PLC配料車控制系統(tǒng)程序設(shè)計

1、目 錄 前言3 摘要3第一部分 PLC概述 5 設(shè)計任務書9第二部分 配料車控制系統(tǒng)控制要求10 配料車中元器件的選擇10 控制方案論證及控制過程11 梯形圖14 總結(jié)19 參考文獻19 前言隨著社會的不斷發(fā)展，科學技術(shù)的不斷進步，人們已經(jīng)對越來越多的事物不是進行手動操作，而是進行人工智能控制。例如智能機器人以及立體式存儲倉庫的產(chǎn)生等等，一改往日以前人們?nèi)×蠒r間長，難度大，效率低等缺點。本次課程設(shè)計題目配料車控制系統(tǒng)程序設(shè)計也正是在這樣的背景下應運而生的，本次課程設(shè)計的目的是掌握機電傳動控制系統(tǒng)的基本原理，PLC控制電路的設(shè)計方法以及繼電器接觸器控制電路的PLC改造方法。掌握機電傳動控制系統(tǒng)中

2、繼電器接觸器控制和PLC控制的基本原理，設(shè)計方法及兩者的關(guān)系。掌握常用電器元件的選擇方法。具備一定的控制電路的分析能力與設(shè)計能力。運用所學的可編程控制器的相關(guān)知識在實驗電路板上實現(xiàn)小車取料的控制。改變以往人工取料時間長，難度大，效率低的缺點。提高工作效率，節(jié)省人力資源。摘要隨著社會的不斷發(fā)展，科學技術(shù)的不斷進步，人們已經(jīng)對越來越多的事物不是進行手動操作，而是進行人工智能控制。正是在這樣的科技大潮牽引下，我們所學的知識也越來越多的和先進科技接軌了。本次課程設(shè)計正是基于此種情況，其目的是為了實現(xiàn)小車自動取料功能。首先是任務分析及方案確定，其中包括：1 任務分析，然后確定主電路。2 確定控制規(guī)則3

3、選擇PLC，包括PLC點數(shù)，類型及擴展模塊的類型。4 PLC輸入輸出點的確定及分配。然后是電路圖的確定，其中包括：1 畫出主電路原理圖。2 畫出PLC原理或接線圖。3 畫出順序功能圖最后是根據(jù)控制規(guī)則進行如下工作：1 畫出順序功能圖。2 設(shè)計PLC控制梯形圖。3 程序調(diào)試說明。 第一部分PLC概述PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或

4、生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分PLC = Programmable Logic Controller，可編程控制器另外PLC還有以下幾個名稱：PLC = Power Line Communication，電力線通信，即我們俗稱的“電力線上網(wǎng)”。PLC = Public Limited Company，公共有限公司，股票上市公司。PLC = Power-line Carrier，輸電線載波，電力線載波，電源線車。PLC = Power Loading Control，動力負載控制。PLC = Preparative Layer Chromatography，制備層色譜法。PLC = Progra

5、mming Language Committee，程序設(shè)計語言委員會美。 1、PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本

6、，德國的可編程控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。 2、PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為： a、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用

7、戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器

8、稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等 3、PLC的工作原理一. 掃描技術(shù) 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)

9、行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點

10、構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以

11、直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 4、PLC內(nèi)部運作方式雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC內(nèi)部并非實體上具有這些硬件，而是以內(nèi)存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬

12、件空間。實際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關(guān)或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關(guān)），并將其狀態(tài)寫入內(nèi)存中對應之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，CPU直接自內(nèi)存中查詢?nèi)〕?。輸出線圈之運算結(jié)果則存入內(nèi)存中對應之位置，暫不反應至輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點，并且重回步驟一

13、。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PLC 之反應時間，PLC 輸入訊號之時間若小于此反應時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結(jié)束再生”。 PLC內(nèi)部運作架構(gòu) 5、plc目前的主要品牌美國AB，ABB，松下，西門子，三菱，歐姆龍，臺達，富士，施耐德，信捷等設(shè)計任務書1.課程設(shè)計題目： 配料車的自動控制工作原理簡介及控制要求：1.配料車完成“從配料罐出發(fā)，到A處取M車料，再到B處取N車料，送回配料罐進行配料混合”的工作循環(huán)。配料車有三相交流異步電機驅(qū)動。2.按停止按鈕，完場當前循環(huán)后再停。3.

14、按復位按鈕，立即返回原位停止。4.要求可以實現(xiàn)手動,單周期，連續(xù)控制。2.配料車的控制過程及要求如下：1. 初始狀態(tài)：由選擇快關(guān)（連續(xù)或單周期）接通初始狀態(tài)，小車需處于初始端，即左端，左限位開關(guān)閉合。 2.按啟動按鈕I0.0，執(zhí)行下列程序：（1）. Q0.3線圈通電并向右運行，到A地點后停止并進行裝料，待時間到后，向左運行，到原位后開始卸料并計時，計數(shù)器C1記錄其次數(shù)。小車開始循環(huán)，直至等于計數(shù)器的設(shè)定值，才執(zhí)行下一程序。（2）.當循環(huán)次數(shù)等于計數(shù)器的設(shè)定值時，循環(huán)結(jié)束，接通Q0.3線圈，使小車右行到達B 處，同樣裝料并定時，時間一到，小車左行并到指定位置開始卸料，并開始循環(huán)，待等于計數(shù)器C2

15、設(shè)定值時，執(zhí)行下一程序。（3）.計數(shù)器的次數(shù)等于設(shè)定值，接通Q0.5開始攪拌。3.循環(huán)：如果選擇開關(guān)選擇單周期檔位，則Q0.5攪拌時間到后，開始回到初始狀態(tài)，等待下一次接通。 如果選擇的的是連續(xù)檔位，則攪拌完后就會回到M0.1狀態(tài)自動開始下一周期循環(huán)。 如果選的是手動檔位，每一步都是由手動按鈕開關(guān)控制。4.復位：按動I0.7，停止一切操作，同時接通Q0.4，小車左行，并停止于初始狀態(tài)。5.停止：按動停止按鈕I0.1，需運行當前循環(huán)后再停。第二部分一.配料車中元器件的選擇：1. PLC主機：選擇西門子S7-300/SM323系列作為配料車控制系統(tǒng)的主控機。2. 限位開關(guān)SQ1,SQ2,SQ3用來

16、指示配料車已到達左位或者是中位，右位，準備下一動作。3. 手動程序：選擇開關(guān)選擇手動檔位（I0.4），執(zhí)行程序的每一步都是由手動來實現(xiàn)的，可以實現(xiàn)手動裝A點（I0.5）或B(I0.6)點料，手動右行A點(I1.0)或B（I1.1）點，手動左行(I1.2)，手動卸料(I1.3)，手動混料（I1.7）。4. 復位按鈕I0.7：按動此按鈕，終止一切動作，直接通Q0.4，使其回原點停止。5. 啟動按鈕I0.0：用于使配料車初始上電工作。6. 停止按鈕I0.1：用于使整個工作過程結(jié)束。7. 連續(xù)選擇開關(guān)I0.3：使整個工作過程循環(huán)幾個周期。8. 單周期選擇開關(guān)I0.2：使整個工作循環(huán)一周期后回原點。二.

17、控制方案論證及控制過程1. 配料車I/O點及地址分配 輸 入輸 出功能名稱地址功能名稱地址功能名稱地址啟動按鈕SB1I0.0手動右行到A點SB6I1.0裝A料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1手動右行到B點SB7I1.0裝B料YV2Q0.1單周期選擇開關(guān)SA1I0.2手動左行SB8I1.2卸料YV3Q0.2連續(xù)選擇開關(guān)SA2I0.3手動卸料SB9I1.3右行MQ0.3手動選擇開關(guān)SA3I0.4左限位開關(guān)SQ1I1.4左行MQ0.4手動裝A料SB3I0.5中限位開關(guān)SQ2I1.5混料MQ0.5手動裝B料SB4I0.6右限位開關(guān)SQ3I1.6復位SB5I0.7手動混料SB10I1.72.端子線圖: 3.配料車控制系統(tǒng)流程圖 梯形圖手動程序： 啟動 連續(xù) 停止 復位 總 結(jié)本次課程設(shè)計在老師和同學的耐心幫助下，順利的完成了本次的課程設(shè)計。通過本次的課程設(shè)計使我進一步掌握了機電傳動控制系統(tǒng)中固定程序的繼電器接觸器控制和PLC控制的基本原理，設(shè)計方法及兩者的關(guān)系。常用電器元件的選擇方法。具備一定的控制電路的分析能力與設(shè)計能力。本次課程設(shè)計實現(xiàn)了通過開關(guān)控制小車取料的功能。在設(shè)計之初，