完整版全国PLC设计师2毕业论文设计.docx
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完整版全国PLC设计师2毕业论文设计
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摘要..............................................................
第一章PLC的基本知识
1.1PLC的发展历程........................................
1.2PLC的结构特点...........................................
1.3PLC的通讯..................................................
1.4PLC的分类和应用领域..............................
第二章西门子S7--200的编程
2.1STEP7程序的使用.....................................
2.2STEP7的使用小技巧..................................
第三章全自动洗衣机的PLC控制
4.1控制的设计要求..........................................
4.2控制系统的梯形图和语句表........................
4.3上机调试和修改...........................................
心得体会........................................................
致谢......................................................................
参考文献..............................................................
摘要
多年来,可编程控制器(简称PLC)得到了很大的发展,可编程控制器是微处理技术的基础,综合计算就技术,自动控制技术,和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制系统,将原本的继电器控制技术与计算机信息处理的优点相结合,得到了广泛的应用,因此PLC成为了现代工业控制的三大支柱(PLC,机器人,计算机辅助设计制造)
PLC以其可靠性,组合灵活,编程简单,维护方便等特点,在工业领域得到了广泛的应用,也已经成为衡量一个国家工业发展水平的一个重要标志。
随着PLC功能的不断完善,必将在工业领域发挥更大的作用。
第一章PLC的基本知识
1.1PLC的发展历程
1968年,美国通用汽车公司(GM)根据市场形势与生产发展的需要,提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。
要实现这个战略决策,依靠原有的工业控制装置显然不行,而必须有一种新的工业控制装置,它可以随着生产品种的改变,灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。
1969年,著名的美国数字设备公司(DEC)根据GM的功能要求,研制出了这种新的工业控制装置,并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。
根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点,以及专门用于逻辑控制的情况,称这种新的工业控制装置为可编程序控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC.
从1968年到现在,PLC经历了四次换代:
第一代PLC大多用一位机开发,用磁芯存储器存储,只有逻辑控制功能。
在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器,PLC产品开始系列化。
第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用,PLC的处理速度大大提高,从而促使它向多功能及联网通信方向发展。
第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器,高性能位片式微处理器,RISC(Reducedinstructionsetcomputer)精简指令系统CPU等高级CPU,而且在一台PLC中配置多个处理器,进行多通道处理。
同时生产了大量内含微处理器的智能模板,使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。
同一时期,由PLC组成的PLC网络也得到飞速发展。
PLC与PLC网络成为工厂企业中首选的工业控制装置,由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS(computer-integratedmanufacturingsystem)系统不可或缺的基本组成部分。
人们高度评价PLC及其网络的重要性,认为它是现代工业自动化的三大支柱之一。
1.2PLC的结构
各种PLC的组成结构基本相同,主要有CPU,电源,储存器和输入输出接口电路等组成。
1.中央处理器
中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。
CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。
CPU是PLC的核心,它不断采集输入信号,执行用户程序,刷新系统输出。
2.存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。
系统存储器用于存放PLC的系统程序,用户存储器用于存放PLC的用户程序。
现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器。
用户存PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU;PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号,以便控制接触器线圈等电器的通、断电。
PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术,可以有效地保护内部电路。
3.输入接口电路
PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。
直流输入电路的延迟时间比较短,可以直接与接近开关,光电开关等电子输入装置连接;交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
交流输入电路和直流输入电路类似,外接的输入电源改为220V交流电源。
3.输出接口电路
输出接口电路通常有3种类型:
继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。
继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似,只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。
4.扩展单元
PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活,以满足不同控制系统的需要;通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连,从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。
5.电源
PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源,内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源,使PLC能正常工作。
可编程逻辑控制器(PLC)具有以下鲜明的特点。
一、系统构成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行连续过程的PID回路控制;并能与上位机构成复杂的控制系统,如DDC和DCS等,实现生产过程的综合自动化。
二、使用方便,编程简单,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。
另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强,可靠性强,远高于其他各种机型。
1.3PLC的通讯
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集传送生产和管理数据。
因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出“网络就是控制器”的观点说法。
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC之间,PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。
多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各种通信协议的接口。
对于一个自动化工程,(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要。
首先,网络必须是开放的,以便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,寻则网络的形式,者必须在较深入的了解该网络标准的协议,机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本,设备兼容性,现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。
1.4PLC的分类和应用领域
自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。
目前世界上有200多厂家生产300多种PLC产品,应用子汽车(23%)、粮食加工(64%)、化学制药(14.6%)、金属矿山(11.5%)、纸浆造纸(11.3%)等行业。
第二章西门子S7-200的编程
2.1STEP7程序的使用
1创建一个项目结构,项目就像一个文件夹,所有数据都已分层的结构存在于其中,任何时候你都可以使用。
在创建一个项目之后,所有其它任务都在这个项目下执行。
2组态一个站,组态一个站就是制定你要使用的可编程控制器,例如S7300、S7400等。
3组态硬件,组态硬件就是在组态表中制定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板,地址一般不用修改由程序自动生成。
模板的特性也可以用参数进行赋值。
4组态网络和通讯连接,通讯的基础是预先组态网络,也就是要创建一个满足你的控制方案的子网,设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的链接。
网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。
5定义符号,可以在符号表中定义局部或共享符号名替代绝对地址。
符号的命名一般用字母编写不超过八个字节,最好不要使用很长的汉字进行描述,否则对程序的执行有很大的影响。
6创建程序,用梯形图编程语言创建一个与模板相连接或与模板无关的程序并存储。
创建程序是我们控制工程的重要工作之一,一般可以采用香型编程(基于一个块内,OB1)、分布编程(编写的功能块FB,OB1组织调用、结构化编程(编写通用块)。
我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用,很少采用线形编程。
7下载程序到可编程控制器,完成所有的组态、参数赋值和变成任务之后,可以下载整个用户程序到可编程控制器。
在下载程序时可编程控制器必须在允许的下载工作模式下,(STOP或RUN-P),RUN-P模式表示,这个程序将一次下载一个模块,如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突,所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。
2.2STEP7的使用技巧
在组态表中更换模块
如果使用HWConfig来修订站组态,并且,例如,希望为一个具有新订货号的站更换模块,请如下处理:
1.使用拖放操作从硬件目录窗口将模块拖到以放置好的就模块上。
2.放下新模块。
新模块会尽量使用已插入的模块的参数。
此步骤比通过删除就模块、然后插入新模块并为新模块设置参数,从而更换模块的方法快。
在HWConfig中,可以通过菜单命令选项>设置(“启用模块更换”)来打开或关闭此功能。
具有大量连网站的项目
如果逐个组态所有的站,然后通过菜单命令选项>组态网络调用NetPro,一便组态链接,站会自动置于网络视图中。
这个步骤的缺点是,随后必须根据拓扑标准排列站和子网。
如果项目包含大量连网站,并且希望组态这些站之间的连接,应在网络视图中从头组态系统的结构,以保持总览:
(1)在SIMATIC管理器中创建新项目(菜单命令文件>新建)
(2)启动NetPro(菜单命令选项>组态网络)
3.在NetPro中如下创建站:
(1)使用拖放操作,从目录窗口放置站。
(2)双击站以启动HWConfig。
(3)在HWConfig中使用拖放操作放置具有通讯能力的模块(CPU、CP、FM、IF模块)。
(4)如果希望两网这些模块,双击组态表中相应的行,创建新的子网,并联网接口。
(5)在NetPro中,放置站和子网(用鼠标移动对象,直到到达希望的位置)
4.在NetPro中组态链接,必要时更正连网。
重新排列
如果在STEP7中工作时出现无法解释的问题,常常可以通过重新排列项目或库的数据库来解决。
选择菜单命令文件>重新排列,可进行重新排列。
这可以清除内容删除过程中产生的间隙,这种间隙的存在会减少项目数据的存储空间。
这项功能可以优化项目或库的数据存储,方法类似于硬盘文件存储优化的硬盘碎片整理。
重新排列过程所需的时间取决于要移动的数据量,一段时间。
因此,绍功能不能自动进行(如在关闭某个项目的时候),而是在用会觉得需要对项目或者库惊醒重新排列的时候,由用户触发进行。
要求
只有当项目和库中没有任何对象被其它应用程序编辑,并因此锁定数据访问时,才能进行重新排列。
如何在多个网络上编辑信号
LADSTLFBD程序编辑器是您可查看和编辑多个网络的符号。
(1)点击网络名称(例如“网络1”)以选择绍网络名称。
(2)按住CRTL键,并在所选网络中添加更多的网络。
(3)右击,调用关联菜单命令编辑符号。
使用快捷键CTRL+A,选则块中的所有网络,然后高亮度显示网络名称。
用变量表测试
为了监视和修改变量表中的量,请注意下列编辑提示:
*可以将符号和地址输入“符号”列以“地址”列。
条目会自动写入合适的列。
*要显示修改得值,应将“监视”触发点设置到“扫描周期开始处,并将“修改”触发点设置到“扫描周期结束”处。
*如果将光标放在有符号标记的行中,将显示简要的信息,告知错误原因。
按下F1以获得消除错误的建议。
*只能输入已经在符号表中定义过的那些符号。
必须完全按照符号表中的定义来输入符号。
含特殊字符的符号名称需包含在引号内(例如,“Motor.Off,Motor+Off,Motor-Off”)
*可以在“在线”(“自定义”对话框)中关闭警告。
*而无需先断开连接,即可改变连接。
*监视触发器可以在监视变量时定义。
*可以通过选择行并执行“强制”功能来修改所选择的变量。
只修改高亮度显示的变量。
*不确认却退出:
如果按ESC键,当“监视”、“修改”、“释放PQ”、“监视”和“修改”终止时,不会提问是否希望退出。
*输入连续的地址范围:
使用菜单命令>变量范围。
*现实和隐藏列:
使用下列菜单命令显示或隐藏各个列:
符号:
视图>符号
符号注释:
视图>符号注释
状态值的表达格式:
视图>显示格式
变量的状态值:
视图>状态值
修改变量的值:
视图>修改值
*同时改变表格多个行的显示格式:
—按住鼠标左键,在目标表格区域上拖动,选择希望改变显示格式的区域。
__用菜单命令视图>选择显示格式选择表达方式。
仅改变那些允许改变格式的、选中的表各行的格式。
*通过F1键输入实例:
—如果将光标放在地址列并按F1,将获得地址输入的实例。
—如果将光标放在修改值列并按F1,将获得修改强制输入值的实例。
使用程序编辑器修改变量
在程序编辑器中,您可对用于二进制输入和存储位的按钮进行编程,这些按钮将为您提供一种快速、简单的方式,通过鼠标点击对这些地址惊醒修改。
虚拟工作存储器STEP7中出现问题的另一个原因可能是虚拟工作存储器不够。
使用STEP7进行工作时,您硬绍调整虚拟存储器设置。
操作过程如下:
(1)例如,打开控制版面,进入开始菜单开始>设置>控制版面,再双击“系统”图标。
仅适用于XP:
在开始>桌面>属性>高级>系统性能>设置下打开。
(2)在Windows2000中,选择“高级”标签,并点击“系统性能选项”按钮。
在WindowXP中在“系统设置”对话框中选择“高级”标签。
(3)点击“更改”按钮。
(4)在“最小值”中输入至少40兆字节,在“最大值”中输入至少150兆字节。
注意
由于虚拟存储器位于硬盘上(缺省为C:
)并且是动态的,请确保TMP或TEMP目录有足够的存储器(约20—30兆字节):
*如果S7项目于虚拟存储器在同一个分区上,则应留有两倍于S7项目的空闲存储空间。
*如果项目存储在另一个分区上,则没有这种要求。
第四章全自动洗衣机的PLC控制
4.1控制的设计要求
一、实验目的
1掌握PLC功能指令的用法
2掌握PLC控制全自动洗衣机启动和停止的控制原理。
二、实验器材
1全自动洗衣机一台
2PLC实验箱一台
3编程电缆一根
4导线若干
三、实验内容
全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。
外桶固定,作盛水用。
内桶可以旋转,作脱水(甩干)用。
内桶的四周有很多小孔,使内、外桶的水流相通。
该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。
进水时,通过电控系统使进水阀打开,经进水管将水注入到外桶。
排水时,通过电控系统使排水阀打开,将水由外桶排到机外。
洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现,此时脱水同并不旋转。
脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电机带动内桶正转进行甩干。
高、低水位开关分别用来检测高、低水位。
启动按钮用来启动洗衣机工作。
停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
排水按钮用来实现手动排水。
四、控制要求
PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动。
启动时开始进水。
水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始洗涤正转。
正洗15S后暂停。
暂停3S后开始洗涤反转。
反洗15S后暂停。
暂停3S后,若正、反洗未满3次,则返回从正洗开始的动作;若正、反满3次时,则开始排水。
水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。
脱水10S即完成一次从进水到脱水的大循环过程。
若未完成3次大循环,则返回从进水开始的全部动作,进行下一次大循环;若完成了3次大循环,则进行洗完报警。
报警10S后结束全部过程,自动停机。
此外,还要求可以按排水按钮实现手动排水;按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
五、输入、输出点地址分布
输入
功能
输出
功能
I0.0
启动按钮
Q0.0
进水电磁阀
I0.1
停止按钮
Q0.1
电机正传
I0.2
高水位开关
Q0.2
电机反转
I0.3
低水位开关
Q0.3
排水电磁阀
I0.4
排水按钮
Q0.4
衣物脱水
Q0.5
警铃
4.2、控制系统的功能表语句表和梯形图。
LDSM0.1
OM0.0
AI0.1
=M0.0
LDSM0.0
=S0.0
=S0.1
LSCRS0.0
LDI0.0
SCRTS0.1
SCRE
LSCRS0.1
LDM0.0
ADI0.2
=Q0.0
LDQ0.0
ANT37
=Q0.1
T37150
LDT37
SCRTS0.2
LDM0.0
T3830
LDT38
=Q0.2
T39150
LDT39
SCRTS0.3
SCRE
LSCRS0.3
LDM0.0
T4030
LDT40
AP
C213
LDSM0.0
LPS
AC21
SCRTS0,.4
LPP
ONC21
SCRTS0.1
SCRE
LSCRS0.4
LDSM0.0
=Q0.3
LNI0.3
ANT40
=Q0.4
T44100
LNT40
SCRTS0.5
SCRE
LSCRS0.5
LDSM0.0
AP
C213
LDM0.0
LPS
AC21
SCRTS0.6
LPP
ANC21
SCRTS0.1
SCRE
LSCRS0.6
LDSM0.0
ANT41
=Q0.5
T42100
LDT42
SCRTS0.0
SCRE
心得体会
随着期末日子的快快到来,课程设计也接近了尾声。
经过几周的奋战我的设计终于完成了。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这学期来所学知识。
单纯总结,但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西多,
以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。
通过这次毕业设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。
课程设计是这门课的最后一个实践性教学环节,目的是培养我们综合应用所学的基础理论和专业知识,分析和解决实际工程技术问题的能力。
经过了这次课程设计,我有许多感悟和体会,在此做个总结。
在课程设计之前大家要意识到这次课程设计的重要性,
随着金融危机的影响,就业进一步困难,这使得高职院校的学生面临着严峻的就业方面的挑战。
因此,对我们而言理论与实践一样重要。
这次的课程设计不仅为本学习本课程实践部分的总结,也为明年的毕业设计做基础性的准备。
致谢
经过几个月的奋战,我的论文总算是圆满完成。
结业论文不仅是对前面所学
知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立思考的能力,树立了对自己工作能力的信心,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
虽然这个设计做的不是很完美,但是在设计过程中所学到的知识是这次结业论文设计的最大收获和财富,会使我终身受益。
通过这次结业论文的设计,使我明白学习是一个不断积累的过程。
还得出一个结论:
知识必须通过应用才能实现其价值!
在此结业论文的设计过程中,老师尽全力地为我和同学们创造条件,并对我们在设计过程中遇到的难题进行细致耐心的指导,使我们学习了很多实际工业生产中的问题和解决方法,提高了对应用(FX2N-PLC)的技术水平以及分析问题和解决问题的能力,才得以设计的全自动洗衣机控制系统具有实际应用水平的可靠性和稳定性。
我在此衷心地感谢各位指导老师。
参考文献
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电子工业出版社,2003
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浙江大学出版社,2006.9 [14]吴中俊·可编程序控制器原理及应用·机械工业出版社,2003.6
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