電控與PLC課程設(shè)計報告書基于PLC的機(jī)械手設(shè)計和多通道溫濕度監(jiān)控裝置

1、山東交通學(xué)院電控與PLC課程設(shè)計報告書院(部)別 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 時 間 2014.05.19-2014.05.30 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書題 目 基于PLC的機(jī)械手設(shè)計和多通道溫濕度監(jiān)控裝置 院 (部) 信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 5 月 19 日至 5 月 30日 共2 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2014年3月13日一、 設(shè)計內(nèi)容及要求(1) 分別有總的啟、停按鈕，開始時，按下啟動按鈕 SB 后，機(jī)械手處于原始位 置，Y3 亮，過 1秒鐘，變?yōu)榉潘蔂顟B(tài)， 則Y1亮，Y7亮，準(zhǔn)備 1

2、秒鐘后，機(jī)械手開始順序動作， 1、機(jī)械手下降：延時 1秒后，Y1滅，按SQ1，表示到下限位的檢測信號，則Y2 亮。 2、機(jī)械手夾緊：延時 2秒后， Y3亮，表示夾緊。 3、機(jī)械手上升：延時 1秒后，Y2 滅，按SQ2，表示到上限位的檢測信號，則Y4 亮， 4、機(jī)械手右行：延時 1秒后，Y4 滅，按SQ3，表示到右限位的檢測信號，則Y5 亮， 5、機(jī)械手下降：延時 1秒后，Y5滅，按SQ1，到下限位后，則Y6亮， 6、機(jī)械手放松：延時 1秒后，Y3滅，Y7亮， 7、機(jī)械手上升：Y6 滅，按SQ2，到上限位后，則Y8亮，延時 1秒，Y8 滅， 8、機(jī)械手左移：按SQ4，到左限位后，則Y1亮，回到原

3、始位置。然后跳到步1，循環(huán)執(zhí)行。 9、“停止”按鈕應(yīng)設(shè)有兩個，一個實(shí)現(xiàn)立即完全停止，完全停電，而另一個 停止按鈕按下時，先完成整個工作過程，然后完全停電。用數(shù)碼管顯示機(jī)械手下降的時間。當(dāng)按下非立馬停止的 “停止”按鍵的同時，啟動三相異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械手完成整個工作過程，三相異步電動機(jī)停止。 三相異步電動機(jī)也應(yīng)能獨(dú)立控制啟停。 (2) 用穩(wěn)壓器給定 2 路輸入信號為 0-10V 標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號分別表示為溫度、濕度對應(yīng)的電壓信號。分別經(jīng)過EM235 轉(zhuǎn)換之后，用 2位LED 交替顯示相應(yīng)電壓值的個位和第一個小數(shù)位 （靜態(tài)顯示方式），要實(shí)現(xiàn)可自動每隔 2 秒交替，也可手動按鍵交替顯示。 把其中

4、的一路模擬量輸入，通過EM235的模擬量輸出端直接輸出，可用萬用表測量。要保證顯示精度。要有啟動和停止按鈕！二、設(shè)計原始資料PC機(jī)；西門子S200PLC三、設(shè)計完成后提交的文件和圖表系統(tǒng)原理說明；I/O端子分配圖；外部接線結(jié)構(gòu)圖；梯形圖及每一網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的注釋；使用的中間繼電器、定時器、計數(shù)器等用途說明；結(jié)合具體使用的I/O，定時器，計數(shù)器等做系統(tǒng)原理的詳細(xì)說明；設(shè)計中遇到的問題，解決方法；設(shè)計心得展望等；四、進(jìn)程安排教學(xué)內(nèi)容 學(xué)時 地點(diǎn)集中學(xué)習(xí) 0.5天 綜合實(shí)驗(yàn)樓資料查閱與學(xué)習(xí)討論 1天 綜合實(shí)驗(yàn)樓設(shè)計及調(diào)試 7天 綜合實(shí)驗(yàn)樓成果驗(yàn)收 1.5天 綜合實(shí)驗(yàn)樓 五、主要參考資料1 王永華，現(xiàn)代電氣

5、控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M，北京，北京航空航天大學(xué)出版社 2007年 11月。2 所用三相電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等原理介紹3 電控與PLC課程設(shè)計指導(dǎo)書211. 基于PLC的機(jī)械手控制 1.1題目要求 分別有總的啟、停按鈕，開始時，按下啟動按鈕 SB 后，機(jī)械手處于原始位 置，Y3 亮，過 1秒鐘，變?yōu)榉潘蔂顟B(tài)， 則Y1亮，Y7亮，準(zhǔn)備 1秒鐘后，機(jī)械手開始順序動作， 1、機(jī)械手下降：延時 1秒后，Y1滅，按SQ1，表示到下限位的檢測信號，則Y2 亮。 2、機(jī)械手夾緊：延時 2秒后， Y3亮，表示夾緊。 3、機(jī)械手上升：延時 1秒后，Y2 滅，按SQ2，表示到上限位的檢測信號，則Y4 亮， 4、機(jī)械手右行

6、：延時 1秒后，Y4 滅，按SQ3，表示到右限位的檢測信號，則Y5 亮， 5、機(jī)械手下降：延時 1秒后，Y5滅，按SQ1，到下限位后，則Y6亮， 6、機(jī)械手放松：延時 1秒后，Y3滅，Y7亮， 7、機(jī)械手上升：Y6 滅，按SQ2，到上限位后，則Y8亮，延時 1秒，Y8 滅， 8、機(jī)械手左移：按SQ4，到左限位后，則Y1亮，回到原始位置。然后跳到步1，循環(huán)執(zhí)行。9、“停止”按鈕應(yīng)設(shè)有兩個，一個實(shí)現(xiàn)立即完全停止，完全停電，而另一個 停止按鈕按下時，先完成整個工作過程，然后完全停電。用數(shù)碼管顯示機(jī)械手下降的時間。當(dāng)按下非立馬停止的 “停止”按鍵的同時，啟動三相異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)械手完成整個工作過程

7、，三相異步電動機(jī)停止。 三相異步電動機(jī)也應(yīng)能獨(dú)立控制啟停。 1.2方案說明原始位置（SQ2SQ4）右端（SQ2SQ3）低端（SQ1）低端（SQ1）延時1秒Y7亮Y2亮，延時2秒Y3亮，Y7滅延時1秒Y2滅Y4亮延時1秒Y4滅Y5亮，延時1秒Y5滅Y6亮，延時1秒Y7亮，Y6滅Y8延時1秒Y8滅跳轉(zhuǎn)第步按鈕SB原始位置Y3亮，延時1秒Y1，Y7亮1.3端子分配輸入端輸出端機(jī)械手啟動按鈕(SB)I0.0Y1Q0.1下限位(SQ1)I0.1Y2Q0.2上限位(SQ2)I0.2Y3Q0.3右限位(SQ3)I0.3Y4Q0.4左限位(SQ4)I0.4Y5Q0.5完全停止按鈕I0.5Y6Q0.6非完全停止

8、按鈕I0.6Y7Q0.7電機(jī)單獨(dú)啟動I0.7Y8Q1.0電機(jī)單獨(dú)停止I1.1電動機(jī)Q1.11.4程序設(shè)計1.5圖片 2. 基PLC的多通道溫濕度監(jiān)控裝置2.1題目要求：用穩(wěn)壓器給定 2 路輸入信號為 0-10V 標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號分別表示為溫度、濕度對應(yīng)的電壓信號。分別經(jīng)過EM235 轉(zhuǎn)換之后，用 2位LED 交替顯示相應(yīng)電壓值的個位和第一個小數(shù)位 （靜態(tài)顯示方式），要實(shí)現(xiàn)可自動每隔 2 秒交替，也可手動按鍵交替顯示。把其中的一路模擬量輸入，通過EM235的模擬量輸出端直接輸出，可用萬用表測量。要保證顯示精度。要有啟動和停止按鈕！2.2方案說明及EM235模塊的要點(diǎn)：（1） 溫度濕度對應(yīng)的電壓信

9、號可以自動實(shí)現(xiàn)2S交替，也可以用手動控制，二個手動按鈕分別控制溫度與濕度對應(yīng)的電壓信號，輸出的電壓信號經(jīng)過EM235的轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在通過數(shù)碼管分別顯示個位與小數(shù)點(diǎn)第一位。（2）EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。下面以EM235為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如下圖1所示。 沒沒圖1圖1演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對于電壓信號，按正、負(fù)極直接接入X和X；對于電流信號，將RX和X短接后接入電流輸入信號的“”端；未連接傳感器的通道要將X和X短接。對于某一模塊，只能將輸入端同時設(shè)置為一種量程和格式，即相同的輸入量程和分辨率。（后面將詳細(xì)介紹

10、）EM235的常用技術(shù)參數(shù)：模擬量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 電壓（雙極性）10V 5V 2.5V 1V 500mV 250mV 100mV 50mV 25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍-32000+32000單極性 全量程范圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)1信號范圍電壓輸出 10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓-32000+32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位下表說明如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM235擴(kuò)展模塊，開關(guān)1到6可選擇輸入模擬量的單/

11、雙極性、增益和衰減。EM235開關(guān) 單/雙極性選擇增益選擇衰減選擇SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON單極性O(shè)FF 雙極性O(shè)FF OFF X1OFF ONX10 ONOFF X100ONON無效ONOFF OFF 0.8OFF ONOFF 0.4OFF OFF ON0.2由上表可知，DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時，模擬量輸入為雙極性輸入。SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1，SW2，SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。根據(jù)上表6個DIP開關(guān)的功能進(jìn)行排列組合，所有的輸入設(shè)置如下表：單極性滿量程輸入分辨率SW1

12、SW2SW3 SW4 SW5 SW6 ONOFFOFFONOFFON0到50mV 12.5V OFFONOFFONOFFON0到100mV 25V ONOFFOFFOFFONON0到500mV125uA OFFONOFFOFFONON0到1V 250VONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mV ONOFFOFFOFFOFFON0到20mA 5AOFFONOFFOFFOFFON0到10V 2.5mV 雙極性滿量程輸入分辨率SW1 SW2SW3SW4SW5SW6ONOFF OFF ONOFF OFF 25mV 12.5V OFF ONOFF ONOFF OFF 50mV 25VOFF O

13、FF ONONOFF OFF 100mV 50V ONOFF OFF OFF ONOFF 250mV 125VOFF ONOFF OFF ONOFF 500 250VOFF OFF ONOFF ONOFF 1V 500V ONOFF OFF OFF OFF OFF 2.5V 1.25mV OFF ONOFF OFF OFF OFF 5V 2.5mV OFF OFF ONOFF OFF OFF 10V 5mV 6個DIP開關(guān)決定了所有的輸入設(shè)置。也就是說開關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個模塊，開關(guān)設(shè)置也只有在重新上電后才能生效。輸入校準(zhǔn)模擬量輸入模塊使用前應(yīng)進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其實(shí)出廠前已經(jīng)進(jìn)行了輸入校準(zhǔn)，如果OF

14、FSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需要重新進(jìn)行輸入校準(zhǔn)。其步驟如下：A、 切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。B、 接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。C、 用一個變送器，一個電壓源或一個電流源，將零值信號加到一個輸入端。D、 讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的測量值。E、 調(diào)節(jié)OFFSET（偏置）電位計，直到讀數(shù)為零，或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。F、 將一個滿刻度值信號接到輸入端子中的一個，讀出送到CPU的值。G、 調(diào)節(jié)GAIN（增益）電位計，直到讀數(shù)為32000或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。H、 必要時，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過程。EM235輸入數(shù)據(jù)字格式下圖給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸入字中的

15、位置：圖2可見，模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）的12位讀數(shù)是左對齊的。最高有效位是符號位，0表示正值。在單極性格式中，3個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器（ADC）每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以8個單位變化。在雙極性格式中，4個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。EM235輸出數(shù)據(jù)字格式，圖3給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置：圖3數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對齊的，最高有效位是符號位，0表示正值；模擬量擴(kuò)展模塊的尋址：每個模擬量擴(kuò)展模塊，按擴(kuò)展模塊的先后順序進(jìn)行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬

16、量的數(shù)據(jù)格式為一個字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如：AIW0，AIW2，AIW4、AQW0，AQW2。每個模擬量擴(kuò)展模塊至少占兩個通道，即使第一個模塊只有一個輸出AQW0,第二個模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從AQW4開始尋址，以此類推。圖4演示了CPU224后面依次排列一個4輸入/4輸出數(shù)字量模塊，一個8輸入數(shù)字量模塊，一個4模擬輸入/1模擬輸出模塊，一個8輸出數(shù)字量模塊，一個4模擬輸入/1模擬輸出模塊的尋址情況，其中，灰色通道不能使用。2.4溫濕度監(jiān)控的I/0接口接口端子接口端子自動交替I0.0小數(shù)點(diǎn)后一位QB2停止I0.1個位顯示QB0手動交替I0.2 手動恢復(fù)I0.3I0.4I0.5小數(shù)

17、點(diǎn)Q1.02.5程序設(shè)計：2.6 圖片3. 總結(jié)為期兩周的PLC課程設(shè)計就這么結(jié)束了，通過這次設(shè)計實(shí)踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能通過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。通過合作，我們的合作意識得到加強(qiáng)，合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解