PLC课 程 设 计.docx

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PLC课程设计

《可编程控制器》

课程设计报告

系别：

自动化系

专业班级：

机电0803

学生姓名：

XX

指导教师：

XX

（课程设计时间：

2010年1月10日——2010年1月16日）

华中科技大学武昌分校

目录

1.课程设计目的………………………………………………………………………1

1.1课程设计目的……………………………………………………………………1

1.2PLC概况……………………………………………………………………………1

2.课程设计题目描述和要求…………………………………………………………4

2.1控制要求…………………………………………………………………………4

2.2工业洗衣机工作流程图…………………………………………………………4

2.3硬件控制选择……………………………………………………………………4

3.课程设计报告内容…………………………………………………………………5

3.1I/O口的分配………………………………………………………………5

3.2系统接线图………………………………………………………………………5

3.3各定时器/计数器作用…………………………………………………………5

3.4指令表……………………………………………………………………………6

3.5梯形图……………………………………………………………………………7

3.6程序流程图………………………………………………………………………8

3.7状态转移图………………………………………………………………………9

3.8调试过程…………………………………………………………………………9

4总结………………………………………………………………………………10

参考文献……………………………………………………………………………11

1．课程设计目的

1.1课程设计目的

通过本次课程设计使学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行工业洗衣机PLC控制系统设计、完成硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力,从而初步学会从理论到实践的过渡，为今后的设计积累经验。

（1）了解工业洗衣机的工作原理及工业洗衣机的控制原理；

（2）综合应用所学PLC知识设计基于PLC的工业洗衣机循环控制系统；

（3）通过自行编程调试掌握控制系统的设计方法。

1.2PLC概况

PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

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,是工业控制的核心部分。

PLC的基本结构：

PLC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，基本构成为：

（1）中央处理单元（CPU）

CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。

CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。

这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。

CPU的功能有以下一些：

从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。

（2）存储器（RAM、ROM）

存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。

常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。

RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序，生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。

RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。

掉电时，可有效地保持存储的信息。

EPROM、EEPROM都是只读存储器。

用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。

（3）输入输出单元（I/O单元）

I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。

I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。

接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。

PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。

（4）电源

PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。

PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。

（5）编程器

编程器是PLC的最重要外围设备。

利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，监视PLC的工作状态。

除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程。

利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。

PLC的特点：

可靠性高，抗干扰能力强

配套齐全，功能完善，适用性强

易学易用，深受工程技术人员欢迎

系统设计周期短，维护方便，改造容易

体积小，重量轻，能耗低。

PLC的发展：

发展史：

第一代：

1969年~1972年，代表产品有

美国DEC公司的PDP-14/L

日本立石电机公司的SCY-022

日本北辰电机公司的HOSC-20

第二代：

1973年~1975年，代表产品有

美国GE公司的LOGISTROT

德国SIEMENS公司的SIMATICS3、S4系列

日本富士电机公司的SC系列

第三代：

1976~1983年，代表产品有

美国GOULD公司的M84、484、584、684、884

德国SIEMENS公司的SIMATICS5系列

日本三菱公司的MELPLAC-50、550

第四代：

1983年~现在，代表产品有

美国GOULD公司的A5900

德国西门子公司的S7系列

为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。

目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。

PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。

为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。

现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。

发展方向：

产品规模向两极分化

处理模拟量

追求高可靠性

通讯接口和智能模块

系统操作站配高分辨率的监视器

追求软、硬件标准化

2．课程设计题目描述和要求

题目：

工业洗衣机PLC控制系统设计

2.1控制要求：

启动后，洗衣机进水，高水位开关动作时，开始洗涤；正转洗涤19.5s，暂停3s后反转洗涤20.5s，暂停3s再正转洗涤，如此循环3次，洗涤结束；然后排水，当水位下降到低水位开关时进行脱水（同时排水），脱水时间10s，这样完成一个大循环。

经过3次大循环后洗衣结束，并发出信号，10s后信号停止，自动停机。

2.2工业洗衣机工作流程图

由控制要求可知工业洗衣机的工作流程图如下图：

图1工作流程图

2.3硬件控制选择

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。

综合考虑应采用I/O总点数为48的PLC设备三菱FX2N-48MRPLC

3.课程设计报告内容

3.1I/O口的分配

表3-1I/O口的分配表

输入

启动按钮SB1

X000

停止开关SB2

X001

高水位开关SA3

X002

低水位开关SA4

X003

输出

进水电磁阀L1

Y000

排水电磁阀L2

Y001

脱水电磁阀L3

Y002

报警信号灯L4

Y003

电机正转L5

Y004

电机反转L6

Y005

3.2系统接线图

图2系统接线图

3.3各定时器/计数器作用

T0:

使电机正转19.5s

T1:

暂停3s

T2:

使电机反转20.5s

T3:

暂停3s

T4:

使洗衣机脱水10s

T5:

报警10s

C0:

小循环计数3次

C1:

大循环计数3次

3.4指令表

表3-2指令表

LDM8002

ORX001

SETS0

STLS0

ZRSTS20S29

RSTC1

LDX000

SETS20

STLS20

RSTC0

LDIX002

OUTY000

LDX002

SETS21

STLS21

OUTY004

OUTT0K195

LDT0

SETS22

STLS22

OUTT1K30

LDT1

SETS23

STLS23

OUTY005

OUTT2K205

LDT2

SETS24

STLS24

OUTT3K30

LDT3

SETS25

STLS25

OUTC0K3

LDIC0

SETS21

LDC0

SETS26

STLS26

OUTY001

LDX003

SETS27

STLS27

OUTY002

OUTY001

OUTT4K100

LDT4

SETS28

STLS28

OUTC1K3

LDIC1

SETS20

LDC1

SETS29

STLS29

OUTY003

OUTT5K100

LDT5

SETS0

RET

END

3.5梯形图

图3梯形图

3.6程序流程图

图4程序流程图

3.7状态转移图

3.8调试过程

开始监控程序后，按下启动按钮SB1，此时开始进水，按下高水位开关SA3，洗衣机依次按正转19.5S、暂停3S、反转20.5S、暂停3S循环执行3次，接着排水，按下低水位开关，洗衣机开始脱水10S完成一个大循环，大循环执行3次后开始报警10S，程序结束。

4总结

通过这次设计实践。

我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的。

理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。

做事要学思结合。

本次设计中，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

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遇到的问题怎样用理论去解决。

参考文献

[l]田效伍．电气控制与PLC应用技术.北京：

机械工业出版社，2007.

[2]杨长能.可编程序控制器（PC）基础及应用.重庆:

重庆大学出版社，1999.

[3]张万忠.可编程控制器入门与应用实例.北京：

中国电力出版社，2005.

[4]余雷声.电气控制与PLC应用[M].北京：

机械工业出版社，2000.

[5]姜新桥.可编程序控制器应用基础.武汉：

华中科技大学出版社，2007.

课程设计成绩:

项目

业务考核成绩（70%）

（百分制记分）

平时成绩（30%）

（百分制记分）

综合总成绩

（百分制记分）

注:

教师按学生实际成绩（平时成绩和业务考核成绩）登记并录入教务MIS系统，由系统自动转化为“优秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）和不及格（60分以下）”五等。

指导教师评语:

指导教师（签名）:

20年月日