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课程设计的主要目的是通过电气控制装置的设计实践,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。
电气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。
课程设计应强调能力培养为主,在独立完成设计任务的同时,还要注意其他几方面能力的培养与提高,如独立工作能力与创造力;
综合运用专业及基础知识的能力,解决实际工程技术问题的能力;
查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力;
工程绘图的能力;
书写技术报告和编制技术资料的能力。
三、设计要求
在课程设计中,学生是主体,应充分发挥主动性和创造性。
教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。
为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点:
1)在接受设计任务后,应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划,确定各阶段应完成的工作量,妥善安排时间。
2)在方案确定过程中应主动提出问题,以取得指导教师的帮助,同时要广泛讨论,依据充分。
在具体设计过程中要多思考,尤其是主要参数,要经过计算论证。
3)所有电气图样的绘制必须符合国家有关规定的标准,包括线条、图型符号、项目代号、回路标号、技术要求、标题栏、元器件明细表以及图样的折叠和装订。
4)课程设计要求文字通顺、简练,字迹端正、整洁。
5)应在规定的时间内完成所有的设计任务。
6)应对自己的设计线路进行试验论证,考虑进一步改进的可能性。
四、设计任务
课程设计要求是以设计任务书的形式表达,设计任务书应包括以下内容:
1)设备的名称、用途、基本结构、动作原理以及工艺过程的简要介绍。
2)拖动方式、运动部件的动作顺序、各动作要求和控制要求。
3)互锁、自锁、保护要求。
4)应绘制外接电路图和PLC外部接线图。
原理设计的中心任务是绘制电气原理图和选用电器元件。
接线图的编号应与原理图一致,要标注组件所有进出线编号、配线规格、进出线的连接方式(采用端子板或接插板)。
五、设计方法
1.原理图设计的步骤
1)根据要求拟定设计任务。
2)根据控制要求设计主电路。
在绘制主电路时,可考虑以下几个方面:
①每个灯闪烁的硬件部分电路链接。
②根据灯的选取选择与PLC外部的接线方式,运用CAD画出电气连接图。
③画出PLC外部的所有输入输出点数
④设计PLC梯形图,并要求截图和实验室验证可行
⑤拟写报告要求有梯形图解释
六、设计时间安排(共16学时)
日期
时间
教学内容
活动地点
教师
17周
周二
8:
30-11:
30
分配课程设计题目,布置课程设计任务,讲述课程设计步骤,讲解课程设计过程中的注意事项
1209
陈龙灿
周三
课程设计答疑
4501
学生查阅资料,
设计辅导答疑
周四
程序调试和验证
2301
周五
实验楼S102
六、设计参考书
1.陈龙灿电气控制与PLC应用[M]2014.7
2.《可编程序控制器原理及应用》
3.《S7-200使用手册》
七、相关网址
西门子:
中国自动化网:
欧姆龙:
中国工控网:
三菱电机自动化:
工控大世界:
松下PLC:
目录
第一章系统概述..............................1
1.1设计目的.............................2
1.2设计的要求...........................2
1.3设计任务.............................3
第二章设计方法...........................3
2.1天塔之光的应用介绍....................3
2.2天塔之光系统的总体介绍................4
2.3系统控制要求..........................4
2.4PLC基本单元..........................5
第三章硬件设计.............................6
3.1原件的选型和I/O口分配表............6
3.2外部接线图..........................7
第四章程序的设计.............................8
4.1程序设计原理.............................8
4.1.1梯形图.................................8
4.1.2仿真.................................9
4.2系统调试.................................10
4.3故障分析及故障排除.....................10
4.4实验结果.................................11
第五章设计小结.................................12
6.1心得体会.....................................12
6.2致谢词.......................................12
参考文献...........................................13
摘要
PLC可编程逻辑控制器是以微处理机为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置。
本次课程设计是用PLC来实现对天塔之光的控制,其控制方法是采用西门子的S7-200系列CPU224型号PLC对灯实现有规律的循环闪亮,以达到对天塔之光灯的控制。
仿真测试用的是S7-200汉化版的仿真软件进行仿真,经过反复调试实现了所需的全部设计要求。
关键词:
PLC;
西门子S7-200;
天塔之光;
第一章系统概述
1.1
设计目的
课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践,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。
电气设计必须满足生产设备
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。
课程设计应强调能力培养为主,在独立完成设计任务的时,
还要注意其他几方面能力的培养与提高,如独立工作能力与造
力;
综合运用专业及基础知识的能力,解决实际工程技术问的
能力;
工程图
的能力;
1.2设计要求
闭合“启动”开关,指示灯按以下规律循环显示:
控制要求:
隔两个闪烁控制要求:
L1、L4、L7灯亮2秒后灭,接着L2、L5、L8灯亮2秒后灭,接着L3、L6、L9、L8灯亮2秒后灭,接着L1、L4、L7灯亮2秒后灭,…如此循环。
关闭“启动”开关,天塔之光控制系统停止运行。
1.3设计任务
第二章设计方法
2.1天塔之光的应用简介
天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中,目前我国灯具市场的发展空间十分广阔。
近年来,伴随我国人民生活水平逐年提高,城镇住宅建设以及室内装饰装修热度不减,人均住房面积的扩大,在促使一室一灯为一室多灯、增加局部照明的同时,所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展,民用照明需求旺盛。
按照城市小康家庭的消费标准,客厅、饭厅、卧室、厨房、浴室都应安装不同类别的灯饰,如台灯、落地灯、壁灯、天花灯、吊灯、壁柜灯、油烟机照明灯、镜前灯、夜间照明灯等等。
从发展趋势上看,今后灯具除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时尚、体现个性等,对其功能细化、科技含量、节能环保等方面的要求也越来越高。
作为与人们日常生活密切相关的灯饰市场需求,更是以每年15%左右的幅度增长。
今年我国灯饰市场的需求量已经预期达到6000万台左右,在国际上已经名列前茅。
2.2天塔之光系统的总体介绍
天塔之光控制系统是利用可编程控制器输出的信号来控制的,通过对程序的编制,进而实现对天塔之光闪烁模式的改变,如图2.1所示
图2.1天塔之光控制面板图
2.3系统控制要求
1、依据实际生活中对天塔之光的运行控制要求,运用可编程控制器的强大功能,实现模拟控制。
2、闭合“启动”开关,指示灯按以下规律循环显示:
3、关闭“启动”开关,天塔之光控制系统停止运行。
2.4PLC的基本单元
第三章硬件设计
3.1天塔之光控制面板图硬件介绍
L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9九个指示灯;
闪烁的时间不同,进而达到不同的效果
SD启动
V+电源;
接电源端+24V
COM接地;
接地端GND
PLC的I/O分配表
表3.1I/O分配表
序号
PLC地址(PLC端子)
电气符号
(面板端子)
功能说明
1
I0.0
SD
启动(SD)
2
Q0.0
L1
指示灯L1
3
Q0.1
L2
指示灯L2
4
Q0.2
L3
指示灯L3
5
Q0.3
L4
指示灯L4
6
Q0.4
L5
指示灯L5
7
Q0.5
L6
指示灯L6
8
Q0.6
L7
指示灯L7
9
Q0.7
L8
指示灯L8
10
Q1.0
L9
指示灯L9
11
主机1M、面板V+接电源+24V
电源正端
12
主机1L、2L、3L、面板COM
接电源GND
电源地端
3.2
第四章程序的设计
4.1程序的设计原理
4.1.1梯形图
4.1.2仿真
4.2系统调试
若用图形编程器或软件包编程,则可直接编程,若用手持编程器编程,应先画出梯形图,然后编程,这样可少出错,速度也快。
编程结束后先空调程序,待各个动作正常后,再在设备上调试。
为了准确发现系统存在的问题,需要进行系统调试,调试的顺序按照先硬件后软件,先局部后整体的顺序来完成。
(1)硬件调试:
接通电源,检查西门子S7-200可编程控制器是否可以正常工作,接头是否接触良好,然后把其与电脑的通信口连接。
(2)软件调试:
按要求输入梯形图,转换成指令表,并进行语法的检查,正确后设置正确的通信口,将指令读入到指定的可编程控制器ROM中,在打开组态网画图以及同步编程进行下一步的调试。
(3)运行调试:
在硬件调试和软件调试正确的基础上,打开西门子S7-200可编程控制器的“RUN”开关进行调试;
在打开组态网观察运行的情况下,看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行。
4.3故障分析及故障排除
1、故障
(1)天塔之光控制系统不能运行。
(2)天塔之光控制系统不能按照控制要求运行。
2、故障排除
(1)天塔之光控制系统不能运行首先检查设备电源是否开启,然后看是否将程序下载到了CPU中,最后检查线路是否接通。
(2)天塔之光控制系统不能按照要求运行时首先要检查系统程序是否正确,然后看电路连接是否正确
4.4实验结果
由于以上程序是参考的西门子的写出来的,与学校实验室的主机CPU不相符,最后调试运行导致只能实现集体闪烁一次,后来经老师指导重行编写了程序最后实现了整个天塔之光的发射型闪烁。
本次设计最终证明将PLC应用于中、小功率设备中,具有控制简单、稳定、成本低等特点,是一种切实可行的控制方案。
如果在系统中加上保护电路及防干扰措施,还可提高系统的稳定性。
相信在未来的发展中通过PLC控制的灯塔之光会更广泛的应用在灯饰行业中,使灯饰行业再飞跃一个台阶。
第五章设计小结.
5.1心得体会
通过本次设计,让我很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中,我们还需要大量的以前没有学到过的知识,于是图书馆和网络成了我们很好的助手。
在查阅资料的过程中,我们要判断优劣、取舍相关知识,不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的,在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域,这方面的能力便会使我们受益非浅。
在设计过程中,总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候,需要做大量的工作,花大量的时间才能解决。
自然而然,我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验,增强了信心。
5.2致谢词
课程设计做完了,中间有很多坎坷,在这里首先要感谢陈荣灿老师。
这学期他给我讲授了PLC这门课程,使我对PLC有了一定的基础,看到课程设计时没那么模糊。
陈老师他严谨负责的态度和一丝不苟的作风进一步的感染了我,他不仅教会了请我们书本上的知识,还间接地传授了我们一些做人的道理。
在此我向陈老师表示诚挚的谢意。
还要感谢那些一起探讨问题的同学。
参考文献
[1]刘美俊.西门子s7系列PLC的应用与维护[M].北京:
机械工业出版社,2008.
[2]刘美俊.可编程控制器应用技术[M].福州:
福建科学技术出版社,2006.
[3]柴瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京:
机械工业出版社,2007.
[4]刘建昌,于洪磊,辛红,等.S7-300/400PLC工业网络通信技术指南[M].北京:
机械工业出版社,2009.
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