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文档简介

1、学 号:我旗驢三尢專课程设计题目气缸运动计数控制学院物流工程学院专业班级姓名指导教师2013年 1 月 2 日本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级课程设计题目:气缸运动计数控制课程设计答辩或质疑记录:1如何体现气缸启动? 答:在启动线圈位置并联一个指示灯。2如何防止两个位置传感器同时被触发?答:设计程序使I0.2和10.3互锁,即可避免两个传感器同时被触发。3、计数器c0怎么计数的?答:启动后,10.0得电,c0同时得电,10.2得电后,c0被触发,初值被存入c0 中, c0开始做减法运算,每一个往返就减 1,直到20减到0时停止。成绩评定依据:评定项目评分成绩1 学习态度(25分)2

2、设计说明书(25分)3.上机调试演示(25分)4 答辩(25分)总分备注:成绩等级:优(90分一100分)、良(80分一89分)、中(70分一79分)、及格(60 分一69分)、60分以下为不及格。最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)指导教师签字:201年 01 月 18 日课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目:气缸运动计数控制一、初始条件程序运行设备:西门子S7-300 PLC二、要求完成的主要任务1 控制要求:气缸连续往复运动 20次便自动停止,如图:2设计要求:(1)绘制PLC接线图;(2给出符号定义表;(3) 编写控制程序;(4) 上机验证通过程序调试。

3、3.课程设计说明书应包括:(1)设计的目的及意义(2设计任务及要求(3) 设计方案比较及认证(4) 程序设计:软件思想,流程图,程序说明(5) 调试过程记录及结果分析(6) 参考资料(7) 总结气缸运动计数控制摘要气动技术是一种易于推广和普及的实现工业自动化的应用技术。近年来, 气动技术在机械、化工、电子、电气、纺织、食品、包装、印刷、轻工、汽车 等各个制造行业,尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了广泛的应用, 极大地提高了制造业的生产效率和产品质量。随着气动技术的飞速发展,特别 是气动技术、液压技术、传感器技术、 PLC 技术、网络及通信技术等学科的相 互渗透而形成的机电一体化技术被各个

4、领域广泛应用后,气动技术已成为当今 工业各级的重要组成部分。各种自动机械或自动化生产线,大多是按程序工作的。所谓程序控制,就 是根据生产过程的要求,使被控制的执行元件,按预先规定的顺序协调东子的 一种自动控制方式。根据控制方式的不同程序控制可分为行程程序控制、时间 程序控制、混合程序控制三种。行程程序控制是一个闭环程序控制系统,它是 由前一个执行元件动作完成并发出信号后,才允许下一个动作进行的自动控制 方式。其优点是结构简单、维修容易、动作稳定,特点是当程序中某节拍出现 故障时,整个程序就停止进行而实现自动保护。为此,行程控制方式在气动系 统中被广泛采用。而推拉式分拣系统中的双缸顺序动作控制是

5、最为典型的顺序控制,通过PLC 实现自动控制。关键词: 气动技术 顺序控制 PLC目录1. 课程设计目的 12. 课程设计题目和要求 13. 设计内容 23.1 PLC 简介.选型及 STEP 7 介绍 23.1.1 PLC 简介和选型 23.1.2 STEP 7介绍 53.2 I/O 口分配及硬件电路设计 63.2.1 I/O 口分配 63.2.2 硬件电路设计 63.3 气缸顺序动作程序设计 73.4 程序仿真结果 93.5 电路运行分析 94. 课程设计小结 105. 参考文献 111课程设计目的通过设计推拉式分拣系统,使学生系统掌握可编程序控制器的基本原理、 功能、应用、程序设计方法和

6、编程技巧,使学生掌握一种至二种基本机型,掌 握PLC控制技术的基本原理和应用,并学习 PLC编程的多样性,和灵活性,使 学生掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理,为今后从事自动化 控制领域的工作打下基础。2.课程设计题目和要求题名称:气缸运动计数控制控制要求:气缸连续往复运动 20次便自动停止其中气缸的电气控制回路见下图:气缸电气控制回路其中,1S1、1S2为两个限位开关,1Y1、1Y2为两个电磁感应线圈 要求:(1)绘制PLC接线图;(2)给出符号定义表;(3)编写控制程序;(4)上机验证通过程序调试。3设计内容3.1 PLC简介及选型3.1.1 PLC 简介1. PLC的基本概

7、念国际电工委员会对PLC做了定义为“可编程序控制器是一种数字运算操作的 电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在 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的指令, 并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编 程序控制器机器有关设备,都应该按易于使工业控制系统形成一个整体,易于 扩充其能力的原则设计”。从上述定义可以看出,PLC是一种用于程序来改变控 制功能的工业控制计算机,出来能完成各种各样的控制能力外,还有与其他计 算机通行联网的功能。2. PLC的基本结构如图所示,PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组

8、 成。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。PLC主要由CPU模块、I/O模块、变成装置和电源组成。根据硬件结构的不同,可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。整体式 PLC又叫做单元式或箱体式,他的体积小、价格 低、小型PLC 一般采用整体结构。模块式 PLC 一般用于大、中型PLC,它由机 架和模块组成。可编程序控制器来自用户设备电源1 ! 1至现场用户设备模拟量输入按钮选择开关 限位开关 电源输入部件中央处理单元(CPU)输出系统存储器部用户存储器件| I:I I-Eh-接触器指示灯电磁阀外设接口:|II II II/O扩展口电源模拟量输出i编程器图3.1.1 PLC基本组成(1)

9、输入部件输入部件是 PLC 与工业生产现场被控对象之间的连接部件,是现场信号进入 PLC 的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。(2)输出部件输出部件也是 PLC 与现场设备之间的连接部件,其功能是控制现场设备进行 工作(如电机的启、停、正 / 反转,阀门的开、关,设备的转动、移动、升降 等)。对于PLC,希望它能直接驱动执行元件,如电磁阀、微电机、接触器、灯 和音响等,因此,输出部件中的输出级常是一些大功率器件,如机械触点式继 电器、无触点交流开关 (如双向可控硅 )及直流开关 (如晶体三极管 )等。(3)CPU 模块CPU 模块主要有微处理器和存储器组成。在 PLC 控制系统中

10、CPU 模块相当 于人的大脑和心脏,他不断的采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输 出;存储器用来存储程序和数据。( 4)I/O 模块输入模块和输出模块简称 I/O 模块,他们想但与人的眼、耳、手、脚,是联 系外部设备和 CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采用输入信号,开关量输 入模块用来接受从按钮、选择开关、数字拨号开关、限位开关、接近开关、光 电开关、压力继电器、测速发电机和各种变送器提供的脸粗变化的模拟量电流 电压信号。( 5)编程器 编程器用来生成用户程序,并用它来编辑、检查、修改用户程序,监视用户 程序的执行情况。手持式编程器不能直接接输入和编辑梯形图,只能输入和编 辑指令表程

11、序,因此又叫做指令编程器,它的体积小,价格便宜,一般用来给 小型 PLC 编程,或者用于现场调试和维护。(6)电源PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。内部开关电源为各模块提供不同电 压等级的直流电源。小型 PLC 可以为输入电路和外部的电子传感器提供 DC 24V电源,驱动PLC负载的直流电源一般有用户提供3. PLC的工作原理PLC 通电后,需要对硬件和软件做一些初始化工作。为了使 PLC 的输出及时 地响应各种输入信号,初始化后 PLC 要反复不停地分段处理各种不同的任务, 这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。1、初始化过程:与 其 它 单 片 机 运 行 一 样 ,

12、上 电 运 行 或 复 位 时 进 行 处 理(1)硬件初始化,复位输出输入模块,清零(2)清除数据区(3)输出输入地址分配2、扫描过程(1)扫描输入,将输入口状态读入至输入口映像区(2)时钟处理,特殊寄存器更新(3)执行用户程序(4)输出,将输出口映像区输出至输出端口刷新(5)自诊断检查3、出错处理检查PLC内部电路CPU、电池电压、程序存储器、I/O、通讯异常 致命错误,CPU强制STOP方式,所有扫描停止 图所示为一小型PLC的典型工作过程图小型PLC的典型工作过程由于学校实验仪器限制,本课程设计选用西门子 S7300 型号 PLC。由题目要求可知,共有 1 个输入, 12 个输出,我们

13、选用的 CPU 型号为 314。S7-300 CPU31X 系列产品有:CPU313 模块、CPU314 模块、CPU313XM 模 块。CPU314模块I/O总点数为24点(14/10点),可带7个扩展模块;用户程序 存储器容量为 4K 字;内置高速计数器,具有 PID 控制的功能;有 2 个高速脉 冲输出端和1个RS-485通讯口;具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协 议的通讯能力。3.1.2 STEP 7介绍STEP 7软件开发系统是一款专门针对西门子公司的 S7-300PLC的控制系统 开发软件。该软件操作简单,使用方便。用户可以直接从工具栏中选择各种梯 形图指令,可以通过在线

14、帮助功能直接了解各种指令详细的使用说明。程序编 写完毕后,用户可以利用 STEP 7软件提供的语法检测功能检测程序的错误,从 而保证送入 PLC 的程序从语法的角度上来说是准确无误的。编译后的程序可以 送入PLC并执行,以完成预期的控制功能。1. S7-300 PLC的组成主要组成部分有导轨(RACK )、电源模块(PS)、中央处理单元 CPU模 块、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等,通过MPI网的接 口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7的PLC相连。2.S7-300的扩展能力CPU314 一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块,最多可以扩 展为四个机架。

15、中央处理单元总是在 O机架的2号槽位上,1号槽安装电源模 块, 3号槽总是安装接口模块,槽号 4至11,可自由分配信号模块、功能块。(1)CPU 负责执行程序和处理数据,以便对工业自动控制任务或过程进 行控制。(2)输入和输出是系统的控制点;输入部分从现场设备中采集信号,输出 部分则控制泵、电机、以及工业设备中的其他设备。(3)电源像 CPU 及其所连接的任何模块提供电力。4)通讯 端口允许 将 S7-300 CPU 同编 程器及其他 设备连接 起来。(5)状态信号灯显示了 CPU的工作模式(运行或者停止),本机I/O的当 前状态,以及检查出的系统化错误。(6)通过扩展模块可增加CPU的I/O

16、点数。(7)通过扩展模块可提供其通讯性能。(8)些CPU具有内置的实时时钟,恰 CPU需要实时时钟卡。(9)EEPROM卡可以存储CPU程序,也可以将一个 CPU中的程序传送 到另一个CPU中。(10)通过可选的插入式电池盒可延长 RAM中的数据存储时间。3.2 I/O 口分配及硬件电路设计3.2.1 I/O 口分配根据控制要求,I/O 口的分配如表所示其中的I/O分配如下表表3.2.1 I/O 口分配输入元件输入地址输出元件输出地址启动按钮S0I0.0气缸推出电磁阀1Y1Q4.0停止按钮S1I0.1气缸推出电磁阀1Y2Q4.1气缸左位置传感器1S1I0.2启动指示灯其2气缸右位置传感器1S2

17、I0.3启动线圈M0M0.0硬件电路设计根据控制要求和I/O分配,气缸顺序控制硬件电路如图所示,共有4个输入2个输出区跚L , L丨值念佃價衬103 IQ2 101 旳.QPLC HfS7-3003ld7 讥 1 am1L +6b出*匚2Y1Y1 DC3¥NFPLC#«WnB图322 PLC控制硬件电路图3.3气缸顺序动作程序设计根据气缸的动作要求,编写出双缸的顺序动作PLC程序如下:Network 1 : Title:I违缸启功,指示灯亮10.010.10.0Q4,2?f0.0!Te±¥oi7k 2 : Title:|活塞向右运动,开始计数10*2Q4

18、* 1%刖0Netvork 3 : Title:I活塞向左运Sb实现往复运动Q4.0coNetvacrk 4 1 Title!Coirinent;10,8 CDrnQL-L110,0 -sCVCS20 -pyCV_BCD10,1-R3.4程序仿真结果将梯形图进行调试仿真,其结果如下图和图组态图|lB 07 6 5 43 2 10厂厂厂厂r-PT 肓QB 47 6 53 2 10厂厂厂厂厂庐厂肓doboZcoSTaoSjodi图运行结果3.5电路运行分析当按下启动按钮S0后,启动指示灯点亮,中间继电器 M0得电并自锁,气 缸推出到达1S1, 1S1处限位开关I0.2得电,常开触点闭合,常闭触点断

19、开,计 数器得电,开始计数。运动到右极限时触发限位开关I0.3, I0.3得电,常开触点闭合,常闭触点断开,I0.2和I0.3形成互锁。再次触发限位开关时,实现往返 功能,直到计数器的初值20减到0时停止。4.课程设计小结通过本次课程设计,加深了我对课堂所学知识的了解和掌握,并且学会了 从整体考虑问题,把多学科的知识综合起来运用。通过本次设计,使我掌握了 通过PLC控制推拉式分拣系统中双缸顺序动作的原理,加深了对PLC结构和原理的认识,对PLC编程原理有了个系统的认识。通过这次课程设计,掌握了定 时器电路的设计,对PLC的执行过程有了深刻的认识。在设计过程中,总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候, 需要做大量的工作,花大量的时间才能解决。自然而然,我的耐心便在其中建 立起来了。为以后的

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