《PLC控制及实训》设计题目:自动送料装车系统学生姓名:同组人:专业班级:2010计算机应用技术一班学号:A093GZ053010指导教师:李君君2012年月计算机科学系2目录前言.......................................................................................................3实训的目的及意义..............................................................................5总体思路介绍......................................................................................6硬件设计...............................................................................................9软件设计.............................................................................................10仿真与测试.........................................................................................17总结.....................................................................................................24参考资料.............................................................................................253前言PLC发展历史1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP—14,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。1969年,美国研制出世界第一台PDP-14,1971年,日本研制出第一台DCS-8,1973年,德国研制出第一台PLC,1974年,中国研制出第一台PLC。发展:20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC)。20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。PLC技术发展呈现新的动向:1:产品规模向大、小两个方向发展大:I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小:由整体结构向小型模块化结构发展,增加了配置的灵活性,降低了成本。2:PLC在闭环过程控制中应用日益广泛3:不断加强通讯功能4:.新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外,还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。5:编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件,采用梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的PLC指令系统6:发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。7:追求软硬件的标准化。PLC国内外应用情况目前,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,使用情况大致可归纳为如下几类。(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。(2)模拟量控制4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。为了使可编程控制器处理模拟量,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厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。(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模块连接位置传感器和执行机构,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制模块。世界上各主要PLC厂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。(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能编制各种各样的控制算法程序,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、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(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、位操作等功能,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,完成一定的控制操作,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,如无人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。(6)通信及联网PLC通信含PLC间的通信及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PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。可编程控制器作为通用自动控制装置,将传统的继电-接触器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体。它结构简单、性能优越、研制和装配称生产系统的过程十分快捷,具有较强的工作环境适应性,伸手工业控制界得欢迎,国际上各大PLC制造企业都倾全力开发研究慢去工业生产需要的PLC,并形成系列化产品,在不同的领域和地区形成各自的市场。对于应用系统设计人员来说,熟悉和掌握各主要制造企业的PLC的功能和特点很重要。同时我们应该认识到,尽管PLC生产厂家繁多,各厂家、各系列产品一半都互不兼容,但其在应用系统的软硬件设计步骤、内容、和方法上大同小异,读者只要比较深入地掌握其中的一种,其他的也基本能迎刃而解。因此,本课程设计从实际应用的角度出发,以应用系统设计为主线。5题目:自动送料装车系统实训的目的及意义实训的目的:通过本次课程设计,可以使我进一步认识PLC理论方法和实际意义,对理论知识进行必要实践、培养我们设计和分析PLC的基本能力,以便追中和生产实践以及其他科学结合。锻炼我独立思考、综合运用所学有关相应知识的能力,收集资料基本方法,强化了上机动手编程能力,闯过理论与实践相结合的难关!实训的意义:plc有较强的易操作性,它具有编程简单,操作方便,编程的出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。而且硬件设计方便,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的工业级元件,采用先进的电子加工工艺制造,对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等;存储器内容的保护,采用看门狗和自诊断措施,便于维修的设计等。编程方便:PLC有多种程序设计语言可以使用,梯形图与电气原理图相似;编程语句是功能的缩写,便于记忆;功能图表语言以过程流程进展为主线,十分适合设计人员与工艺专业人员设计思想的沟通。功能模块图和结构化文本语言,功能清晰,易于理解等优点。维修方便:PLC所具有的自诊断功能对维修人员的技术要求较低,当系统发生故障时,通过硬件和软件的自诊断,维修人员可以根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示等信息,或通过编程器和HMI屏幕的设定,直接找到故障所在的部位,为迅速排除故障和修复节省了时间,降低了MTTR。编程的灵活性:PLC采用的标准编程语言有梯形图、指令表、功能图表、功能模块图和结构化文本编程语言等。使用者只要掌握其中一种编程语言就可进行编程,编程方法的多样性使编程方便。操作的灵活性:操作的灵活性指设计工作量、编程工作量、和安装施工的工作量的减少。操作变得十分方便和灵活,监视和控制变得很容易。在继电器顺序控制系统中所需的一些操作得到简化,不同生产过程可采用相同的控制台和控制屏等。为了使工业生产的过程控制更平稳,更可靠,向优质、高产、低耗要效益,对过程控制设备和装置提出了机电一体化,即仪表、电子、计算机综合的要求,而PLC正是这一要求的产物,它是专门为工业过程而设计的控制设备,具有体积小、功能强,抗干扰性好等优点,它将机械与电气部件有机地结合在一个设备内,把仪表、电子和计算机的功能综合集成在一起,因此,它已经成为当今数控技术、工业机器人、离散制造和过程流程等领域的主要控制设备,成为工业自动化三大支柱(PLC,机器人,CAD/CAM)之一。6总体思路介绍1.控制要求初始状态,红灯L2灭,绿灯L1亮,表示允许汽车进来装料。料斗K2,电机M1、M2为OFF。当汽车到来时(用S2开关接通表示),L2亮,L1灭,M3运行,电机M2在M3接后运行,电机M1在M2启动2秒后运行,延时2秒后,料斗K2打开出料。当汽车装满后(断开表示),料斗K2关闭,电机M1延时2秒后停止,M2在M1停2秒后停止,M3在M2停止,L1亮,L2灭,表示汽车可以开走。S1是料斗中料位检测开关,其闭合表示料满,K2可以打开,S1分断时,表示料斗内K1打开,K2不打开。2.总体方案(1)PLC的选型S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。SIMATICS7-200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-