液体混合装置控制、机械手控制、单缸气动控制模拟

1、北华航天工业学院课程设计说明书目 录第1章液体混合装置控制的模拟11.1设计任务和要求11.2控制方案确定21.3 I/O接线图和地址分配表41.4控制程序分析51.5程序调试遇到的问题及解决方案7第2章机械手控制的模拟72.1设计任务和要求72.2控制方案确定82.3I/O接线图和地址分配表102.4控制程序分析112.4.1主程序112.4.2手动子程序122.4.3连续子程序132.5程序调试遇到的问题及解决方案16第3章单缸气动控制173.1设计任务和要求173.2控制方案确定183.3 I/O接线图和地址分配表193.4控制程序分析203.5程序调试遇到的问题及解决方案21课程设计总

2、结21参考文献22第1章 液体混合装置控制的模拟1.1设计任务和要求本装置为两种液体混合模拟装置，SL1、SL2、SL3为液面传感器，液体A、B阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3控制，M为搅匀电机，控制要求如下。初始状态：装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，混合液阀门打开20秒将容器放空后关闭。启动操作：按下启动按钮SB1，装置就开始按下列约定的规律操作。液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL2时，SL2接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL1时，关闭液体B阀门，搅匀电机开始搅匀。搅匀电机工作6秒后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3

3、时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作：按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态上）。液体混合装置控制的模拟实验PLC面板图如图1-1所示。 图1.1 PLC面板图 此面板中，液面传感器用钮子开关来模拟，启动、停止用动合按钮来实现，液体A阀门、液体B阀门、混合液阀门的打开与关闭以及搅匀电机的运行与停转用发光二极管的点亮与熄灭来模拟。1.2控制方案确定液体混合装置模拟实验共用了5个输入端口，4个输出端口，采用顺序功能图法（图1-3）设计。所谓的顺序功能图法，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，

4、根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构顺序地有秩序地进行操作。使用顺序控制设计时，首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图（图1-4）。这是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。顺序功能图（Sequential Function Chart）是描述控制系统的控制过程、工能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。图1.2顺序功能流程图1.3 I/O接线图和地址分配表图1.3液体混合装置模拟I/O接线图输入输出元器件地址分配元器件地址分配启动按钮SB1I0.0液体A阀门

5、YV1Q0.0停止按钮SB2I0.1液体B阀门YV2Q0.1液面传感器SL1I0.2混合液体阀门YV3Q0.2液面传感器SL2I0.3搅匀电机YKMQ0.3液面传感器SL3I0.4表1.1 液体混合装置模拟I/O地址分配表1.4控制程序分析上电SM0.1一个扫描周期，SM0.1得电后形成M0.0自锁，液体阀门C打开20秒后容器放空，为了避免20秒后混合液体阀不断电，在M0.0输出的时候串联上T37的常开触点以保证输出结果。阀门A打开的条件是上电20秒后，同时按下启动按钮I0.0；阀门B打开的条件是液面传感器SL2得电，搅匀电机动作的条件是液面传感器SL1得电。放出液体时，混合液体阀一直处于得电

6、状体，当液体释放到液面传感器SL3时，断开SL3这两秒，混合液体阀YV3是得电的。如果停止按钮没按下，则液体混合装置会继续运行；如果此时已按下停止按钮，则程序返回到最初状态并停在初始状态。1.5程序调试遇到的问题及解决方案问题1：流程图、接线图没有问题，但是模拟过程不按实际流程运行。方案：启动PLC后，进行状态检测，每步按实际流程进行，哪一步出现问题就在哪一步进行检查、校验。问题2：程序输入错误。方案：修改程序，重新调试。第2章 机械手控制的模拟2.1设计任务和要求机械手动作的模拟实验面板图如图1.1此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管

7、来模拟。图2.1械手控制示意图图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程有八个动作，即为：要求机械手能够实现手动、单步、单周期和连续循环多种工作模式。连续循环工作中，按下停止按钮后，能够将当前周期循环完，然后停在原点位置。2.2控制方案确

8、定液体混合装置模拟实验共用了17个输入端口，6个输出端口，采用顺序功能图法（图1-3）设计。所谓的顺序功能图法，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构顺序地有秩序地进行操作。使用顺序控制设计时，首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图（图1-4）。这是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。顺序功能图（Sequential Function Chart）是描述控制系统的控制过程、工能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的

9、有力工具。图2.2顺序功能流程图2.3I/O接线图和地址分配表图2.3IO外部线图输入输出元器件地址分配元器件地址分配复位SB1I0.0下移YV1Q0.0下限位SQ1I0.1夹紧YV2Q0.1上限位SQ2I0.2上移YV3Q0.2右限位SQ3I0.3右移YV4Q0.3左限位SQ4I0.4左移YV5Q0.4停止SB1I0.5原位HLQ0.5启动SB2I0.6手动右移SB3I0.7手动松开SB4I1.0手动夹紧SB5I1.1手动下降SB6I1.2手动上升SB7I1.3手动左移SB8I1.4单周期方式SB9I1.5连续方式SB10I2.0单步方式SB11I2.1手动方式SB12I2.2表2.1IO地

10、址分配表2.4控制程序分析2.4.1主程序注释：网络1：使所有从M0.0开始的中间继电器复位； 网络2：手动操作开关闭合，连接到手动子程序； 网络3：单周期操作开关闭合，连接到连续子程序； 单步操作开关闭合，连接到连续子程序； 连续操作开关闭合，连接到连续子程序；2.4.2手动子程序注释：网络1：手动夹紧闭合，夹紧指示灯亮； 网络2：手动放松闭合，夹紧指示灯暗； 网络3：手动下闭合，向下运动指示灯亮，手动上闭合，向上运动指示灯亮； 网络4：手动右闭合，向右运动指示灯亮； 网络5：手动左闭合，向左运动指示灯亮；2.4.3连续子程序注释：网络1：点动控制，通过I0.6来控制M5.0通断，从而控制下

11、面电路； 网络2：回到原点； 网络3：启动； 网络4：机械手下降，同时原点灯熄灭； 网络5：物体被夹紧，同时计时2s，并使机械手下降指示灯熄灭； 网络6：机械手上升； 网络7：碰到上限开关，机械手向右移动，同时机械手上升指示灯灭； 网络8：碰到右限开关，机械手向下移动，同时机械手向右指示灯灭； 网络9：碰到下限开关，机械手松开，计时2s，并使向下指示灯灭； 网络10：机械手上升； 网络11：碰到上限开关，机械手向左移动，同时机械手上升指示灯灭； 网络12：M0.5与M0.1并行控制Q0.0； 网络13：M0.2控制夹紧； 网络14：M0.6控制放松； 网络15：M0.3与M0.7并行控制Q0.

12、2； 网络16：M1.0控制Q0.4； 网络17：M0.4控制Q0.3； 网络18：M0.0控制Q0.5； 网络19：I0.5为单周期控制，从而使M1.1接通，M2.0断开，程序结束。2.5程序调试遇到的问题及解决方案1、机械手无法实现单步动作。解决方案：在每一步转换条件中加上一个中间继电器（常开触点），当执行单步时，单步的常闭开关闭合，导致步与步之间的转换只有当每次按下启动按钮才能执行，最终实现单步操作。2、机械手的启动停止按钮无法实现或是步骤太过繁琐。解决方案：引入中间继电器，启动按钮与继电器形成自锁让程序执行，在继电器前面串接一个停止按钮的常闭触点，按下后，线圈自锁破坏，程序无法运行，这

13、样就按成了启动，又可完成停止，程序大大缩减。3、手动操作无法引入。解决方案：通过引入手动子程序得以实现。第3章 单缸气动控制3.1设计任务和要求图3.1饮料灌装线运动示意图如图6所示，传送带由电机M1驱动，传送带上设有灌装工位工件传感器SE1、封盖工位工件传感器SE2和传送带定位传感器SE5。 按动起动按钮Start，传送带M1开始转动，若定位传感器SE5动作，表示饮料瓶已到达一个工位，传送带应立即停止。 在灌装工位上部有一个饮料罐，当该工位有饮料瓶时，则由电磁阀LT1对饮料瓶进行3s定时灌装（传送带已定位）。 在封盖工位上有2个单作用气缸（A缸和B缸），当工位上有饮料瓶时，首先A缸向下推出瓶

14、盖，当SE3动作时，表示瓶盖已推到位，然后B缸开始执行压接，1s后B缸打开，再经1s A缸退回，当SE4动作时表示A缸已退回到位，封盖动作完成。瓶子的补充及包装，假设使用人工操作，暂时不考虑。任何时候按停止按钮Stop，应立即停止正在执行的工作：传送带电机停止、电磁阀关闭、气缸归位。3.2控制方案确定液体混合装置模拟实验共用了7个输入端口，4个输出端口，采用顺序功能图法设计。3.3 I/O接线图和地址分配表图3.2IO外部线图输入输出元器件地址分配元器件地址分配启动按钮SB1I0.0气缸左移阀门YV1Q0.0急停按钮SB2I0.1气缸右移阀门YV2Q0.1原位限位开关I0.2右位限位开关I0.

15、3停止按钮I0.4表3.1IO地址分配表3.4控制程序分析3.5程序调试遇到的问题及解决方案问题1：流程图、接线图没有问题，但是模拟过程不按实际流程运行。方案：启动PLC后，进行状态检测，每步按实际流程进行，哪一步出现问题就在哪一步进行检查、校验。问题2：程序输入错误。方案：修改程序，重新调试。课程设计总结通过这次设计实践，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，通过发现一个个在调试中出现的问题，使我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部