PLC氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制

..__課程設(shè)計(jì)題目氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制學(xué)院物流工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名指導(dǎo)教師2013年1月2日本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓名性別專業(yè)、班級(jí)課程設(shè)計(jì)題目：氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：1、如何體現(xiàn)氣缸啟動(dòng)？答：在啟動(dòng)線圈位置并聯(lián)一個(gè)指示燈。2、如何防止兩個(gè)位置傳感器同時(shí)被觸發(fā)？答：設(shè)計(jì)程序使I0.2和10.3互鎖,即可避免兩個(gè)傳感器同時(shí)被觸發(fā)。3、計(jì)數(shù)器c0怎么計(jì)數(shù)的？答：?jiǎn)?dòng)后,I0.0得電,c0同時(shí)得電,I0.2得電后,c0被觸發(fā),初值被存入c0中,c0開(kāi)始做減法運(yùn)算,每一個(gè)往返就減1,直到20減到0時(shí)停止。成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：評(píng)定項(xiàng)目評(píng)分成績(jī)1．學(xué)習(xí)態(tài)度〔25分2．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)<25分>3．上機(jī)調(diào)試演示〔25分4．答辯〔25分總分備注：成績(jī)等級(jí)：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(píng)定成績(jī)〔以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定指導(dǎo)教師簽字：2013年01月18日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生__專業(yè)__指導(dǎo)工作單位：題目:氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制一、初始條件程序運(yùn)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(yùn)動(dòng)20次便自動(dòng)停止,如圖：2．設(shè)計(jì)要求：<1>繪制PLC接線圖；<2>給出符號(hào)定義表；<3>編寫控制程序；<4>上機(jī)驗(yàn)證通過(guò)程序調(diào)試。3．課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括：<1>設(shè)計(jì)的目的及意義<2>設(shè)計(jì)任務(wù)及要求<3>設(shè)計(jì)方案比較及認(rèn)證<4>程序設(shè)計(jì)：軟件思想,流程圖,程序說(shuō)明<5>調(diào)試過(guò)程記錄及結(jié)果分析<6>參考資料<7>總結(jié)氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制摘要?dú)鈩?dòng)技術(shù)是一種易于推廣和普及的實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用技術(shù)。近年來(lái),氣動(dòng)技術(shù)在機(jī)械、化工、電子、電氣、紡織、食品、包裝、印刷、輕工、汽車等各個(gè)制造行業(yè),尤其在各種自動(dòng)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(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是氣動(dòng)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(jī)電一體化技術(shù)被各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用后,氣動(dòng)技術(shù)已成為當(dāng)今工業(yè)各級(jí)的重要組成部分。各種自動(dòng)機(jī)械或自動(dòng)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(guò)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(dòng)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(shí)間程序控制、混合程序控制三種。行程程序控制是一個(gè)閉環(huán)程序控制系統(tǒng),它是由前一個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作完成并發(fā)出信號(hào)后,才允許下一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行的自動(dòng)控制方式。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修容易、動(dòng)作穩(wěn)定,特點(diǎn)是當(dāng)程序中某節(jié)拍出現(xiàn)故障時(shí),整個(gè)程序就停止進(jìn)行而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。為此,行程控制方式在氣動(dòng)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(dòng)作控制是最為典型的順序控制,通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)技術(shù)順序控制PLC目錄1.課程設(shè)計(jì)目的12.課程設(shè)計(jì)題目和要求13.設(shè)計(jì)內(nèi)容23.1PLC簡(jiǎn)介.選型及STEP7介紹23.1.1PLC簡(jiǎn)介和選型23.1.2STEP7介紹53.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計(jì)63.2.1I/O口分配63.2.2硬件電路設(shè)計(jì)63.3氣缸順序動(dòng)作程序設(shè)計(jì)73.4程序仿真結(jié)果93.5電路運(yùn)行分析94.課程設(shè)計(jì)小結(jié)105.參考文獻(xiàn)11..1.課程設(shè)計(jì)目的通過(guò)設(shè)計(jì)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(jì)方法和編程技巧,使學(xué)生掌握一種至二種基本機(jī)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(shí)際應(yīng)用中的控制作用、動(dòng)作順序與原理,為今后從事自動(dòng)化控制領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。2.課程設(shè)計(jì)題目和要求題名稱：氣缸運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)控制控制要求：氣缸連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)20次便自動(dòng)停止。其中氣缸的電氣控制回路見(jiàn)下圖：氣缸電氣控制回路其中,1S1、1S2為兩個(gè)限位開(kāi)關(guān),1Y1、1Y2為兩個(gè)電磁感應(yīng)線圈。要求：〔1繪制PLC接線圖；〔2給出符號(hào)定義表；〔3編寫控制程序；〔4上機(jī)驗(yàn)證通過(guò)程序調(diào)試。3.設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1PLC簡(jiǎn)介及選型3.1.1PLC簡(jiǎn)介1.PLC的基本概念國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)PLC做了定義為"可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器機(jī)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(gè)整體,易于擴(kuò)充其能力的原則設(shè)計(jì)"。從上述定義可以看出,PLC是一種用于程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī),出來(lái)能完成各種各樣的控制能力外,還有與其他計(jì)算機(jī)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(lái)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(jià)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(jī)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(chǎng)被控對(duì)象之間的連接部件,是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測(cè)元件來(lái)的信號(hào)?！?輸出部件輸出部件也是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接部件,其功能是控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行工作<如電機(jī)的啟、停、正/反轉(zhuǎn),閥門的開(kāi)、關(guān),設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、升降等>。對(duì)于PLC,希望它能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件,如電磁閥、微電機(jī)、接觸器、燈和音響等,因此,輸出部件中的輸出級(jí)常是一些大功率器件,如機(jī)械觸點(diǎn)式繼電器、無(wú)觸點(diǎn)交流開(kāi)關(guān)<如雙向可控硅>及直流開(kāi)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(chǔ)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(hào),執(zhí)行用戶程序,刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。〔4I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)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(lái)接收和采用輸入信號(hào),開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接受從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥號(hào)開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的臉粗變化的模擬量電流電壓信號(hào)?！?編程器編程器用來(lái)生成用戶程序,并用它來(lái)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(jià)格便宜,一般用來(lái)給小型PLC編程,或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)?！?電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)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(dòng)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(duì)硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào),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(guò)程： 與其它單片機(jī)運(yùn)行一樣,上電運(yùn)行或復(fù)位時(shí)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(guò)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(shí)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(cuò)處理檢查PLC內(nèi)部電路CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通訊異常致命錯(cuò)誤,CPU強(qiáng)制STOP方式,所有掃描停止。圖所示為一小型PLC的典型工作過(guò)程圖小型PLC的典型工作過(guò)程由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器限制,本課程設(shè)計(jì)選用西門子S7－300型號(hào)PLC。由題目要求可知,共有1個(gè)輸入,12個(gè)輸出,我們選用的CPU型號(hào)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(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)〔14/10點(diǎn),可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊；用戶程序存儲(chǔ)器容量為4K字；內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器,具有PID控制的功能；有2個(gè)高速脈沖輸出端和1個(gè)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(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一款專門針對(duì)西門子公司的S7-300PLC的控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件。該軟件操作簡(jiǎn)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(guò)在線幫助功能直接了解各種指令詳細(xì)的使用說(shuō)明。程序編寫完畢后,用戶可以利用STEP7軟件提供的語(yǔ)法檢測(cè)功能檢測(cè)程序的錯(cuò)誤,從而保證送入PLC的程序從語(yǔ)法的角度上來(lái)說(shuō)是準(zhǔn)確無(wú)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(hào)模塊〔SM、功能模塊〔FM等,通過(guò)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(kuò)展能力CPU314一個(gè)機(jī)架上最多只能再安裝八個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊,最多可以擴(kuò)展為四個(gè)機(jī)架。中央處理單元總是在O機(jī)架的２號(hào)槽位上,1號(hào)槽安裝電源模塊,3號(hào)槽總是安裝接口模塊,槽號(hào)4至11,可自由分配信號(hào)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(duì)工業(yè)自動(dòng)控制任務(wù)或過(guò)程進(jìn)行控制?！?輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點(diǎn)；輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào),輸出部分則控制泵、電機(jī)、以及工業(yè)設(shè)備中的其他設(shè)備?！?電源像CPU及其所連接的任何模塊提供電力。〔4通訊端口允許將S7-300CPU同編程器及其他設(shè)備連接起來(lái)?！?狀態(tài)信號(hào)燈顯示了CPU的工作模式〔運(yùn)行或者停止,本機(jī)I/O的當(dāng)前狀態(tài),以及檢查出的系統(tǒng)化錯(cuò)誤?！?通過(guò)擴(kuò)展模塊可增加CPU的I/O點(diǎn)數(shù)?！?通過(guò)擴(kuò)展模塊可提供其通訊性能?！?一些CPU具有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,恰CPU需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘卡。〔9EEPROM卡可以存儲(chǔ)CPU程序,也可以將一個(gè)CPU中的程序傳送到另一個(gè)CPU中?！?0通過(guò)可選的插入式電池盒可延長(zhǎng)RAM中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間。3.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)指示燈其.2氣缸右位置傳感器1S2I0.3啟動(dòng)線圈M0M0..03.2.2硬件電路設(shè)計(jì)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(gè)輸入2個(gè)輸出。圖3.2.2PLC控制硬件電路圖3.3氣缸順序動(dòng)作程序設(shè)計(jì)根據(jù)氣缸的動(dòng)作要求,編寫出雙缸的順序動(dòng)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(yùn)行結(jié)果3.5電路運(yùn)行分析當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕S0后,啟動(dòng)指示燈點(diǎn)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(kāi)關(guān)I0.2得電,常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),計(jì)數(shù)器得電,開(kāi)始計(jì)數(shù)。運(yùn)動(dòng)到右極限時(shí)觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)I0.3,I0.3得電,常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),I0.2和I0.3形成互鎖。再次觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)時(shí),實(shí)現(xiàn)往返功能,直到計(jì)數(shù)器的初值20減到0時(shí)停止。4.課程設(shè)計(jì)小結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),加深了我對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的了解和掌握,并且學(xué)會(huì)了從整體考慮問(wèn)題,把多學(xué)科的知識(shí)綜合起來(lái)運(yùn)用。通過(guò)本次設(shè)計(jì),使我掌握了通過(guò)PLC控制推拉式分揀系統(tǒng)中雙缸順序動(dòng)作的原理,加深了對(duì)PLC結(jié)構(gòu)和原理的認(rèn)識(shí),對(duì)PLC編程原理有了個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),掌握了定時(shí)器電路的設(shè)計(jì),對(duì)PLC的執(zhí)行過(guò)程有了深刻的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,總是遇到