四节传送带的模拟PLC课程设计

成绩评定表学生姓名XXX班级学号XXXX专业自动化课程设计题目四节传送带的模拟评语组长签字：成绩日期2012年07月日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名XXX班级学号XXXXXXX课程设计题目四节传送带的模拟实践教学要求与任务:有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。工作计划与进度安排:第一周：查阅相关资料，了解设计内容。完成硬件设计。第1~2天：1、深入了解课程设计内容及任务。2、查找文献、资料，确立设计方案。第3~5天：1、通过相关资料，明确完善设计方案。2、完成硬件设计，选择PLC型号，设计系统流程图，列出I/O分配表，设计I/O接线图。第二周：完成软件设计，并进行调试。第1~2天：完成软件设计，利用STEP7-Micro/WIN进行梯形图或指令表设计。第3天：对设计程序进行调试。第4天：课程设计结果验收，完成课程设计报告。第5天：针对所完成课程设计题目进行答辩。指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日沈阳理工大学课程设计I摘要20世纪70年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。产生于1976年的苹果II型，是世界上最早得到广泛使用的微型计算机。当今价值数十亿美元的个人计算机产业就是从这个当初由两名年轻人在车库里成立的小公司衍生而来的。另外一类计算机，是由RichardMorley在1972年发明的，如今称之为可编程逻辑控制器（PLC）。它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。随着科学技术的发展，电器控制技术在个领域中得到越来越广泛的应用。可编程序控制器（PLC）的应用使电器控制技术发生了根本的变化。PLC可编程序控制器是以微处理器为基础综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通讯技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。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。本设计就是应用可编程控制器来实现模拟四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，完成相应的控制要求。关键词：可编程控制器；四节传送带；电气控制沈阳理工大学课程设计II目录1概述...................................................................11.1PLC的定义........................................................11.2PLC的结构基本结构................................................11.3PLC的工作原理....................................................22硬件设计...............................................................32.1控制要求..........................................................32.2PLC型号的选择...................................................32.4I/O分配表........................................................62.4.1故障I/O分配表...............................................62.4.2加重物I/O分配表.............................................62.5I/O接线图........................................................63软件设计...............................................................73.1梯形图设计........................................................73.1.1发生故障时的梯形图...........................................73.1.2加重物时的梯形图............................................123.2梯形图解析.......................................................203.3.1启动与停止................................................203.3.2发生故障时................................................203.3.3皮带上有重物时............................................204调试...........................................................214.1软件部分调试....................................................214.2硬件部分调试....................................................215总结..................................................................226参考文献...............................................................23沈阳理工大学课程设计11概述1.1PLC的定义可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），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。1.2PLC的结构基本结构可编程逻辑控制器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：一、电源可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去二、中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。三、存储器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。四、输入输出接口电路1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可沈阳理工大学课程设计2编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。五、功能模块如计数、定位等功能模块。六、通信模块1.3PLC的工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。三、输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。沈阳理工大学课程设计32硬件设计2.1控制要求启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。图2.1.1实验控制面板图2.2PLC型号的选择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。从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点1个，开关量输出点8个，如果选沈阳理工大学课程设计4用CPU222/PLC，也需要扩展单元PLC，参照西门子S7-200系列特性，选用主机为CPU22。2.3系统设计流程示意图图2.3.1发生故障时的流程图沈阳理工大学课程设计5图2.3.2加重物时的流程图沈阳理工大学课程设计62.4I/O分配表2.4.1故障I/O分配表面板SB1