昆明学院PLC控制课程设计.docx
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昆明学院PLC控制课程设计
《电气控制与PLC》课程设计说明书
专业：
电气工程及其自动化
班级：
2013级2班
姓名：
柴精
学号：
201304170301
指导教师：
张立明李扬清李祥德
自动控制与机械工程学院
２０16年6月
第一部分:
电气线路安装调试技能训练
技能训练题目一:
交流电动机Y/∆启动继电控制线路
电气原理图:
图1时间继电器自动控制的Y-△降压启动电路电气原理图
电气安装接线图:
本人完成的安装线路实物图片一:
技能训练题目二:
交流电动机反接或能耗制动继电控制线路
电气原理图:
电气安装接线图:
本人完成的安装线路实物图片二:
技能训练小结:
1.电气原理图的绘制要求:
1）电气原理图一般分为主电路和辅助电路。
2）每一电气元件采用国家规定的统一的图形符号来表示，在图形符号附近用文字符号标注属于哪类电器。
3）同一电器的各个部件（如接触器的线圈和触点）在图中的位置，根据便于阅读和研究的原则来安排，可以不画在一起，但属于同一电器的部件均编以相同的文字符号。
4）对于接触器、继电器的触点按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触点按不受外力作用时的状态画出等。
5）在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下、从左到右依次排列，可水平布置或者垂直布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。
6）直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方（直流电源的正极）和下方（直流电源的负极）。
7）为了便于检索电气电路，方便阅读和分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用。
8）在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明，即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号。
2.电气接线图的绘制要求:
1）各电气的符号、文字和接线编号均于电路原理图一致。
2）电气接线图应清楚的表示各电器的相对位置和他们之间的电气连接。
所以同一电器的各导电部分是画在一起的，常用虚线框起来，尽可能的反映实际情况。
3）不在同一控制箱内或不在同一配电屏上的各电器连接导线，必须通过接线端子进行，不能直接连接。
4）成束的电线可以用一条实线表示，电线很多时，可在电器接线端只标明导线的线号和去向，不一定将导线全部画出。
5）接线图应表明导线的种类、截面、套管型号、规格等等。
3.电器安装、接线的工艺要求:
1）组合开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并使熔断器的受电端为底座的中心端。
2）各元件的安装位置应齐整，匀称，间距合理，便于元件的更换。
3）紧固各元件时要用力匀称，紧固程度适当。
在紧固熔断器、接触器等易碎元件时，应用手按住元件一边轻轻摇动，一边用旋具轮换旋紧对角线上的螺钉，直到手摇不动后再适当旋紧些即可。
4）布线通道尽可能少，同时并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。
5）同一平面的导线应高低一致，不能交叉。
非交叉不可时，，该根导线应在接线端子引出时，就水平架空跨越，但必须走线合理。
6）布线应横平竖直，分布均匀。
变换走向时应垂直。
7）布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。
8）布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由高至低，先控制电路，后主电路，以不妨碍后续布线为原则。
9）在每根剥去绝缘层的导线两端要套上编码套管。
所有从一个接线端子（或接线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连接，中间无接头。
10）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层、不反圈及不露铜过长。
11）同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。
12）一个电器元件的接线端子上的导线连接不得多于两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
４.实训线路发生的故障及排除办法：
线路错接故障，排除方法：
对照电气控制原理图进行检查。
接触不良或导线某些部分存在断开断开情况，排除方法：
用万用表进行检测。
第二部分:
双头钻床PLC控制系统
第一章课程设计内容与要求分析
1.1课程设计内容
图1双头钻床的工作示意图
实训要求：
设计一个用PLC控制的双头钻床控制系统。
其控制要求如下：
（1）、双头钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔如图1所示。
操作人员将工件放好后，按下起动按钮，工件被夹紧，夹紧后压力继电器为ON，此时两个钻头同时开始向下进给。
大钻头钻到设定的深度（SQ1）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ2）时，停止上升；小钻头钻到设定的深度（SQ3）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ4）时，停止上升。
两个都到位后，工件旋转120°，旋转到位时SQ5为ON，然后又开始钻第二对孔。
3对孔都钻完后，工件松开，松开到位时，限位开关SQ6为ON，系统返回初始位置。
（2）、具有手动和自动运行功能。
（3）、具有上电和急停断电功能。
（4）、大钻头、小钻头由两台三相异步电动机带动。
电机的正反转完成上升、下降的功能；旋转由第三台电机带动。
上升、下降及旋转限位开关均为霍尔接近开关；夹紧、放松均由电磁阀带动。
1.2课程设计要求分析
1.2.1系统单元电路组成
一、选择性分支与汇合及其编程
1．选择性分支状态转移图
①从2个流程中选择执行哪一个流程由转移条件X1、X4决定。
②分支转移条件X1、X4不能同时接通，哪个接通，就执行哪条分支。
③当S21已动作时，一旦X0接通，程序就向S22转移，则S21复位。
因此，即使以后X4接通，S24也不会动作。
④汇合状态S26可由S23，S25中任意一个驱动。
2．选择性分支的编程
选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。
因此，首先对S21进行驱动处理（OUTY1），然后按S22、S24的顺序进行转移处理。
选择性分支的梯形图和指令表程序图2-3-2如下：
3．选择性汇合的编程
选择性汇合的编程是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。
因此，首先对第一分支（S22和S23）、第二分支（S24和S25）进行驱动处理，然后按S23、S25的顺序向S26转移。
选择性汇合的梯形图和指令表程序如图2-3-3所示：
二、并行性分支与汇合及其编程
1．并行性分支状态转移图的特点
由两个及以上的分支流程组成的，但必须同时执行各分支程序，称为并行性流程程序。
图2-3-4所示是具有2个支路的并行性状态转移图，其特点如下：
图2-3-4并行性流程程序的结构形式
（1）、若S21已动作，则只要分支转移条件X1成立，2个流程（S22、S23；S24、S25）同时并列执行，没有先后之分。
（2）、当各流程的动作全部结束时（先执行完的流程要等待全部流程动作完成），一旦X4为ON，则汇合状态S26动作，S23、S25全部复位。
若其中一个流程没执行完，则S26就不可能动作。
另外，并行性流程程序在同一时间可能有两个及两个以上的状态处于“激活”状态。
2．并行性分支的编程
并行性分支的编程与选择性分支的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行。
根据并行性分支的编程方法，首先对S21进行驱动处理（OUTY1），然后按第一分支（S22、S23），第二分支（S24、S25）的顺序进行转移处理。
并行性分支的程序如图2-3-5下：
3．并行性汇合的编程
并行性汇合的编程与选择性汇合的编程一样，也是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。
根据并行性汇合的编程方法，首先对S22、S23；S24、S25进行驱动处理，然后按S23、S25的顺序向S26转移。
并行性汇合的程序如图2-3-6下：
三．控制流程
根据控制要求，可绘出状态流程图如入9-7所示。
按下起动按钮SB时，工件被夹紧，夹紧后压力继电器为ON，此时两个钻头同时开始向下进给。
大钻头钻到设定的深度（SQ1）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ2）时，停止上升；小钻头钻到设定的深度（SQ3）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ4）时，停止上升。
两个都到位后，工件旋转120°，旋转到位时SQ5为ON，然后又开始钻第二对孔。
3对孔都钻完后，工件松开，松开到位时，限位开关SQ6为ON，系统返回初始位置。
图2-3-7控制系统状态流程图
四．机型选择
从图2-3-7控制系统状态流程图可知，输入信号有12号，均为开关量信号，其中启动按钮1个，停止1个，行程开关5个，手动、自动按钮各一个。
输出信号有6个，其中5个用于电机控制，1个用于压力继电器控制。
因此，控制系统选用FX2N-32MR可编程控制器即可满足控制要求。
五．I/O地址编号
将输入信号按各自的功能类型分好，并将状态流程图中的14个步序用辅助继电器一一对应，编排好地址。
列出外部信号与PLC的I/O口地址编号对照表，如下表2-3-8所示：
表2-3-8外部信号与PLC的I/O口地址编号对照表
输入信号
输出信号
名称
功能
编号
名称
功能
编号
SB1
启动
X000
KM0
压力继电器
Y0
SQ1
大钻上限
X001
KM1
计数器
C0
SQ2
大钻下限
X002
KM2
大钻上升
Y3
SQ3
小钻上限
X003
KM3
大钻下降
Y2
SQ4
小钻下限
X004
KM4
小钻上升
Y5
SQ5
霍尔接近开关
X005
KM5
小钻下降
Y4
SQ6
松开到位限
X006
KM6
工件旋转
Y6
SB2
停止
X007
SB3
上升
X010
SB4
下降
X011
SB5
旋转
X012
SA1
手动
X013
SA2
自动
X014
六．硬件连接图
由上面的I/0输入输出关系可画出其硬件连接图如下图2-3-9所示：
图2-3-9双头钻床I/O电气接口图
七．性能测试与分析
根据以上说明，连接好线路并向PLC中下载相应程序，初始化状态下所有灯不亮，按下启动按钮X0后，工件被夹紧，夹紧后压力继电器为ON，对应的灯L1亮，此时两个钻头同时开始向下进给，灯L2、L3亮。
大钻头钻到设定的深度（SQ1）时，钻头上升，对应灯L4亮，升到设定的起始位置（SQ2）时，停止上升；小钻头钻到设定的深度（SQ3）时，钻头上升，对应灯L5亮，升到设定的起始位置（SQ4）时，停止上升。
两个都到位后，工件旋转120°，对应灯L6亮，旋转到位时SQ5为ON，然后又开始钻第二对孔。
3对孔都钻完后，工件松开，松开到位时，限位开关SQ6为ON，系统返回初始位置。
第二章PLC程序设计
双头钻床的PLC控制程序包括手动操作和自动操作两部分，整个PLC控制程序如下图所示：
1.手动操作
手动操作有大小钻头的上升、下降，工件的旋转及夹紧与放松。
2.自动操作
由图2-3-7双头钻床的工作状态流程图可看出，其工作过程是典型的顺序控制，采用步进顺控指令的编程方式，其自动控制程序如下图所示：
图2-3-10双头钻床梯形图
PLC课程设计总结
随着现代科学技术的发展，PLC在现代工业控制中得到越来越广泛的应用。
因此，学好PLC具有重要的实践应用价值。
本次课程设计，让我很好的锻炼了理论和实际运用能力，既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中
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