電氣控制與可編程控制器課程設(shè)計(jì).doc

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1、目 錄1 控制要求與分析21.1 控制要求21.2控制分析22 PLC介紹及選型32.1 plc的基本概念32.2 plc的基本結(jié)構(gòu)32.3 plc選型43 電氣原理圖53.1主電路圖53.2 plc i/o接線圖64 I/O點(diǎn)分配表、程序、順序功能圖64.1 i/0點(diǎn)分配表74.2 程序74.3順序功能圖155工作過程165.1小車右行175.2 斗門打開175.3小車左行175.4 車門打開186課程設(shè)計(jì)總結(jié) 187 參考文獻(xiàn) 181、控制要求與分析11控制要求：裝卸料小車工作示意圖 一輛小車在A,B兩點(diǎn)之間運(yùn)行，在A,B兩點(diǎn)各設(shè)一個(gè)限位開關(guān)，如圖所示，小車在A點(diǎn)時(shí)（后限位開關(guān)受壓動(dòng)作），

2、操作控制按鈕可使小車向前行至料斗下碰到前限位開關(guān)，停止，裝料后再返回A地將料卸下。小車要求有4種控制方式。（1） 手動(dòng)控制方式，（2） 單周期運(yùn)行控制方式，（3） 雙周期運(yùn)行控制方式，（4） 自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行控制方式。12控制分析：1， 手動(dòng)控制方式在手動(dòng)控制方式下，可用4個(gè)控制按鈕控制小車的向前、向后運(yùn)行，以及車門的打開和料斗門的打開。小車的運(yùn)行由三相異步電動(dòng)機(jī)控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，料斗門或斗門打開，失電時(shí)關(guān)閉。（1） 手動(dòng)控制要求 小車向前運(yùn)行： 小車在料斗下面時(shí)不能向前運(yùn)行，小車的車門在打開時(shí)不能運(yùn)行，小車采用點(diǎn)動(dòng)控制，按下向前運(yùn)行按鈕，小車向前進(jìn)，當(dāng)小車

3、行至料斗下時(shí)，碰到前限位開關(guān)時(shí)應(yīng)停下來。 小車向后運(yùn)行： 小車在A地點(diǎn)時(shí)不能后退，小車的車門在打開時(shí)不能運(yùn)行，小車采用點(diǎn)動(dòng)控制，料斗門未關(guān)閉時(shí)不能運(yùn)行，按下向后運(yùn)行按鈕時(shí)，小車向后運(yùn)行至A地點(diǎn)時(shí)，小車碰到后限位開關(guān)應(yīng)停下來。 料斗門打開控制： 小車必須在B點(diǎn)料斗門下時(shí)，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電斗門關(guān)閉。 車門打開控制： 小車必須在A地點(diǎn)時(shí)，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點(diǎn)。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。2， 單周期運(yùn)行控制要求 小車在A地點(diǎn)，

4、并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車就從A地點(diǎn)運(yùn)行到B地點(diǎn)停下來，然后料斗門打開裝料10秒鐘，之后小車自動(dòng)向后行到A地點(diǎn)停止，車門打開卸料4秒鐘后，車門關(guān)閉。3， 雙周期運(yùn)行控制要求 小車在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將循環(huán)兩次單周期的運(yùn)行過程。4， 自動(dòng)循環(huán)控制方式要求 小車在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將自動(dòng)重復(fù)單周期運(yùn)行過程，斷開運(yùn)行開關(guān)時(shí)，小車將在完成一個(gè)循環(huán)之后，結(jié)束運(yùn)行。 在手動(dòng)控制方式下不能運(yùn)行，單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式，反之，在單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式下也不能進(jìn)行手動(dòng)控制。2、PLC介紹及選型2、1 PLC的基本概念 可編程控制器(Program

5、mable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。2、2PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示： a. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CP

6、U)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用

7、三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。b、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 c、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，在冶金、化工、印刷、生長(zhǎng)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子公司的plc包括s7-200、s7-300、s7-400,工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、HM

8、I人機(jī)界面、工業(yè)軟件等。西門子s7系列的plc體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。近幾年西門子公司推出的s7-200 CPU22X系列產(chǎn)品有：CPU222模塊、CPU224模塊、CPU226模塊、CPU226XM模塊。S7-200 CPU22X系列產(chǎn)品的主要性能如表所示： 2、3 PLC 選型 結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)要求，CPU選擇CPU224即可，不需要另外再要擴(kuò)展模塊。3、電氣原理圖主電路圖PLC i/o接線圖4、I/O點(diǎn)分配表、程序、順序功能圖4.1I/O點(diǎn)分配表輸入設(shè)備輸入點(diǎn)編號(hào)輸出設(shè)備輸出點(diǎn)編號(hào)代號(hào)功能代號(hào)功能SB自動(dòng)啟動(dòng)按鈕I0.0KM1小車向左Q0.0SQ1

9、后限位開關(guān)I0.1KM2斗門打開Q0.1SQ2前限位開關(guān)I0.2KM3小車向右Q0.2SB1小車向右I1.0KM4車門打開Q0.3SB2小車向左I1.1SB3斗門打開I1.2SB4車門打開I1.3觸點(diǎn)SA1轉(zhuǎn)換開關(guān)SA手動(dòng)I0.3觸點(diǎn)SA2單周期I0.4觸點(diǎn)SA3雙周期I0.5觸點(diǎn)SA4自動(dòng)I0.64.2程序 4.3順序功能圖 自動(dòng)控制程序的順序功能圖5、工作過程總程序結(jié)構(gòu)包括手動(dòng)程序和自動(dòng)程序兩個(gè)程序塊，有跳轉(zhuǎn)指令選擇執(zhí)行。當(dāng)方式選擇開關(guān)SA接通手動(dòng)操作方式時(shí)，觸點(diǎn)SA1閉合，觸點(diǎn)SA2，SA3，SA4斷開。觸點(diǎn)SA1閉合，輸入繼電器I0.3得電，I0.3斷開，執(zhí)行手動(dòng)程序。觸點(diǎn)SA2，SA

10、3，SA4斷開，輸入繼電器I0.4，I0.5失電，I0.4、I0.5閉合，跳過自動(dòng)程序不執(zhí)行。當(dāng)方式選擇開關(guān)SA接通單周期或連續(xù)操作方式時(shí)，觸點(diǎn)SA1斷開，SA2或SA3閉合，因此輸入繼電器I0.3失電，而I0.4或I0.5得電，使I0.3閉合，而I0.4或I0.5斷開，使程序跳過手動(dòng)程序而執(zhí)行自動(dòng)程序。5.1小車左行：按下左行啟動(dòng)按鈕SB1輸入繼電器I1.0得電I1.0閉合 Q0.0得電Q0.4斷開 使Q0.2不能得電，互鎖，小車不能右行KM1得電 主觸點(diǎn)閉合 運(yùn)料車左行Q0.0閉合，自鎖小車左行到位，碰壓左限位開關(guān)SQ1輸入繼電器I0.1閉合I0.1斷開 Q0.0失電 KM1失電 運(yùn)料車停

11、止左行 I0.1閉合，為Q0.1得電做準(zhǔn)備 5.2斗門打開：按下打開斗門按鈕SB3 輸入繼電器I1.2得電 I1.2閉合 Q0.1得電 Q0.1得電，斗門打開 Q0.1斷開，使得Q0.2不能得電，小車不能右行 Q0.1閉合，自鎖 T39得電，開始10秒計(jì)時(shí) 計(jì)時(shí)時(shí)間到，T39斷開 Q0.1失電 Q0.1失電，斗門閉合 Q0.1閉合，為Q 0.2得電做準(zhǔn)備5.3小車右行： 按下右行啟動(dòng)按鈕SB2輸入繼電器I1.1得電I1.1閉合 Q0.2得電Q0.2斷開 使Q0.0不能得電，互鎖，小車不能左行KM2得電 主觸點(diǎn)閉合 運(yùn)料車右行Q0.0閉合，自鎖小車右行到位，碰壓右限位開關(guān)SQ1輸入繼電器I0.2

12、閉合I0.2斷開 Q0.2失電 KM2失電 運(yùn)料車停止右行 I0.2合，為Q0.3得電做準(zhǔn)備5.4車門打開按下打開底門按鈕SB4 輸入繼電器I1.3得電 I1.3閉合 Q0.3得電 Q0.3得電，底門打開 Q0.3斷開，使得Q0.0不能得電，小車不能左行 Q0.3斷開，使Q0.2不能得電，小車不能右行 Q0.3閉合，自鎖 T40得電，開始4秒計(jì)時(shí) 計(jì)時(shí)時(shí)間到，T40 斷開 Q0.3失電 Q0.3失電，底門閉合 Q0.3閉合，為Q 0.0得電做準(zhǔn)備 Q0.3閉合6課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際

13、，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。7、參考文獻(xiàn)6.1、圖解西門子S7-200系列 plc應(yīng)用88例 鄭鳳翼 金沙6.2、電氣控制與plc應(yīng)用 陳建明 王亭嶺 孫標(biāo)6.3、SIMATIC S7-200可編程控制器原理與應(yīng)用 楊后川 張學(xué)民 陳勇19