电气冲床控制系统设计报告.docx
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电气冲床控制系统设计报告
第1章PLC的发展史
1.1PLC的起源
早期的PLC（60年代末—70年代中期）早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。
这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。
它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。
装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。
另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。
在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。
因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。
其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。
中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期）在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。
美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。
这样，使PLC得功能大大增强。
在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。
在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。
并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。
近期的PLC（80年代中、后期至今）进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。
而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。
这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
1.2PLC的用途
（1）数据量罗技控制
（2）运动控制
（3）过程控制
（4）数据处理
（5）通信联网
1.3PLC的主要特点
1）可靠性高,抗干扰能力强；
2）配备齐全，适应性强，应用灵活；
3）编程方便，易于使用；
4）功能强，扩展能力强，性价比高；
5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；
6）维修方便，维修工作量小；
7）PLC体积小、能耗低、易于实现机电一体化。
1.4PLC控制系统的发展趋势
（1）小型化、高性能、低成本、简单实用
（2）大型化、网络化多功能
（3）PLC控制系统将与智能控制系统更进一步地相互渗透合
（4）实现软、硬件的标准化
第2章控制对象概述
2.1冲床概况及控制要求
冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开（YV1断开）。
其运动过程如下：
图1-1冲床运动过程示意图
1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2.1s后YV2接通，机械手右行。
3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行（YV4接通），加工工件。
4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行（YV5接通）。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5.机械手左行（YV2接通）。
6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开（YV1断开），机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
2.2设计任务
1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2.选择电气元件，编制电气元件明细表。
3.编写设计说明书和使用说明书。
第3章设计方案论证
3.1单片机
采用单片机作为控制芯片来控制冲，还需要另外设计I/O电路印制电路板、人机界面等，而且程序编写较复杂，最终导致设计和周期过长。
3.2继电器
具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。
广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中，但是接线复杂，容易出故障，工作不可靠，维修不方便。
3.3PLC
PLC（PowerLineCommunication），是电力网络路由器，简称电力猫（ZINWELL兆赫电力猫）。
是利用传输电流的电力线作为通信载体，将一个电表回路下的任何一个电源插座转换为网络接口，即插即用，无须另外布线，就可以和以太网互联，并接入Internet网。
PLC还有一下特点：
（1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
（3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型
综合：
此次课程设计我们应该选用PLC较好，它既能对硬件做更好的控制、接线以及对电机能个好的控制。
第4章控制系统硬件设计
4.1控制线路设计
4.11冲床运动原理图
图4-1冲床运动过程示意图
4.12元件选择
序号
名称
符号
型号
主要技术参数
数量
1
按钮
SB
LA2
红、绿
11
2
组合开关
SA
HZ3-133
20A380V
2
3
行程开关
SQ
LX2-131
自动复位
4
4
熔断器
FU
RL1-60
30A
1
5
可编程
控制器
PLC
SF-200CPU224XP
输入点数＞16
输出点数＞5
1
4.2PLC的I/O接线图
图4-2冲床的I/O接线图
第5章控制系统软件设计
5.1主程序
图5-1主程序控制子程序的调用图
5.2公用子程序设计
图5-2冲床的公用程序设计
5.3手动子程序设计
手动程序用输入I0.3,I0.4,I0.7,I0.6,I1.0,I1.1控制。
每步之间互锁了其他不活动步，因此这样更安全可靠。
具体程序如下:
图5-3冲床的手动程序设计
5.4自动子程序的顺序功能图
自动子程序功能顺序图如下：
图5-1冲床的顺序功能图
5.5自动子程序的梯形图设计
具体梯形图程序如下：
定时器的调用：
自动程序梯形图：
图5-5冲床的自动程序梯形图
结束语
在设计历经了两个星期，完成了设计要求的全部功能。
由于时间和设备的短缺没有进行其他功能的尝试，在今后条件允许的情况下及理论知识的扩充下再扩展。
通过这次设计使我学会如何去收集资料和对PLC更深的认识，同时培养我们的创新精神。
使我们学会将理论很好地联系实际，并不断地去开动自己的大脑，为将来的工作打好基础。
创新，使我们不断地战胜别人，超越前人。
同时，本次设计加深了同学间地交流，加深了团队合作。
通过这次的设计，增强了我对知识的渴望，为今后的学习增添了动力。
总之，此次的课程设计收获良多。
致谢
本次PLC自动冲床课程设计的圆满完成离不开赖指南老师和刘星平老师的悉心指导，当第一天可题到手后我们很荣幸分到了赖老师的小组，周一上课的时候赖老师就给我们仔细讲解了许多重点和难点，还有许多同学们容易碰到的易错点，以免我们在设计中走弯路。
在接下来的周二到周五，我们就由赖老师对我们进行小组分析和讲解，在这过程中我对PLC的理解更近了一层楼。
在设计的过程中我们一度被卡壳，关键时刻我们得到了赖老师的耐心指导。
可以毫不夸张的说，如果没有赖老师的指导，我们不可能这么顺利的完成课题。
此外，个人能力是有限的，集体力量是无限的，设计过程中在我们小组的讨论与分析中，再加上老师的耐心指导，我们才能调试成功。
在此，我要感谢赖老师和我的搭档。
参考文献
[1]刘星平.PLC原理及工程应用.北京：
中国电力出版社，2010.2
[2]赖指南.电气控制技术课程设计题选.湘潭：
本院印刷厂
[3]黄云龙.可编程控制教程.北京：
科学出版社，2003
[4]张进秋.可编程控制器原理与应用实例.北京：
机械工业出版社，2004
[5]谢伟红等.可编程控制原理及应用.北京:
中国电力出版社2006
[6]孙振强.可编程控制原理及应用教程.北京:
清华大学出版社,2005
附录程序清单
自动程序指令表：
LDI0.1
OC20
OM2.0
OLD
AT38
OSM0.1
OM0.0
OLD
ANM0.1
=M0.0
LDM0.6
ANM2.0
AI0.2
AT38
ANC20
LDM0.0
AI0.3
AM0.7
AI0.0
LDM0.1
OLD
ANM0.2
=M0.1
LDM0.4
AI1.4
OM0.5
OLD
ANM0.6
=M0.5
=Q0.3
LDM0.5
SQ0.1,1
TONT37,10
LDM0.1
AT37
OM0.2
OLD
ANM0.3
=M0.2
=Q0.2
LDM0.2
AI1.3
OM0.3
OLD
ANM0.4
=M0.3
=Q0.4
LDM0.3
AI1.5
OM0.4
OLD
ANM0.4
=M0.5
=Q0.5
AI1.2
OM0.6
OLD
ANM0.1
=M0.6
RQ0.1,1
TONT38,10
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