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河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制0目录0、前言·····································································································11、系统总体设计······················································································22、系统硬件设计························································································22.1PLC的选型·························································································22.2电器原理图主电路··············································································32.3PLC的外观接线图··············································································43、系统软件设计······················································································53.1控制系统的I/O点及地址分配······························································53.2系统流程图·······················································································53.3程序设计···························································································74、结束语······························································································115、参考文献····························································································12前言河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制10.1本次课题设计的目的长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。进入20世纪80年代，由于计算机计数和微电子技术的迅速发展，极大的推动了PLC的发展，使的PLC的功能日益增强。PLC是一种固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。PLC通过输入/输出（I/O）装置发出控制信号和接受输入信号。由于PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了PLC的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。0.2设计内容1、设计出电气原理图2、设计出硬件系统的结构图、接线图3、运用功能指令进行PLC控制程序设计4、进行系统调试，实现三部电动机启动停止的控制要求0.3控制要求1、电源ON时，按SF4、SF5无作用2、按SF3，M3电动机运转，此时按SF5无作用3、按SF4，M2运转4、按SF5，M1运转5、按SF1时M1停止，5s后[PL2闪烁5次]M2停止，10s后[PL3闪烁10次]M3停止6、按SF2时M3运转，5s后[PL3闪烁5次]M2加入运转，10s后[PL2闪烁10次]M1加入运转7、运转中按SF6全部电动机立即停止运转8、电动机全部运转，热继电器BB3动作，M1、M2、M3全部停止。PG与L4会交替响、亮（0.5s/ON，0.5s/OFF）。此时将COS切于2，则PG停响L4亮。9、电动机全部运转，热继电器BB2动作，则M1、M2停止，M3继续运转，PG与L4会交替响、亮（0.5s/ON，0.5s/OFF）。此时将COS切于2，则PG停响L4亮。此时按SF6，则M3停止。当热继电器BB2复位时，L4熄灭，COS切回1位置。10、电动机全部运转，热继电器BB1动作，M1停止，M2、M3继续运转，PG与L4会交替响、亮（0.5s/ON，0.5s/OFF）。此时将COS切于2，则PG停响L4亮。此时按河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制2SF6，则M2、M3停止。当热继电器BB1复位时，L4熄灭，COS切回1位置。1、系统总体设计根据系统的要求，本课程设计是采用PLC进行设计。S7-200PLC属于小型PLC，其主机的基本结构是整体式，主机上有一定数量的输入/输出点，一个主机单元就是一个系统。它还可以进行灵活的扩展，如果I/O点不够，则可增加I/O扩展模块；如果需要其他特殊功能，如特殊通信或定位控制等，则可以增加相应的功能模块。本系统的其它各种硬件包括电动机、各种开关按钮、COS、熔断器、热继电器、电灯及电铃等设备，它们通过PLC连接在一起并通过设计的程序使整个系统按规定的方式运行。2、系统硬件设计2.1PLC的选型本系统中为11输入/8输出，故选用CPU224，它集成14输入/10输出，它最多可以有7个扩展模块，即可满足本系统要求，又为以后的功能拓展留有余地；它有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数器的处理能力，是使用得最多的S7-200产品。IMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：*极高的可靠性*极丰富的指令集*易于掌握*便捷的操作*丰富的内置集成功能*实时特性*强劲的通讯能力*丰富的扩展模块其结构图如2-1所示。河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制3图2-1PLC结构图2.2电器原理图主电路三台电动机顺序启停，当然需要有一些短路过载等保护，继电器、空开的选型后面后详细介绍，系统的电气原理图主电路图如图2-2所示图2-2主电路图①热继电器选用JR16B-60/3D型热继电器，其中“J”表示继电器，“D”带断相保护；相关元件主要技术参数及原理如下：（1）额定电流为20A（2）热元件额定电流为32/4②空气开关市面上的空气开关多种多样，但要点都基本一样：1、空气开关额定电压大于等于线路额定电压。2、空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流。河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制4③接触器接初期(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开。在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制(某些型别可达800安培)电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象﹐也可用作控制工厂设备﹑电热器﹑工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制。是自动控制系统中的重要元件之一。2.3PLC的外观接线图PLC的外观接线图如图2-3所示。图2-3PLC外观接线图河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制53、系统软件设计3.1控制系统的I/O点及地址分配输入/输出地址分配如表3-1输入设备地址编号输出设备地址编号电源I0.0MA1Q0.0SF1I0.1MA2Q0.1SF2I0.2MA3Q0.2SF3I0.3PG1Q0.3SF4I0.4PG2Q0.4SF5I0.5PG3Q0.5SF6I0.6PG4Q0.6BB1I0.7PBQ0.7BB2I1.0___________BB3I1.1___________COSI1.2___________表3-1三部电动机启动停止的控制系统输入/输出地址分配3.2系统流程图本系统的流程图如下图所示河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制6河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制73.3程序设计本系统程序设计的梯形图3-3如下图所示。河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制8河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制9河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制10河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制11图3-3梯形图4、结束语1、运行并调试程序，观察运行结果是否符合要求，并画出其对应的梯形图。2、体会状态编程的原则、方法和技巧。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，有关于可编程控制器方面的，也有关于人与人之间相互帮助方面的。虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，可编程控制器课程设计重点就在于梯形图的设计，需要有很巧妙的设计方法，虽然以前也设计过类似的梯形图，但我觉的设计出一个好的梯形图并不是一件简单的事；有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。至于排错，出错了，多观察、对错误重复n次，估计是由什么原因引起的，从电路整体来看、分析可能是什么错误，再缩小范围。如果实再找不出来，就出去吹吹风吧，不能急于求成，但不要放弃；要保持你的头脑清醒。另外，我在程序方面的总结是1）、写程序注释写得越详细越好、不要怕麻烦。2）、画流程图绝对有助于写程序以及日后查错。3）、随时备份，最好以版本形式备份，并写清楚该版本实现了什么，改进了什么，还没有实现什么。。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。河北建筑工程学院现代控制技术及PLC控制125、参考文献[1]黄净.电气控制与可编程序控制器.北京：机械工业出版社.2009.8[2]李增国.电子技术.北京：北京航空航天大学出版社.2009.2[3]王永华，现代电器控制及PLC应用技术，北京航空航天大学出版社，2008[4]俞果亮.PLC原理与应用.清华大学出版社.2006.9[5]张凤珊.电器控制及可编程控制器.北京：中国轻工业出版社.2001