課程設(shè)計(jì)自動旋轉(zhuǎn)檢測的PLC控制

1、湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱:電器控制與PLC課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：自動旋轉(zhuǎn)檢測的PLC控制系 別：通信與控制工程系 專 業(yè)：自動化 班 級： 自動化三班 學(xué)生姓名: 李園園 嚴(yán)斌 劉陽 彭永權(quán) 學(xué) 號: 09421340 09421333 09421335 09421320起止日期:2012年11月5日 2012年11月19日指導(dǎo)教師: 曹鋒 張斌教研室主任： 岳舟指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日成績評定項(xiàng) 目權(quán)重成績嚴(yán)斌李園園劉陽彭永權(quán)1、設(shè)計(jì)過程中出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計(jì)質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計(jì)報(bào)告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績教研室審核意見：教研室主任簽

2、字： 年 月 日教學(xué)系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘 要隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，可編程控制器（PLC）不斷更新，PLC控制已經(jīng)成為自動控制中最常見控制方式之一。由于可編程控制器能夠很好的自動檢測旋轉(zhuǎn)可以改變其控制方式以及它具有良好的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)采用三菱FX1N-24MR-00PLC可編程進(jìn)行控制，以此來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的旋轉(zhuǎn)檢測、站號控制、脈沖檢測、轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)向控制、定位控制等功能。自動旋轉(zhuǎn)檢測控制分為逐位檢測和隔位檢測。逐位檢測當(dāng)電機(jī)啟動并正轉(zhuǎn)運(yùn)行檢測傳感器檢測到相應(yīng)的位置時位置指示燈點(diǎn)亮提示已檢測到目標(biāo)然后電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行進(jìn)行反向的逐位旋轉(zhuǎn)檢測直至將所有目標(biāo)被檢測后停止。采用自動檢測控制技

3、術(shù)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)可以有效的節(jié)約人力以及能源，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)日新月異的今天，發(fā)展自動檢測控制技術(shù)對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。關(guān)鍵詞：PLC ；自動旋轉(zhuǎn)檢測；繼電器；傳感器目錄設(shè)計(jì)要求11、方案論證與對比11.1方案一11.2方案二11.3方案對比與選擇22、控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1自動旋轉(zhuǎn)檢測控制過程描述22.2自動旋轉(zhuǎn)檢測的控制過程分析32.3 控制方法分析33、系統(tǒng)硬件組成43.1 編程計(jì)算機(jī)43.2繼電器43.3傳感器54、系統(tǒng)軟件組成54.1 I/O分配54.2 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)64.3 控制程序流程圖設(shè)計(jì)75 調(diào)試與效果10總結(jié)與思考及致謝11參考文獻(xiàn)12附錄13自動旋轉(zhuǎn)

4、檢測的PLC控制設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)由“直流電機(jī)、電感式傳感器、繼電器、指示燈、按鈕、接線端子”等組成，采用PLC可編程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的旋轉(zhuǎn)檢測、站號控制、脈沖檢測、轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)向控制、定位控制等功能。要求實(shí)現(xiàn)如下功能: 1. 逐位自動旋轉(zhuǎn)檢測控制； 2. 隔位自動旋轉(zhuǎn)檢測控制； 3. 旋轉(zhuǎn)檢測3圈自動停止；4. 啟動/停止，正/反轉(zhuǎn)運(yùn)行。1、方案論證與對比1.1方案一在方案一中，采用傳統(tǒng)繼電器的控制方式，繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫

5、秒級，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動現(xiàn)象。需要大量的繼電器等元器件。方框圖如圖1-1圖1-1 傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)1.2方案二在方案二中，采用三菱FX1N-24MR-00PLC為控制系統(tǒng)核心，三菱FX1N-24MR-00PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。三菱FX1N-24MR-00PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。除了三菱FX1N-24MR-00PLC，只需要少量的元器件，方框圖如圖1-2圖1-2 PLC控制系統(tǒng)1.3方案對比與選擇PLC相對于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)：控制速度快由于PLC采用的是

6、半導(dǎo)體代替繼電器，控制速度為毫秒級，而且沒有機(jī)械觸點(diǎn)的抖動現(xiàn)象；控制精度高由于繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實(shí)現(xiàn)延時控制，定時的精度不高，易于收環(huán)境的影響，不好調(diào)整等；PLC使用半導(dǎo)體集成電路作為定時器，時鐘脈沖有晶體振蕩器產(chǎn)生，精度很高，調(diào)整時間很方便，環(huán)境變化影響很小。體積小，能耗低 使用PLC，可以省掉大量的時間繼電器與中間繼電器，所以，PLC在體積是只有傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)體積的1/10左右。維修方便且維護(hù)成本低PLC的故障率很低，出故障可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或是編程器迅速查明故障的原因，模塊代替的方法可以迅速排除故障。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，我們才用了PLC為核心的控制系統(tǒng)。2、控

7、制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1自動旋轉(zhuǎn)檢測控制過程描述隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，自動旋轉(zhuǎn)檢測技術(shù)在人們的生活中的運(yùn)用越來越廣泛，應(yīng)該于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等。例如旋轉(zhuǎn)門，感應(yīng)旋轉(zhuǎn)裝置等等。檢測技術(shù)的完善和發(fā)展推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。人們在自然科學(xué)的各個領(lǐng)域內(nèi)從事的研究工作，一般是利用已知的規(guī)律對觀測、試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行概括、推理，從而對所研究的對象取得定量的概念，并發(fā)現(xiàn)他的規(guī)律性，然后上升到理論。自動檢測技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段。借助于檢測工具對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)是人們十分熟悉的，這是檢測技術(shù)的重要領(lǐng)域。另外，隨著新型檢測技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，它在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和監(jiān)測設(shè)備，

8、通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運(yùn)行，保證這些關(guān)鍵設(shè)備的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。為此，通常設(shè)置故障檢測系統(tǒng)以對溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、振動和噪聲等多種參數(shù)進(jìn)行長期的動態(tài)監(jiān)測，以遍及時發(fā)揮異常情況，加強(qiáng)故障防御，達(dá)到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴(yán)重的突發(fā)情況，保證設(shè)備和人生安全，提高經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這類檢測技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到故障自診斷系統(tǒng)?？梢圆捎糜?jì)算機(jī)技術(shù)來處理監(jiān)測信息，進(jìn)行分析、判斷，及時診斷出設(shè)備故障并自動報(bào)警或采用相應(yīng)的對策。2.2自動旋轉(zhuǎn)檢測的控制過程分析自動旋轉(zhuǎn)檢測控制分為逐位檢測和隔位檢測。逐位檢測，當(dāng)電機(jī)啟動并正轉(zhuǎn)運(yùn)行，檢測傳感器檢測到相應(yīng)的位置時，位置

9、指示燈點(diǎn)亮，提示已檢測到目標(biāo)，然后，電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，進(jìn)行反向的逐位旋轉(zhuǎn)檢測，直至將所有目標(biāo)被檢測后停止。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，按下停止按鈕，整個旋轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)停止，避免造成傷害。隔位檢測，當(dāng)被檢測目標(biāo)為隔位形式時，電機(jī)啟動并正轉(zhuǎn)運(yùn)行，位置檢測傳感器隔位檢測，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，提示已檢測到目標(biāo)。然后電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，反向隔位旋轉(zhuǎn)檢測。按下停止按鈕，整個旋轉(zhuǎn)檢測系統(tǒng)停止。52.3控制方法分析檢測控制系統(tǒng)有主控PLC和紅外傳感器、光傳感器、色彩傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器：分揀控制系統(tǒng)由主控PLC和舌簧式行程開關(guān)、電感式傳感器、電容式傳感器、繼電器、閥島等組成。全程監(jiān)視系統(tǒng)采用HMI。控制系統(tǒng)提供電源的主要

10、作用是把工頻AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V，給主控單元和DP從站供電。系統(tǒng)的檢測部分中采用了紅外傳感器、光傳感器、色彩傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器，通過RS422將數(shù)據(jù)送至主控PLC中。在該檢測系統(tǒng)中，傳感器限位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)，通過它的控制PLC得到給定信號，從而操作電機(jī)運(yùn)行，使得電磁閥通電，控制汽缸伸縮，繼電器得電，最終讓電機(jī)轉(zhuǎn)動。在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入

11、輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。逐位自動旋轉(zhuǎn)檢測技術(shù)：K1K6為位置檢測傳感器，L1L6為位置指示燈。電機(jī)啟動并正轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)檢測傳感器檢測到相應(yīng)的位置時，位置指示燈點(diǎn)亮，計(jì)數(shù)循環(huán)3次后自動停止。電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，反向逐位旋轉(zhuǎn)檢測，并循環(huán)運(yùn)行下去。在任何時候按下停止按鈕，整個系統(tǒng)停止運(yùn)行。隔位自動旋轉(zhuǎn)檢測技術(shù)：電機(jī)啟動并正轉(zhuǎn)運(yùn)行，位置檢測傳感器隔位檢測，相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，并循環(huán)運(yùn)行下去。電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，反向隔位旋轉(zhuǎn)檢測，計(jì)數(shù)循環(huán)3次后自動停止。在任何時候按下停止按鈕，整個系統(tǒng)停止運(yùn)行。3、系統(tǒng)硬件組成3.1 編程計(jì)算機(jī)本系

12、統(tǒng)中為11輸入/8輸出，故選用FX1N-24MT-001，自帶14點(diǎn)輸入/10點(diǎn)輸出，它還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，即可滿足本系統(tǒng)要求，又為以后的功能拓展留有余地；它有內(nèi)置時鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)器的處理能力。其結(jié)構(gòu)圖如2-1所示。圖3-1 PLC結(jié)構(gòu)圖LED指示燈選用的是國產(chǎn)的BT系列的BT112/X，最大功耗僅0.1W，最大工作電流20mA，正向電壓小于等于2.5V，方向電壓大于5V，屬于紅色發(fā)光二極管，全塑封結(jié)構(gòu)，而且亮度適中，而紅色更加顯眼，易于識別。3.2繼電器本設(shè)計(jì)應(yīng)用電磁式電壓繼電器。本設(shè)計(jì)使用的是DY-31電壓繼電器，其最大整定電壓為2

13、20V，電壓整定范圍為50-220V。電磁式電壓繼電器一般由鐵心、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下客服反悔彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。3.3傳感器本設(shè)計(jì)應(yīng)用自感式電感式傳感器IGC225。其交流額定頻率為50HZ，額定工作電壓90V-250V，它是由LC振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路三大部分

14、組成。直流額定工作電壓10V-30V，當(dāng)外界的金屬性導(dǎo)電物體接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)區(qū)時，在金屬無題內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。4、系統(tǒng)軟件組成4.1 I/O分配本次設(shè)計(jì)共有11個輸入端，8個輸出端，其中包括啟動停止按鈕，正/反轉(zhuǎn)逐位按鈕，正/反隔位按鈕，包括6個位置傳感器輸入端，2個接觸器，6個指示燈輸出端。表4-1 I/O分配表輸入信號輸出信號信號元件及作用PLC輸入口地址信號元件及作用PLC輸出口地址啟動/停止帶鎖按鈕X0正轉(zhuǎn)接觸器Y0正轉(zhuǎn)逐位按鈕X1反轉(zhuǎn)接觸器Y1正傳隔位按鈕X

15、2位置指示燈L1Y2反轉(zhuǎn)逐位按鈕X3位置指示燈L2Y3反轉(zhuǎn)隔位按鈕X4位置指示燈L3Y4位置檢測傳感器K1X5位置指示燈L4Y5位置檢測傳感器K2X6位置指示燈L5Y6位置檢測傳感器K3X7位置指示燈L6Y7位置檢測傳感器K4X10位置檢測傳感器K5X11位置檢測傳感器K6X124.2 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)所選用的PLC產(chǎn)品，了解其使用的性能。按隨機(jī)提供的資料結(jié)合實(shí)際需求，同時考慮軟件編程的情況進(jìn)行外電路的設(shè)計(jì)，繪制電氣控制系統(tǒng)原理接線圖。PLC硬件接線原理圖4-2所示:圖4-2 PLC硬件接線原理圖本設(shè)計(jì)的PLC硬件分布如下：X0接啟動開關(guān),X1接正轉(zhuǎn)逐位開關(guān),X2接正轉(zhuǎn)隔位開關(guān),X3接反轉(zhuǎn)逐

16、位開關(guān),X4接反轉(zhuǎn)隔位開關(guān),X5X12接傳感器,X13接停止開關(guān),Y0、Y1接繼電器，Y2Y7接LED燈。4.3 控制程序流程圖設(shè)計(jì)圖4-3控制程序流程圖依據(jù)設(shè)計(jì)要求，把整個過程分為十步。M1起始步，M2、M3、M4分別為正轉(zhuǎn)的電阻啟動、部分電阻啟動、正轉(zhuǎn)運(yùn)行；6M5、M6、M7分別為逆轉(zhuǎn)的全電阻啟動，部分電阻啟動、逆運(yùn)行；M8為熱繼電器動作時，電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。6由Y2表示L1燈,Y3表示L2燈,Y4表示L3燈,Y5表示L4燈，Y6表示L5燈，Y7表示L6燈。5調(diào)試與效果打開電源，按下起動按鈕時，開機(jī)復(fù)位。輸入逐位檢測程序，主機(jī)向驅(qū)動器輸入脈沖信號，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)行逐位檢測，位置傳感器檢測到

17、目標(biāo)，信號燈L1L6依次亮起。然后PLC向驅(qū)動器同時輸入脈沖信號和電平信號，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，進(jìn)行逐位檢測，信號燈依相反次序亮起。在循環(huán)旋轉(zhuǎn)3圈后停止。打開電源，按下起動按鈕時，開機(jī)復(fù)位。輸入隔位檢測程序，主機(jī)向驅(qū)動器輸入脈沖信號，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)行隔位檢測，位置傳感器檢測到目標(biāo)，信號燈L1,L3,L5依次亮起。然后PLC向驅(qū)動器同時輸入脈沖信號和電平信號，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，進(jìn)行隔位檢測，信號燈L6,L4,L2依次亮起。在循環(huán)旋轉(zhuǎn)3圈后停止。當(dāng)按下停止開關(guān)時，檢測系統(tǒng)立即停止。總結(jié)與思考及致謝課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)會了很多，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)學(xué)習(xí)下，終于完成了這一份課程設(shè)計(jì)。本來以為自己

18、對可編程序控制器原理的知識掌握的還比較好，但是到做課程設(shè)計(jì)的時候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足，其中就有很多基礎(chǔ)知識都不是很完善，很多知識都掌握的不是很扎實(shí)我很興奮，因?yàn)檎麄€過程都是我們自己去設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)過程中，通過針對性地查找資料，了解有關(guān)電子方面的資料，既增長了自己的知識面，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識，又提高了自己的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力。對學(xué)過的課本理論知識起到了很好的溫習(xí)作用?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，讓我很好的運(yùn)用了PLC的知識，對課本的知識進(jìn)一步的消化和鞏固。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，這個設(shè)計(jì)讓我獲益良多，只要用心去學(xué)習(xí)，不怕困難，不管多么艱難，我們都能取得成功。由于設(shè)計(jì)的計(jì)劃沒有安排好，設(shè)計(jì)的時間極為倉促，尤其是在硬件調(diào)試的過程中出現(xiàn)了很大的問題。另外資料的查找也是一大難題，這就要求我們在以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會把從書本中學(xué)到的知識和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是