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PLC课程设计
江西理工大学应用科学学院
西门子PLC课程设计
专业:
电气工程及自动化
班级:
电气091
姓名:
刘康
学号:
08061309146
设计报告格式20分
设计内容60分
10分
10分
总计得分
封面
3
页面布局
5
目录格式
3
图表质量
4
间距、行距、字体
6
工艺过程分析
8
系统控制要求
8
I/O
分配
5
设备选型
5
电气原理图
系统程序设计
10
动手实践能力
10
总印象评分
10
主电路
8
控制电路
8
外围接线图
8
2012年06月
目录
第一章设计要求3
1.1控制要求3
1.2I/O编址并画出工作框图5
1.3编程并调试5
1.4I/O端子接线图5
第二章工艺过程6
第三章操作面板布置8
第四章输入/输出端子地址分配9
第五章程序规划及编制10
第六章单操作工作的程序11
第七章自动操作程序12
第八章PLC外围端子接线图17
第九章总结18
参考文献19
第一章设计要求
图1坐标式机械手动作原理图
1.1控制要求
如图1所示,将物体从位置A搬至位置B
机械手整个搬运过程要求都能自动控制。
在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制(又称单周期控制),以便对设备进行调整和检修。
图2是机械手控制系统的逻辑流程图。
系统启动之前,机械手处于原始位置,条件是机械手在高位﹑左位。
(1)动作顺序:
机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位(原点)为一个循环。
(2)上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制;机械手设立起动和停止开关。
(3)机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时,均应有状态显示。
(4)机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时,然后上升;机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时,然后进行下一个动作。
(5)若机械手停止时不在原点位置,可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移,使之回到原点。
(6)要求循环120次后自动停止工作并警铃报警
1.2I/O编址并画出工作框图
1.3编程并调试
1.4I/O端子接线图
第二章工艺过程
机械手的全部动作由气缸驱动,而气缸则由相应的电磁阀控制。
其中,上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。
例如当下降电磁阀通电时,机械手下降;当下降电磁阀断电时,机械手下降停止。
只有当上升电磁阀通电时,机械手才上升;当上升电磁阀断电时,机械手上升停止。
同样,左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。
机械手的放松夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。
当该线圈通电时,机械手夹紧,该线圈断电时,机械手放松。
当机械手右移到位并准备下降时,为了确保安全,必须在右工作台上无工作时才允许机械手下降。
也就是说,若上一次搬运到右工作台上的工件尚未搬走时,机械手应自动停止下降。
机械手的动作过程分解图3所示。
从原点开始,按下起动按钮时,下降电磁阀通电,机械手下降。
下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时接通夹紧电磁阀,机械手夹紧。
夹紧后,上升电磁阀通电,机械手上升。
上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通右移电磁阀,机械手右移。
右移到位时,碰到右限位开关,右移电磁阀断电,机械手右移停止。
若此时工作台上无工件,则光电开关接通,下降电磁阀通电,机械手下降。
下降到底时,碰到下限位开关,下降电磁阀断电,机械手下降停止;同时夹紧电磁阀断电;机械手放松,放松后,上升电磁阀通电,机械手上升。
上升到顶时,碰到上限位开关,上升电磁阀断电,上升停止;同时接通左移电磁阀,机械手左移。
左移到原点时,碰到左限位开关,左移电磁阀断电,左移停止。
至此,机械手经过8步动作完成了一个周期。
图3机械手动作过程分解图
机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。
自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。
手动操作:
用按钮对机械手的每一步运动单独进行操作控制。
例如,当选择上下运动时,按下启动按钮,机械手下降;按下停止按钮,机械手上升。
当选择左右运动时,上下启动按钮,机械手右移;按下停止按钮,机械手左移。
当选择夹紧放松运动时,按下启动按钮,机械手夹紧;按下停止按钮,机械手放松。
步进操作:
每按一次启动按钮,机械手完成一次动作后自动停止。
单周期操作:
机械手从原点开始,按一下启动按钮,机械手自动完成一个周期的动作后停止。
连续操作:
机械手从原点开始,按一下启动按钮,机械手的动作将自动的、连续不断的周期性循环。
在工作中若按一下停止按钮,则机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止。
第三章操作面板布置
根据控制要求,需安排一些操作开关,并设计控制箱面板布置图如图4
图4操作面板布置图
图4中,接通单操作方式。
按加载选择开关的位置,用启动∕停止按钮选择加载操作,当加载选择开关打到左∕右位置时,按下启动按钮,机械手右行;若按下停止按钮,机械手左行。
上述操作可用于使机械手回到原点。
接通步进方式。
机械手在原点时,按下启动按钮,向前操作一步;每按启动按钮一次,操作一次。
接通单周期操作方式。
机械手在原点时,按下启动按钮,自动操作一个周期。
接通连续操作方式。
机械手在原点时,按下启动按钮,连续执行自动周期操作,当按下停止按钮,机械手完成此周期后自动回到原点并不再动作。
第四章输入/输出端子地址分配
该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224,图5是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。
该机械手控制系统共使用了14个输入点,6个输出点。
图5机械手的输入/输出接线图
第五章程序规划及编制
为了在程序中安排机械手控制系统单操作、步进操作、自动操作等功能程序,规划程序整体结构如图6所示
图6机械手控制系统整体程序图
若选择单操作工作方式,I0.7断开,接着执行单操作程序。
单操作程序可以独立于自动操作程序,可另行设计。
在单周期工作方式下,可执行自动操作程序。
在步进工作方式下,执行步进操作程序,按一下按钮执行一个动作,并按规定顺序进行。
在需要自动操作方式时,中间继电器M1.0接通。
步进工作方式,单操作工作方式和自动操作方式,都用同样的输出继电器
第六章单操作工作的程序
如图7是实现单操作工作的梯形图程序
图7机械手单操作梯形图
为避免发生误动作,插入了一些连锁电路。
例如,将加载开关扳到“左右”档时,按下启动按钮,机械手右行;按下停止按钮,机械手向左行。
这两个动作只有当机械手处在上限时才能执行。
将加载开关扳到“夹/松”档,按下启动按钮,执行夹紧动作;按下停止按钮,松开。
将加载开关扳到“上/下”档,按下启动按钮,下降;按停止按钮,上升。
第七章自动操作程序
如图8是机械手自动操作功能图,图9是与之对应的梯形图
图8自动操作顺序功能图
图9自动操作梯形图
PLC由STOP转为RUN时,初始脉冲SM0.1对状态进行初始复位。
当机械手在原点时,将状态继电器S0.0置1,这是第一步。
按下启动按钮后,置位状态继电器S0.1,同时将原工作状态继电器S0.0清零,输出继电器Q0.0得电,Q0.5复位,原点指示灯熄灭,执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时,I0.1接通,将状态继电器S0.2置1,同时将状态继电器S0.1清零,输出继电器S0.0复位,Q0.2置1,于是机械手停止下降,执行夹紧动作;定时器T37开始计时,延时1.7s后,接通T37动合触点将状态继电器S0.3置1,同时将状态继电器S0.2清零,而输出继电器Q0.1得电,执行上升动作。
由于Q0.2已经被置1,夹紧动作继续执行。
当上升到上限位时,I0.2接通,将状态继电器S0.4置1,同时将继电器S0.3清零,Q0.1失电,不再上升,而Q0.3得电,执行右行动作。
当右行至右限位时,I0.3接通,Q0.3失电,机械手右行停止,若此时I0.5接通,则将状态继电器S0.5置1,同时将状态继电器S0.4清零,而Q0.0再次得电,执行下降动作。
当下降到底碰到下限位开关时,I0.1接通,将状态继电器S0.6置1,同时将状态继电器S0.5清零,
输出继电器Q0.0复位,Q0.2置1,于是机械手停止下降,执行松开动作;定时器T38开始计时,延时1.5s后,接通T38动合触点状态继电器S0.7置1,同时将状态继电器S0.6清零,而输出继电器Q0.1再次得电,执行上升动作。
行至上限位置,I0.2接通,将状态继电器S1.0置1,同时将状态继电器S0.7清零,Q0.1失电,停止上升而Q0.4得电,执行左行动作。
到达左限位,I0.4接通,将状态继电器S0.1清零。
如果此工作状态为连续工作状态,M1.0置1,即将状态继电器S0.1置1,重复执行自动程序。
若为单周期操作方式,状态继电器S0.0置1,则机械手停在原点。
在运行中,如按停止按钮,机械手的动作执行完当前一个周期后,回到原点自动停止。
在运行中,PLC掉电,机械手动作停止。
重新启动时,先用手动操作将机械手移回原点,再按启动按钮,便可重新开始自动操作。
步进动作是指按下启动按钮动作1次。
步进动作功能图与图7相似,只是每步动作都需按1次启动按钮。
步进操作所用的输出继电器,定时器与其他操作所用的输出继电器,定时器相同
第八章PLC外围端子接线图
图10PLC外围端子接线图
第九章总结
本课程设计是在肖清老师的精心指导和严格要求下完成的。
从在做设计以来,我不仅在专业上有了很大的进步,而且恩师的严谨治学态度、务实工作作风、高度的责任心,也使我受益非浅。
在此,我要向肖清老师表示深深的敬意和衷心的感谢!
在这三个星期的课程设计当中,第一个星期时收集课程设计的相关资料。
起初拿到这个题目时。
根本就不知如何下手,所有的资料都是从网上和书本上搜集的。
在程序调试及图形绘制中,遇到了不少的问题。
最后在同学和老师的帮助下,这些问题都得到了解决。
此外,作者在学习期间,还得到许多老师、同学、朋友的帮助,在此表示衷心的感谢!
三年里有许多让我感动的事和让我感激的人。
但由于时间的仓促和主客观条件的限制我们只是做出模型做演示,当然这与真正的实物相比,在工艺上还有很大差距,尽管有些不太完美的地方,但我们已经很努力了。
最后祝愿老师们工作顺利,身体健康!
祝愿同学们学业有成,一切顺利!
参考文献
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重庆大学出版社,2005
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机械工业出版社,2000
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电子工业出版社,2002
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机械工业出版社,2002
[11]陈伯时等.交流调速系统.北京:
机械工业出版社,2005
[12]郭东栋.单片机控制的直流调速系统可编程控制器与工厂自动化,2007
[13]张进秋等.可编程控制器原理及应用实例.北京:
机械工业出版社,2004
[14]杨卫东.仪表技术杂志.2007(10)
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