大学毕业设计电气控制与PLC课程设计

1、目录第一章 绪论.第3页第二章方案设计.第4页第一节 课题介绍.第4页第二节 硬件设计.第5页第三节 元器件选择.第8页第四节 软件设计.第9页第三章 设计中碰到的问题及处理方法.第17页第四章 设计小结.第18页附录1 梯形图.第19页2 设计的主电路.第21页3 元器件清单.第22页4 参考书及参考网址.第23页绪论一 什么是PLC可编程控制器可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。它从诞生至今，仅有三十年历史。二 可编程控制器的特点1 易懂易学2 价格便宜,且可完

2、全取代传统的各种继电器3 一台便可控制数部机器亦可全厂集中控制4 无触点配线,故信赖度极高,且寿命为半永久性5 可缩小传统和配电控制盘之体积至1/21/106 可省下大部分的配线与附件,并缩小控制盘,故可节省巨额的费用而使整个系统的成本降低7 已装置的PC尚可充分利用来扩充与增设8 故障检修换修容易,节省工时,减少停工损失9 增设自动控制的功能非常容易,故可缩短新机器的试车与安装期。且随时增设的线路均存储与内部，而可随时调出或由打印机打出。10 装配第二台时仅需数分钟写入就可配好几百个继电器触点的线路，并可无限制的复制11 具有运行监视，易于集中管理分散控制，并可与电脑连线控制12 具有自我诊

3、断的功能且备份简单，又机械虽更换或淘汰，PLC仍可再利用，几乎不需折旧。三 PLC的发展多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。近年来，可编程控制器技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型PLC、各种特殊功能模块和通信联网器件。目前，PLC在国内外已广泛应

4、用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：1开关量逻辑控制 2工业过程控制 3运动控制 4数据处理 5通信及联网。四 三菱系统可编程控制器举例FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O，高速计器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开度

5、模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。第一章 方案设计本章将介绍由PLC构成邮件分拣机控制的设计第一节 课题介绍邮件分拣机的功能是将北京、上海、天津、武汉、广州的邮件进行分类。该设计要用到高速计数功能，由S1产生高速脉冲，由输入端0000（OMRON）或X000（FX2N）输入。邮件上的编码由0012、0013、0014、0015（OMRON）输入或由X012、X013、X014、X105（FX2N）输入，模拟由传感器识别出，该四个输入端输入的

6、数为BCD码，且1、2、3、4、5为有效编码，仅识别这五个城市的第一位。邮件分拣机示意图:图1城市邮编的第一位应输入（0015、0014、0013、0012）（X015、 X014、X013、X012）北京上海天津武汉广州123450 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 1表 1第二节 硬件设计根据邮件分捡机的工艺流程和控制系统。考虑综合情况和外部因素，我决定采用三菱FX2N系列PLC。FX2N配置灵活，除主机单元外，还可以扩展I/0模块，A/D模块，D/A模块和其它特殊功能模块。本系统设计需I/0 52点(输入28点，输出24点)。主机采用小型化基本单元FX2N

7、-64MR。 FX2N指令功能丰富，有各种指令性107条，且指令执行速度快。 FX2N PLC可用内部辅助继电器M，肤态继电器S，定时器T，寄存器D，计数器C的功能和数量满足了系统控制要求的需要，尤其是高速计数器(C235等)能接受脉冲编码器的脉冲。 FX2N PLC的体积比FX2 PLC小50%以上，但控制功能和性能相同。 FX2N PLC的编程，可用编程器，也可以在PC机上使用三菱公司的专用编程软件包MELSE MEDOC进行。编程语言可用梯形图或指令表。尤其是可用PC机对系统实时进行监控。为调试和维护提供了极大的方便。机型的选择机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维

8、护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。 在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的；其它情况则最好选用模块式结构的。 对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带转换、转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。 而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表列出了的几种功能选择。 1下表PLC 的功能及应用场合 1）

9、 替代继电器 继电器触点输入 / 输出、逻辑线圈、定时器、计数器 替代传统使用的继电器，完成条件控制和时序控制功能 2）数学运算 四则数学运算、开方、对数、函数计算、双倍精度的数学运算 设定值控制、流量计算； PID 调节、定位控制和工程量单位换算 3） 数据传送 寄存器与数据表的相互传送等 数据库的生成、信息管理、 BAT-CH （批量）控制、诊断和材料处理等 4） 矩阵功能 逻辑与、逻辑或、异或、比较、置位（位修改）、移位和变反等 这些功能通常按“位”操作，一般用于设备诊断、状态监控、分类和报警处理等 5） 高级功能 表与块间的传送、校验和、双倍精度运算、对数和反对数、平方根、 PID 调

10、节等 通信速度和方式、与上位计算机的联网功能、调制解调器等 2输入输出的选择 是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过接口模块来实现的。 通过接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，的接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下，都有许多接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、

11、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。 确定点数 根据控制系统的要求确定所需要的点数时应再增加的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，点数也应有所不同。 为了对三相步进电动机的转速进行控制，可实现对三相步进电动机的正、反转控制和对三相步进电动机的步数进行控制，结合设计方案，选择三菱系列可编程控制器FX2-48MR，输入点数16，输出点数16，输入输出总点数32，继电器输出，通信功能较强，基本指令执行时间/us1.63.6。项 目 FX2-48MR输入输出控制方式批处理方式（在执行END指令时）但有输入

12、输出刷新指令基本指令008us/指令应用指令数1.52数百us/指令程序语言继电器符号语言+步进方式运算控制方式存储程序，反复运算方式定时器100ms200点T0T19910ms46点T200T2451ms4点T246T249表2第三节 元器件选择一 元器件选择列表序号名称型号数量1PLCFX2N-48MR12电动机Y250M-453传感器WBC0154传送带DV6015电磁阀34EF30-E10B16启动按钮LA2517电源SITOP18灯泡29熔断器RL6-25310低压隔离器HD-11311时间继电器JR0312按钮LA25213压力继电器JT4-22A314热继电器JR16-20/33

13、表3 元器件选择第四节 软件设计一 PLC的I/O资源配置输入输出启动X007L1Y001M3Y005S1X000L2Y000M4Y006S2X002M1Y003M4Y002复位X004M2Y004表4 I/O分配二 根据以下要求编制梯形图接通电源后，电机M6运行。按下启动按钮后，绿灯L2亮，表示可以进行邮件分拣，当有邮件到来（S2为ON）时，邮件的邮码由拨码器输入，从拨码器读到的邮码的正常值为，若非这五个数，则红灯L1亮，表示出错，电机M6停止；重新启动后，能重新运行，若是此五个数中的一个，则红灯L1亮，电机M6运行，电机M6速度恒定，因此，在n1（或n2，n3，n4，n5）时刻，S2检测到

14、邮码为或（，）的邮件时，如果高速计数器的值为1（2，3，4，5），则，1（或2，3，4，5）在（11）或（22， 33，44，5n5）时刻动作，将邮件退入相应在邮箱内。图2 邮件分拣机梯形图 续续续续三 邮件分拣机系统指令如下0LDX41ORX62ORX03OUTY04LDX65ANIX56OUTM107LDX08ANDX19ANDX210ANDX311ANDX412ANDX513OUTM114LDX115ANDX016ANDX217ANDX318ANDX419ANDX520OUTM221LDX022ANDX123ANDX224ANDX325ANDX426ANDX527OUTM328LDX22

15、9ANDX030ANDX131ANDX332ANDX433ANDX534OUTM435LDX036ANDX237ANDX138ANDX339ANDX440ANDX541OUTM542LDM143ORM244ORM345ORM446ORM547ORY148OUTY149SETM1250LDIM151ANIM352ANIM253ANIM454ANIM555RSTM1256ANIDM2057OUTY158LDM1259OUTY260LDM261ORM362ORM463ORM564RSTC166LDX767OUTC170LDM171ORM372ORM473ORM574RSTC276LDX777OUTC

16、280LDM281ORM182ORM483ORM584RSTC386LDX787OUTC390LDM291ORM392ORM193ORM594RSTC496LDX797OUTC4100LDM2101ORM3102ORM4103ORM1104RSTC5106LDX7107OUTC5110LDC1111OUTY3112LDY3113OUTT3116LDT3117RSTY3118LDC2119OUTY4120LDX4121OUTT4124LDT4125RSTY4126LDC3127OUTY6128LDY6129OUTT5132LDT5133RSTY5134LDC4135OUTY6136LDY6137

17、OUTT6140LDT6141RSTY6142LDC5143OUTY7144LDX7145OUTT7148LDT7149RSTY7150LDIM1151ANIM2152ANIM3153ANIM4154ANIM5155ANITI156OUTT0159LDTO160OUTT1163OUTM20164END第三章 设计中碰到的问题1根据课题要求需要绘制设计的主电路和PLC控制电路，我参考教科书和借阅的书籍没有查到符合课题的设计要求的相关控制电路，书籍上对这部分内容的介绍较少,主要通过与其它同学交流，把问题落到实处，自己先做一些，最后同学指导完成。2选择元器件时，对某些元器件不熟悉，尤其是在选择PLC

18、主机时发现有很多的PLC厂商生产的主机，各个PLC厂商生产的PLC也不尽相同，各有特点，选择上遇到了困难。这些问题主要通过参照参考书和手册，根据自己课题的具体要求，选用一些较为合理的元器件。最后将所选元器件放入系统进行测试，符合条件后，设计其进入系统。3在画完梯形图并测试后，本系统的梯形图较复杂，难以嵌入电子档文本。经讯问同学，学习是用了超级屏捕这个软件，对本系统梯形图进行优化后，在嵌入文本WORD。4根据邮件分拣控制系统示意图画流程图时，出现了许多平时学习中最容易忽略的问题，在认真学习课本的一些知识后顺利完成流程图。第四章 设计小结本次设计，颇有感悟，课程设计是实践性很强的一个环节，是对理论学习的补充，检验理论知识的较理想的途经。本次设计，对我来说是比较困难的，在设计过程中感到自己的知识的匮乏， 但我认为这并不是坏事，这对我以后的学习很有帮助，很受启发。这次设计中，我感