精选PLC课程设计(1).docx

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1、第1章背景可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的开展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PCo但是为了防止与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，

2、使用情况大致可归纳为如下几类。1.1 开关控制这是PLC最根本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。1.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。1.3 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的

3、控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。1.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广

4、泛的应用。1.5 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。1.6 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的开展，工厂自动化网络开展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的

5、PLC都具有通信接口，通信非常方便。第2章课程设计题目及要求从教师的31个题目中选取了第9个题目题目：两台电机配合重复工作控制要求：有2台电动机，电动机Ml启动后运行20s停顿，同时使电动机M2启动，运行15s停顿，再使Ml启动，重复执行10次才停顿。电机有过载和失压保护。当过载（用两个按键模拟过载）时需要点亮过载灯（二台电机共用一个过载灯），电机立即停顿运行。考核要求：1.列出PLC地址分配表；画出主接线图、PLC接线图、顺序功能图、梯形图。2.在模拟软件上仿真动作过程，并在实验平台上调试演示出来。人数：限两人选择。第3章课程设计目的课程设计目的：课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控

6、制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、稳固以往所学的知识，到达灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、构造、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计主要强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力;综合运用专业及根底知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。第4章设计过程4.1PLC总体设计方案可编程

7、控制器（Programmable Logic Controller ,简称PLC,下同）是电气自动控制的新技术，目前公开发行适用于技校的教材较少，给广阔师生的学习带来诸多不便。本文介绍PLC的编程设计方案，使电气工程技术人员特别是初学者对PLC技术加深了解和认识；同时帮助学生更好地解决学习PLC技术中最难掌握的编程难题，到达能够结实掌握、熟练运用、提高应用设计能力和加快推广应用的目的。PLC控制系统是以程序的形式来表达其控制功能的，因此在学习时大量的时间将用在程序的设计上，也就是软件编程的设计上。程序设计是整个控制系统设计的关键环节，应包含设计文件（包括电气原理图、软件程序清单、使用说明书、元

8、件明细表）的编写、编程软件的使用、程序的编写和调试教学工作中，针对学生学习PLC编程时因缺乏实际工作经历和设计思路模糊的情况，我总结出PLC的编程设计方案。该方案流程为：设计构思、逻辑分析、硬件配置、安装接线和程序设计、总装调试、实际运行。流程如图1-1所示。PLC的控制系统设计分以下三个阶段。第一阶段是设计构思：其任务是理顺设计思路，将控制系统的要求转化为PLC的控制模式，寻求程序设计的解决方案。这正是PLC控制优越性的具体表达阶段。依据控制系统的要求，设计构思时我们只需考虑期望的逻辑功能，确定被控制系统必须完成的动作和动作的顺序，提出简洁、完整的功能描述，画出完整的功能表图或控制流程图，以

9、此作为设计蓝本，也为使用说明书的编写定稿。图设计流程第二阶段是逻辑分析：以设计构思作为参考，在对控制系统的程序设计进展逻辑分析时要对被控制对象的工作要求、工艺特点以及控制系统的控制过程、功能和特性进展深入分析。明确地划分出控制的各个阶段及列出各阶段的特点、各阶段之间转换的条件。弄清哪些外围设备输入信号到PLC,哪些外围设备接收来自PLC输出的信号；输入、输出量是开关量还是模拟量。确定控制系统需要的输入、输出点数量，确定内部辅助继电器、定时器、计数器等参数。最后画出逻辑时序图，为程序的设计提供指引。第三阶段是硬件配置：包括器件选择和I/O设备分配。根据前两阶段的分析，参照PLC的构造与功能特性，

10、重点考虑PLC的指令系统是否完善、有没有模拟量输入输出、有没有扩展能力、有没有中断能力和联网能力，以及功能范围、I/O点数、存储器容量、处理时间，以便确定PLC的型号。选择机型时要考虑性价比、备品备件及技术支持等问题，根据系统的实际需要选用适宜的型号，并且选择相应的外围配件，列出元件明细表。设计时，为减少外界干扰和提高控制精度，一般以开关量为主，并根据实际I/O点数留有2096-30%的余量作为备用。将PLC的I/O接口与之对应进展分配后，列出I/O设备分配表和画出I/O设备接线图，为编写使用说明书和安装接线提供依据。4. 2 PLC地址分配表PLC的地址分配表如表l-lo表17地址分配表种类

11、名称地址输入信号Ml起动开关SB110.0Ml过载开关SB210.4M2过载开关SB310.5输出信号电机MlQ0. 0电机M2Q0. 1过载信号灯HL1Q0. 24.3主接线图主接线图如图l-2o图1-2主接线图说明：分别有两台电机Ml、M2, PE接地。QF为断路器，作为电源开关使用，对线路及电机进展保护。FL1和FU2为熔断器，作为电路和电机的严重过载和短路爆虎，主要用来短路保护。FR1和FR2为过热继电器，在出现电动机不能承受的过载时，断开电机控制电路，用于电机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护。KM1和KM2为交流接触器，具有失电压保护功能。4.4 PLC接线图PLC接线图如图l

12、-3oFR1FR2KM2KM1HL1KM2KM1三一SB1图1-3 PLC接线图4. 5顺序功能图顺序功能图如图l-4o图1-4顺序功能图第一步| rTiUUhRM UJMMEN 2Network 1 按下SB1,启动M1, M1自锁J40开始计时Network Comment第二步Network 2M2自锁，T40闭合,T41开始定时T40T41Q0.1+150- PTQ0.1C10第三步Network 3从M2开始计数1 :C10CU CTU一R+10 PVNetwork 5M1.M况载时，HL1灯亮，输出清零，电机停止，SB2, SB3f复拟过载。I0.4工Q0.2)Q0.0R)2LD0

13、0ANTONLD0ANTONLDLDCTULDRLD0R4.7语句表10. 0 按下SB1,启动Ml, Ml自锁。T40开场定时QO.OT41T40QO.OT40, +200T40M2自锁，T40闭合，T41开场定时Q0. 1T41Q0. 1T41, +150QO. 1 从M2开场计数10次C10CIO, +10CIO/T42闭合，输出清零，电机停顿。Q0.0, 2Q0.4/Ml, M2过载时，HL1灯亮，输出清零，电机停顿。SB210.5SB3,模拟过载。Q0.2Q0.0, 2第5章仿真结果1.按下SB1时，电机Ml开场启动。01 2345670 1 2 3 4 52.如以下图,20秒之后,Ml停顿,M2启动15秒后停顿,Ml继续启动,如此10次循环。SIEMENSinjinjuinnnnjLnnnRniinj0 12 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5第6章心得体会6.1软件编程心得在设计过程中，用循环程序的时候，我首先选择使用了 FOR循环语句与NEXT套用，结果仿真的时候CPU214无法识别，后来发现，并没有写子程序。然后，用CTU语句套用循环，仿真的时候无法停顿循环，但是对于知识的掌握不结实，只好换用定时器，以及R