自控成型机操纵.docx

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自控成型机操纵

河南工业职业技术学院

毕业设计

设计题目：

自控成型机操纵

系部：

电气工程系

专业：

　机电一体化

班级：

05321班　

学生姓名：

吴世伟　

学号：

05321008　

指导教师：

冯　硕　

完成日期：

2008年05月10日

前言

本次毕业设计是咱们学完了机电一体化专业两年的全数课程以后，一次对咱们所学科程的知识与能力的综合训练，亦是一次全数而且全面性地针对咱们所学知识的检查。

通过这次毕业设计，能够把咱们以前所学的专业知识和基础知识有机地结合起来。

以达到全面能力培育的目的。

该次毕业设计的要紧任务是PLC的自动操纵应用。

总之，通过这次的毕业设计，使我深深地感受和领略到，把握知识与运用知识的重要性。

由于本次的毕业设计任务较为繁重，加上自己一到工厂实习时刻仓促、资料不全，和自己的知识水平有限，设计的进程中还存在诸多问题在所不免，希望列位教师给予指证，我在此对您深表感激！

关键词：

PLC可编程序操纵器硬件系统软件系统编程语言

前言………………………………………………………2

目录………………………………………………………3

设计任务书………………………………………………5

设计说明…………………………………………………7

第一章PLC简介………………………………………11

由来………………………………………………11

PLC的概念…………………………………………12

PLC的组成…………………………………………12

PLC的各组成元素的组成及功能…………………13

CPU…………………………………………………13

I/O模块……………………………………………13

内存…………………………………………………14

电源模块……………………………………………14

底版或机架…………………………………………14

PLC系统的其他设备………………………………14

PLC的通信联网……………………………………14

PLC工作原理………………………………………15

I/O刷新……………………………………………15

周期时刻……………………………………………15

中断任务……………………………………………16

I/O分派………………………………………………16

CPU单元的存储区域…………………………………16

用户程序区域…………………………………………16

I/O存储器区域………………………………………16

参数区域………………………………………………16

第二章PLC的编程语言……………………………………16

LD、LDN、=指令…………………………………16

2.2A和AN指令…………………………………………17

O和ON指令…………………………………………18

OLD和AON指令………………………………………18

OLD（OrLoad）…………………………………………19

逻辑堆栈的操作………………………………………20

第三章液压传动系统………………………………………22

　液压系统大体回路……………………………………22

压力操纵回路…………………………………………22

减压回路………………………………………………23

增压回路………………………………………………24

　液压缸…………………………………………………25

第四章程序设计……………………………………………27

梯形图……………………………………………………27

程序……………………………………………………27

输入/输出分派…………………………………………29

终止语…………………………………………………………30

参考文献………………………………………………………31

毕业设计任务书

题目：

自控成型机操纵

一、操纵要求

Y一、Y、2Y3和Y4是四个电机，他们提供液压缸的动力。

S1～S6为液压缸的位置检测开关。

一、初始状态：

当原料放入成型机时，各液压缸为初始状态：

Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON，S1=S3=S5=OFF，S2=S4=S6=ON。

二、运行状态：

当按下启动按钮，系统要求如下：

（1）Y2=ON，上面液压缸的活塞B向下运动，便使S4=OFF。

（2）当该液压缸活塞下降到终点时，S3=ON，现在，启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C的活塞向左运行，Y1=Y4=ON，Y3=OFF，使S2=S6=OFF。

（3）当A缸活塞运行到终点时，S1=ON，而且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回原位。

第一，A、C液压缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使S1=S5=OFF。

（4）当A、C液压缸回到初始位置，S2=S6=ON时，B液压缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。

（5）当B液压缸返回到初始状态，S4=ON时，系统回到初始状态，延时10S，掏出成品，放入原料后，开始下一工件的加工。

（6）模板上各指示灯说明

S1：

油缸A的关限位Y1：

操纵A的电磁阀

S2：

油缸A的开限位Y2：

操纵B的电磁阀

S3：

油缸B的关限位Y3：

操纵C开的电磁阀

S4：

油缸B的开限位Y4：

操纵C关的电磁阀

S5：

油缸C的关限位

S6：

油缸C的开限位

二、设计任务

画出自控成型机操纵原理图；

画出一些参数表和说明图。

写出详细说明书（10000字以上），要求用运算机排版打印，原理表达正确，计算要紧元器件的一些参数，并选择元器件。

画图要求：

画图标准化，图形清楚，符号大小统一，线条均匀，有条件最好用运算机画图

图：

自控成型机操纵实验板

设计说明

本次毕业设计是咱们学完了机电一体化专业两年的全数课程以后，一次对咱们所学科程的知识与能力的综合训练，亦是一次全数而且全面性地针对咱们所学知识的检查。

通过这次毕业设计，能够把咱们以前所学的专业知识和基础知识有机地结合起来。

以达到全面能力培育的目的。

该次毕业设计的要紧任务是PLC的自动操纵应用，通过这次设计全面了解PLC的性能和特点。

目前，在国内外PLC已普遍应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价钱比的不断提高，其应用领域不断扩大。

从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：

1.开关量逻辑操纵

2.运动操纵

3.进程操纵

4.数据处置

5.通信联网

PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位运算机、PLC与其它智能设备之间的通信，PLC系统与通用运算机可直接或通过通信处置单元、通信转换单元相连组成网络，以实现信息的互换，并可组成“集中治理、分散操纵”的多级散布式操纵系统，知足工厂自动化（FA）系统进展的需要。

为适应工业环境利用，与一样操纵装置相较较，PLC机有以下特点：

1.靠得住性高，抗干扰能力强

工业生产对操纵设备的靠得住性要求：

①平均故障距离时刻长

②故障修复时刻（平均修复时刻）短

·硬件方法：

要紧模块均采纳大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道爱惜和信号调理电路。

①屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等要紧部件，采纳导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

②滤波——对供电系统及输入线路采纳多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以排除或抑制高频干扰，也减弱了各类模块之间的彼此阻碍。

③电源调整与爱惜——对微处置器那个核心部件所需的+5V电源，采纳多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的阻碍。

④隔离——在微处置器与I/O电路之间，采纳光电隔离方法，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤采纳模块式结构——这种结构有助于在故障情形下短时修复。

一旦查出某一模块显现故障，能迅速改换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加速查找故障缘故。

·软件方法：

有极强的自检及爱惜功能。

①故障检测——软件按期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压太低及强干扰信号等。

以便及时进行处置。

②信息爱惜与恢复——当偶发性故障条件显现时，不破坏PLC内部的信息。

一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原先的程序工作。

因此，PLC在检测到故障条件时，当即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封锁，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT（看门狗）——若是程序每循环执行时刻超过了WDT规定的时刻，预示了程序进入死循环，当即报警。

④增强对程序的检查和校验——一旦程序有错，当即报警，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就可不能丢失。

2.通用性强，操纵程序可变，利用方便

PLC品种齐全的各类硬件装置，能够组成能知足各类要求的操纵系统，用户没必要自己再设计和制作硬件装置。

用户在硬件确信以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情形下，没必要改变PLC的硬设备，只需改编程序就能够够知足要求。

因此，PLC除应用于单机操纵外，在工厂自动化中也被大量采纳。

3.功能强，适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、顺序操纵等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、人机对话、自检、记录显示等功能。

既可操纵一台生产机械、一条生产线，又可操纵一个生产进程。

4.编程简单，容易把握

目前，大多数PLC仍采纳继电操纵形式的“梯形图编程方式”。

既继承了传统操纵线路的清楚直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图适应及编程水平，因此超级容易同意和把握。

梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器操纵电路原理图相当接近。

通过阅读PLC的用户手册或短时间培训，电气技术人员和技术工专门快就能够学会用梯形图编制操纵程序。

同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用说明程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了说明程序）。

与直接执行汇编语言编写的用户程序相较，执行梯形图程序的时刻要长一些，但关于大多数机电操纵设备来讲，是微乎其微的，完全能够知足操纵要求。

5.减少了操纵系统的设计及施工的工作量

由于PLC采纳了软件来取代继电器操纵系统中大量的中间继电器、时刻继电器、计数器等器件，操纵柜的设计安装接线工作量大为减少。

同时，PLC的用户程序能够在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。

而且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、保护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，牢固，体积小，重量轻，功耗低。

而且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想操纵设备。

以三菱公司的F1-40M型PLC为例：

其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有专门好的抗振、适应环境温、湿度转变的能力。

此刻三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相较：

面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。

第一章PLC简介

PLC的由来

在PLC问世之前，工业操纵领域中是继电器操纵占主导地位。

继电器操纵系统有着十分明显的缺点：

体积大、耗电多、靠得住性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生转变时，就必需从头设计、从头安装，造成时刻和资金的严峻浪费。

为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在猛烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业操纵装置来取代继电器操纵装置，为此，特拟定了十项公布招标的技术要求，即：

1）  编程简单方便，可在现场修改程序；

2）  硬件维护方便，最好是插件式结构；

3）  可靠性要高于继电器控制装置；

4）  体积小于继电器控制装置；

5）  可将数据直接送入管理计算机；

6）  成本上可与继电器柜竞争；

7）  输入可以是交流115V；

8）  输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；

9）  扩展时，原有系统只需做很小的改动；

10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP—14型  ），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。

从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。

 PLC的概念

在PLC的进展进程中，美国电气制造商协会（NEMA）通过4年的调查，于1980年把这种新型的操纵器正式命名为可编程序操纵器（ProgrammableController），英文缩写为PC，并作如下概念：

“可编程序操纵器是一种数字式电子装置。

它利用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序操纵、计数、计时和算术运算功能，用来对各类机械或生产进程进行操纵。

”

国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月公布了可编程序操纵器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月公布了草案第三稿。

该草案中对可编程序操纵器的概念是：

“可编程序操纵器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采纳了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序操纵、按时、计数、和算术运算等操作的指令。

并通过数字式和模拟式的输入和输出，操纵各类类型的机械或生产进程。

PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原那么设计。

”

概念强调了PLC应直接应用于工业环境，它必需具有很强的抗干扰能力、普遍的适应能力和应用范围。

这是区别于一样微机操纵系统的一个重要特点。

PLC的组成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块能够依照必然规那么组合配置。

PLC的各组成元素的组成及功能

CPU

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，要紧由运算器、操纵器、寄放器及实现它们之间联系的数据、操纵及状态总线组成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。

每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序给予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式搜集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄放器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程进程中的语法错误等。

进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的操纵信号，去指挥有关的操纵电路。

对利用者来讲，没必要详细分析CPU的内部电路，但对各部份的工作机制仍是应有足够的明白得。

CPU的操纵器操纵CPU工作，由它读取指令、说明指令及执行指令，但工作节拍由震荡信号操纵。

运算器用于进行数字或逻辑运算，在操纵器指挥下工作。

寄放器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在操纵器指挥下工作。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着操纵规模。

I/O模块

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部份（I/O）完成的。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。

开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指持续转变的量。

经常使用的I/O分类如下：

开关量：

按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：

按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

内存

内存要紧用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部份机型还可依照用户具体需要加以扩展。

电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。

同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。

电源输入类型有：

交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（经常使用的为24VAC）。

底板或机架

大多数模块式PLC利用底板或机架，其作用是：

电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块组成一个整体。

PLC系统的其它设备

（1））编程设备：

编程器是PLC开发应用、监测运行、检查保护不可缺少的器件，用于编写程序、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所操纵的系统的工作状况，但它不直接参与现场操纵运行。

某些PLC也配有手持型编程器，目前一样由运算机（运行编程软件）充当编程器。

（2）人机界面：

最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用愈来愈普遍，由运算机（运行组态软件）充当人机界面也超级普及。

（3）输入输出设备：

用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

PLC的通信联网

依托先进的工业网络技术能够迅速有效地搜集、传送生产和治理数据。

因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性愈来愈显著，乃至有人提出"网络确实是操纵器"的观点说法。

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位运算机和其他智能设备之间能够互换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中操纵。

多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。

PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采纳。

关于一个自动化工程（专门是中大规模操纵系统）来讲，选择网络超级重要的。

第一,网络必需是开放的，以方便不同设备的集成及以后系统规模的扩展；第二，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必需在较深切地了解该网络标准的协议和机制的前提下进行；再次，综合考虑系统本钱、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确信不同层次所利用的网络标准。

PLC工作原理

I/O刷新

在PLC（可编程操纵器）中，客户所设计的用户程序通过一边读写PLC内的存储器区域（欧姆龙称「I/O存储器」）的信息一边将指令从开始到最后逐个执行的方式来进行处置。

另一方面，关于与PLC或I/O单元直接相连的感应器/开关等PLC外的数据，依照一按时序，会与PLC内的「I/O存储器」的数据一并更新。

这种PLC外的数据与PLC内的I/O存储器的数据的一并更新，即称为「I/O刷新动作」。

周期时刻

在PLC处置周期中，从I/O刷新执行（开始）到下一次的I/O刷新执行（处置）之间的时刻，即周期时刻。

周期时刻包括共通处置（自我诊断）、用户程序执行处置、I/O刷新处置、外围效劳处置等所需要的时刻。

1如周期时刻太长，那么与PLC外部进行数据更新的周期变长，输入输出的响应时刻变长，致使无法获取比周期时刻短的输入的转变。

2如周期时刻短，那么输入输出的响应时刻变短，可进行高速处置。

3如更改周期时刻，那么命令的执行距离及输入输出的响应时刻也会改变。

中断任务

通常，在PLC的处置周期内，用户程序包括I/O刷新等其他处置，将按顺序执行。

在那个处置周期中能够优先执行的处置，即中断任务。

如事前指定的中断条件成立，那么中断处置周期，优先执行该处置。

I/O分派

在用户程序中，为了对PLC内装载的输入输出单元的输入、输出信号进行处置，有必要事前为其分派PLC内的I/O存储器的地址。

将PLC内装载的单元的输入、输出信号分派到I/O存储器上，即为I/O分派。

CPU单元即依照该I/O分派信息执行装载单元及I/O刷新动作。

将PLC内装载的单元的输入、输出信号分派到I/O存储器上，即为I/O分派。

CPU单元即依照该I/O分派信息执行装载单元及I/O刷新动作。

CPU单元的存储区域

在PLC内，进行用户程序、I/O存储器的数据及注释信息、CPU单元及高功能单元的设定信息、登录I/O表信息等各类的数据的处置。

保留这些PLC所处置的全数数据的地址，即CPU单元内的存储区域。

用户程序区域

记录客户所设计的用户程序。

I/O存储器区域

通过指令的操作码，能够访问该区域。

记录通道I/O（CIO）、内部辅助继电器、维持继电器、特殊辅助继电器、数据存储器、扩展数据存储器、计时完成标志?

当前值、计数完成标志?

当前值、任务标志、变址寄放器、数据寄放器、条件寄放器、时钟脉冲等的信息。

l/O存储器区域的数据中包括：

断电后恢复时，内容会被清除的区域，以及可维持以前的信息的区域

参数区域

PLC所处置的各类初始设定信息。

记录PLC系统设定、登录I/O表、路由表、CPU高功能单元系统设定等的信息。

第二章PLC的编程语言

LD、LDN、=指令

下面把LD/LDN/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式以列表的形式加以说明：

LD（load）与LDN（loadNot）指令用于与母线相连的接点，另外还可用于分支电路的起点。

=（Out）指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器按时器、计数器、状态寄放器等，但不能用于输入继电器。

输出令用于并行输出，能持续利用多次。

2.2A和AN指令

A（And）,AN（AndNot）:

用于单个触点与前面触点（或电路快）的串联连接指令，串联触点的数量不限，这两个指令可多次重复利用。

O和ON指令

O（Or），ON（OrNot：

指令用于单个触点的并联，并联触点的数

OLD和AON指令

OLD（OrLoad）：

用于“串联电路块”的并联连接指令。

含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”，

说明：

1）串联电路块并联连接时，支路的起点以LD或LDN指令开始，而支路的终点要用OLD指令。

2）若是多个“串联电路块”并联，那么并联连接的电路块的个数不受限制.

3）OLD指令是一条独立指令，无操作数。

（AndLoad）:

用于”并联电路块”的串联连接指令..含有两个以上触点并联连接的电路称为“并联电路块”，

说明：

并联电路块串联连接时，支路的起点以LD或LDN指令开始，而支路的终点要用ALD指令。

若是多个”并联电路块”串联,那么串联连接的电路块的个数不受限制。

ALD指令是一条独立指令，无操作数。

.

逻辑堆栈的操作

S7—200系列PLC中有一个9层堆栈,用于处置所有逻辑操作,称为逻辑堆栈。

ALD指令:

把逻辑堆栈的第一,第二级作”与”操作,结果置于栈顶.ALD执行后堆栈减少一级。

OLD指令:

把逻辑堆栈的第一，第二级作”或”操作,结果置于栈顶.OLD执行后堆栈减少一级。

LPS（进栈）指令:

把栈顶值复制后压入堆栈,栈底值压出丢失.

LRD（读栈）指令:

把堆栈第二级的值复制到栈顶,堆栈没有压入和弹出.

LPP（出栈）指令:

把堆栈弹出一级,原第二级的值变