四节传送带的模拟课程设计.docx

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四节传送带的模拟课程设计

课程设计任务书

学院

自动化与电气工程学院

专业

自动化

学生姓名

班级学号

课程设计题目

四节传送带的模拟

实践教学要求与任务:

有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：

启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。

停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。

当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。

例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。

例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。

工作计划与进度安排:

第一周：

查阅相关资料，了解设计内容。

完成硬件设计。

第1~2天：

1、深入了解课程设计内容及任务。

2、查找文献、资料，确立设计方案。

第3~5天：

1、通过相关资料，明确完善设计方案。

2、完成硬件设计，选择PLC型号，设计系统流程图，列出I/O分配表，设计I/O接线图。

第二周：

完成软件设计，并进行调试。

第1~2天：

完成软件设计，利用STEP7-Micro/WIN进行梯形图或指令表设计。

第3天：

对设计程序进行调试。

第4天：

课程设计结果验收，完成课程设计报告。

第5天：

针对所完成课程设计题目进行答辩。

指导教师：

201年月日

专业负责人：

201年月日

学院教学副院长：

201年月日

摘要

可编程逻辑控制器（PLC）是由RichardMorley在1972年发明的。

它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。

PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。

随着科学技术的发展，电器控制技术在个领域中得到越来越广泛的应用。

可编程序控制器（PLC）的应用使电器控制技术发生了根本的变化。

PLC可编程序控制器是以微处理器为基础综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。

它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。

现今的社会，科技发展迅速，在工业方面，计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术推动了PLC的发展。

今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为可编程控制器的小电脑在为我们服务，可编程控制器在工业控制，尖端武器，通信设备，信息处理，家用电器等各测、控制领域的应用中独占鳌头。

本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。

利用本次设计，初步掌握PLC的基本控制功能，学会运用PLC，控制基本工业控制。

关键词：

可编程控制器；四节传送带；电气控制

1概述

PLC的定义

可编程逻辑控制器，PLC（ProgrammableLogicController），一种数字运算操作的电子系统，是以微机处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制技术，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱之一。

PLC基本功能

　　可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本功能为：

1、控制功能。

包括顺序控制、逻辑控制、定时、计数等。

2、数据采集与输出。

3、输入/输出接口调理功能。

具有A/D、D/A转换功能，通过I/O模块完成

对模拟量的控制和调节，具有温度、运动等测量接口。

4、数据处理功能。

包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算、

滤波等。

5、支持人机界面功能。

提供操作者以监视机器/过程工作必需的信息。

允许

操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便作决策和调整，实现工业计算机

的分散和集中操作与监视系统。

6、通信、联网功能。

现代PLC大多数都采用了通信、网络技术，有RS232

或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器

件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，实现程序和数据交换，如程

序转移、数据文档转移、监视和诊断。

在系统构成时，可由一台计算机与多台

PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以便完成较大规模的复杂

控制。

通常所说的SCADA系统，现场端和远程端也可以采用PLC作现场机。

7、编程、调试等，并且大部分支持在线编程。

PLC的工作原理

当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

　　一、输入采样阶段

　　在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

　　二、用户程序执行阶段

　　在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

　　即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

　　三、输出刷新阶段

　　当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

2硬件设计

控制要求

启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。

停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。

当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。

例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。

例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。

图实验控制面板图

2.2PLC型号的选择

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。

选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。

从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点1个，开关量输出点8个，如果选用CPU222/PLC，也需要扩展单元PLC，参照西门子S7-200系列特性，选用主机为CPU22。

系统设计流程示意图

图发生故障时的流程图

图加重物时的流程图

I/O分配表

故障I/O分配表

面板

SB1

SB2

A

B

C

D

M1

M2

M3

M4

PLC

表故障I/O分配表

加重物I/O分配表

面板

SB1

SB2

A

B

C

D

M1

M2

M3

M4

PLC

表加重物I/O分配表

I/O接线图

图I/O接线图

3软件设计

梯形图设计

梯形图解析

启动与停止

网络1至网络14是四节传送带的启动与停止的梯形图，步骤解析如下：

按下启动，倒叙启动，M4先启动自锁；接通延时5s，M3启动；接通延时5s，M2启动；接通延时5s，M1启动。

按下顺序停止，M1先停止自锁；接通延时5s，M2停止；接通延时5s，M3停止；接通延时5s，M4停止。

发生故障时

网络15至网络30是四节传送带有故障时的梯形图，步骤解析如下：

M1故障时M1立即停止；接通延时5s，M2停止；接通延时5s，M3停止；接通延时5s，M4停。

M2故障时M1、M2立即停止；接通延时5s，M3停止；接通延时5s，M4停止。

M3故障时M1、M2、M3立即停止；接通延时5s，M4停止。

M4故障时M1、M2、M3、M4立即停止。

皮带上有重物时

网络31至网络51是四节传送带有重物时的梯形图，步骤解析如下：

M1有重物时，运行5s,M1停止；M2运行5s，M2停止；M3运行5s，M3停止；M4运行5s，M4停止。

M2有重物时，M1立即停止，M2运行5s，M2停止；M3运行5s，M3停止；M4运行5s，M4停止。

M3有重物时，M1、M2立即停止；M3运行5s，M3停止；M4运行5s，M4停止。

M4有重物时，M1、M2、M3立即停止；M4运行5s，M4停止。

4调试

软件部分调试

软件程序由STEP-7软件编写，可以对程序网络框图进行标注，程序编写完成后，对程序进行编译连接，若有程序错误，再进行修改，直到没有错误为止，然后将程序下载到PLC中。

硬件部分调试

按下开始按钮，第四段皮带，第三段皮带，第二段皮带，第一段皮带依次运行，时间间隔为5秒。

按下停止按钮后，第一段皮带，第二段皮带，第三段皮带，第四段皮带依次停止，时间间隔为5秒。

在运行过程中，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。

例如第二条皮带故障，第一、第二条皮带立即停，经过5秒延时后，第三条皮带停，再过5秒，第四条皮带停。

当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。

例如，第三条皮带上有重物，第一第二条皮带立即停，再过5秒，第四条皮带停。

如若没有出现错误动作，则实验成功。

可以继续在实物上调试，若不成功，在返回重新在实验台上调试，直到成功为止。

5总结

通过制作此次课程设计，我对PLC的相关知识有了更深入的理解，也对电气控制系统的设计有了初步的认识。

在设计的过程中，遇到了很多难题，我与组员共同研究，上网查找相关资料，也和其他组的同学进行了经验交流，提高了工作效率。

本次课程设计经过老师和同学们的帮助，终于圆满完成，在老师和同学们的帮助下，克服了不少困难，在做课程设计的过程中，我又学到了不少东西。

这些在以后的学习和工作过程中会有不少的帮助。

本次课程设计是应用S7-200PLC控制四节传送带系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。

通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现四条皮带的运行，熟悉掌握好定时器和PLC中基本的软组件使用方法和作用，按照选题利用定时器和继电器特点进行编程，使按下某按钮后实现不同的功能当程序编好后，利用S7-200软件调试系统进行调试，根据功能要求使其一步步实现。

其中每个程序都进行反复调试，直至实现相应的功能。

如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。

借此机会向老师和同学们一并表示诚挚的谢意。

首先感谢我的指导老师xx老师，非常感谢他在这次课程设计阶段给自己的耐心的指导和无私的帮助。

在此我向他表示我诚挚的谢意。

通过这一阶段的努力，我在学习上和思想上都受益非浅，这除了自身的努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

6参考文献

[1]何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京：

化学工业出版社,2000

[2]刘顺禧.电气控制技术.北京：

北京理工大学出版社，2000

[3]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京：

北京工业出版社，2002

[4]廖长初.PLC编程及应用.北京：

机械工业出版社,2002

[5]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社，2004