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1、PLC可编程序控制器课程设计可编程序控制器课程设计的原则与内容的原则与内容湖南科技大学信息学院一 PLC的设计原则随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务，但PLC还是有其最适合的应用场合。PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，对安全性、可靠性要求较高、系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自动控制系统或装置。现在的PLC不仅能处理开关量，对模拟量的处理能力也很强，所以在很多情况下，PLC可以取代工业控制计算机，作为主控器来完成复杂的工业自动控制任务。应用应用PLC来设计电气控制系统，主要应遵循来设计电气控制系统，主要应遵循以下原则：以下原则：1 应能满足
2、控制对象的工艺要求，保证能按工艺流程准确、可靠的工作2 系统构成应力求简单、实用，系统易操作、调整，检修方便3 设计合理，经济，能发挥PLC控制的优点二 PLC控制系统的设计内容1 工艺分析在对一个控制系统进行设计之前，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺要求、工作特点。明确划分控制的各个阶段的特点和各个阶段的转换条件，画出完整的功能图或控制流程图2 机型选择 机型选择包括功能选择、I/O点数确定和内存估计等内容。1）功能选择 2）I/O点数确定 3）内存估计 3 外部电路设计硬件部分的设计和配置包括外部电路设计、电气控制系统接线图、设计组件装置配图和外部电气原理图，并在此基础上设
3、计制作电气控制柜、操作台，进行PLC的安装和配线。PLC的外围电路包括I/O接口电路、电源电路和接地电路、执行电路（电动机、电磁阀等）的主电路和一些不经过PLC的控制、保护电路等。不经过PLC的保护电路包括为提高控制可靠性的一些互锁、限位、零电压、过载等控制与保护环节与保护环节，以及一些由非继电器组成的电路。采用PLC控制后，大部分连锁、互锁环节已纳入PLC的软件中，但从安全可靠的角度考虑，外围电路中还需保留一些必要的互锁。4 程序设计 在进行硬件配置的同时，可同步进行PLC控制软件的设计工作，主要任务是根据控制要求抱工艺流程图转换成梯形图控制程序。应在熟练掌握PLC指令系统的基础上，充分合理
4、地应用PLC指令，最大限度地发挥PLC控制的优点。在设计控制程序时，要注意将所使用到的软继电器（内部辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等）列表，表明用途，作为系统设计的资料，以便在程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅5 程序初调 程序编制好后，可使用编程工具将程序输入PLC中，然后用开关板和PLC上的输出指示灯模拟输入信号和控制对象，进行程序功能的初步调试。6 联机统调 软、硬件的设计、装配和模拟调试工作基本完成后，需要对PLC整个控制系统进行一次全面检查。在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，便可接通电源，开始试调试，按照程序设计流程图的顺序逐步调试。对一些待调整的参数
5、进行现场整定和调整。对调试中出现的问题，要对症查找原因。属于硬件方面的问题，则改变配置、排除线路故障；属于软件方面的问题，则修改程序。试运行的时间应足够长，尽可能让各种异常情况充分暴露、得到纠正，最后达到整个系统能准确、可靠地工作三设计内容三设计内容 一 全自动洗衣机控制系统一）一）控制要求控制要求 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好起动，投入运行，系统处于初始状态，准备好起动，起动时开始进水，水满起动时开始进水，水满(即水位到达高水位即水位到达高水位)，时停，时停止进水并开始洗涤正转。正洗止进水并开始洗涤正转。正洗15S后，暂停，暂停后，暂停，暂停3S后开始洗涤反转，反转后开始洗涤反转
6、，反转15S后暂停，暂停后暂停，暂停3S。若。若正反洗没有满正反洗没有满3次，则返回从正洗开始的动作；若次，则返回从正洗开始的动作；若正反洗满正反洗满3次，则开始排水。水位下降到低水位时次，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水开始脱水并继续排水，脱水10S即完成一次从进水即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成到脱水的大循环过程。若未完成3次大循环，则进次大循环，则进行洗涤报警，报警行洗涤报警，报警10S后结束全部过程，自动停机。后结束全部过程，自动停机。二）二）I/O分配分配 输入：输入：X0 启动按钮启动按钮 输出：输出：Y0 进水电磁阀进水电磁阀 X1 停止按钮停止
7、按钮 Y1 电机正转接触器电机正转接触器 X2 排水按钮排水按钮 Y2 电机反转接触器电机反转接触器 X3 高水位开关高水位开关 Y3 排水电磁阀排水电磁阀 X4 低水位开关低水位开关 Y4 排水电磁阀排水电磁阀 Y5 报警蜂鸣器报警蜂鸣器三三）设计要求设计要求1、画出、画出PLC的输入输出设备的接线图；的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成设计说明书、完成设计说明书 二二 电梯控制系统设计电梯控制系统设计一一 实验目的实验目的 1 掌握掌握PLC电气控制系统的设计方法。电气控制系统的设计方法。2 掌握掌握PLC电气控制系统的设计、调
8、试方法。电气控制系统的设计、调试方法。二二 实验设备实验设备1 PLC型可编程序控制台。型可编程序控制台。2 编程器。编程器。3 实验导线。实验导线。4 控制要求的其他外围设备。控制要求的其他外围设备。三设计内容三设计内容 一）控制要求一）控制要求（运行前电梯停在一层）（运行前电梯停在一层）1）电梯上升）电梯上升电梯停于某层，当有高于该层有呼叫信号时，电梯上升到呼叫电梯停于某层，当有高于该层有呼叫信号时，电梯上升到呼叫层停止，例电梯停在层停止，例电梯停在2楼，楼，5楼呼叫，电梯上升到楼呼叫，电梯上升到5楼停止。楼停止。电梯停于某层，当有高于该层多个呼叫信号时，电梯先上升到电梯停于某层，当有高于
9、该层多个呼叫信号时，电梯先上升到低的呼叫层，停低的呼叫层，停4S后继续上升到高的呼叫层，最后停止在呼后继续上升到高的呼叫层，最后停止在呼叫的最高层，例如电梯停在叫的最高层，例如电梯停在1楼，楼，2、3、4层同时呼叫，电梯层同时呼叫，电梯先上升到先上升到2楼，停楼，停4S后继续上升到后继续上升到3楼，停楼，停4S后上升到后上升到4楼停楼停止。止。2）电梯下降）电梯下降 电梯停于某层，当有低于该层呼叫信号时，电梯下降到呼叫电梯停于某层，当有低于该层呼叫信号时，电梯下降到呼叫层停止，例电梯停在层停止，例电梯停在4楼，楼，2楼呼叫，电梯下降到楼呼叫，电梯下降到2楼停止。楼停止。电梯停于某层，当有低于该
10、层多个呼叫信号时，电梯先下降到电梯停于某层，当有低于该层多个呼叫信号时，电梯先下降到高的呼叫层，停高的呼叫层，停4S后继续下降到低的呼叫层，最后停止在呼后继续下降到低的呼叫层，最后停止在呼叫的最高层，例如电梯停在叫的最高层，例如电梯停在4楼，楼，3、2、1层同时呼叫，电梯层同时呼叫，电梯先上升到先上升到3楼，停楼，停4S后继续上升到后继续上升到2楼，停楼，停4S后下降到后下降到1楼停楼停止。止。3）电梯在上升过程中任何反向呼叫均无效）电梯在上升过程中任何反向呼叫均无效4）电梯在下降过程中任何反向呼叫均无效）电梯在下降过程中任何反向呼叫均无效5）数码管显示电梯的即时楼层位置。）数码管显示电梯的即
11、时楼层位置。二）二）模块模块I/O说明说明 输入模块：输入模块：S1、S2、S3-1、2、3层上升呼叫层上升呼叫 S6、S5、S4-2、3、4层下降呼叫层下降呼叫 SIN-顶层信号，顶层信号，SIN0-底层信号底层信号 SIN1、SIN2、SIN3、SIN4-一至四层运行信号一至四层运行信号输出模块：输出模块：R1、R2、R3-1、2、3层上升呼叫指示层上升呼叫指示 R6、R5、R4-2、3、4层下降呼叫指示层下降呼叫指示 L1、L2、L3、L4-一至四层选层指示一至四层选层指示 KM1-电梯电机正转（电梯上升）电梯电机正转（电梯上升）KM2-电梯电机反转（电梯下降）电梯电机反转（电梯下降）K
12、MZ-电梯电机制动电梯电机制动三）三）I/O分配分配 输入：输入：S1X3，S2X2，S3X1，S4X0，S5X11，S6X10 SIN1X7，SIN2X6，SIN3X5，SIN4 X4输出：输出：R1-Y1，R2Y6，R3Y3，R4Y4，R5Y11，R6Y10，KM1Y5，KM2Y0四）四）设计要求设计要求1、画出、画出PLC的输入输出设备的接线图；的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成设计说明书、完成设计说明书 三三 乒乓球比赛模拟控制系统设计乒乓球比赛模拟控制系统设计一一 实验目的实验目的 1 掌握掌握PLC电气控制系统的设计方
13、法。电气控制系统的设计方法。2 掌握掌握PLC电气控制系统的设计、调试方法。电气控制系统的设计、调试方法。二二 实验设备实验设备1 PLC型可编程序控制台。型可编程序控制台。2 编程器。编程器。3 实验导线。实验导线。4 控制要求的其他外围设备。控制要求的其他外围设备。三三 设计内容设计内容一）动作要求一）动作要求1 以以PLC八位输出（八位输出（Y0-Y7）模拟乒乓球台。指示灯亮处，）模拟乒乓球台。指示灯亮处，表示球所在位置。表示球所在位置。2 左右双方均可发球，当球台上无球时，置发球有效，若球已左右双方均可发球，当球台上无球时，置发球有效，若球已开始移动，置发球的输入无效。当置某方发球时，
14、球应在开始移动，置发球的输入无效。当置某方发球时，球应在发球方的端点保持不动。发球方的端点保持不动。3 只有当置发球后或球从对方移到端点瞬间挥动该方球拍方可只有当置发球后或球从对方移到端点瞬间挥动该方球拍方可使球逐步向对方移去。过早挥动球拍动作无效；过晚挥动使球逐步向对方移去。过早挥动球拍动作无效；过晚挥动球拍球将按原来移动方向移出球台，接球方失一分，比赛球拍球将按原来移动方向移出球台，接球方失一分，比赛暂停，需重新置发球。暂停，需重新置发球。4 比赛双方都设有记分牌。每次刚进入运行状态时，记分牌清比赛双方都设有记分牌。每次刚进入运行状态时，记分牌清一次零，此后将按要求计分；当球因未及时挥动球
15、拍而出一次零，此后将按要求计分；当球因未及时挥动球拍而出球台时，判对方得一分。球台时，判对方得一分。5 乒乓球移动速度可在左右。乒乓球移动速度可在左右。二）I/O分配 输入 X0：置左方发球 X1：左方球拍 X6：右方球拍 X7：置右方发球输出 Y0Y7：球台面 Y0：左方端点（发球位）Y7：右方端点（发球位）DT0：左方记分牌 DT1：右方记分牌三三）设计要求设计要求1、画出、画出PLC的输入输出设备的接线图；的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成设计说明书、完成设计说明书四四 抢答器的抢答器的PLC控制系统设计控制系统设计一一 实
16、验目的实验目的 1 掌握掌握PLC电气控制系统的设计方法。电气控制系统的设计方法。2 掌握掌握PLC电气控制系统的设计、调试方法。电气控制系统的设计、调试方法。二二 实验设备实验设备1 PLC型可编程序控制台。型可编程序控制台。2 编程器。编程器。3 实验导线。实验导线。4 控制要求的其他外围设备。控制要求的其他外围设备。三设计内容三设计内容 一）一）控制要求控制要求 设计供设计供10组参赛进行抢答的控制系统，有数字显示组参赛进行抢答的控制系统，有数字显示和声音提示。并设有答题时间控制。和声音提示。并设有答题时间控制。1 参赛者只有在主持人按下开始抢答按钮后再开始参赛者只有在主持人按下开始抢答
17、按钮后再开始抢答才有效，否则按抢答器按钮或一直按住抢答抢答才有效，否则按抢答器按钮或一直按住抢答器按钮不放，均不起作用。器按钮不放，均不起作用。2每道答题在规定的时间内完成，超时则自动取消每道答题在规定的时间内完成，超时则自动取消答题资格，显示器数字显示答题资格，显示器数字显示00并报警一声。并报警一声。3在抢答时显示最先抢到的一组的组号，扬声器响在抢答时显示最先抢到的一组的组号，扬声器响一声，其他组均被封锁。一声，其他组均被封锁。4 答答 题完成后自动复位，显示器数字回到题完成后自动复位，显示器数字回到00.二）二）I/O分配分配输入输入 X0主持人开始抢答按钮主持人开始抢答按钮SB0 X1
18、第一组抢答按钮第一组抢答按钮SB1 X2第二组抢答按钮第二组抢答按钮SB2 X3第三组抢答按钮第三组抢答按钮SB3 X4第四组抢答按钮第四组抢答按钮SB4 X5第五组抢答按钮第五组抢答按钮SB5 X6第六组抢答按钮第六组抢答按钮SB6 X7第七组抢答按钮第七组抢答按钮SB7 X10第八组抢答按钮第八组抢答按钮SB8 X11第九组抢答按钮第九组抢答按钮SB9 X12第十组抢答按钮第十组抢答按钮SB10 输出：输出：Y0个位数字个位数字a段控制信号段控制信号 Y1个位数字个位数字b段控制信号段控制信号 Y2个位数字个位数字c段控制信号段控制信号 Y3个位数字个位数字d段控制信号段控制信号 Y4个位
19、数字个位数字e段控制信号段控制信号 Y5个位数字个位数字f段控制信号段控制信号 Y6个位数字个位数字g段控制信号段控制信号 Y7十位数字十位数字a、b段控制信号段控制信号 Y10十位数字十位数字c、d、e、f、g段控制信号段控制信号 Y11扬声器控制制信号扬声器控制制信号三三）设计要求设计要求1、画出、画出PLC的输入输出设备的接线图；的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成设计说明书、完成设计说明书五五 十字路口交通灯控制系统设计十字路口交通灯控制系统设计一一 实验目的实验目的 1 掌握掌握PLC电气控制系统的设计方法。电气控制系统的
20、设计方法。2 掌握掌握PLC电气控制系统的设计、调试方法。电气控制系统的设计、调试方法。二二 实验设备实验设备1 PLC型可编程序控制台。型可编程序控制台。2 编程器。编程器。3 实验导线。实验导线。4 控制要求的其他外围设备。控制要求的其他外围设备。三三设计内容设计内容 一）一）控制要求控制要求 本系统要求实现正常时序控制和急车强通控制两种控制方式本系统要求实现正常时序控制和急车强通控制两种控制方式 1 正常顺序控制要求如下：正常顺序控制要求如下：信号灯受一个起动开关控制。当起动开关接通时，信号灯信号灯受一个起动开关控制。当起动开关接通时，信号灯系统开始工作。先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红
21、灯亮系统开始工作。先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s，到，到20s时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1s（亮，熄）（亮，熄），绿灯闪亮，绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s，到，到2s时，时，东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西黄灯熄，东西红灯亮，同时南北红灯熄，南北绿灯亮。东西红灯亮维持东西红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持，南北绿灯亮维持25s，到，到25s时，南时，南北绿灯闪亮北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮
22、，并维持后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到，到2s时，时，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二周期的动作。以后周而复始的循环。开始第二周期的动作。以后周而复始的循环。当起动开关断开时，所以信号灯熄灭。当起动开关断开时，所以信号灯熄灭。急车强通控制要求如下：急车强通控制要求如下：急车强通信号受急车强通开关控制，无急车时，急车强通信号受急车强通开关控制，无急车时，信号灯按正常顺序控制，有急车来时，将急车强信号灯按正常顺序控制，有急车来时，将急车强通开关接通，不管原来的信号灯的状态如何，一通开关接通，不管原来的信号灯的状态如
23、何，一律强制让急车来方向的绿灯亮，使急车放行，直律强制让急车来方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向上的绿灯闪立即转为急车放行方向上的绿灯闪3次，随后按次，随后按正常时序控制。正常时序控制。急车强通信号只能响应一路方向的急车，若两个急车强通信号只能响应一路方向的急车，若两个方向先后来急车，则响应先来的一方，随后在响方向先后来急车，则响应先来的一方，随后在响应另一方。应另一方。二二）I/O分配分配 输入：输入：起动开关起动开关-X0 东西急车强通开关东西急车强通开关-X1
24、 南北急车强通开关南北急车强通开关-X2 输出：输出：南、北绿灯南、北绿灯-Y0 南、北黄灯南、北黄灯-Y1 南、北红灯南、北红灯-Y3 东、西绿灯东、西绿灯-Y4 东、西黄灯东、西黄灯-Y5 东、西红灯东、西红灯-Y6三三）设计要求设计要求1、画出、画出PLC的输入输出设备的接线图；的输入输出设备的接线图；2、完成梯形图、指令表的程序设计；、完成梯形图、指令表的程序设计；3、完成设计说明书、完成设计说明书课题设计及课题设计报告的要求1 完整的设计任务书2 完成系统组态或硬件配置3 正确合理地进行编程元件的地址分配4 画出输入/输出接线图及相关的图纸5 设计PLC控制程序（梯形图和指令表）6 电气元件的选择和有关计算7 电气设备明细表8 编制系统的操作说明9 编制系统的调试说明及注意事项10 设计体会11 列出参考文献