PLC四节传送带资料.docx

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1、湖 南 工 程 学 院课程设计课程名称测控技术与系统课题名称四节传送带的模拟专业班级测控技术 0981 班姓名YW学号指导教师谭梅、沈细群2013 年 1 月 7 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与 PLC课题名称四节传送带的模拟专业班级测控技术 0981姓名学号指导教师谭梅、沈细群审批黄峰任务书下达日期2013 年 01 月 7 日课程设计完成日期2013 年 01 月 18 日设计内容与要求一 . 课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课

2、程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二 . 课程设计的内容1. 根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2. 绘制四节传送带控制系统的 PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。3. 选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 上机调试程序。5. 编写设计说明书。三 . 课程设计的要求1. 所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2. 所绘制的

3、设计图纸符合国家标准局颁布的 GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图和 GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。3. 所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于 7000 字。主要设计条件1.PLC 实验设备若干。2. 参考文献若干。设计说明书装订顺序1. 课程设计说明书封面。2. 课程设计任务书。3. 说明书目录。4. 正文（按设计内容逐项书写） 。5. 参考文献。6. 附录。7. 课程设计评分表。计进度安排1. 第一周星期一上午：课题内容介绍。2. 第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资

4、料，准备设计工具。3. 第一周星期二第一周星期五：确定控制方案。绘制四节传送带电气控制系统的电气原理图、控制系统的 PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 第二周星期一：试验调试5. 第二周星期二第二周星期五：编写设计说明书 , 答辩。参考文献1 廖常初 . 可编程序控制器的编程方法与工程应用 M. 重庆：重庆大学出版社2 万太福 . 可编程序控制器及其应用 M. 重庆：重庆大学出版社3 刘祖润 . 毕业设计指导 . 北京：机械工业出版社4 谢桂林 . 电力拖动与控制 . 北京：中国矿业大学出版社5 工厂常用电气设备手册编写组 . 工厂常用电气

5、设备手册 . 北京：水利电力出版社课题四节传送带的模拟任务描述与控制要求有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：启动时先起动最末一条皮带机，经过5 秒延时，再依次起动其它皮带机。停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障， M1、 M2立即停，经过 5 秒延时后， M3停，再过 5 秒， M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5 秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物， M1

6、、M2立即停，过 1秒， M3停，再过 5 秒，M4停。目录第 1章概述 .11.1PLC的概述 .11.2PLC的主要功能 .11.3PLC的主要特点 .2第 2 章S7-200 的配置及组态概述 .32.1PLC的基本结构 .32.2PLC的工作原理 .4第 3 章系统方案设计 .53.1系统总体设计 .53.2硬件系统设计 .63.22选择 PLC型号 .73.23基本单元 .73.24编程器 .83.25输/ 入输出接线 .8第 4 章系统程序设计 .94.1系统顺序功能图 .94.2发生故障时的流程图 .104.3梯形图设计 .11第 5 章程序调试结果与分析 .12第 6 章结束语

7、 .13参考文献.14附录 .15评分表 .16第 1 章概述1.1 PLC 的概述程式控制器在发表初期被称为(Programmable Logic -Controller)简称 PLC,最先的目的是取代继电器 , 。从而执行继电器逻辑及其他计时或计数等功能的顺序控制为主 , 所以也称顺序控制器 , 其结构也像一部微电脑 , 所以也可称为微电脑可程式控制器 (MCPC),直到 1976 年, 美国电机制造协会正式给予命名为 , 即可程式控制器 , 简称 PC,由于目前个人电脑极为普遍 , 加上常与可程式控制器配合使用 , 为了区分两者 , 所以一般都称可程式控制器为 PLC 以加以分别1.2

8、PLC 的主要功能1、控制功能。包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。2、数据采集与输出。3、输入 /输出接口调理功能。具有A/D 、 D/A 转换功能，通过I/O 模块完成对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。4、数据处理功能。包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID 运算、滤波等。5、支持人机界面功能。提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。允许操作者和 PC 系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机的分散和集中操作与监视系统。6、通信、联网功能。现代PLC 大多数都采用了通信、网络技术，有RS232或 RS485 接口，可进行远程 I/O 控制，多台 P

9、LC 可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间， 实现程序和数据交换， 如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC 构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂控制。通常所说的SCADA 系统，现场端和远程端也可以采用PLC 作现场机。7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。1.3 PLC 的主要特点1、结构形式多样，模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC 只有 6 点，而 AB 的 ControlLogix 系统的容量达 128000 点。2、可靠性高。 PLC

10、的 MTBF 一般在 4000050000h 以上，有的在 10-20 万 h，且均有完善的自诊断功能。3、编程方便。控制具有极大灵活性。PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。 它接口容易， 编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、 不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、功能强大。 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多

11、具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC 的功能单元大量涌现， 使PLC 渗透到了位置控制、 温度控制、 CNC等各种工业控制中。加上PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC 组成各种控制系统变得非常容易。5、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。6、安装、维修简单。与DCS 相比，价格低。 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。 更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。7、当前 PLC 产品紧跟现场

12、总线的发展潮流。第 2 章 S7-200的配置及组态概述2.1 PLC的基本结构中央处理单元 (CPU)中央处理单元 (CPU)是 PLC的控制中枢。它按照 PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以及警戒的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 当 PLC投入运行时， 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据， 并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序， 经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。 等所有的用户程序执行完毕之后， 最后将 I/O 映象区的各输出状态或

13、输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置， 如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高 PLC的可 * 性，近年来对大型 PLC还采用双 CPU构成系统，或采用三 CPU的表决式系统。 这样，即使某个 CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存的存储器称为用户程序存储器。电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的电源是无法正常工作的， 因此 PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC直接连接到交流电网上去。2.2 PLC 工作原理扫描技术当 PLC

14、投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个扫描周期。 在整个运行期间， PLC的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。( 一 ) 输入采样阶段在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。 输入采样结束后， 转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号， 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。( 二 ) 用户程

15、序执行阶段在用户程序执行阶段， PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 ( 梯形图 ) 。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态； 或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中， 只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化， 而且排在上面的梯形

16、图， 其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用； 相反，排在下面的梯形图， 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。( 三 ) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。 在此期间， CPU按照 I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么

17、区别了。一般来说， PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、 通讯、输入采样、用户程序执行、 输出刷新等所有时间的总和。第 3 章系统方案设计3.1 总体设计 可编程序控制器，英文称 Programmable Controller ，简称 PC。但由于 PC容易和个人计算机（ Personal Computer ）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置， 专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/ 计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模

18、拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点， 又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。 用户在购到所需的 PLC后，只需按说明书的提示， 做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将 PLC应用于生产实践。本次是用 PLC控制四节传送带工作的课

19、程设计，完成以下功能：1. 启动时先起动最末一条皮带机，经过 5 秒延时，再依次起动其它皮带机；2. 停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机；3. 当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障， M1、M2立即停，经 5 秒延时后， M3停，再过 5 秒， M4停。4.当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5 秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。 例如，M3上有重物， M1、M2立即停，再过 5 秒， M4停3.2 硬件系统设计功能说明：四条皮带运输机的传送系统，分别用

20、四台异电动机M1、M2、M3、M4（型号：JO2-41-4 ）带动，控制过程如下：启动时先按下 SB1按钮，起动最末一条皮带机， 经过 5 秒延时，再依次起动其他皮带机。停止时按下 SB2按钮，最前一条皮带机先停止，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当程序不自锁时（即 I0.6 开通），A、B、C、D 为故障模拟按钮， 分别模拟 M1、M2、M3、M4发生故障时的情况。例如：当要模拟M1条皮带机发生故障时，只需按下按钮 A 即可，此时该皮带机立即停止工作，而该皮带机以后的皮带机分别间隔 5 秒再依次停止工作： M2在 M1停止工作后 5 秒以后再停止（将本皮带上的货物运送待运完后才停止）。M

21、3在 M2停止工作后 5 秒以后再停止。往后依次类推。当 M2发生故障时， M1皮带机立即停止工作，而 M2以后的皮带机则依次间隔 5 秒以后再停止工作。 M3、M4发生故障时情况与此相同。当程序自锁时（即 I0.6 关闭） ,A 、B、C、 D为重物模拟按钮，分别模拟四个皮带机上有重物是的情况。当按下 E 时 M1皮带机立即工作 5 秒后停止，而 M2立即开始工作且 5 秒后停止， M3、M4分别间隔 5 秒后工作然后停止。停止时只需按下按钮 SB2，这时 M1皮带先停止工作，然后 M2、M3、M4依次停止工作。3.2.2 选择 PLC型号PLC的选择主要应从 PLC 的机型、容量、 I/O

22、 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。 PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下 , 力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式 , 安装方式的选择 , 相应的功能要求 , 响应速度要求 , 系统可靠性的要求 , 机型尽量统一等因素。3.2.3基本单元S7-200 系列 PLC中可提供 4 种不同的基本型号的 8 种 CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见下表： S7-200 系列 PLC中 CPU22X的基本单元型 号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU221642 个扩展模块 78 路数字量 I/O 点或 10S7

23、-200CPU22286路模拟量 I/O 点7 个扩展模块 168 路数字量 I/O 点或S7-200CPU224141035 路模拟量 I/O 点2 个扩展模块 248 路数字量 I/O 点或S7-200CPU226241635 路模拟量 I/O 点2 个扩展模块 248 路数字量 I/O 点或S7-200CPU226XM241635 路模拟量 I/O 点3.2.4编程器PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200 系列 PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。简易型编程器

24、是袖珍型的， 简单实用， 价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200 系列 PLC的专用编程软件为 STEP7-Micro/WIN。本实验采用 S7200 CPU226的可编程控制器3.2.5 输入 / 输出接线列表输I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.5入端输SB1ABCDM1M2M3M4SB2出端输1M2ML+M入端输L+1MV+COM出端其中 I0.0为系统

25、启动按钮， I0.1 、I0.2 、I0.3、I0.4为故障模拟钮子按钮，I0.1 、I0.2、I0.3 、I0.4 同为重物模拟按钮， I0.5为系统停止按钮， I0.6 为自锁开关，实现故障模拟和重物模拟功能的切换。Q0.1、 Q0.2、 Q0.3、 Q0.4 为电动机 M1、M2、M3、M4的输出。第 4 章系统程序设计4.1系统顺序功能图PLC本身有多种程序设计语言，如梯形图语言、指令语句表语言、功能表语言等。其中梯形图语言沿袭传统的电气符号控制图，但简化了符号， 编程容易且直观。根据设计要求，其中皮带机发生故障具体流程图如下：4.2 发生故障时的流程图如下：4.3 梯形图的设计第 5

26、 章程序调试及结果分析传送带正常运转时当按下启动按钮 SB1时 先启动最后一个传送带 然后经过 5S 的延时 启动第三个传送带 依次经过 5S 延时 启动其他传送带当按下停止按钮SB2时第一个传送带停止运转其余传送带按正向依次经过5S 的延时停止运转。传送带发生故障时I0.6闭合时当 A 传送带发生故障时第一个传送带停止运转其余传送带按正向依次经过5S 的延时停止运转。当故障解除时四个传送带均正常运行当 B 传送带发生故障时第一、二个传送带停止运转其余传送带按正向依次经过 5S 的延时停止运转。当故障解除时四个传送带均正常运行当 C 传送带发生故障时 前三个传送带停止运转 第四个传送带经过 5

27、S 的延时停止运转。当故障解除时 四个传送带均正常运行当 D 传送带发生故障时四个传送带均停止运转。 当故障解除时四个传送带均正常运行传送带负载时I0.6开时当 A 传送带受重时第一个传送带 5 s 后停止运转其余传送带按正向依次经过5S 的延时停止运转。当故障解除时四个传送带均正常运行当 B 传送带受重时第一立即停止运转其余传送带按正向依次经过5S 的延时停止运转。当故障解除时四个传送带均正常运行当 C 传送带发生故障时 前二个传送带立即停止运转 第三和第四个传送带经过 5S 的延时停止运转。当故障解除时 四个传送带均正常运行当 D 传送带发生故障时三个传送带均立即停止运转当故障解除时四个传

28、送带均正常运行第四个经过5s 后停止。第 6 章总结这次课程设计在拿到题目之后， 通过对题目的分析。 然后，又在网上查阅了相关资料，初步制定各个部分功能的实现方案， 对各部分功能进行简单编程， 完成个部分功能的独立实现；之后，将各部分程序整合到一起，进行调试，在整合和调试过程中我们发现， 故障程序与带重物程序同步实现 （即运行过程中两程序互相干扰），为了解决这个问题， 我们决定加一个自锁程序， 之后问题得到解决，程序完成预定功能。通过这次设计实践， 我学会了 PLC的基本编程方法， 对 PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。 在对理论的运用中， 提高了我们的工程素质， 在没有做实践设计

29、以前， 我们对知道的撑握都是思想上的， 对一些细节不加重视， 当我们把自己想出来的程序与到 PLC中的时候，问题出现了， 不是不能运行， 就是运行的结果和要求的结果不相符合。 能过解决一个个在调试中出现的问题， 我们对 PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。同时，使我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。参考文献1、可编程控制器实验指导书钟山学院机电与汽车工程系编2、现代电气控制及 PLC应用技术（第 2 版） 王永华 编3、PLC原理及应用李长久主编4、SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册西门子公司主编5、PLC编程及应用廖常初主编附录LDI0.0LPSANI0.

30、5S Q0.4, 1LPPTON T37, +50LDT37S Q0.3, 1 TON T38, +50LDT38S Q0.2, 1 TON T39, +50LDT39SQ0.1, 1LDI0.5LPSANI0.0R Q0.1, 1LPPTON T47, +50LDT47R Q0.2, 1 TON T48, +50LDT48R Q0.3, 1 TON T49, +50LDT49RQ0.4, 1LDNI0.6AI0.1R Q0.1, 1 TON T50, +50LDT51R Q0.3, 1 TON T52, +50LDT52RQ0.4, 1LDNI0.6AI0.2R Q0.1, 2 TON T5

31、3, +50LDT53R Q0.3, 1 TON T54, +50LDT54RQ0.4, 1LDNI0.6AI0.3R Q0.1, 3 TON T55, +50LDT55RQ0.4, 1LDNI0.6AI0.4RQ0.1, 4LDI0.6AI0.1TONT56, +50LDT56R Q0.1, 1 TON T57, +50LDT57R Q0.2, 1 TON T58, +50LDT58RQ0.3, 1TONT59, +50LDT59RQ0.4, 1LDI0.6AI0.2R Q0.1, 1 TON T60, +50LDT60R Q0.2, 1 TON T61, +50LDT61R Q0.3, 1 TON T62, +50LDT62RQ0.4, 1LDI0.6AI0.3R Q0.1, 2 TON T63, +50LDT63R Q0.3, 1 TON T101, +50LDT101RQ0.4, 1LDI0.6AI0.4R Q0.1, 3 TON T102, +50LDT102RQ0.4, 1电气信息学院课程设计评分表项目评价设计方案的合理性与创造性