PLC课程设计配料车控制系统程序设计VIP

沈阳理工大学沈阳理工大学.前言可编程序控制器（ProgrammableLogicController）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制器。英文缩写为PC或PLC。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1968年，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出一种设想：把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程，使不熟悉计算机的方便使用。美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了第一台可编程序控制器PDP-14，在汽车自动装配线上试用并获得成功。该设备用计算机作为核心设备。其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC）。进入20世纪80年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，也使得可编程序控制器逐步形成具有特色的多种系列产品。系统中不仅有大量的开关量，而且使用了模拟量，其功能已经远远超出逻辑控制、顺序控制的应用范围。故称为可编程序控制器（ProgrammableLogicController，简称PC）。但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。本课程设计是PLC课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

1.课程设计的任务和要求1.1课程设计的任务题目：配料车控制系统程序设计控制要求：配料车完成“从配料罐出发，到A处取m车料，再到B处取n车料，送回配料罐进行配料混合”的工作循环。配料车由三相交流异步电机驱动。工艺流程图：图1配料车工作示意图1.2课程设计的基本要求（1）设计内容：1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。2）按停止按钮，完成当前循环后再停。3）按复位按钮，立即返回原位停止。4）要求可以实现手动、单周期、连续控制。（2）设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）设计说明书（3）进度安排：1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天2）PLC梯形图设计与调试3天3）说明书撰写0.5天4）答辩0.5天

2.总体设计2.1PLC选型本题目的设计为满足设计要求共分配有22个I/O点，输入16个，输出6个。PLC储存器内存容量大体上是按I/O点数的10～15倍，加上模拟I/0点数的100倍，以此数字为内存总字数。模拟点数是以比I/O点数富余出20%的点数，设置为25，因此计算PLC出储存器容量为：22×15+25×100=2830为了保证PLC足够的运行空间，选用PLC容量为6KB。综上所述，选择西门子S7-200/CPU226作为配料车控制系统的控制主机。2.2PLC端子接线2.2.1PLCI/O的确定根据题意确定配料车控制系统I/O及地址分配。表1.I/O地址分配表功能地址功能地址功能地址左限位SQ1I0.1手动B装料I1.1右行Q0.0中限位SQ2I0.2手动混料I1.2A装料Q0.1右限位SQ3I0.3手动开关I1.3左行Q0.2手动右行到AI0.4复位开关I1.4卸料Q0.3手动A装料I0.5单周期开关I1.5B装料Q0.4手动左行I0.6连续开关I1.6混料Q0.5手动卸料I0.7启动按钮I2.1手动右行到BI1.0停止按钮I2.22.2.2面板及端子分配图根据设计题意，设计出控制面板及对应的端子分配图，其中有手动、单周期、连续选择旋钮，手动启动、停止、复位、A装料、B装料、左行、右行到A、右行到B、卸料、混料料按钮。I1.5单周期I1.5单周期手动I1.3复位I1.4I1.6连续复位I1.4I1.6连续右行到AI0.4停止I2.2卸料I0.7左行I0.6A装料I0.5负载电源启动I2.1右行到AI0.4停止I2.2卸料I0.7左行I0.6A装料I0.5负载电源启动I2.1紧急停车紧急停车混料I1.2B装料混料I1.2B装料I1.1右行到BI1.0图2操作面板示意图图3端子分配图

3.PLC程序设计3.1设计思想小车停靠在SQ1，开启启动按钮，小车右行至A，A装料，停留10秒；小车装完A料，自动左行至SQ1，卸料A，停留10秒；如此往返3次；往返3次结束后，小车右行至B，B装料，停留10秒；小车装完B料，自动左行至SQ1，卸料B，停留10秒；如此往返3次；往返3次结束后，混料。按连续按钮，小车完成上述一个周期的工作后又开始下一个周期，小车反复连续的工作。按单周期按钮，小车完成一个周期的工作后，停止。按手动按钮，按对应的按钮分别独立控制小车对应的运动。按停止按钮，完成当前循环后再停止。按复位按钮，立即返回原位停止。在进入单周期、连续工作方式之前，小车的初始状态应为：小车在最左边，无卸料，无混料。如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，然后按启动按钮，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中的初始步M0.0为ON，为进入单周期、连续工作方式做好准备。

3.2顺序功能图M0.5(I1.3+I2.4)M0.5(I1.3+I2.4)M0.0C1复位C0复位M0.0C1复位C0复位I2.1·M0.5M2.0Q0.0I2.1·M0.5M2.0Q0.0I0.2I0.2T37Q0.1M2.1T37Q0.1M2.1M2.2T37Q0.2M2.2T37Q0.2I0.1I0.1T38Q0.3T38M2.3T38Q0.3T38M2.3C0加1M2.4C0加1M2.4C0C0C0C0C0复位eQ0.0M2.5C0复位eQ0.0M2.5I0.3T39Q0.4M2.6I0.3T39Q0.4M2.6T39T39Q0.2M2.7Q0.2M2.7I0.1I0.1T40Q0.3M3.0T40T40Q0.3M3.0T40C1加1M3.1C1加1M3.1C1复位T41Q0.5C1C1M3.2C1复位T41Q0.5C1C1M3.2图4自动程序的顺序功能图M0.7·T41M0.7图4自动程序的顺序功能图M0.7·T41M0.7·T413.3PLC梯形图图5主程序图6公用程序图7手动程序图8自动程序的梯形图

I1.4I2.1I1.4I2.1RQ0.0M1.0RQ0.0M1.0RQ0.1RQ0.1RQ0.4RQ0.4Q0.2Q0.2I0.1I0.1复位M1.0和Q0.3复位M1.0和Q0.3M0.0为后续部M0.0为后续部图9自动返回原点顺序功能图图10自动返回原点梯形图4.程序调试说明4.1主程序图5是主程序，SM0.0的常开触点一直闭合，公用程序是无条件执行的。在手动方式下，I1.3为ON，执行“手动”子程序。在自动回原点方式下，I1.4为ON，执行“回原点”子程序。其他两种工作方式下执行“自动”子程序。4.2公用程序图6为公用程序，公用程序用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及处理不用工作方式之间的相互切换。小车原点条件为：左限位开关I0.1的常开触点闭合，表示小车卸料的Q0.3、混料Q0.5的常闭触点闭合，此时“原点条件”M0.5为ON。开始执行用户程序（SM0.1为ON），或者系统处于手动状态或自动回原点状态（I1.2或I1.4为ON）时，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单周期和连续工作方式做好准备。如果此时M0.5为OFF状态。M0.0将被复位，初始步不为活动步，无法进入单周期和连续的工作方式。当系统处于手动工作方式时，必须将图中除初始步以外的各步对应的存储器位（M2.0—M3.2）复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。在非连续方式下，I1.6的常闭触点闭合，则启动后表示连续工作状态的标志M0.7复位。4.3手动程序图7为手动程序。在手动工作方式下，按右行到A按钮I0.4，Q0.0线圈“通电”，小车右行，右行到A，中限位开关I0.2的常闭触点断开，停止运行；按右行到B按钮I1.0，Q0.0线圈“通电”，小车右行，右行到B，右限位开关I0.3的常闭触点断开，停止运行；当小车停止在A点时，中限位开关I0.2的常开触点闭合，按A装料按钮I0.5，小车开始A装料；按左行按钮I0.6，小车开始左行，左行到左限位，左限位开关I0.1的常闭触点断开，停止左行；当小车停止在左限位时，左限位开关I0.1的常开触点闭合，按卸料按钮I0.7，小车开始卸料；当小车停止在右限位时，右限位开关I0.3的常开触点闭合，按B装料按钮I0.4，小车开始B装料；按混料按钮I1.2，开始混料。4.4自动程序图4是处理单周期、连续工作方式的顺序功能图，图8是用启保停电路设计的程序，M0.0和M2.0～M3.2用典型的启保停电路控制。单周期和连续这两种工作方式主要是用“连续”标志M0.7来区分。4.4.1单周期与连续的区分在连续工作方式下，I1.6为1状态。在初始步为活动步是按下启动按钮I2.1，M2.0变为1，小车右行。与此同时，控制连续工作的M0.7的线圈“通电”并自保持。当步M3.2混料完成，T41为1状态，因为连续标志位M0.7为1状态，转换条件满足，系统将返回步M2.0，反复连续的工作下去。按停止按钮I2.2后，M0.7变为0状态，但是小车不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部操作后，小车回到最左边，左限位开关I0.1为1状态，转换条件满足，系统才从步M3.2返回并停留在初始步。在单周期工作方式下，M0.7一直处于0状态。当小车在最后一步M3.2返回最左边时，左限位开关I0.1为1状态，转换条件满足，系统返回并停留在初始步。按一次启动按钮，系统只工作一个周期。4.4.2单周期工作过程单周期工作方式下，初始步时按下启动按钮I2.1，在M2.0的启动电路中，M0.0、I2.1、M0.5（原点条件）的常开触点均接通，使M2.0的线圈“通电”，系统进入右行步，Q0.0的线圈“通电”，小车右行；碰到中限位开关I0.2时，转换到A装料步M2.1，Q0.1的线圈“通电”，小车A装料。同时接通延时定时器T37开始定时，10s后定时时间到，A装料完成，转换条件T37满足，转换到步M2.2。以后系统将这样一步一步地工作下去。在混料步M3.2，定时器T41开始定时，10s后混料完成，T41变位1状态，因连续工作标志M0.7为0状态，将返回初始步M0.0，小车停止运动。4.4.3连续工作过程连续工作方式下，初始步时按下启动按钮I2.1，在M2.0的启动电路中，M0.0、I2.1、M0.5（原点条件）的常开触点均接通，使M2.0的线圈“通电”，系统进入右行步，Q0.0的线圈“通电”，小车右行；碰到中限位开关I0.2时，转换到A装料步M2.1，Q0.1的线圈“通电”，小车A装料。同时接通延时定时器T37开始定时，10s后定时时间到，A装料完成，转换条件T37满足，转换到步M2.2。以后系统将这样一步一步地工作下去。在混料步M3.2，定时器T41开始定时，10s后混料完成，T41变位1状态，因连续工作标志M0.7为1状态，小车将进入下一个周期重复上述运动。4.4.4自动回原点程序图9、10分别是自动回原点程序的顺序功能图、用启保停电路设计的梯形图。在回原点工作方式下，I1.4为ON。按下启动按钮I2.1，M1.0变位ON，小车左行。左行到左限位开关时，I0.1变为ON，将步M1.0复位，同时将混料Q0.5、卸料Q0.3复位。这时原点条件满足，M0.5为ON，在公用程序中，初始步M0.0被置位，为进入单周期、连续工作方式做好准备，因此可以认为步M0.0是步M1.0的后续步。

5总结虽然1周的课程设计就要结束了，但是这次课程设计使我学到很多的的东西，不仅巩固了我以前所学过的知识，而且也学到了许多在课本上学不到的知识，例如最基本的PLC的选型。通过到图书馆及上网搜索资料，我进一步的掌握了该领域的好多知识。通过理论分析与实践的相互论证，许多问题都有了更好的解决方案。我在此次课程设计实践学会了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。设计系统前，要做一个统筹规划，要明确的知道系统设计的步骤：1.明确控制对象及控制要求；2.制定相应的方案；3.确定输入及输出设备；4选择硬件；5.设计控制程序；6调试；7.整理文档。在理论的运用过程中，我们提高了工程素质。在没有做实践设计以前，我们对知识的理解都是思想上的，对一些细节并不加重视，当我们把自己想出来的程序下载到PLC时，问题就出现了，