PLC课程设计.docx
《PLC课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC课程设计.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
PLC课程设计
江西理工大学应用科学学院
西门子PLC课程设计
专业：
电气工程及自动化
班级：
电气091
姓名：
刘康
学号：
08061309146
设计报告格式20分
设计内容60分
10分
10分
总计得分
封面
3
页面布局
5
目录格式
3
图表质量
4
间距、行距、字体
6
工艺过程分析
8
系统控制要求
8
I/O
分配
5
设备选型
5
电气原理图
系统程序设计
10
动手实践能力
10
总印象评分
10
主电路
8
控制电路
8
外围接线图
8
2012年06月
目录
第一章设计要求3
1.1控制要求3
1．2I/O编址并画出工作框图5
1．3编程并调试5
1．4I/O端子接线图5
第二章工艺过程6
第三章操作面板布置8
第四章输入/输出端子地址分配9
第五章程序规划及编制10
第六章单操作工作的程序11
第七章自动操作程序12
第八章PLC外围端子接线图17
第九章总结18
参考文献19
第一章设计要求
图1坐标式机械手动作原理图
1.1控制要求
如图1所示，将物体从位置A搬至位置B
机械手整个搬运过程要求都能自动控制。
在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制（又称单周期控制），以便对设备进行调整和检修。
图2是机械手控制系统的逻辑流程图。
系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位﹑左位。
（1）动作顺序：
机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。
（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。
（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。
（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。
（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。
（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警
1．2I/O编址并画出工作框图
1．3编程并调试
1．4I/O端子接线图
第二章工艺过程
机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。
其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。
例如当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手上升停止。
同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。
机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀（称为夹紧电磁阀）控制。
当该线圈通电时，机械手夹紧，该线圈断电时，机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。
也就是说，若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时，机械手应自动停止下降。
机械手的动作过程分解图3所示。
从原点开始，按下起动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。
若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时夹紧电磁阀断电；机械手放松，放松后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通左移电磁阀，机械手左移。
左移到原点时，碰到左限位开关，左移电磁阀断电，左移停止。
至此，机械手经过8步动作完成了一个周期。
图3机械手动作过程分解图
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
手动操作：
用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制。
例如，当选择上下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。
当选择左右运动时，上下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。
当选择夹紧放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。
步进操作：
每按一次启动按钮，机械手完成一次动作后自动停止。
单周期操作：
机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作：
机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。
在工作中若按一下停止按钮，则机械手将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。
第三章操作面板布置
根据控制要求，需安排一些操作开关，并设计控制箱面板布置图如图4
图4操作面板布置图
图4中，接通单操作方式。
按加载选择开关的位置，用启动∕停止按钮选择加载操作，当加载选择开关打到左∕右位置时，按下启动按钮，机械手右行；若按下停止按钮，机械手左行。
上述操作可用于使机械手回到原点。
接通步进方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，向前操作一步；每按启动按钮一次，操作一次。
接通单周期操作方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，自动操作一个周期。
接通连续操作方式。
机械手在原点时，按下启动按钮，连续执行自动周期操作，当按下停止按钮，机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。
第四章输入/输出端子地址分配
该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224，图5是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。
该机械手控制系统共使用了14个输入点，6个输出点。
图5机械手的输入/输出接线图
第五章程序规划及编制
为了在程序中安排机械手控制系统单操作、步进操作、自动操作等功能程序，规划程序整体结构如图6所示
图6机械手控制系统整体程序图
若选择单操作工作方式，I0.7断开，接着执行单操作程序。
单操作程序可以独立于自动操作程序，可另行设计。
在单周期工作方式下，可执行自动操作程序。
在步进工作方式下，执行步进操作程序，按一下按钮执行一个动作，并按规定顺序进行。
在需要自动操作方式时，中间继电器M1.0接通。
步进工作方式，单操作工作方式和自动操作方式，都用同样的输出继电器
第六章单操作工作的程序
如图7是实现单操作工作的梯形图程序
图7机械手单操作梯形图
为避免发生误动作，插入了一些连锁电路。
例如，将加载开关扳到“左右”档时，按下启动按钮，机械手右行；按下停止按钮，机械手向左行。
这两个动作只有当机械手处在上限时才能执行。
将加载开关扳到“夹/松”档，按下启动按钮，执行夹紧动作；按下停止按钮，松开。
将加载开关扳到“上/下”档，按下启动按钮，下降；按停止按钮，上升。
第七章自动操作程序
如图8是机械手自动操作功能图，图9是与之对应的梯形图
图8自动操作顺序功能图
图9自动操作梯形图
PLC由STOP转为RUN时，初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。
当机械手在原点时，将状态继电器S0.0置1，这是第一步。
按下启动按钮后，置位状态继电器S0.1，同时将原工作状态继电器S0.0清零，输出继电器Q0.0得电，Q0.5复位，原点指示灯熄灭，执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.2置1，同时将状态继电器S0.1清零，输出继电器S0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行夹紧动作；定时器T37开始计时，延时1.7s后，接通T37动合触点将状态继电器S0.3置1，同时将状态继电器S0.2清零，而输出继电器Q0.1得电，执行上升动作。
由于Q0.2已经被置1，夹紧动作继续执行。
当上升到上限位时，I0.2接通，将状态继电器S0.4置1，同时将继电器S0.3清零，Q0.1失电，不再上升，而Q0.3得电，执行右行动作。
当右行至右限位时，I0.3接通，Q0.3失电，机械手右行停止，若此时I0.5接通，则将状态继电器S0.5置1，同时将状态继电器S0.4清零，而Q0.0再次得电，执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时，I0.1接通，将状态继电器S0.6置1，同时将状态继电器S0.5清零，
输出继电器Q0.0复位，Q0.2置1，于是机械手停止下降，执行松开动作；定时器T38开始计时，延时1.5s后，接通T38动合触点状态继电器S0.7置1，同时将状态继电器S0.6清零，而输出继电器Q0.1再次得电，执行上升动作。
行至上限位置，I0.2接通，将状态继电器S1.0置1，同时将状态继电器S0.7清零，Q0.1失电，停止上升而Q0.4得电，执行左行动作。
到达左限位，I0.4接通，将状态继电器S0.1清零。
如果此工作状态为连续工作状态，M1.0置1，即将状态继电器S0.1置1，重复执行自动程序。
若为单周期操作方式，状态继电器S0.0置1，则机械手停在原点。
在运行中，如按停止按钮，机械手的动作执行完当前一个周期后，回到原点自动停止。
在运行中，PLC掉电，机械手动作停止。
重新启动时，先用手动操作将机械手移回原点，再按启动按钮，便可重新开始自动操作。
步进动作是指按下启动按钮动作1次。
步进动作功能图与图7相似，只是每步动作都需按1次启动按钮。
步进操作所用的输出继电器，定时器与其他操作所用的输出继电器，定时器相同
第八章PLC外围端子接线图
图10PLC外围端子接线图
第九章总结
本课程设计是在肖清老师的精心指导和严格要求下完成的。
从在做设计以来，我不仅在专业上有了很大的进步，而且恩师的严谨治学态度、务实工作作风、高度的责任心，也使我受益非浅。
在此，我要向肖清老师表示深深的敬意和衷心的感谢!
在这三个星期的课程设计当中，第一个星期时收集课程设计的相关资料。
起初拿到这个题目时。
根本就不知如何下手，所有的资料都是从网上和书本上搜集的。
在程序调试及图形绘制中，遇到了不少的问题。
最后在同学和老师的帮助下，这些问题都得到了解决。
此外，作者在学习期间，还得到许多老师、同学、朋友的帮助，在此表示衷心的感谢!
三年里有许多让我感动的事和让我感激的人。
但由于时间的仓促和主客观条件的限制我们只是做出模型做演示，当然这与真正的实物相比，在工艺上还有很大差距，尽管有些不太完美的地方，但我们已经很努力了。
最后祝愿老师们工作顺利，身体健康！
祝愿同学们学业有成，一切顺利！
参考文献
[1]肖清、王忠锋.西门子PLC课程设计指导书.2009
[2]袁任光.编程序控制器应用技术与实例.广州.华南理工大学出版社.1997
[3]康华光.电子技术基础.高等教育出版社.2005
[4]王兆安等.电力电子技术.北京：
机械工业出版社，2003
[5]胡寿松等.自动控制原理.北京：
科学出版社，2004
[6]孙亮等.自动控制原理.北京：
北京工业大学出版社，2001
[7]吴浩烈.电机及电力拖动基础.重庆：
重庆大学出版社，2005
[8]顾绳谷.电机及拖动基础.北京：
机械工业出版社，2000
[9]邱阿瑞.电机与电力拖动.北京：
电子工业出版社，2002
[10]陈伯时等.电力拖动自动控制系统.北京：
机械工业出版社，2002
[11]陈伯时等.交流调速系统.北京：
机械工业出版社，2005
[12]郭东栋.单片机控制的直流调速系统可编程控制器与工厂自动化，2007
[13]张进秋等.可编程控制器原理及应用实例.北京：
机械工业出版社，2004
[14]杨卫东.仪表技术杂志.2007（10）
升级会员 