PLC工作台自动往返循环课程设计报告副本.docx
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PLC工作台自动往返循环课程设计报告副本
PLC课程设计
课程设计报告
题目
工作台自动往返循环控制
学院
电子与信息工程学院
专业
电气工程及其自动化
班级
姓名
指导教师
2012
年
12
月
5
日
电子与信息工程学院
1PLC及PLC简介
1.1PLC简介
可编程控制器（PLC）是用来取代控制系统中的继电器的一种设备，它通过检测输入端口，并根据输入端口的状态，按照程序控制输出口，可编程控制器的程序一般要使用一定的软件编写，使用人员通过输入预先编写的程序，使可编程控制器按预定的控制方案执行控制任务。
目前大多数城市采用的交通信号灯指挥控制系统，采用电子线路加继电器构成，也有少数采用单片机构成。
对信号灯的要求也越来越高，采用电子线路加继电器的控制方式，则需要加入大量的中间继电器，时间继电器，计数器等器件。
而且交通控制智能化需要按实际情况而改变参数，如使用继电器控制，则很难实现。
如使用单片机控制，则需要引入大量I/O接口电路、硬件设计，而且这两种控制方式的抗干扰能力十分有限。
采用可编程控制器对交通信号灯进行管理，技能满足控制要求，又具有高的抗干扰和稳定性。
1.2PLC的一般结构
可编程控制器虽然外观各异，但硬件结构大体相同。
主要由中央处理器（CPU），存储器（RAM/ROM），输入输出（I/O接口）,电源及编程设备几大部分组成。
PLC的硬件结构框图如下图2-2所示：
输入接口部件
中央处理单元
CPU板
电源部件
接口部件输出
接受驱动
现场信号受控元件
图2-2基本构成
1.3PLC的特点
（1）抗干扰能力强，可靠性高
继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。
由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。
（2）配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
（5）体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。
由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
1.4PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为以下几类：
（1）开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化流水线。
如电梯控制、高炉上料、注塑机、印刷机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
（2）模拟量控制在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使PLC能处理模拟信号，PLC厂家生产有配套的A/D、D/A转换模块，使PLC可用于模拟量控制。
（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在可使用专门的运动控制模块。
广泛的运用于各种机床、机械、机器人、电器等场合。
（4）过程控制这是对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
PLC能编制各种控制算法程序，完成闭环控制。
PID控制时一般闭环控制系统中常用的控制方法。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用
（5）数据处理现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较。
一般用于大型系统，如无人控制的柔性制造业。
（6）通信及联网PLC通信包含PLC之间的通信以及PLC与其他智能设备间的通信。
在工业自动化网络发展加快前提下，厂家都十分重视PLC的通讯功能，纷纷推出各自的网络系统，通讯十分方便。
2系统总体方案及硬件设计
2.1系统总体方案
2.1.1设计目的
（1）加深对数据传送指令、比较指令及加1指令的理解和应用。
（2）进一步熟悉编程软件的使用方法，通过训练，提高编程技巧。
2.1.2设计任务及要求
某工作台自动往返循环工作，工作台前进及后退由电动机通过丝杠拖动，如图1所示。
要求实现如下控制功能：
（1）自动循环控制
（2）点动控制
（3）单循环运行（即工作台前进及后退一次循环后停止在原位）
（4）6次循环计数控制（即工作台前进及后退一次为一个循环，循环6次后停止在原位）。
2.1.3工作台控制示意图
2.2硬件设计
1.设备、工具、材料如表1：
表1
名称
型号或规格
数量
名称
型号或规格
数量
可编程控制器
FX2N48MR
1台
熔断器
RC1A-30/15
1只
交流接触器
CJ10-20
2只
行程开关
LX19
4只
按钮
LA10-3H
3个
钮子开关
KN12
2个
热继电器
JR16-20/3
1个
连接导线
若干
2.I/O分配表：
如表2：
表2
输入信号
输入信号
名称
代号
输入点
名称
代号
输出点
点动/自动选择开关
S1
X0
后退转前进的开关
SQ2
X6
停止按钮
SB1
X1
前进限位开关
SQ3
X7
前进点动/启动按钮
SB2
X2
后退限位开关
SQ4
X10
后退点动/启动按钮
SB3
X3
输出信号
单循环/6次循环选择开关
S2
X4
交流接触器（控制前进）
KM1
Y1
前进转后退的开关
SQ1
X5
交流接触器（控制后退）
KM2
Y2
3.硬件电路图连接：
如图2所示：
图2硬件电路接线图
3工作台自动循环控制软件设计
3.1软件设计
采用PLC控制的梯形图如图13-8所示。
点动控制和自动控制由CJ指令实现。
自动循环控制程序中，采用传送指令，控制工作台前进后退及限位。
6次循环控制采用加1指令和比较指令配合实现。
将S1、S2打开，实现自动循环控制过程如下：
当S1打开时，X0动断触点闭合，程序跳到标号P0处。
按下前进按钮SB2，则X2闭合，将二进制数0传送给M0、M1、M2、M3，于是，M1动断触点闭合，Y2动断触点是闭合的，MOV指令将十进制数2自动转换成二进制数0010传送给Y3、Y2、Y1、Y0，于是Y1闭合，电动机正转，工作台前进，当碰到由前进转后退的行程开关SQ1时，X5闭合，MOV（P）将K0（0000）传送给K1Y0，则Y1断开，Y1动断触点闭合，继而MOV（P）将K4（0100）传送给K1Y0，则Y2闭合，电动机反转，工作台后退，当碰到由后退转前进的行程开关SQ2时，X6闭合，INC（P）指令使D0加1，MOV（P）将K0（0000）传送给K1Y0，则Y2断开，Y2动断触点闭合，继而MOV（P）将K2（0010）传送给K1Y0，则Y1闭合，电动机正转，如此循环。
当循环6次以后，CMP指令将M1接通，M1动合触点闭合，MOV指令使Y1、Y2置0，Y1、Y2闭合，使M1置1导通，使D0清0。
将S1闭合，实现点动。
X0动断触点断开，执行点动操作。
3.2运行并调试程序
（1）将梯形图程序输入到计算机，检查电源正确无误。
（2）对程序进行调试运行。
可不带电动机负载，观察接触器的动作情况即可。
先将S1、S2处于断开状态；将S1闭合，观察点动执行情况。
再将S1断开，按下SB2，观察KM1是否动作，电动机是否正转，按下SQ1，观察Y1、Y2对应的KM1、KM2的动作情况，按下SQ2一次，观察KMI动作情况，再按下SQ1，循环操作，直至按下SQ2六次后看KM1或KM2是否停止。
在运行过程中，按下SB1、或SQ3、SQ4观察KM1、KM2是否停止运行。
图3工作台梯形图：
4工作台的仿真
工作台仿真图：
5总结
在近两星期的日子里，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。
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提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。
自己要学习的东西还太多，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。
通过这次课程设计，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。
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。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
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参考文献
[1]吴明亮、蔡夕忠，可编程控制器实训，化学工业出版社，2010.
[2]廖常初，FX系列PLC编程及应用，机械工业出版社，2005.
[3]求是科技，PLC应用开发技术与工程实践.北京：
人民邮电出版社，2005.
[4]高钦和，可编程控制器应用技术与设计实例.北京：
人民邮电出版社，2004.
[5]王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第二版）.北京:
北京航空航天大学出版社，2008.
[6]方承远.工厂电气控制技术.北京：
机械工程出版社，2000.
[7]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.北京：
机械工程出版社，2006.
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