房间灯的操纵PLC课程设计.docx

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房间灯的操纵PLC课程设计

题目名称

房间灯的控制

设计时间

课程名称

PLC原理及应用

课程编号

7

设计地点

数字控制与PLC实验室（306）

一、课程设计（论文）目的

PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性PLC控制系统的软、硬件设计为主。

课程设计的目的和任务：

全面熟练掌握PLC的硬件组成以及各种指令的应用，使学生掌握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和掌握PLC开发系统的应用和软件调试过程，通过设计过程中对故障的分析、判断、检修进一步锻炼和培养学生的动手能力。

二、已知技术参数和条件

现在一些宾馆和家庭客厅中的装饰灯，是利用一个开关来实现不同的控制组合。

现房间内有1，2，3号三个灯，试用PLC进行控制，要求：

按动一下开关，三个灯全亮；

再按一下，1，3号灯亮，2号灭；

再按一下，2、3号灯亮，1号灭；

再按一下全部灭。

三、任务和要求

1、设计系统的PLC外部接线图

2、系统的操作面板

3、设计好顺序功能图

3、系统的T形图

按照要求书写课程设计报告

注：

1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

摘要

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采纳能够编制程序的存储器，用来在其内部存储执行运算逻辑、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，操纵各类类型的机械和生产进程。

这次课程设计利用一个开关来实现不同的操纵组合，通过那个开关别离操纵房间内三盏灯的打开与关闭，及它们之间的不同组合。

关键字：

PLC、顺序功能图、梯形图、外部接线图

摘要····································I

1、PLC的简介································1

PLC的大体概念······························1

PLC的功能······························1

PLC大体组成·································2

二、设计内容和设计方案·························3

课程设计的内容和任务···························3

课程设计的目的···································4

2.2.1PLC操纵系统设计的大体原那么····················4

2.2.2PLC操纵系统设计的大体内容···················4

2.2.3PLC操纵系统设计的一样步骤······················5

设计方案································5

3、硬件电路设计································6

外部接线图····························6

系统流程图的设计································7

顺序功能图······························8

梯形图··································8

4、程序调试································9

调试步骤································9

调试运行的显示····························9

五、终止语······································12

参考文献·································13致谢····································14

附录1指令表······························15

附录2时序图······························16

1、PLC简介

PLC的大体概念

可编程操纵器（ProgrammableController）是运算机家族中的一员,是为工业操纵应用而设计制造的。

初期的可编程操纵器称作可编程逻辑操纵器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它要紧用来代替继电器实现逻辑操纵。

随着技术的进展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑操纵的范围，因此，今天这种装置称作可编程操纵器，简称PC。

可是为了幸免与个人运算机（PersonalComputer）的简称混淆，因此将可编程操纵器简称PLC。

PLC的特点及功能

（1）PLC的要紧特点

一、高靠得住性

（1）所有的I/O接口电路均采纳光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

（2）各输入端均采纳R-C滤波器，其滤波时刻常数一样为10~20ms.

（3）各模块均采纳屏蔽方法，以避免辐射干扰。

（4）采纳性能优良的开关电源。

（5）对采纳的器件进行严格的挑选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异样情形，CPU当即采纳有效方法，以避免故障扩大。

（7）大型PLC还能够采纳由双CPU组成冗余系统或有三CPU组成表决系统,使靠得住性更进一步提高。

2、丰硕的I/O接口模块。

PLC针对不同的工业现场信号，有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通信联网的接口模块，等等。

3、采纳模块化结构。

为了适应各类工业操纵需要，除单元式的小型PLC之外，绝大多数PLC均采纳模块化结构。

PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采纳模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可依照用户的需要自行组合。

4、编程简单易学。

PLC的编程大多采纳类似于继电器操纵线路的梯形图形式，对利用者来讲，不需要具有运算机的专门知识，因此很容易被一样工程技术人员所明白得和把握。

5、安装简单，维修方便。

PLC不需要专门的机房，能够在各类工业环境下直接运行。

利历时只需将现场的各类设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。

各类模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情形和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

（2）PLC的功能

1、逻辑操纵；二、按时操纵；3、计数操纵；4、步进（顺序）操纵；五、PID操纵；六、数据操纵：

PLC具有数据处置能力；7、通信和联网；八、其它：

PLC还有许多特殊功能模块，适用于各类特殊操纵的要求，如：

定位操纵模块，CRT模块。

PLC的大体组成

PLC大体组成包括中央处置器（CPU）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。

PLC内部各组成单元之间通过电源总线、操纵总线、地址总线和数据总线连接，外部那么依如实际操纵对象配置相应设备与操纵装置组成PLC操纵系统。

1.中央处置器

中央处置器（CPU）由操纵器、运算器和寄放器组成并集成在一个芯片内。

CPU通过数据总线总线、地址总线、操纵总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。

CPU依照PLC内系统程序给予的功能指挥PLC操纵系统完成各项工作任务。

2.存储器

PLC内的存储器要紧用于寄存系统程序、用户程序和数据等。

ROM、RAMEPROM。

ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保留已存储的内容。

EPEROM为电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容。

RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，维持RAM中的内容

3.接口

输入输出接口是PLC与工业现场操纵或检测元件和执行元件连接的接口电路。

PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。

晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。

　4.编程器

　编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的执行进程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。

5.电源

　PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。

PLC多数采纳高质量的工作稳固性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件供电，从而简化外围配置。

图1-1PLC大体组成

2、设计内容和设计方案

设计任务和内容

设计任务：

利用一个开关来实现房间里三个灯不同的操纵组合。

设计内容：

假定房间内有1，2，3号三个灯，此刻要求如下：

按动一下开关，三个灯全亮；再按一下，1，3号灯亮，2号灭；再按一下，2号灯亮，1，3号灭；再按一下全数熄灭。

课程设计目的

PLC原理及应用课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，要紧以小型有效性PLC操纵系统的软、硬件设计为主。

课程设计的目的和任务：

全面熟练把握PLC的硬件组成和各类指令的应用，把握小型PLC应用系统设计的步骤，熟悉和把握PLC开发系统的应用和软件调试进程，通过设计进程中对故障的分析、判定、检修进一步锻炼和培育学生的动手能力。

咱们在学习了PLC的大量的相关知识后，要能够把其运用在实际训练当中。

固然要设计经济、靠得住、简练的PLC操纵系统，需要丰硕的专业知识和实际的工作体会。

在这次PLC的开关操纵系统及操纵系统设计的大体原那么、内容与一样步骤。

同时也要把握PLC开关操纵系统调试的大体进程及方式。

2.2.1PLC操纵系统设计的大体原那么

（1）最大限度地知足被控对象的操纵要求。

（2）保证操纵系统的高靠得住、平安。

（3）知足上面条件的前提下，力求使操纵系统简单、经济、有效和维修方便。

（4）选择PLC时，要考虑生产和工艺改良所需的余量。

2.2.2PLC操纵系统设计的大体内容

（1）选择适合的用户输入设备、输出设备和输出设备驱动的操纵对象。

（2）分派I/O，设计电气接线图，考虑平安方法。

（3）选择适合系统的PLC

（4）设计程序

（5）调试程序,模拟调试

2.2.3PLC操纵系统设计的一样步骤

（1）流程图功能说明

①分析生产工艺进程

②依照操纵要求确信所需的用户输入、输出设备，分派I/O

③选择PLC

④设计PLC接线图和电气施工图

⑤程序设计和操纵柜接线施工

（2）PLC程序设计的步骤

①关于复杂的操纵系统，绘制编程流程图，作为设计思路。

②设计梯形图

③程序输入PLC模拟调试，修改直到知足要求为止。

④进行联机调试，直至靠得住地知足操纵要求

设计方案

1、设计好系统的流程图

二、设计系统的PLC外部接线图

3、设计好顺序功能图

4、系统的梯形图

5、在实验室条件下，利用编程器输入梯形图操纵程序，完成调试，通过实验调试初步验证其程序的正确性

3、硬件电路设计

外部接线图

如下图为房间灯操纵系统的外部接线图，其中是用FX2N-48MR型（48个I\O节点的PLC，作为硬件电路，其中：

X0作为启动开关，操纵整个系统的启动及停止，输出模块中有RJ脉冲开关，输出继电器Y一、Y二、Y3通过计数器计数X0脉冲个数来操纵，从而显示不同的操纵组合。

同时电路中采纳交流220V电源，作为整个系统的电源。

图3-1外部接线图

系统流程图

如下图：

按下启动按钮，系统开始进入工作状态，然后按下第一次开关按钮后，将进入第一步，1号、2号和3号灯亮了，再按第二次开关按钮，1号3号灯亮、2号灯灭;按三次开关按钮，2号3号灯亮、1号灯灭；接着再按一次按钮，三个灯将全数熄灭，等这几步全数完成后，再返回初始步，进行下一次循环。

图3-5系统流程图

顺序功能图

如图3-5是描述该系统的顺序功能图，图顶用矩形方框表示步，用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号。

设操纵开关X0的初始状态为0状态，房间操纵的3个灯别离为Y1~Y3。

当按下启动按钮后，计数器C0~C3复位；第一次按下操纵开关X0后，房间Y1、Y2、Y3灯全亮；第二次按下操纵开关X0后，房间Y1、Y3灯亮，Y2灭；再按一次操纵开关X0后，房间Y2、Y3灯亮，Y1灭；最后再按一次操纵开关X0后，Y1、Y2、Y3灯全灭。

依照Y1、Y2、Y3灯的0、1状态转变，一个工作周期能够分为初始步，Y1、Y2、Y3灯亮步，Y1、Y3灯亮步，Y2、Y3灯亮步。

在图中，别离用M0~M3来代表这四步。

图3-5系统顺序功能图

梯形图

据图3-5系统顺序功能图，现采用STL指令的编程方式编制顺序操纵梯形图程序。

图3-6的梯形图中，房间一个周期内的三个灯操纵组合由图中自上而下的4段组成，它们别离对应于S0~S3代表的4步，S0代表初始步。

按下启动按钮后，系统处于初始步，S0为1状态，计数器C0~C3复位；按下操纵开关，X0为1态，步S0到步S1的转换条件知足，系统由初始步转换到步S1，S0被系统程序自动复位，S1的STL触点接通，计数器C0为1状态，Y1~Y3的线圈“通电”，Y1、Y2、Y3灯亮。

按下操纵开关X0后，使S2置位，S1被系统自动复位，计数器C1为1状态，房间Y1、Y3灯亮，Y2灯灭；再按一次操纵开关X0后，使S3置位，S2被系统自动复位，计数器C2为1状态，房间Y2、Y3灯亮，Y1灯灭；再按一次操纵开关X0后，将返回起始点，计数器C3为1状态，并停留在初始步，使Y1、Y2、Y3灯全灭，计数器C0~C3被复位。

然后将梯形图转换成指令表见附录1，其相应的时序图见附录2.

图3-6梯形图

第4章程序调试

（1）调试步骤

假设用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后再编程，如此可减少犯错，速度也快；假设用图形编程器或软件包编程，那么可直接编程。

编程终止后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

为了准确发觉系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序为先硬件后软件，先局部后整体。

1硬件调试：

先接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程操纵器是不是能够正常工作，接头是不是接触良好，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，然后转换成指令表，并进行预检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程操纵器ROM中，进行下一步的调试。

3运行调试：

在硬件调试和软件均调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程操纵器的“RUN”开关进行调试；观看运行的情形，看是不是是随时按下停止按钮能够停止系统运行，或等待4个脉冲后，系统是不是自动停止运行。

（2）调试运行的显示

在将已经编好的程序输入电脑，别离检查硬件、软件无误后，可进行运行调试。

首先确信好PLC型号，并写出程序，进行运行监控，能够清楚看出其运行状况。

开始只有常闭触点接通及所有辅助编程元件复位，计算器设定在所要求范围，即M0步。

当按下启动按钮X0，系统开始运行，当用计数器计数给出信号，然后相应的指示灯也会做出相应的转变。

如以下图，在操纵面板上别离接好输入、输出模块，然后当按下

第三次操纵开关X0后，房间Y2、Y3灯亮，Y1灭；最后按下第四次操纵开关X0后，Y1、Y2、Y3灯全灭。

图4-1输入模块图

图4-1输出模块图

图4-3调试运行显示结果

第5章课程设计小结

通过这段时刻的不断地检测和修改，终于把最终的房间灯的操纵系统设计完成了。

通过了这次课程设计，大大地提高了我的动手能力和分析问题的能力，在教师热心的指导下，解决了很多问题，从中也学到了很多书本上所没有学到的知识。

这次课程设计，让我学到了很多有效的知识和能力，这对以后的学习和工作都将是超级有利的。

下面是对本设计的思路总结:

1.PLC要紧有CPU模块、I\O模块、编程元件和电源组成。

2.通过启动开关操纵整个系统，操控三个灯的不同组合。

3.通过定计时器将秒脉冲产生的信号操纵输出模块的Y0、Y一、Y2，组成硬件电路。

4.通过布线、调试等工作后房间灯的操纵系统成形设计完成。

参考文献

[1]程曙艳.[J].,.

[2]王立勇,姚贵宇.[J].,.

[3]杨进.[J].,.

[4]裴桂玲,郝兆兰.[J].,.

[5]何瑞,刘金浦.[J].,.

[6]王小祥.[J].,.

[7]王铭城.[J].,.

致谢

通过自己不断的尽力和列位指导教师的耐心指导和热情帮忙，本设计已经大体完成。

在这段时刻里，列位教师严谨的治学态度和热忱的工作作风令我十分钦佩，他们的指导使我受益非浅。

同时实验室的开放也为我的设计提供了实习场地。

在此对指导教师和实验室的教师表示深深的感激。

通过这次课程设计，深刻地熟悉到学好专业知识的重要性，也明白得了理论联系实际的含义，而且查验了我的学习功效。

尽管在这次的课程设计中关于知识的运用和衔接还不是很熟练，可是我将在以后的学习中继续尽力、不断完善。

这快要一个月的课程设计是对过去所学知识的系统提高和扩充的进程，为尔后的学习打下了良好的基础。

固然由于自身水平有限，设计中必然存在很多不足的地方，敬请教师对我提出批评与指正。

附录1

指令表：

LD8002OUTY3SETS0

SETS0LDC1LDC3

LDX0ANDX0ZRSTC0C3

OUTC0K1SETS2RET

OUTC1K2STLS2END

OUTC2K3OUTY1

OUTC3K4OUTY3

STLS0LDC2

LDX0ANDX0

ANDC0SETS3

SETS1STLS3

STLS1OUTY1

OUTY1OUTY2

OUTY2LDC3

附录2

系统时序图