大工19秋《可编程控制器》大作业题目及要求【题目三答案】.pdf

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1、网络教育学院网络教育学院可编程控制器大作业可编程控制器大作业题题目目：运料小车三位控制系统设计运料小车三位控制系统设计学习中心：奥鹏学习中心：奥鹏层层次：次：专专业：业：电力系统自动化技术年年级：级：2019 年 /秋 季学学号：号：学学生：生：辅导教师：辅导教师：完成日期：完成日期：2019 年 11 月 15日题目三：运料小车三位控制系统设计题目三：运料小车三位控制系统设计运料小车控制示意图如下图所示，小车在初始状态时停在中间，限位开关I0.0 为 ON，按下起动按钮 I0.3，小车开始右行，并按图所示的顺序运动，最后返回并停在初始位置。设计要求：设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PL

2、C）的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍；（2）设计选用西门子S7200 系列 PLC，画出控制系统的顺序功能图，使用 STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图截图后放到作业中）；（3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。一、PLC 的产生和发展PLC 是可编程序控制器的简称,它是一种数字运算电子系统，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。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的自动控制中。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻

3、辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年，美国最大的汽车制造商通用汽车制造公司（GM），为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用“面向控制过程，面向对象”的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用，第二年，美国数字公司研制出了基于

4、集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller(PC)。上世纪 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3040%。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。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。二、PLC 的

5、主要性能指标PLC 的性能指标一般从以下几个方面考虑：（1）存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型 PLC 的用户存储器容量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。（2）I/O 点数输入/输出（I/O）点数是 PLC 可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量 PLC 性能的重要指标。I/O 点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。（3）扫描速度扫描速度是指 PLC 执行用户程序的速度，是衡量 PLC 性能的重要指标。一般以扫描 1K 字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以 ms/K 字为单位。PLC

6、用户手册一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种 PLC 执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。（4）指令的功能与数量指令功能的强弱、数量的多少也是衡量 PLC 性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多，PLC 的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。（5）内部元件的种类与数量在编制 PLC 程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，表示 PLC 的存储和处理各种信息的能力越强。（6）特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量 PLC 产品的

7、一个重要指标。近年来各 PLC 厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使 PLC 的控制功能日益扩大（7）可扩展能力PLC 的可扩展能力包括 I/O 点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择 PLC 时，经常需要考虑 PLC 的可扩展能力。三、PLC 的特点及应用分类PLC 主要有一下几个特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）编程简单、易学（3）功能完善（4）通用性强（5）设计、安装、调试工作量小，维护方便（6）体积小，能耗低 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同

8、时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。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，使用情况主要分为如下几类:（1）开关量的逻辑控制（2）模拟量控制（3）运动控制（4）过程控制（5）数据处理（6）通信及联网四、控制系统顺序功能图四、控制系统顺序功能图本文设计选用西门子 S7200 系列 PLC-S7-222，八个数字量输入，六个数字量输出，能完全满足本设计的需求。控制系统的 IO 设计如下表 2.1 所示：表 2.1 IO 地址表输入I0.

9、0中间定位开关I0.1右端定位开关I0.2左端定位开关I0.3启动开关控制系统顺序功能图如下图 2.1 所示输出Q0.0小车右移Q0.1小车左移SM0.0I0.0为ON，I0.3启动M0.1Q0.0右移M0.2Q0.1左移M0.3Q0.0右移M0.4停止图 2.1 控制系统顺序功能图五、控制系统程序梯形图五、控制系统程序梯形图本设计的 PLC 控制系统梯形图使用 STEP7-MicroWIN 编程软件进行设计。具体梯形图如图 2.2 所示：图 2.2 控制系统程序梯形图程序运行过程：（1）小车在中间位置，I0.0 为 ON，按下启动开关，小车右移 Q0.0 为 1.（2）小车运行到右端点，I0.1 为 ON，小车开始左移，Q0.1 为 1.（3）小车运行到左端点，I0.2 为 ON，小车开始左移，Q0.0 为 1.（4）小车运行到中点，I0.0 为 ON，小车停止.设计心得通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的 PLC 控制系统原理有了进一步的了解，对于 PLC 顺序控制的设计和程序的编写有了更进一步的经验和体会，提高了本人对 PLC 的分析和运用能力，由于本人水平有限，对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。最后感谢我的授课老师，他们渊博的知识和深入浅出的讲解激发我求知的欲望，帮助我理解一个个晦涩难懂的专业术语引领我进入深邃而严谨的学术殿堂。