PLC综合课程设计报告.docx
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PLC综合课程设计报告
PLC综合课程设计报告
一、课程设计的性质，目的和要求：
（一）．课程设计性质：
本次课程设计教学的主要任务是在我们在学完《可编程序控制器》理论课程后，进行的实践教学。
通过课程设计一方面验证所学的基本理论知识，同时培养自己的基本操作技能与设计能力，使得课堂上学的理论在实践中灵活运用。
（二）目的：
通过高速计数功能的应用，PLC对自动刀库管理控制系统的设计与实现，以及上位机监控系统的设计，使学生能熟练掌握PLC的基本知识和程序设计、PLC特殊功能应用以及组态监控界面的开发，增强对所学专业知识横向联系和纵向扩展的能力。
（三）要求:
1、具备相应的电子、电路及电气技术方面的知识；
2、掌握PLC内存分配及基本指令、常用指令的编程；
3、了解PLC对脉冲信号的控制功能；
4、具备对PLC应用指令的自学及应用能力。
5、了解PLC控制系统的设计过程；
6、掌握组态软件的应用。
二、设计的内容：
1、基于高速计数的自动装瓶机PLC控制系统设计。
2、基于PLC的自动刀具库管理控制系统的设计。
3、学习组态软件的使用，并通过组态软件开发上位机监控系统，实现对自动装瓶系统或刀具库管理控制系统的上位机监控。
三、设计方案论证
（一）基于高速计数的自动装瓶机PLC控制系统设计。
1.1控制要求：
每计1000个输入脉冲产生一次中断，计够10000个脉冲时清零，重复执行。
中断子程序每1000个脉冲计一个数[当高速计数器当前值为整千时]，并将相应数字1~9输出到数码显示器上；设计一个装瓶机自动控制系统，当高速计数器当前值为整千时，换瓶机运行3秒，完成换瓶控制，换瓶时计数应停止；当第十次换瓶结束后，装箱机运行5秒，完成装箱控制。
依次循环。
1.2设计思路
根据对自动装瓶机PLC控制系统要求的分析，系统采用自动工作方式，即只需要将高速脉冲接入到CPM1A的00000输入端即可，PLC一上电，高速计数即开始工作计数，外部的输入信号只需一个复位信号，其地址为00006,。
输出信号共有6个，其中4个接到数码管，作输出显示，另外两个接到交通灯区的红灯和绿灯上，绿灯亮3秒表示换瓶机运行，绿灯亮10次共30秒，红灯亮，红灯亮5秒表示装箱机运行，高速计数器复位，采用软件复位的方式。
至此一个循环结束。
由此可知，系统所需的输入点数为2，输出点数为6，全部是开关量。
由于高数脉冲频率较高，因此在换瓶时计数并没有停止，但这并不影响系统的正常运行，但是在计数上可能稍有些偏差。
1.3功能流程图
1.4I/O分配表：
根据控制要求，由于采取软件复位，可知系统所需的输入点数为2，输出点数为6，PLC机型的选择上，本设计选取的是欧姆龙公司生产的小型整体式可编程控制器CPM1A，它的性能价格比很高，在小规模控制中获得广泛应用。
因此选择PLC的机型为CPMA10点型的PLC。
输入输出
输入元件输入地址输出元件输出地址
脉冲00000数码管01000
手动复位按钮0000601001
01002
01003
绿灯01004
红灯01005
1.5元件明细表
在此系统中，所用到的元件为：
元器件名称
个数
元器件名称
个数
开关按钮
1个（SB1）
计数器
1个（002）
数码管
1个
指示灯
2个（绿灯，红灯）
高数计数器
1个
定时器
2个（000,001）
1.6硬件接线图
1.7控制梯形图
PLC的程序设计环境：
PLC的编程主要是通过编程器或用PLC生产厂家提供的编程软件来完成的。
每个PLC公司都有自己的编程器，一般比较小，而且比较轻，适合在现场使用。
但是这种编程器只能使用助记符语言对PLC进行编程，而且由于屏幕较小，每次只能显示一、两行程序，难于对程序从整体上分析。
PLC公司提供的编程软件则能使用梯形图、助记符或功能图语言等进行编程。
通过编程软件，不仅能从宏观上对程序进行编辑和分析，而且还能对程序的运行情况进行监视。
进入CX-Programmer初始界面后，在【文件】下拉菜单中，单击“新建”菜单项，选择创建一个新文件。
在【设备名称】中填写设备名称，设备类型选择PLC的类型，然后单击设定按钮选择CPU的类型，单击确定后，即可进入梯形图编程界面，开始编程。
程序编写完成后，下一步就可进行编译、链接和调试了。
如果编译没有错误，就可以进行在线运行。
在编译过程中，如果出现错误要进行修改时，我们既可以在梯形图编程下修改，也可在助记符方式下修改。
编译完成，没有语法错误，可加载程序到PLC，进行在线运行。
1.8指令表：
LDP_On
PRV（62）0
0
LR0
LDP_On
CMP（20）LR0
#1000
LDP_EQ
SET201.00
LDTIM000
RSET201.00
LDP_EQ
@INC（38）200
LD201.00
TIM000#0030
LD200.00
OUT10.00
LD200.01
OUT10.01
LD200.02
OUT10.02
LD200.03
OUT10.03
LDNOTTIM000
AND201.00
OUT10.04
LDTIM000
LDTIM001
CNT002
#0010
LDCNT002
ANDNOTTIM001
TIM001#0050
LDNOTTIM001
ANDCNT002
OUT10.05
LDTIM000
OR0.06
ORCNT002
OUT252.00.
END（01）
1.9设计结果与分析：
通过前期对控制要求的分析与论证，慢慢的确定了系统的整体控制方案与设计的整体思路，在计算机上通过编程软件编程，并上机进行调试，实现了基本的控制功能，但程序仍有部分不完善的地方，通过联机调试，即和PLC进行实际的链接，进一步验证程序的正确性，完整性与可靠性。
通过一步步的联机调试，一点点的修改，使控制功能不断的完善，最终达到了比较理想的控制结果，和实验的要求基本吻合。
程序的基本控制过程如下：
通过ＰＲＶ指令读高速计数器的当前值，用ＣＭＰ指令使高速计数器的当前值和１０００进行比较，当高速计数器的当前值等于１０００时，高数计数器复位，接通３秒定时器，即换瓶机运行3秒，完成换瓶控制，与此同时，用ＩＮＣ指令使数码管的当前值加一，显示１到９。
等十次换瓶动作完成后，接通５秒定时器，即装箱机运行5秒，完成装箱控制。
判断十次换瓶动作是否完成是通过计数器指令实现的。
最后高数计数器复位，开始下一周期的循环。
1.10上位机监控界面
（二）基于PLC的自动刀具库管理控制系统的设计。
2.1控制要求：
圆盘模拟数控加工中心的刀具库，刀具库上共装有8把刀具，编号为：
0～7，光电传感器可以检测刀具。
可以通过拨码开关输入设置所要选取的刀具的编号，当设置完毕后，按下启动按钮，系统会首先判断所选刀具与现有刀具的相对位置，然后决定刀具库（圆盘）反转还是正转，使所选刀具以最短行程到达工作位置（光电传感器处）。
数码管显示工作位置（光电传感器处）上刀具的编号。
注：
系统上电初次启动时，0号刀具在工作位置上；如不在，设置一个手动调节按钮。
2.2设计思路
拨码开关输入的数值作为所要选取的刀具号，通过拨码开关每次输入的BCD码的数值，系统平判断圆盘该正传还是反转，每次转几格，并通过数码管进行实时显示。
每次加一格还是减一格是通过圆盘上的光电传感器来进行判断的。
8种刀具，一半是4，若（码盘）设定值与出口处当前位置值之差≥4时正转（顺时针），＜4时反转（逆时针）。
例如：
若设定值为6，当前值为1,6－1＝5＞4，正转；若设定值为7，当前值为5，7－5＝2＜4，反转；若设定值为0，当前值为3，0－3＝﹣3；结果为负数时，则用：
（模）8－3＝5＞4，正转。
2.3功能流程图
2.4I/O分配：
输入信号
信号元件及作用
元件或端子位置
00001
00002
00003
00004
00000
00005
码盘开关1位
码盘开关2位
码盘开关4位
码盘开关8位
起动按钮
复位按钮
码盘开关
码盘开关
码盘开关
码盘开关
直线区
直线区
输出信号
控制对象及作用
元件或端子位置
01000
01001
01003
01004
01005
电机正转
电机反转
数码管1位
数码管2位
数码管4位
直线区正转端子
直线区反转端子
2.5元件明细表
在此系统中，所用到的元件为：
元器件名称
个数
元器件名称
个数
开关按钮
2个（SB1SB2）
计数器
1个（000）
数码管
1个
电机
1个
拨码开关
1个
圆盘
1个
2.6硬件接线图
2.7控制梯形图
PLC的程序设计环境：
PLC的编程主要是通过编程器或用PLC生产厂家提供的编程软件来完成的。
每个PLC公司都有自己的编程器，一般比较小，而且比较轻，适合在现场使用。
但是这种编程器只能使用助记符语言对PLC进行编程，而且由于屏幕较小，每次只能显示一、两行程序，难于对程序从整体上分析。
PLC公司提供的编程软件则能使用梯形图、助记符或功能图语言等进行编程。
通过编程软件，不仅能从宏观上对程序进行编辑和分析，而且还能对程序的运行情况进行监视。
进入CX-Programmer初始界面后，在【文件】下拉菜单中，单击“新建”菜单项，选择创建一个新文件。
在【设备名称】中填写设备名称，设备类型选择PLC的类型，然后单击设定按钮选择CPU的类型，单击确定后，即可进入梯形图编程界面，开始编程。
程序编写完成后，下一步就可进行编译、链接和调试了。
如果编译没有错误，就可以进行在线运行。
在编译过程中，如果出现错误要进行修改时，我们既可以在梯形图编程下修改，也可在助记符方式下修改。
编译完成，没有语法错误，可加载程序到PLC，进行在线运行。
2.8指令表：
LD0.01
OUT200.00
LD0.02
OUT200.01
LD0.03
OUT200.02
LD0.04
OUT200.03
LDP_On
CMP（20）201
202
LD0.00
LDP_EQ
KEEP（11）204.00
LD0.00
BCD（24）200201
LD204.00
OUTTR0
CLC（41）
SUB（31）202
201
203
ANDNOTP_CY
MOV（21）#0000
205
LDTR0
ANDP_CY
CLC（41）
SUB（31）#0000
203
203
MOV（21）#0001
205
LDNOT205.00
AND204.00
CMP（20）203
#0004
LD205.00
AND204.00
CMP（20）203
#0004
LDP_GT
CLC（41）
SUB（31）#0008
203
203
LD0.05
DIFD（14）209.00
LDP_GT
ANDNOT205.00
LDP_LT
AND205.00
ORLD
AND204.00
OR0.05
LD209.00
LDCNT000
ANDNOT0.05
ORLD
KEEP（11）10.00
LDP_EQ
ORP_LT
ANDNOT205.00
LDP_EQ
ORP_GT
AND205.00
ORLD
AND204.00
LDCNT000
ANDNOT0.05
KEEP（11）10.01
LD0.08
LD0.00
CNT000
203
LDCNT000
MOV（21）201
202
LD0.08
DIFU（13）206.00
LD206.00
AND10.00
INC（38）207
LD206.00
AND10.01
DEC（39）207
LDP_On
BIN（23）207
208
LD208.04
OR0.05
MOV（21）#0000
207
LDNOT208.00
ANDNOT208.01
ANDNOT208.02
AND10.01
MOV（21）#0008
207
LD208.00
OUT10.03
LD208.01
OUT10.04
LD208.02
OUT10.05
END（01）
2.9设计结果与分析：
2.10上位机监控界面
四．设计的心得与体会
PLC应用技术是一门实践性很强的专业课，可PLC编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。
经过这次设计我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
此外，通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过合作，我们的合作意识得到加强。
合作能力得到提高。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。
在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。
能过比较选出最好的方案。
在这过程也提高了我们的表过能力。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。
多和同学讨论。
我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。
讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。
多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。
在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。
做事要学思结合。
五：
参考文献
1、《可编程序控制器原理及应用》宫淑贞主编人民邮电出版社
2、《CPM1A系列编程手册》OMRON
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