基于PLC的自控成型控制系统设计样本.doc
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1、资料内容仅供您学习参考,如有不当之处,请联系改正或者删除。 课程设计说明书题目: 基于PLC的自控成型控制系统设计系 别: 机械工程学院专 业 班 级: 机设10-12班 学 号: 302618 学 生 姓 名: 李文龙 指 导 教 师: 杜菲 0 1 月 12日安徽理工大学课程设计( 论文) 任务书 机械工程学院 测控教研室 学 号学生姓名李文龙专业( 班级) 机设10-12班设计题目基于PLC的自控成型控制系统设计设计技术参数(1) 按下启动键, 上面油缸的活塞B向下运动。(2) 当B活塞下降到终点时,A的活塞向右运动, C的活塞向左运行。(3) 当A、 C活塞运动到终点后, 首先A、 C
2、油缸返回然后B油缸返回。设计要求(1) 按下启动按钮后,B液压缸向下运动。(2) 当B向下运动到终点后, A、 C开始运动当运动到终点时原料成型。(3) A、 C液压缸先返回, 当A、 C返回到初态时, B液压缸开始返回。(4) B返回到初态时, 取出成品, 加工下一工件。工作量课程设计说明书一份, 要求附录中包含软件主界面、 控制主程序以及硬件接线图。工作计划第一周: 查阅相关资料和书籍, 了解PLC技术、 设计方法及液压缸和电磁阀的知识; 掌握自控成型系统的工艺过程和设计要求。第二周: 进行程序的设计及电磁阀的选用等等。第三周: 控制程序的模拟运行调试, 找出缺点并加以改进。第四周: 整理
3、设计内容及相关数据, 编写课程设计说明书。参考资料1 方程远. 电气控制原理与设计.宁夏人民出版社,2 秦春斌,张继伟. PLC基础及应用教程. 北京:机械工业出版社, .3 廖常初. 可编程序控制器应用技术( 第四版) . 重庆大学出版社, . 4 李开慧. 电工电子技术基础. 人民邮电出版社 5张利平主编液压气压系统设计手册北京: 机械工业出版社, 1997. 6 许贤良, 王传礼. 液压传动. 北京: 国防工业出版社( 第二版) , .7 冯清秀. 机电传动控制. 武汉: 华中科技大学出版社 ( 第五版) , .指导教师签字教研室主任签字 01月12日 学生姓名: 李文龙 学号: 专业班
4、级: 机设1012班 课程设计题目: 基于PLC的自控成型控制系统设计 指导教师评语: 成绩: 指导教师: 年 月 日安徽理工大学课程设计( 论文) 成绩评定表摘要随着技术的发展, 其控制功能不断增强, 可编程程序控制器还能够进行算术运算, 模拟量控制、 顺序控制、 定时、 计数等, 并经过数字, 模拟的输入、 输出控制各种类型的机械生产过程。长期以来, PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场, 其提供的安全和完善的解决方案, 为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用, 在电力、 冶金、 化工、 机械等行业发挥了重大作用, 被公认为现代工业自动化三大支柱之一。在成型机
5、的生产线中应用PLC控制具有结构简单, 编程方便, 操作灵活, 使用安全, 工作稳定, 性能可靠和抗干扰能力强等特点, 是一种很有效的自动控制方式, 是材料成型生产实现高效、 低成本、 高质量自动化生产的发展方向。不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证; 而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度, 有非常好的经济效益和社会效益。本文就是利用PLC控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。 自控成型系统主要由工作台、 液压缸A、 B、 C以及相应的电磁阀和信号灯等几部分组成。该自动成型系统是利用油的压力来传递能量, 以实现材料( 如: 钢筋) 加工工艺的要求。该自动成型系统是利
6、用PLC控制液压缸A、 B、 C的三个电磁阀有序的打开和关闭, 以便使油进入或流出液压缸, 从而控制各油缸中活塞有序运动, 活塞带动连杆运动, 给相应的挡块一个压力, 这样就能够使材料成型。关键词: 可编程程序控制器; PLC; 液压缸目 录第一章 绪论11.1课程设计的背景11.2课程设计任务11.3课程设计的意义2第二章PLC简介32.1 PLC的由来32.2 PLC的定义32.3 PLC的构成42.4 PLC的各组成元素的构成及功能42.5 PLC工作原理6第三章液压传动系统83.1液压系统基本回路83.3液 压 缸8第四章 程序设计104.1设计思想、 程序框图、 梯形图104.2程序
7、设计与说明124.3I/O地址表分配: 134.4指令表134.5 GX Simulator 仿真模拟14第五章实验调试175.1运行调试175.2实验步骤17设计总结20参考文献21第一章 绪论1.1课程设计的背景当前, 在国内外PLC已广泛应用冶金、 石油、 化工、 建材、 机械制造、 电力、 汽车、 轻工、 环保及文化娱乐等各行各业, 随着PLC性能价格比的不断提高, 其应用领域不断扩大。从应用类型看, PLC的应用大致可归纳为以下几个方面: 开关量逻辑控制、 运动控制、 过程控制、 数据处理、 通信联网等等。PLC系统与通用计算机可直接或经过通信处理单元、 通信转换单元相连构成网络,
8、以实现信息的交换, 并可构成”集中管理、 分散控制”的多级分布式控制系统, 满足工厂自动化( FA) 系统发展的需要。为适应工业环境使用, 与一般控制装置相比较, PLC机有以下特点: 可靠性高, 抗干扰能力强; 通用性强, 控制程序可变, 使用方便; 功能强, 适应面广; 编程简单, 容易掌握; 减少了控制系统的设计及施工的工作量; 体积小、 重量轻、 功耗低、 维护方便等。因此我们基于PLC自控成型控制系统的设计, 来满足生产上的需要, 从而大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度, 有非常好的经济效益和社会效益。1.2课程设计任务一、 控制要求利用PLC构成一个自控成型系统,用LED发光管
9、来演示系统工作状态。其中S1, S6用于指示油缸到位开关; K1至K4用于指示电磁阀的工作状态。( 1) 初始状态,当原料放入成型机时, 各油缸为初始状态:K1=K2=K4=OFF,K3=ON, S1=S3=S5=OFF,S2=S4=S6=ON。( 2) 按下启动键S0,则 K2=ON,上面油缸的活塞B向下运动,使S4=OFF。( 3) 当该油缸活塞下降到终点时,S3=ON,此时启动左液压缸,A的活塞向右运动,C的活塞向左运行,K1=K4=ON, K3=OFF,使S2=S6=OFF。( 4) 当A缸活塞运行到终点时, S1=ON, 而且C缸活塞也到终点, S5=ON时, 原料已成型, 各油缸开
10、始返回原位。首先, A、 C油缸返回, K1=K4=OFF, K3=ON, 使S1=S5=OFF。( 5) 当A、 C油缸返回到初始位置, S2=S6=ON时, B油缸返回, K2=OFF, 使S3=OFF。( 6) 当B油缸返回到初始状态, S4=ON时, 系统回到初始状态, 取出成品; 放入原料后, 按下启动按钮, 重新启动, 开始下一工件的加工。二、 课题要求(1) 按题意要求, 画出 PLC 端子接线图及控制梯形图。(2) 完成 PLC 端子接线工作, 并利用编程器输入梯形图控制程序, 完成调试。(3) 完成课程设计说明书。1.3课程设计的意义经过课程设计的实践, 使学生巩固和深化对P
11、LC理论知识的理解; 培养学生运用所学PLC知识和技能, 配合相关技术资料的查询, 独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力; 进一步提高学生对PLC控制系统分析、 设计的能力。经过对PLC自控成型控制系统的设计, 使材料成型生产实现高效、 低成本、 高质量自动化生产的发展方向。不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证; 而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度, 有非常好的经济效益和社会效益。本文就是利用PLC控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。第二章PLC简介2.1 PLC的由来 在PLC问世之前, 工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十
12、分明显的缺点: 体积大、 耗电多、 可靠性差、 寿命短、 运行速度慢、 适应性差, 特别当生产工艺发生变化时, 就必须重新设计、 重新安装, 造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状, 1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司( GM) , 为了适应汽车型号不断更新的要求, 以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势, 提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置, 为此, 特拟定了十项公开招标的技术要求, 即: (1)编程简单方便, 可在现场修改程序; (2)硬件维护方便, 最好是插件式结构; (3)可靠性要高于继电器控制装置; (4)体积小于继电器控制装置; (5)可将数据直接送入管理
13、计算机; (6)成本上可与继电器柜竞争; (7)输入能够是交流115V; (8)输出为交流115V, 2A以上, 能直接驱动电磁阀; (9)扩展时, 原有系统只需做很小的改动; (10)用户程序存储器容量至少能够扩展到4KB。根据招标要求, 1969年美国数字设备公司(DEC) 研制出世界上第一台PLC( PDP14型) , 并在通用汽车公司自动装配线上试用, 获得了成功, 从而开创了工业控制新时期。从此, 可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来, 而且, 在工业发达国家发展很快。2.2 PLC的定义 在PLC的发展过程中, 美国电气制造商协会( NEMA) 经过4年的调查, 于1980年把
14、这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器( Programmable Controller) , 英文缩写为PC, 并作如下定义: ”可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令, 并实现逻辑运算、 顺序控制、 计数、 计时和算术运算功能, 用来对各种机械或生产过程进行控制。” 国际电工委员会( IEC) 曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿, 1985年1月又发表了草案第二稿, 1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是: ”可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,
15、用来在其内部存储执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计数、 和算术运算等操作的指令。并经过数字式和模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备, 都应按易于与工业系统联成一个整体, 易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境, 它必须具有很强的抗干扰能力、 广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。2.3 PLC的构成从结构上分, PLC分为固定式和组合式( 模块式) 两种。固定式PLC包括CPU板、 I/O板、 显示面板、 内存块、 电源等, 这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、 I/O
16、模块、 内存、 电源模块、 底板或机架, 这些模块能够按照一定规则组合配置。2.4 PLC的各组成元素的构成及功能 CPU. CPU是PLC的核心, 起神经中枢的作用, 主要由运算器、 控制器、 寄存器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态总线构成, CPU单元还包括外围芯片、 总线接口及有关电路。每套PLC至少有一个CPU, 它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据, 用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据, 并存入规定的寄存器中, 同时, 诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后, 从用户程序存储器中逐条读取指令, 经分析后再按指令规定的
17、任务产生相应的控制信号, 去指挥有关的控制电路。对使用者来说, 不必详细分析CPU的内部电路, 但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作, 由它读取指令、 解释指令及执行指令, 但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算, 在控制器指挥下工作。寄存器参与运算, 并存储运算的中间结果, 它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数, 它们决定着PLC的工作速度, IO数量及软件容量等, 因此限制着控制规模。I/O模块.PLC与电气回路的接口, 是经过输入输出部分( I/O) 完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路, 其输入暂存器反映
18、输入信号状态, 输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统, 输出模块相反。I/O种类有开关量输入( DI) , 开关量输出( DO) , 模拟量输入( AI) , 模拟量输出( AO) 等。开关量是指只有开和关( 或1和0) 两种状态的信号, 模拟量是指连续变化的量。常见的I/O分类如下: 开关量: 按电压水平分, 有220VAC、 110VAC、 24VDC, 按隔离方式分, 有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量: 按信号类型分, 有电流型( 4-20mA,0-20mA) 、 电压型( 0-10V,0-5V,-10-10V) 等, 按精度分, 有12bit,14bi
19、t,16bit等。内存.内存主要用于存储程序及数据, 是PLC不可缺少的组成单元。不同机型的PLC期内存大小也不尽相同, 除主机单元的已有的内存区外, 大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时, 有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有: 交流电源( 220VAC或110VAC) , 直流电源( 常见的为24VAC) 。底板或机架.大多数模块式PLC使用底板或机架, 其作用是: 电气上, 实现各模块间的联系, 使CPU能访问底板上的所有模块, 机械上, 实现各模块间的连接, 使各模块构成一个整体。PLC系统的其它设备.
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