plc机械滑台控制.docx
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plc机械滑台控制
第一章PLC简介
PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的
PLC标准草案中对PLCF定义：
“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采
用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
”
1.1PLC的特点
1.1.1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。
一些使用冗余CPU勺PLC勺平均无故障工作时间则更长。
从PLC勺机外电路来说，使用PLC勾成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
1.1.2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勺功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CN（等各种工业控制中。
加上PL（通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PL（组成各种控制系统变得非常容易。
1.1.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
plC乍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勺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打开了方便之门。
1.1.4系统的设计、建造工乍量小，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。
1.1.5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。
由于体积小很机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
1.2PLC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、交通运及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
1.2.1开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
1.2.2模拟量控制在工业生产过程当中，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。
为了控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量
（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
1.2.3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，早期直接用于开关量I/O模块连接位和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。
如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控
世界上各主要PLCT家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合.
1.2.4过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。
作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样控制算法程序，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中
用得较多的调节方法。
大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。
PID处理一般是运行专用的PID子程序。
过程控制在冶金、化工、热炉控制等场合有非常广泛的应用。
1.2.5数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、功能，可以完成数据的采集、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，完成一定
控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
1.2.6通信及联网
PLC1信含PLC可的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLCT商都十分重视PLC勺通信功能，纷纷推出各自的网络系统。
新近生产的PLC都具有通信接接口，通信非常方便。
1.3plc的工作原理和结构
1.3.1PLC的工作原理：
采用循环扫描方式。
在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。
注意：
由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。
132结构:
pic实质上是一种专用与工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机再结构上分为固定式和组合式（模块式）两种，固定式pic包括CPU板，I/O板，显示面板，内存块，电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式pic包括CPU模块，I/O模块，内存模块，电源模块，底板或机架。
这些模块可以按照一定的规则组合配置。
输入
口祁科
PL（基本结构图
1.4PLC系统的其它设备
1.4.1编程设备：
编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。
小编程器PLC—般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
也就是我们系统的上位机。
1.4.2人机界面：
最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
第二章S7-200系列编程软（STEP7-Micro/WIN）编程软件
2.1STEP7-Micro/WIN窗口界面
主界面一般可以分为以下几个部分：
菜单条、工具条、浏览条、指令树、用户窗籍口、输出窗口和状态条。
除菜单条外，用户可以根据需要通过检视菜单和窗口菜单决定其它窗口的取舍和样式的设置。
STEP7-Micro/WIN32的主界面如图1.71所示。
2.1.1、主菜单
主菜单包括：
文件、编辑、检视、PLC调试、工具、窗口、帮助8个主菜单项.
2.1.2编程准备
（一）、指令集和编辑器的选择写程序之前，用户必须选择指令集和编辑器。
在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3两种。
SIMATIC是专
为S7-200PLC设计的，专用性强，采用SIMATIC指令编写的程序执行时间短，可以使用LADSTLFBD三种编辑器。
IEC1131-3指令集是按国际电工委员会（IEC）PLC编程标准提供的指令系统，作为不同PLC厂商的指令标准，集中指令较少。
有些
SIMATIC所包含的指令，在IEC1131-3中不是标准指令。
IEC1131-3标准指令集适用于不同厂家PLC，可以使用LAD和FBD两种编辑器。
本教材主要用SIMATIC编程模式。
1、单命令“工具选项”一“一般”标签一“编程模式”一选SIMATIG程序编辑器有LADSTLFBD三种。
本论文主要用LAD和STL。
2、择编辑器的方法如下：
用菜单命令“检视”—LAD或STL。
或者菜单命令“工具选项”一“一般”标签一“默认编辑器”。
（二八根据PLC类型进行参数检查
在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。
必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。
方法如下：
1、菜单命令“PLC—“类型”—“读取PLC”。
2、在指令树—“项目”名称—“类型”—“读取PLC”
2.1.3STEP7-Mirco/WIN主要编程功能与程序的上载下载i
（一）、下载
如果已经成功地在运行STEP7-Micro/WIN32的个人计算机和PLC之间建立了通讯，就可以将编译好的程序下载至该PLC如果PLC中已经有内容将被覆盖。
下载步骤如下：
（1）、下载之前，PLC必须位于“停止”的工作方式。
检查PLC上的工作方式指示灯，如果PLC没有在“停止”，单击工具条中的“停止”按钮，将PLC至于停止方式。
（2）、单击工具条中的“下载”按钮，或用菜单命令“文件”—“下载”。
出现“下载”对话框。
（3）、根据默认值，在初次发出下载命令时，“程序代码块”、“数据块”和“CPU配置”（系统块）复选框都被选中。
如果不需要下载某个块，可以清除该复选框。
（4）、单击“确定”，开始下载程序。
如果下载成功，将出现一个确认框会显示以下
信息：
下载成功。
（5）、如果STEP7-Micro/WIN32中的CPU类型与实际的PLC不匹配，会显示以下
警告信息：
“为项目所选的PLC类型与远程PLC类型不匹配。
继续下载吗？
”
（6）、此时应纠正PLC类型选项，选择“否”，终止下载程序。
（7）、用菜单命令“PLC'类型”，调出“PLC类型”对话框。
单击“读取PLC按钮，由STEP7-Micro/WIN32自动读取正确的数值。
单击“确定”，确认PLC类型。
（8）、单击工具条中的“下载”按钮，重新开始下载程序，或用菜单命令“文件”
一“下载”o
下载成功后，单击工具条中的“运行”按钮，或“PLC运行”，PLC进入RUN
（运行）工作方式。
（二）、上载
用下面的方法从PLC将项目元件上载到STEP7-Micro/WIN32程序编辑器：
单击“上载”按钮。
选择菜单命令“文件”-“上载”。
按快捷键组合Ctrl+U。
执行的步骤与下载基本相同，选择需的上载的块（程序块、数据块或系统块），单击“上载”按钮，上载的程序将从PLC复制到当前打开的项目中，随后即可保存上载的程序。
2.1.4程序的调试与监控
在运行STEP7-Micro/WIN32编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可运行程序，收集状态进行监控和调试程序。
（一）、选择工作方式
PLC有运行和停止两种工作方式。
在不同的工作方式下，PLC进行调试的操作方法不同。
单击工具栏中的“运行”按钮或“停止”按钮可以进入相应的工作方式.
（1）、选择STOPT作方式
在STOP（停止）工作方式中，可以创建和编辑程序，PLC处于半空闲状态：
停止用
户程序执行；执行输入更新；用户中断条件被禁用。
PLC操作系统继续监控PLC，将状态数据传递给STEP7-Micro/WIN32，并执行所有的“强制”或“取消强制”命令。
当PLC位于STOP（停止）工作方式可以进行下列操作：
1、使用图状态或程序状态检视操作数的当前值。
（因为程序未执行，这一步骤等同于执行“单次读取”）
2、可以使用图状态或程序状态强制数值。
使用图状态写入数值。
3、写入或强制输出。
4、执行有限次扫描，并通过状态图或程序状态观察结果。
（二八选择运行工作方式
当PLC位于RUN（运行）工作方式时，不能使用“首次扫描”或“多次扫描”功能。
可以在状态图表中写入和强制数值，或使用LAD或FBD程序编辑器强制数值，方法与在STOP停止）工作方式中强制数值相同。
还可以执行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：
1、使用图状态收集PLC数据值的连续更新。
如果希望使用单次更新，图状态必须关闭，才能使用“单次读取”命令。
2、使用程序状态收集PLC数据值的连续更新。
3、使用RUN工作方式中的“程序编辑”编辑程序，并将改动下载至PLC。
1.8顺序功能图（SFC）
顺序功能图（SFC）又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。
这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。
SFC提供了
一种组织程序的图形方法，在SFC中可以用别的语言嵌套编程。
步、转换和动作（Action）是SFC中的3种主要元件。
步是一种逻辑块，即对应于特定的控制任务的编程逻辑，动作是控制任务的独立部分，转换是从一个任务到另一个任务的原因。
对于目前大多数可编程序控制器来说，SFC还仅仅作为组织编程的工具使用，尚需用其他编程语言（如梯形图）将它转换为可编程序控制器可执行的程序。
因此,通常只是将SFC作为可编程序控制器的辅助编程工具，而不是一种独立的编程语言。
第三章机械滑台工艺流程控制系统设计要求
采用S7-200系列PLC和圆工作台-旋转编码器实验模块完成控制任务。
圆工作台模拟机械滑台，圆工作台运动由PLC通过控制变频器拖动三相异步电动机实现。
工作台的工艺流程由任课老师指定。
SQ1~SQ为接近开关。
控制要求：
圆工作台运行状态分为三种方式：
手动、单周期和自动循环三种控制方式。
其中，运行方式由旋转开关SA选择。
运行方式切换时，滑台应立即停止运行。
PLC正常运行时用灯HLX指示其工作正常。
要启动滑台运行，必须先按启动按钮SB1,启动润滑泵运行（用灯HLS指示）。
然后才能控制滑台运动。
按急停按钮停止滑台的全部运行。
手动控制：
（点动）手动控制指示灯亮，按住SBS工作台前进（圆工作台顺时针转）；按住SBX工作台后退（逆时针）。
（松开按钮立即停止）
单周期运行：
单周期指示灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ按工
艺流程自动运行一周后停在初始原点。
按停止按钮SB2立即停止运行。
自动循环控制：
自动循环灯亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SBQ按工
艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行，按停止按钮
SB2立即停止运行。
工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示
第四章程序设计
4.1I/O模块的地址分配
1、地址分配
输入设备
输出设备
序号
名称
代号
地址
序号
名称
代号
地址
1
启动开关
S1
I0.0
1
电机正转
DIN1
Q0.0
2
复位/停止开关
S2
I0.1
2
电机反转
DIN2
Q0.1
3
手动模式开关
SAO
I1.0
3
手动指示灯
D3
Q0.3
4
单周期模式开关
SA1
I1.1
4
单周期指示灯
D4
Q0.6
5
循环模式开关
SA2
I1.2
5
循环指示灯
D5
Q0.5
7
限位开关1
SQ1
I0.2
7
正转指示灯
D0
Q0.0
8
限位开关2
SQ2
I0.3
8
反转指示灯
D1
Q0.1
9
限位开关3
SQ3
I0.4
9
暂停指示灯
D5
Q0.4
10
限位开关4
SQ4
I0.5
10
11
手动前进
SBS
I0.6
12
手动后退
SBX
I0.7
表1I/O地址分配
2、工作模式开关的切换对照表
SA0（I1.0）
SA1（I1.1）
SA2（I1.2）
工作方式
1
0
0
手动
0
1
0
单周期
0
0
1
自动循环
表2工作模式开关的切换对照表
3、软件设计（SFC
QO.O
T巧
G
MOJO
T;）
min
Ma）
3
m2根式开关选定后，相应的焉示灯亮
醐3BAJjUFJfX|两络崔髀
网络1：
程序加载时，系统复位
网络2:
模式开关选定后，相应的指示灯亮（手动指示灯、单周期指示灯、自动循
环指示灯）
网络3:
自动循环开关、手动开关、单周期开关程序上完成互锁。
穆克开关切找町”护新皇包
WO.0
耀踣&手动噬痒开拓下util律电
112
Hi]
网络4:
模式开关进行切换时，系统复位。
网络5:
停止按钮按下时，系统复位。
网络6:
模式开关打到手动时，M0.1得电
M0.I
QO.O
IDE
Q01
S
IWo松JT也匚屯动机呼止正转tiJTio?
屯由机I亭止反转
開9单周期JT关选定J&/□动酒环厅耒选足后j程序H妬戎行顺序功盘g
|同谿建釋—
Ria10軽停吋，眄停揩赤灯月烁
网络7、网络8手动。
网络9:
进入顺序功能图的条件。
网络10:
程序暂停时，暂停指示灯闪烁。
网络11――网络40:
单周期程序段
|II
EM
MTW.W
EMO
r1
14IDE■□■
Jpl
口\T
5口WH
Rmi*当曲再启垃幵託弓口钿-程仔既轩I
10.4SD.2
——II心。
1b培mwi—和m今
呂匸冃巨〉
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£转巴险.反转尹焙亠曰时时宇H角A°讲行*庶
T37
EN
MOVW
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15000・
IN
OUT
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SUJ00LId
NMNl
6£1
0'OMS
H3S
Fos
（3U3S）—
（1H3S）
80S
SOI
网络27当到达限位开关SQ时，反转复位
Q0.0
（R）
2
T38
IN
TON
10-
PT
100m$
网络28短皙停结束，程序跳转
T38
S0.5
—II—
-（SCRT）
冋络29结束指令
—（SCRE）
冋络31短皙停结束>电机正转置位>反转复位
网路33程序结束
网络35当到达限位开关SQ40J,正反转复位,皙停延吋砂，暂停指云灯亮
网络37当检测到限位开关SQ1时I程序跳转
稻络38结束指令
—（SCRE）
利络39第七条指令开始
SM0.0
IN
TON
--■
PT
100ms
T41
000
TR]
2
M1.2
SM0.5
41当皙停旳阳到|珈果目动确环开关选定-程序靴转j幵殆瀰环
稲錨42捋令结束
―SCRE）
11
网络41:
当检测到自动循环开关按下时，即M0.0得电后，程序跳转，执行网络
网络42,实现循环
小结
这一次的PLC课程设计可以说是大学里比较用心去做的一次，所以相比之下也有了许多感想，1周的时间从一开始的构思到后期的编程调试，遇到了许多问题，能解决的，不能解决的，都在老师同学的帮助下克服了。
转眼就要大四毕业，只有不断地增加自己的实践，不断地提高自己，才能在今后的毕业工作中立于不败之地我们在大学里最应该学会的就是快速学习的能力，当你遇到一个问题是要用最短的时间，最简单可行有效地方法去解决它这才是企业所想要看到的，过程其实就不是那么重要了。
这也是我在这次课程设计里更深刻体会到的。
面对困难，而不是回避问题，这才是一个真正的当代大学生应该做的。
参考文献
[1]廖常初.PLC编程及应用（第三版）[M].北京：
机械工业出版社，2008
[2]田淑珍.S7-200PLC原理及应用[M].北京：
机械工业出版社，2009
[3]张运刚等.PLC技术与应用[M].北京：
人民邮电出版社，2007
[4]徐国林.PLC应用技术[M].北京：
机械工业出版社，2007
⑸廖常初.S7-200PLC基础教程（第二版）[M].北京：
机械工业出版社，2009
⑹廖常初.可编程序控制器应用技术（第四版）[M].重庆：
重庆大学出版社,2002
附录1:
滑台控制程序
TITLE=®序注释
Network1//程序加载时，系统复位
LDSM0.1
RS0.2,7
RQ0.0,6
RM0.0,2
RM1.0,3
Network2//模式开关选定后，相应的指示灯亮
LDSM0.0
LPS
AI1.0
=Q0.3
LRD
AI1.2
=Q0.5
LPP
AI1.1
=Q0.6
Network3//自动循环开关
//网络注释
LDI1.2
LDNI1.0
ANI1.1
AI0.0
OM0.0
ALD
=M0.0
Network4//模式开关切换时，系统复位
LDSM0.0
LDI1.2
OI1.1
OI1.0
ALD
ED
RM0.0,2
RQ0.0,6
RS0.1,7
RM1.0,2
停止按钮按下，系统复位
LD
SM0.0
A
I0.1
EU
R
M0.0,2
R
Q0.0,6
R
S0.1,6
R
M1.0,3
Network6//
LD
I1.0
LDN
11.1
AN
11.2
A
I0.0
O
M0.1
ALD
M0.1
Network7//
LD
M0.1
LPS
A
I0.6
EU
S
Q0.0,1
LPP
A
I0.7
EU
S
Q0.1,1
Network8//
LD
SM0.0
LPS
A
I0.6
ED
R
Q0.0,1
LPP
A
I0.7
ED
R
Q0.1,1
Network5//
Network9////网络注释
LDN11.0
A11.1
手动选择开关按下M0.1得电
按住I0.6控制电机正转按住I0.7控制电机反转
松开I0.6电动机停止正转松开I0.7电动机停止反转
单周期开关选定后/自动循环开关选定后，程序开始执行顺序功能图
AN
11.2
LDN
升级会员 