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1、文档 1 PLC 课程设计 学 院：机械与电子学院 专 业：机械电子工程 班 级：093152 姓 名：吴华灿 学 号：09315225 指导教师：万智辉 2012 年 06 月 15 日 文档 2 目 录 前 言.3 第一 设计任务书.4 1、设计题目.6 2、设计要求.6 3、设计方案.6 4、编程元件地址分配.6 5、设计软件.7 第二 设计步骤.8 第三 设计程序.8 第四 结论及设计心得.13 文档 3 前言 在进行 PLC 控制系统设计时，需要全面系统地考虑系统的控制要求，最大限度地满足系统的控制要求，从实际出发，设计一个可靠性高、技术先进合理、易操作、易维护、低成本的 PLC控制
2、系统。一、控制系统设计的基本原则 同其他电气控制系统一样，PLC 控制系统的设计原则就是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求，从而保证生产过程安全、可靠、稳定、高效地进行。基本的设计原则如下。1、满足被控对象的要求 PLC 控制系统设计的首要任务就是要充分满足被控对象对控制系统提出的要求，这也是PLC 控制系统设计中最重要的原则。为了实现系统的控制目标，要求设计人员对被控对象和生产现场做深入细致的调查研究，详细收集有关的设计资料，包括生产现场的作业环境，生产设备的相关参数，控制设备的操作方式和操作顺序;，以及相关的管理经验等。在制订控制方案时，要与现场的管理人员、技术人员及操作人员
3、共同研究，紧密配合，共同拟订控制方案，解决设计中的疑难问题和重点问题。在制订控制系统的控制方案时，要从工程实际出发，要充分考虑系统功能的组成及实现，主要从以下方面考虑。机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护和连锁。系统的工作方式(如手动、自动、半自动)。生产设备内部机械、电气、仪表、气动、液压等各个系统之间的关系。PLC 与上位计算机、交直流调速器、工业机器人等智能设备的关系。系统的供电方式、接地方式及隔离屏蔽问题。网络通信方式。数据显示的方式及内容。安全保护措施及紧急情况处理。2、确保系统安全可靠、操作简单 确保 PLC 控制系统的安全可靠、长期稳定地连续运行，这是任何一个控制系统的生命线
4、。为此，必须在控制方案的制定、控制设备的选择及应用程序的编制方面都要建立在确保控制系文档 4 统安全可靠的基础上。在操作上，要保证系统操作的简单有效，尤其是在设计控制程序时，不仅要保证在正常的工作条件下的正确运行，还必须充分考虑到在非正常的工作条件下(如电源突然掉电再上电，操作人员的误操作，非法操作等)，系统仍能正常工作。要求控制程序只能接受合法操作，拒绝非法操作。3、尽量减少工程成本和维护费用 任何一个控制系统都能改善作业环境，提高劳动生产率，改进产品质量。但是，如何在满足生产工艺要求的前提下，设计一个低成本、低维护费用的 PLC 控制系统，这也应当是进行 PLC控制系统设计时要考虑的一个基
5、本设计原则，使得设计出来的 PLC 控制系统，既可靠、高效，又经济、实用。4、适当留有扩展裕量 PLC 具有易于系统扩展的能力，以 PLC 作为主控制器的控制系统，要考虑和利用这种易于系统扩展的能力。在进行 PLC 控制系统设计时，要考虑到今后生产工艺的改进和控制功能的扩充问题。在进行控制系统组态时，要留有适当的 二PLC 的基本工作原理 与普通微机类似，PLC 也是由硬件和软件两大部分组成。在软件的控制下，PLC才能正常的工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PLC 的基本工作过程如下：（1）输入现场信息。在系统软件的控制之下，顺利扫描各输入点，读入各输入点的状态。（2）执行程序。顺次扫描
6、用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算。（3）输出控制信号。根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器（锁存器）向个输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行，每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC 的扫描周期通常为几十毫秒。文档 5 三、PLC 的应用（1）自1969 年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台 PLC 面世以来，它 的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用为处理器的优点来满足各种工业领域的实施控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒
7、弃了危机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格的形成一套以继电器梯图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观，方便易学，调试和查错都很容易。这样就破除了电脑的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。（2）PLC 在现代工业自动化控制是最值得重视的先进控制技术，现已成为现代工业控制三大支柱（PLC,CAD/CAM,ROBOT）之一。它以其可靠性高，逻辑性强，体积小，可在线修改控制程序，具有远程通信联网功能，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制，具有高速计算与位控等高性能模块等优异功能，正在日益取代由大量中间继电器，时间继电器，计数继电器等组成的传统继电器-接触器控制系统，在
8、机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC 应用的深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。文档 6 第一 设计任务书 1、设计题目 自动打铃控制器 2、设计要求 学校的作息时间表如表 1 所示。表 1 作息时间 上课铃与下课铃的铃音不同(铃音响的频率不同，上课铃为长音：响 2s，停 1s：下课铃为短音：响 05s，停 05s)，其他的铃音为连续音。每次打铃的时间为 15s。星期六、星期日不打铃。3、设计方案 (1)控制任务分析 在本次设计中，主要任务有：根据作息时间表自动打铃。要使电子钟在预先设定的时刻，如 7：40，自动启动上课铃的控制
9、程序，可对这一时刻的特征进行编程，当文本显示 7：40 时，自动启动驱动铃音电路和 15s的延时程序。4、编程元件地址分配 在本次设计中，涉及到的各种编程元件很多，要对各种编程元件科学、合理地分配编程地文档 7 址。(1)输入输出继电器地址分配 编程元件 I/O 端子 电路器件 作用 输入继电器 I0.0 S0 系统开关 I0.1 S1 系统开关 输出继电器 Q0.0 HA 铃音驱动 表 2 输入输出继电器地址分配(2)其他编程元件的地址分配 编程元件 编程地址 符号 作用 辅助继电器 M1.0 M10 自锁使系统持续工作 M1.1 M11 上、下课以外响铃时间到 M1.2 M12 上课时间到
10、 M1.3 M13 下课时间到 使能继电器 V14.7 V 开启 TD-200 定时器 T101 T1 其他铃（15 秒）T102 T2 上课铃（15 秒）T103 T3 下课铃（响 2 秒）T104 T4 下课铃（停 1 秒）T105 T5 下课铃（15 秒）TD-200 VB40-VB66 TD 显示时间 表 3 其他编程元件的地址分配(3)输入输出接线图 图 2 输入输出接线图 5、设计软件（1）、计算机辅助设计编程 文档 8 计算机辅助设计编程是通过专用的 PLC 编程软件，在计算机上进行程序设计，可以进行在线编程或者离线编程，也可以进行离线仿真或者在线调试。通过专用的 PLC 编程软
11、件，还可以方便地实现程序存取、加密或生成 EXE 类型的应用程序。第二 设计步骤 图 3 用 PLC 进行控制系统设计的一般步骤 第三 设计程序 文档 9 文档 10 文档 11 文档 12 文档 13 第四 结论及设计心得 通过这次课程设计，使我对 PLC 这门程更加深刻的了解，使我掌握了 PLC 的工作原理及 PLC的设计步骤及原理，为我以后的课程学习打下了坚实的基础，也为我以后的其他专业课的学习打下了坚实的基础，最重要的是强化了自己的动手能力，使我恐固了理论知识的同时，而且还把理论化为实践，也为以后的工作打下基础。在这次课程设计中，我遇到了很多难题，通过自己努力和老师的指导下，解决了很多难题。使我磨练了自己的耐性，加强了独立思考、研究问题的兴趣。我会继续刻苦钻研，多实践，解决实验中的问题，丰富自己的知识，争取更大的进步！