钻孔动力头的PL制C控

1、燕山大学PLC项 目 设 计 报 告 题目： 钻孔动力头的PLC控制 学 院： 里仁学院 系 别： 电气工程系 _ 年级专业： 11级检测专业 学生姓名： 吕伟 指导教师： 金梅 张立国 电气工程学院课程设计任务书课程名称： 电气控制与PLC 基层教学单位： 仪器科学与工程系 指导教师：金梅、张立国学号学生姓名（专业）班级设计题目钻孔动力头的PLC控制设计技术参数1. 设计内容见附页（5）2. 使用组态王实现上位控制3. 公共实践（四层电梯）4. 公共实践（邮件分拣）（选作）5. 查阅资料（变频器）设计要求采用PLC进行设计。画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。结

2、合公共实践部分，完成设计说明书。 参考 资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料周次15，16周应完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院 教务科目录一、控制任务1二、I/O地址的分配及接线图1（1）PLC的输入/输出点分配表1（2）PLC控制接线图2三、电气控制电路图3四、控制梯形图4五、指令表5六、说明书61、PLC控制优点62、PLC如何选型103、分析所编的程序并阐述

3、系统的工作原理14七、参考资料15钻孔动力头的PLC控制一、控制任务（1） 动力头在原位时开关K3受压，加启动命令后接通电磁阀F1，动力头快进。（2） 动力头碰到限位开关K1后，接通电磁阀F1和F2，动力头由快进转为工进。（3） 动力头碰到限位开关K2后，停止进给，延时10S。（4） 延时时间到，接通F3，动力头快速退回。（5） 当原点限位开关K接通时，动力头快速退回结束。根据上述控制要求，用PLC编制程序实现对钻孔动力头的控制。该动力头的加工过程控制任务：动力头在原位时，加启动命令后接通电磁阀F1，动力头快进，碰到限位开关K1时接通电磁阀F1和F2转为工作进给，碰到限位开关K2时，停止进给。

4、延时10s后接通电磁阀F3，动力头快速退回，当原点限位开关K3接通时动力头快退结束。二 I/O地址的分配及接线图（1） PLC的输入/输出点分配表输入信号名称代号输入点编号启动按钮启动X0停止按钮停止X1原点限位开关K3X2快进限位开关K1X3工进限位开关K2X4输出信号名称代号输出编号正转接触器KM1Y0正转接触器KM2Y1反转接触器KM3Y2（2）PLC控制接线图三、 电气控制电路图五、PLC控制梯形图六、PLC控制指令语句表七、说明书1、PLC控制的优点（1）可编程序控制器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

5、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编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 （2）可编程序控制器的优势、特点及功能 可编程控制器以体积小功能强大所著称,它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能,而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模

6、拟量的联系,从而实现生产过程的自动控制.特别是现在,由于信息、网络时代的到来,扩展了PLC的功能,使它具有很强的联网通讯能力,从而更广泛地应用于众多行业.A、生产过程的监控和管理 PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连.显示器作为人机界面(HMI)是一种内含微处理芯片的智能化设备,它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯,及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排.所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行.PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理,并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示.在显示画面上

7、,通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态,如阀门的开与关,电机的启动与停止,位置开关的状态等.PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化,操作人员通过参数设定可进行参数调整,通过数据查询可查找任一时刻的数据记录,通过打印可保存相关的生产数据,为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利. B、闭环过程控制 以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制.而现在完全可以采用PLC控制系统,选用模拟量控制模块,关于时间继电器的用途,其功能由软件完成,系统的精度由位数决定,不受元件影响,因而可靠性更高,容易实现复杂的控制和先进的控制方法,可以同时控制多个

8、控制回路和多个控制参数.例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等.C、顺序控制 顺序控制是PLC最基本、应用最广泛的领域.所谓的顺序控制,就是按照工艺流程的顺序,在控制信号的作用下,使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作.由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点,所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统.它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号,控制机械运动部件进行相应的操作,从而达到了自动化生产线控制.比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等.例如我

9、分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能. D、运动位置控制PLC可以支持数控机床的控制和管理,在机械加工行业,可编程控制器与计算机数控(CNC)集成在一起,用以完成机床的运动位置控制,它的功能是接受输入装置输入的加工信息,经处理与计算,发出相应的脉冲给驱动装置,通过步进电机或伺服电机,使机床按预定的轨道运动,以完成多轴伺服电机的自控.目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中.2、PLC如何选型在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业

10、控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。（1）输入输出（I/O）点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余

11、量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 （2）存储器容量的估算  存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。  存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为

12、内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。  （3）控制功能的选择  该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 A、运算功能  简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应

13、从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。  B、控制功能  控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。&

14、#160; C、通信功能  大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：、P

15、C为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；、1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；、PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；、专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。 为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。D、编程功能 离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在

16、线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。 3、分析所编的程序并阐述系统的工作原理（1）按下启动按钮，第一逻辑行中的串联接触点X000闭合，M0置1，并联接触点M0闭合，M0自锁。同时第二逻辑行中的串联接触点M0闭合，Y000置1，Y000的常开触点KM1闭合，快速电机和慢速电机启动，且快速电机拖动慢速电机，钻孔动力头快速进给。（2）动力头碰到限位开关ST1后，第三逻辑行的串联接触点X003闭合，M1置1，并联接触点M1闭合，M1自锁。同时第四逻辑行的串联接触点M1闭合，Y001置1，Y001的常闭触点KM2断开，快速电机停止，慢速电机继续，钻孔动力头工进。（3）动力头碰到限位开关ST2后，第五逻辑行的串联接触点X004闭合，M2置1，并联接触点M2闭合，M2自锁，T0开始计时，同时第一、五逻辑行的串联接触点M0断开，进给电机停转。延时开始。（4）10s计时结束，第六逻辑行的串联接触点T0闭合，Y002置1，Y002的常开触点KM2闭合，快速电机