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常州工学院电器与可编程控制器课程设计题目二级学院班级姓名学号指导教师设计时间2011.电气与可编程控制器课程设计-1-目录目录……………………………………………………………………………………1引言………………………………………...........................................................21．可编程控制器（PLC）概况……………………………………….……………31.1PLC的定义………………………………………………………………..31.2PLC的发展………………………………………………………………..31.3PLC的特点………………………………………………………………..41.4PLC的应用领域…………………………………………………………...42.设计任务和要求……………………………………………………………………..53．控制机械滑台的程序设计……………………………………………………….73.1I/O地址分配表……………………………………………………………73.2PLC硬件电气连接图…………………………………………………….73.3控制机械滑台状态转移图………………………………………………83.4控制程序梯形图……………………………………………………………93.5梯形图对应的指令语句………………………………………………….113.6程序调试与分析…………………………………………………………...123.7电气控制与PLC控制方案比较……………………………………….134.课程设计小结…………………………………………………………………………...14致谢…………………………………………………………………………………….15参考文献……………………………………………….……………………………..15电气与可编程控制器课程设计-2-引言近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“步进式”机械滑台进行精准控制，特别对机床的控制可方便地实现。同时，PLC本身还具有通讯联网功能，控制的方案的修改很方便，在实时检测和自动控制的PLC应用系统中，PLC往往是作为一个核心部件来使用，仅PLC方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。十分形象地显示出了PLC在机械自动加工领域的实际应用。机械滑台是组合机床，对头铣床，以及其他专用机床的主体床身。机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。其结构简单，便于维修。机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传动，再加上变速箱的作用。可获得快慢等多种运行速度，所以在机械加工领域得到了广泛的应用。电气与可编程控制器课程设计-3-1．可编程控制器（PLC）概况1.1PLC的定义国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee-IEC),1987年的第三版对PLC作了如下的定义: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、计算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。可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。1.2PLC的发展1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，并公开招标提出十项标准:(1)编程方便，现场可修改程序；(2)维修方便，采用模块化结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)数据可直接送入管理计算机；(6)成本可与继电器控制装置竞争；(7)输入可以是交流115V；(8)输出为交流115V,2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；(9)在扩展时，原系统只要很小变更；(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字公司(DEC)研制出了第一台可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。这种新型的工业控制装置简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长，很快在美国其它工业领域推广使用。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有了第五代PLC产品。1.3PLC的特点1.可靠性高，抗干扰能力强电气与可编程控制器课程设计-4-2.配套齐全，功能完善，实用性强3.易学易用，深受工程人员的欢迎4.系统设计周期短，维护方便，改造容易5.体积小，重量轻，能耗低1.4PLC的应用领域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，同时日常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而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。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、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类:(1)开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，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。(2)工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。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制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(4)数据处理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、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(5)通信及联网PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。电气与可编程控制器课程设计-5-2.设计任务和要求设计任务：用PLC编程控制机械滑台的运动。根据电磁阀，行程开关的通断的要求设计出由横进快进工进横退纵退，要求控制系统的硬件接线图、流程图（或状态转移图SFC）、梯形图，这样的一个完整的详细的设计过程、调试过程和工作流程。设计要求：机械滑台上有主轴动力头，在操作面板上装有启动按钮SB1,停止按钮SB2.具体流程如下：1）当工作台在原始位置时，按下循环启动按钮SB1，电磁阀YV1得电，工作台快进，同时，由接触器KM1驱动的动力电动机M启动。2）当工作台快进到达A点时，行程开关SQ4压合，YV1、YV2得电，工作台由快进切换成工进，进行切屑加工。3）当工作台工进到达B点时，SQ6动作，工进结束，YV1、YV2失电，同时工作台停留2S，时间一到YV3得电，工作台作横向退刀，同时，主轴电动机M停转。4）当工作台到达C点时，行程开关SQ5压合，YV3失电，横退结束，YV4得电，工作台纵向退刀。5）工作台退到D点碰到开关SQ2，YV4失电，纵向退刀结束，YV5得电，工作台横向进给直到原点，压合开关SQ1，此时电气与可编程控制器课程设计-6-YV5失电，完成一次循环动作。6）机械滑台连续进行3次循环后自动停止，中途按停止按钮SB2,机械滑台立即停止运行，并按原路径返回，直到压合开关SQ1才能停止；再次按启动按钮SB1，机械滑台重新计数运行。就这样不断重复，实现用PLC对机械滑台的控制。控制机械滑台的平面示意图电气与可编程控制器课程设计-7-3．控制机械滑台的程序设计3.1I/O分配表I/O分配表输入输出输入设备输入编号输出设备输出编号启动按钮SB1X010主轴电动机接触器KM1Y000停止按钮SB2X011电磁阀YV1Y001行程开关SQ1X002电磁阀YV2Y002行程开关SQ4X003电磁阀YV3Y003行程开关SQ6X004电磁阀YV4Y004行程开关SQ5X005电磁阀YV5Y005行程开关SQ2X0063.2PLC电气硬件接线图电气与可编程控制器课程设计-8-3.3状态转移图RSTC0M8002开机脉冲初始状态计数复位X002压合SQ1X000启动Y000动力头旋转Y001机械滑台快进Y001机械滑台工进Y002机械滑台工进X001无停止信号Y000动力头旋转X001有停止信号X001有停止信号X001有停止信号X001有停止信号X001有停止信号X001无停止信号X001无停止信号X001无停止信号X001无停止信号X001有停止信号X003压合SQ4X004压合SQ6X005压合SQ5X006压合SQ2X002压合SQ1X006压合SQ2X005压合SQ5X004压合SQ6X002压合SQ1X001无停止信号T03秒到Y000动力头旋转T0K20延时2秒Y003机械滑台横退Y004机械滑台纵退Y005机械滑台横进C0K3计时3次C0非C0机械滑台停止机械滑台连续循环机械滑台原路返回Y004Y005Y003Y001控制机械滑台状态转移图电气与可编程控制器课程设计-9-3.4梯形图电气与可编程控制器课程设计-10-电气与可编程控制器课程设计-11-3.5指令语句1LDM80022SETS03STLS04RSTC06ANDX0027ANDX0108SETS2010STLS2011OUTY00012OUTY00113MPS14ANDX01115SETS3317MPP18ANIX01119ANDX00320SETS2122STLS2123OUTY00024OUTY00125OUTY00226MPS27ANDX01128SETS3330MPP31ANIX01132ANDX00433SETS2235STLS2236OUTY00037OUTT040MPS41ANDX01142SETS3344MPP45ANIX01146ANDT0K2047SETS2349STLS2350OUTY00351MPS52ANDX01153SETS3255MPP56ANIX01157ANDX00558SETS2460STLS2461OUTY00462MPS63ANDX01164SETS3166MPP67ANIX01168ANDX00669SETS25电气与可编程控制器课程设计-12-71STLS2572OUTY00573OUTC0K376MPS77ANDX01178SETS3080MPP81ANIX01182ANDX00283MPS84ANIC085SETS2087MPP88ANIC089SETS03.6程序调试与分析行程开关用实验台上的开关代替，当到达某一位置时，手动将其闭合，离开时，也是手动将其断开，观察实验台上的输出端口的指示灯，亮代表电磁阀得电，灭代表电磁阀失电，这样就可以很很明了的看出哪个电磁阀工作，完成哪一个动作。实验具体模拟过程：连好实验台上的输入输出端口线，PLC通电写入程序，GX软件切换到监控模式，PLC拨到RUN状态，按照实际工作流程开始模拟。1）在操作面板上装有启动按钮X010,Y001得电，工作台快进，同时，由Y000驱动的动力电动机M启动。2）当工作