輸入信號,執(zhí)行用戶程序,刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)?！?I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱I/O模塊,他們想但與人的眼、耳、手、腳,是聯(lián)系外部設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采用輸入信號,開關(guān)量輸入模塊用來接受從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥號開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的臉粗變化的模擬量電流電壓信號?！?編程器編程器用來生成用戶程序,并用它來編輯、檢查、修改用戶程序,監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接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(hù)?！?電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內(nèi)部開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源,驅(qū)動PLC負(fù)載的直流電源一般有用戶提供3.PLC的工作原理PLC通電后,需要對硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號,初始化后PLC要反復(fù)不停地分段處理各種不同的任務(wù),這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。1、初始化過程： 與其它單片機運行一樣,上電運行或復(fù)位時進(jìn)行處理〔1硬件初始化,復(fù)位輸出輸入模塊,清零〔2清除數(shù)據(jù)區(qū)〔3輸出輸入地址分配2、掃描過程〔1掃描輸入,將輸入口狀態(tài)讀入至輸入口映像區(qū)〔2時鐘處理,特殊寄存器更新〔3執(zhí)行用戶程序〔4輸出,將輸出口映像區(qū)輸出至輸出端口刷新〔5自診斷檢查3、出錯處理檢查PLC內(nèi)部電路CPU、電池電壓、程序存儲器、I/O、通訊異常致命錯誤,CPU強制STOP方式,所有掃描停止。圖所示為一小型PLC的典型工作過程圖小型PLC的典型工作過程由于學(xué)校實驗儀器限制,本課程設(shè)計選用西門子S7－300型號PLC。由題目要求可知,共有1個輸入,12個輸出,我們選用的CPU型號為314。S7-300CPU31X系列產(chǎn)品有：CPU313模塊、CPU314模塊、CPU313XM模塊。CPU314模塊I/O總點數(shù)為24點〔14/10點,可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲器容量為4K字；內(nèi)置高速計數(shù)器,具有PID控制的功能；有2個高速脈沖輸出端和1個RS-485通訊口；具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由口協(xié)議的通訊能力。STEP7介紹STEP7軟件開發(fā)系統(tǒng)是一款專門針對西門子公司的S7-300PLC的控制系統(tǒng)開發(fā)軟件。該軟件操作簡單,使用方便。用戶可以直接從工具欄中選擇各種梯形圖指令,可以通過在線幫助功能直接了解各種指令詳細(xì)的使用說明。程序編寫完畢后,用戶可以利用STEP7軟件提供的語法檢測功能檢測程序的錯誤,從而保證送入PLC的程序從語法的角度上來說是準(zhǔn)確無誤的。編譯后的程序可以送入PLC并執(zhí)行,以完成預(yù)期的控制功能。1.S7-300PLC的組成主要組成部分有導(dǎo)軌〔RACK、電源模塊〔PS、中央處理單元CPU模塊、接口模塊〔IM、信號模塊〔SM、功能模塊〔FM等,通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7的PLC相連。2.S7-300的擴展能力CPU314一個機架上最多只能再安裝八個信號模塊或功能模塊,最多可以擴展為四個機架。中央處理單元總是在O機架的２號槽位上,1號槽安裝電源模塊,3號槽總是安裝接口模塊,槽號4至11,可自由分配信號模塊、功能塊?！?CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù),以便對工業(yè)自動控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制?！?輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點；輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號,輸出部分則控制泵、電機、以及工業(yè)設(shè)備中的其他設(shè)備。〔3電源像CPU及其所連接的任何模塊提供電力?！?通訊端口允許將S7-300CPU同編程器及其他設(shè)備連接起來?！?狀態(tài)信號燈顯示了CPU的工作模式〔運行或者停止,本機I/O的當(dāng)前狀態(tài),以及檢查出的系統(tǒng)化錯誤。〔6通過擴展模塊可增加CPU的I/O點數(shù)?！?通過擴展模塊可提供其通訊性能。〔8一些CPU具有內(nèi)置的實時時鐘,恰CPU需要實時時鐘卡?！?EEPROM卡可以存儲CPU程序,也可以將一個CPU中的程序傳送到另一個CPU中?！?0通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數(shù)據(jù)存儲時間。3.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計I/O口分配根據(jù)控制要求,I/O口的分配如表所示其中的I/O分配如下表表I/O口分配輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動按鈕S0I0.0氣缸推出電磁閥1Y1Q4.0停止按鈕S1I0.1氣缸推出電磁閥1Y2Q4.1氣缸左位置傳感器1S1I0.2啟動指示燈其.2氣缸右位置傳感器1S2I0.3啟動線圈M0M0..03.2.2硬件電路設(shè)計根據(jù)控制要求和I/O分配,氣缸順序控制硬件電路如圖所示,共有4個輸入2個輸出。圖3.2.2PLC控制硬件電路圖3.3氣缸順序動作程序設(shè)計根據(jù)氣缸的動作要求,編寫出雙缸的順序動作PLC程序如下：3.4程序仿真結(jié)果將梯形圖進(jìn)行調(diào)試仿真,其結(jié)果如下圖圖組態(tài)圖圖3.4.2運行結(jié)果3.5電路運行分析當(dāng)按下啟動按鈕S0后,啟動指示燈點亮,中間繼電器M0得電并自鎖,氣缸推出到達(dá)1S1,1S1處限位開關(guān)I0.2得電,常開觸點閉合,常閉觸點斷開,計數(shù)器得電,開始計數(shù)。運動到右極限時觸發(fā)限位開關(guān)I0.3,I0.3得電,常開觸點閉合,常閉觸點斷開,I0.2和I0.3形成互鎖。再次觸發(fā)限位開關(guān)時,實現(xiàn)往返功能,直到計數(shù)器的初值20減到0時停止。4.課程設(shè)計小結(jié)通過本次課程設(shè)計,加深了我對課堂所學(xué)知識的了解和掌握,并且學(xué)會了從整體考慮問題,把多學(xué)科的知識綜合起來運用。通過本次設(shè)計,使我掌握了通過PLC控制推拉式分揀系統(tǒng)中雙缸順序動作的原理,加深了對PLC結(jié)構(gòu)和原理的認(rèn)識,對PLC編程原理有了個系統(tǒng)的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計,掌握了定時器電路的設(shè)計,對PLC的執(zhí)行過程有了深刻的認(rèn)識。在設(shè)計過程中,總是遇到