电气控制与PLC课程设计.pdf

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.11M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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等级: 课程设计课程名称电气控制与 PLC 课题名称大小球分拣的 PLC 控制设计专班学姓业级号名自动化 1591 201501209121 黄建龙指导老师刘星平、赖指南等 2018 年 6 月 22 日

电气信息学院课程设计任务书课题名称大小球分拣的 PLC 控制设计姓名黄建龙专业自动化班级 1591 学号 21 指导老师课程设计时间 2018 年 6 月 11 日-2018 年 06 月 22 日（15、16 周）刘星平、赖指南教研室意见意见：同意开题审核人：汪超林国汉一.任务及要求设计任务：以 PLC 为核心，设计一个大小球分拣的 PLC 控制系统，为此要求完成以下设计任务： 1.根据系统的基本结构、工艺过程和控制要求，确定控制方案。 2.配置电器元件，选择 PLC 型号。 3.绘制大小球分拣的 PLC 控制系统线路原理图和 PLC I/O 接线图。设计 PLC 梯形图程序，列出指令程序清单。 4.上机调试程序。 5.上位机组态监控的设计(可选项）。 6.编写设计说明书。设计要求：（1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。（2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB4728－84《电气图用图形符号》、 GB6988－87《电气制图》和 GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。（3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。二.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解工业机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择 PLC 型号。绘制控制系统的控制线路原理图和控制系统的 PLC I/O 接线图。设计 PLC 梯形图程序，列出指令程序清单。 4.第一周星期五：上机调试程序。

5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。三.参考资料 [1] 刘星平.PLC 原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社，2014 年。 [2] 廖常初.S7-200 PLC 编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2014 年。 [3] 王阿根.西门子 S7-200 PLC 编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2013 年。 [4] 赖指南.PLC 原理与应用补充教材（内部使用），本校自编教材，2010 年。四．原始资料如图所示。使用传送机，将大、小球分类后分别传送，控制系统的工艺动作要求如下：传送机机械臂的左移、右移运动由 KM3、KM4 控制一台电动机的正反转运动实现，上、下运动由 KM1、KM2 控制另一台电动机的正反转运动实现，左上为原点，传送机处于原位时，上限位开关和左限位开关接通，抓球电磁铁（由 YV1 控制)处于失电状态，当按启动按钮 SB1 后，其动作顺序为：下降 → 当碰到下限开关 SQ2 后停止下行→电磁铁得电吸球（如果吸住的是小球，则大小球检测开关 SQ 为 ON，将小球放到小球容器中;如果吸住的是大球，则 SQ 为 OFF，将球放入大球容器中）→延时 1S 后→上升 →右行（根据大小球的不同，分别在 SQ4,SQ5 处停止右行）→下降→ 电磁铁失电释放→延时 1S→ 上升 → 左行，如果不按停止按钮 SB2，则机械臂一直会不断循环地工作。按下停止按钮 SB2 时，一个工作顺序完成后，输送机最终停止在原始位置。其中：SQ3：左限位；SQ1：上限位； SQ4：小球右限位； SQ5：大球右限位； SQ2：大球下限位 SQ：小球下限位。要求控制系统有自动连续、单周期控制方式。

目录 1 课程设计任务要求··············································································· 1 1.1 分拣控制系统概述········································································ 1 1.2 设计任务要求···············································································1 2 设计思路/设计步骤············································································· 3 2.1 控制方案的选择··········································································· 3 2.1.2 继电器控制········································································ 3 2.1.2 单片机控制········································································· 3 2.1.2 PLC 控制············································································ 3 2.2 控制系统分析·············································································· 4 3 主电路及控制电路的设计······································································5 3.1 分拣控制系统元器件·····································································5 3.2 主电路设计················································································· 6 3.3 控制电路设计·············································································· 7 3.3.1 I/O 及中间寄存器分配表························································ 7 3.3.2 I/O 接线图·········································································· 7 4 控制程序设计····················································································· 8 4.1 系统流程图················································································· 8 4.2 顺序功能图················································································· 9 4.3 梯形图······················································································ 10 5 仿真或实验调试·················································································14 6 总结································································································ 15 参考文献······························································································· 16 附录 A 指令表 ······················································································ 17

1 课程设计任务要求 1.1 分拣控制系统概述分拣控制系统示意图如图 1 所示。分拣装置可分别拣出大、小球。如果传送机底下的电磁铁吸住小球，则将小球放入装小球的箱子里；如果传送机底下的电磁铁吸住大球，则将大球放入装大球的箱子里。传送机机械臂的上、下运动由 KM1、KM2 控制一台电动机的正反转运动实现，左移、右移运动由 KM3、KM4 控制另一台电动机的正反转运动实现。初始状态时，传送机停在原位。当按下传送机的启动按钮 SB1 后，电磁铁在传送机的带动下下降到混合球箱中。如果传送机在下降过程中压合行程开关 SQ2 且压合行程开关 SQ，则电磁铁的电磁线圈通电后将吸住小球，然后上升右行至行程开关 SQ4 的位置，电磁铁下降，将小球放入小球箱中。如果电磁铁由原位下降后压合行程开关 SQ2，但未压合行程开关 SQ，则电磁铁的电磁线圈通电后将吸住大球，然后右行至行程开关 SQ5 位置，电磁铁下降，将大球放入大球箱中。上行回到 SQ1、左行回到 SQ3 处重复以上过程。如果按下停止按钮 SB2，一个工作顺序完成后，传送机最终停止在原始位置。不按停止按钮 SB2，则机械臂一直会不断循环地工作。图 1 分拣控制系统示意图 1.2 设计任务要求设计任务：以 PLC 为核心，设计一个大小球分拣的 PLC 控制系统，为此要求完成以下设计任务： 1.根据系统的基本结构、工艺过程和控制要求，确定控制方案。 1

2.配置电器元件，选择 PLC 型号。 3.绘制大小球分拣的 PLC 控制系统线路原理图和 PLC I/O 接线图。设计 PLC 梯形图程序，列出指令程序清单。 4.上机调试程序。 5.上位机组态监控的设计(可选项）。 6.编写设计说明书。设计要求：（1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。（2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB4728－84《电气图用图形符号》、 GB6988－87《电气制图》和 GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。（3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。 2

2 设计思路/设计步骤 2.1 控制方案的选择分拣控制系统设计有许多设计方案，如：继电器控制、单片机控制、PLC 控制等。 2.1.1 继电器控制继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制和保护电力装置的自动电器。此控制系统可利用四个传统继电器作为限位开关，并加上辅助电路以实现机械手的功能。但是由于传统继电器触点接触不良容易出现故障，并且接线复杂抗干扰能力差，难以实现模块化和智能化，性价比较低，所以这种控制方式已经逐渐被淘汰，显然此控制系统不能选用此方案。 2.1.2 单片机控制单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小等特点。单片机最早是以嵌入式微控制器的面貌出现的，是嵌入式系统中，应用最多的核心器件。但由单片机设计的系统都有一个共性就是抗干扰性差,因为机械手一般都用在干扰源比较多、情况比较复杂的工业现场,所以由单片机设计的系统很难保证长期稳定的工作，故不宜选用此方案。 2.1.3 PLC 控制 PLC 控制可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型 PLC 的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的 1/10-1/2。PLC 的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。 PLC 的高可靠性、丰富的 I/O 接口模块可以针对不同的工业现场信号，PLC 编程简单易学，安装简单，维修方便，抗干扰能力强，能在强湿，强腐蚀的条件下工作。 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专业知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。综上所述，选用 PLC 是实现对传送机控制的最佳方案，故本次设计选用 PLC 控制。 3

2.2 控制系统分析初始状态时，PLC 接通电源，上限位行程开关 SQ1 和左限位行程开关 SQ3 被压合且混合球箱中存在铁球，按下启动按钮 SB1，则 I0.0、I0.3、I0.6 闭合，KM1 线圈接通， Q0.1 亮，机械臂下行，如果碰到下限位 I0.2 且碰到检测开关 I0.7，则电磁铁 YV1 得电吸住小球，延时 1s 后 KM2 线圈接通，Q0.0 亮，机械臂上行，碰到上限位 I0.3，KM3 线圈接通，Q0.3 亮，机械臂右移，碰到小球箱右限位 I0.4（如果碰到下限位 I0.2 但没碰到检测开关 I0.7，则电磁铁 YV1 得电吸住大球，延时 1s 后 KM2 线圈接通，Q0.0 亮，机械臂上行，碰到上限位 I0.3，KM3 线圈接通，Q0.3 亮，机械臂右移，碰到大球箱右限位 I0.5)，KM1 线圈接通，Q0.1 亮，机械臂下行，碰到下限位 I0.2，电磁铁 YV1 失电放球，延时 1s 后 KM2 线圈接通，Q0.0 亮，机械臂上行，碰到上限位 I0.3，KM4 线圈接通，Q0.2 亮，机械臂左移。若中途不按停止按钮 SB2，则机械臂一直不断循环地工作，中途按下停止按钮 SB2 时，一个工作顺序完成后，传送机最终停止在原始位置。 4

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