PLC課程設計自動售汽水機

1、PLC課程設計 學校：東華理工大學學院：高等職業(yè)技術學院班級：學號：姓名：王澤指導老師：傅志堅目錄PLC簡介1課程設計報告要求及實驗設備3課題一：四節(jié)傳送帶的模擬4課題二：自動售汽水機9課題三：液體混合裝置控制的模擬12課題四：十字路口交通燈控制的模擬15課程設計總結20PLC簡介PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC

2、的基本結構PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： a、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描

3、的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場

4、輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊。 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。PLC的工作原理一. 掃描技術 當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段

5、，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷

6、新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄

7、存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。 PLC內部運作方式雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數(shù)器等名稱，但PLC內部并非實體上具有這些硬件，而是以內存與程式編程方式做邏輯控制編輯，并借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執(zhí)行階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階

8、梯圖程式碼以掃描方式讀入CPU 中并最后執(zhí)行控制運作。在整個的掃描過程包括三大步驟，“輸入狀態(tài)檢查”、“程式執(zhí)行”、“輸出狀態(tài)更新”說明如下： 步驟一“輸入狀態(tài)檢查”：PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關或傳感器狀態(tài)（1 或0 代表開或關），并將其狀態(tài)寫入內存中對應之位置Xn。步驟二“程式執(zhí)行”：將階梯圖程式逐行取入CPU 中運算，若程式執(zhí)行中需要輸入接點狀態(tài)，CPU直接自內存中查詢取出。輸出線圈之運算結果則存入內存中對應之位置，暫不反應至輸出端Yn。步驟三“輸出狀態(tài)更新”：將步驟二中之輸出狀態(tài)更新至PLC輸出部接點，并且重回步驟一。 此三步驟稱為PLC之掃描周期，而完成所需的時間稱為PL

9、C 之反應時間，PLC 輸入訊號之時間若小于此反應時間，則有誤讀的可能性。每次程式執(zhí)行后與下一次程式執(zhí)行前，輸出與輸入狀態(tài)會被更新一次，因此稱此種運作方式為輸出輸入端“程式結束再生”課程設計報告要求及實驗設備課程設計報告的要求：1、 確定I/O點，分配I/O地址2、 畫出PLC與I/O的連接線路圖3、 程序設計根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設計方法來設計PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。4、 程序聯(lián)機調試敘述出該程序的運行結果，并與設計要求進行比較。5、 設計中的心得體會及建議實驗設備：THSMS-2型網(wǎng)絡型可編程控制器

10、試驗箱一臺安裝了STEP 7-MicroWIN V4.0編程軟件的計算機一臺PC/PPI編程電纜一根導線若干課題一：四節(jié)傳送帶的模擬有一個用四條皮帶運輸機的傳送系統(tǒng)，分別用四臺電動機帶動，控制要求如下： 啟動時先起動最末一條皮帶機，經(jīng)過5秒延時，再依次起動其它皮帶機。 停止時應先停止最前一條皮帶機，待料運送完畢后再依次停止其它皮帶機。 當某條皮帶機發(fā)生故障時，該皮帶機及其前面的皮帶機立即停止，而該皮帶機以后的皮帶機待運完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，經(jīng)過5秒延時后，M3停，再過5秒，M4停。當某條皮帶機上有重物時，該皮帶機前面的皮帶機停止，該皮帶機運行5秒后停，而該皮帶機以后的皮帶

11、機待料運完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再過5秒，M4停。1、 確定I/O點I點：六個，啟動SB1，停止SB2，負載或故障A、負載或故障B、負載或故障C、負載或故障DO點：四個，皮帶M1、皮帶M2、皮帶M3、皮帶M42、 分配I/O地址SB1I0.0 M1Q0.0SB2I0.5 M2Q0.1AI0.1 M3Q0.3BI0.2 M4Q0.4CI0.3DI.43、 PLC與I/O的連線圖4、 梯形圖和語句表語句表：LDN I0.1AN I0.3AN I0.2A I0.0O Q0.3AN M0.3AN I0.4LPS= Q0.3AN M0.2AN M0.3TON T37, 50LR

12、DAN M0.1AN M0.2AN M0.3TON T38, 100LPPAN M0.0AN M0.1AN M0.2AN M0.3TON T39, 150LD I0.5O M0.0O I0.4O I0.1A Q0.3= M0.0TON T40, 50LD T40O M0.1O I0.2A Q0.3= M0.1TON T41, 50LD T41O M0.2O I0.3A Q0.3= M0.2TON T42, 50LD T42O M0.3A Q0.3= M0.3LD T37= Q0.2LD T38= Q0.1LD T39= Q0.0混合LD Q0.2TON T37, 600LD I0.3AN T3

13、8TON T38, 20LD I0.4AN Q0.3AN Q0.1AN Q0.2= Q0.0LD I0.1AN Q0.2A I0.4AN Q0.3= Q0.1LD I0.2AN Q0.0AN Q0.3A I0.4AN T37= Q0.2LD T37O Q0.3A I0.4AN T38= Q0.35、 工作過程按下啟動按鈕SB1，動合觸點I0.0閉合，Q0.3保持閉合，皮帶機M4運動，此時T37開始計時，5s后皮帶機M3起動，依次通過計時器T38，T39控制皮帶機M2，M1的起動。當按下停止按鈕SB2時，動合觸點I0.5閉合，M0.0的常閉觸點斷開，T39開始計時，控制Q0.0的通斷，使皮帶機M

14、3停轉，同理，通過M0.1,M0.2的通斷來控制T38，T37工作，從而控制Q0.1，Q0.0的通斷來控制M2,M1的轉動。當出現(xiàn)故障時，例如M2有故障，則T38，T39的動合觸點斷開，M1,M2停止工作，此時T37開始計時，5S后Q0.2斷開，M3停轉，接著T42開始計時，經(jīng)過5S后Q0.3斷開，M4停轉。其他故障同理。課題二：自動售汽水機此售貨機可投入1元，2元硬幣，投幣口味LS1，LS2；當投入的硬幣總值大于8元時，汽水指示燈L1亮，此時按下出汽水按鈕SB，則汽水口L2出汽水，10秒后自動停止。不找錢，不結余，下一次投幣又重新開始。1、 確定I/O點I點有3個：1元M1，2元M2，汽水Q

15、S。O點有2個：汽水按鈕A，汽水出口B。2、 分配I/O地址M1I0.0M2I0.1QSI0.2AQ0.0BQ0.13、 PLC與I/O的連線圖4、 梯形圖和語句表語句表：LD I0.0LD C20O Q0.1CTU C20, 2LD C20O I0.1LD C21O Q0.1CTU C21, 4LD C21O Q0.0AN T37AN Q0.1= Q0.0LD I0.4A Q0.0O Q0.1AN T37= Q0.1TON T37, 505、 工作過程每當按下一元按鈕I0.0時，表示投幣一元，C20開始計數(shù)，按到八次時，即Q0.0帶電，汽水指示燈L1亮，當按下出水口IO.4時，Q0.1帶電，

16、出水口燈L2亮，且T37開始計時10s，10s后線圈Q0.0和Q0.1失電，出水口燈L2滅。 當按下二元按鈕I0.1時，表示投幣二元，C21開始計數(shù)，當按到四下時，Q0.0帶電，汽水指示燈L1亮，再按I0.4時，Q0.0帶電，出水口L2燈亮，T37開始計時10s，10s后線圈Q0.0和Q0.1失電，出水口燈L2滅。當按下一元投幣按鈕I0.0和二元投幣按鈕I0.1時，C20和C21分別計數(shù)，當其中投幣大于等于八元時，線圈Q0.0帶電，汽水指示燈L1亮，再按I0.4時，Q0.0帶電，出水口L2燈亮，T37開始計時10s，10s后線圈Q0.0和Q0.1失電，出水口燈L2滅。課題三：液體混合裝置控制的

17、模擬初始狀態(tài):裝置投入運行時，容器內為放空狀態(tài)。啟動操作:按下啟動按鈕SB1，液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達SL2時，SL2接通，關閉液體A閥門YV1，打開液體B閥門YV2。液面到達SL1時，關閉液體B閥門YV2，攪動電機M開始攪動。攪動電機M工作1min后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，再過2OS秒后，容器放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。停止操作： 按下停止按鈕后，要處理完當前循環(huán)周期任務后，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)。1、 確定I/O點I點有4個：啟動開關按鈕SB1液體傳感器SL1 SL2 SL3O點有4個：液體A閥門YV1

18、，B閥門YV2，混合液閥門YV3，攪拌電動機KM。2、 分配I/O地址SL1I0.2 YV1Q0.0SL2I0.1 YV2Q0.1SL3I0.3 攪拌電動機Q0.2SB1I0.4 YV3Q0.33、 PLC與I/O的連線圖4、 梯形圖和語句表語句表LD Q0.2TON T37, 600LD I0.3AN T38TON T38, 20LD I0.4AN Q0.3AN Q0.1AN Q0.2= Q0.0LD I0.1AN Q0.2A I0.4AN Q0.3= Q0.1LD I0.2AN Q0.0AN Q0.3A I0.4AN T37= Q0.2LD T37O Q0.3A I0.4AN T38= Q

19、0.35、 工作過程按下啟動按鈕SB1時，I0.4觸點接通，Q0.0線圈帶電，液體閥門YV1燈亮；當把傳感器SL2閉合時，I0.1觸點接通，Q0.1線圈帶電，液體B閥門打開YV2燈亮，同時液體A閥門關閉YV1等滅；當把傳感器SL1閉合時，Q0.2線圈帶電，攪拌電動機轉動，同時液體B閥門關閉YV2燈滅，T37開始計時1min，1min后Q0.2失電，Q0.3線圈得電，混合液體閥門打開YV3燈亮；當把傳感器SL3閉合時，T38開始計時20s，20s后混合液體閥門閉合YV3燈滅。課題四：十字路口交通燈控制的模擬東西方向綠燈亮30s，閃爍2s后滅，黃燈亮3s后滅，紅燈亮20s后滅。而對應南北方向的紅燈

20、亮35s后滅，綠燈亮15s，閃爍2s后滅，黃燈亮3s后滅，如此循環(huán)。1、 確定I/O點I點有1個：為程序運行的開關QS。 O點有6個: 分別為南北方向的綠燈HL1、黃燈HL2、紅燈HL3，以及東西綠燈HL4、黃燈HL5、紅燈HL6。2、 分配I/O地址QSI0.0HL1Q0.0HL2Q0.1HL3Q0.2HL4Q0.3HL5Q0.4HL6Q0.53、 PLC與I/O的連線圖4、 梯形圖和語句表語句表LD I0.0AN T41TON T37, +250LD T37TON T41, +300LD I0.0AN T37TON T43, +200LD T43TON T47, +220TON T44, +30LD T44TON T42, +20LD T37TON T38, +250LD T38TON T48, +270TON T39, +30LD T39TON T40, +20LDN T37A I0.0= Q0.2LD T37= Q0.5LD Q0.2AN T43LD T43AN T44A T59OLD