PLC课程设计报告2.doc

目 录摘 要11.PLC的介绍21.1 PLC的定义21.2 PLC的特点及重要性21.3 西门子S7-200介绍21.4 PLC的发展方向32 基于PLC的设计32.1 基于 PLC 的邮件分拣控制（东疆）32.1.1 邮件分拣设计要求32.1.2 邮件分拣的输入、输出端口接线表42.1.3 邮件分拣的程序及注释52.2 PLC 实现智能交通灯控制（东疆）82.2.1 智能交通灯的设计要求82.2.2 智能交通灯的输入、输出端口接线表82.2.3 智能交通灯的程序及注释92.3 基于 EM235 的两路测温系统（南京仪器）232.3.1 EM235 的两路测温系统设计要求232.3.2 EM235使用方法232.3.3 EM235的温度显示程序及注释274 设计心得体会295 课程设计总结30参考文献31致 谢32摘 要 可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。 现今社会，自动化装置无所不在，在控制技术需求的推动下，控制理论本身也取得了显著的进步。PLC存在许许多多的的优点，因此，PLC已经在工业市场占有一大片领域。随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广目前，PLC在国内外已经广泛应用于钢铁，石油化工，建材，机械制造，交通运输等各个行业。对于我们，随着学习的深入，已经大体掌握了PLC的程序设计的基本应用。 为了将我们的编程能力提升到一个更高的水平，深化面向对象的编程思维和解决问题的能力，值此课程设计周期间，进行基于PLC的程序设计，PLC在EM235测压系统和实现智能交通灯控制及邮件分拣控制系统的应用作为实例，对PLC的基本指令和基础知识进行回忆和熟悉。关键词：PLC 邮件分拣 智能交通灯 EM2351.PLC的介绍1.1 PLC的定义 可编程逻辑控制器，简称PLC (Programmable logic Controller)，,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装，一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC的种类很多，其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大的差异。因此，PLC的分类没有一个严格的统一标准，而是按照结构形式、控制规模、实现的功能进行大致的分类。1.2 PLC的特点及重要性PLC具有一下几个特点：1) 可靠性高，抗干扰能力强2) 通用性强，控制程序可变3) 使用方便功能强，适应面广编程简单4) 容易掌握体积小、重量轻、功耗低、维护方便 因为PLC具有上述特点，因此PLC已经广泛应用于钢铁、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，具有不可忽视的重要性。1.3 西门子S7-200介绍 S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 S7-200应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。 S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供使用。CPU 226 本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。 1.4 PLC的发展方向 随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。仅仅将PLC理解为开关量控制的时代己经过去，PLC不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展:一个是向超小型专用化和低价格方向发展;另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总的趋势如下阶：1) 可编程控制技术的标准化2) CPU处理速度进一步加快可编程控制技术的智能化3) 系统的开放性和兼容性通用性和专业化的结合4) 可靠性进一步提高5) 控制系统分散化控制与管理功能一体化2 基于PLC的设计 根据要求，我们需要设计的3个课题分别是基于 PLC 的邮件分拣控制（东疆）、PLC 实现智能交通灯控制（东疆）、基于 EM235 的两路测温系统（南京仪器）。下面，将一次介绍设计的内容。2.1 基于 PLC 的邮件分拣控制（东疆） 该设计的目的是掌握功能指令的用法、邮件分拣控制程序的设计。2.1.1 邮件分拣设计要求设计一个邮件分拣控制程序。按下启动按钮后，邮件开始进入流水线，指示灯M1 亮，延时 2 秒后，进入外形检测区，指示灯 M2 亮，延时 2 秒后进入邮编检测区，延时 2 秒后进入邮编分档区，该区指示灯 MA、MB、MC 闪烁点亮。外形不符（E1）、无效邮编（E2）按钮：用来模拟非标准尺寸信号及无法识别信号。当按住按钮时，表示该信号有效，流水线暂停，等待处理，当放开按钮时，表示信号无效，流水线继续运行。邮编 A、邮编 B、邮编 C 三个按钮指定处理相应邮编的信号，当按住某个按钮时，邮编分档区中只闪烁亮邮编与该按钮相对应的邮件。邮件分拣系统示意图 2.1.2 邮件分拣的输入、输出端口接线表输入输出主机实验模块注释主机实验模块注释I0.0启动启动Q0.0M1尺寸分拣I0.1停止停止Q0.1M2邮编分拣I0.2E1外形不符Q0.2E1外形不符I0.3E2无效邮编Q0.3E2无效邮编I0.4K1邮编AQ0.4MA邮编AI0.5K2邮编BQ0.5MB邮编BI0.6K3邮编CQ0.6MC邮编C1M24VCOMGND1L24VKCOMGND2L24V注：K1、K2、K3使用“基本指令模块”中的开关。2.1.3 邮件分拣的程序及注释2.2 PLC 实现智能交通灯控制（东疆）该设计的目的是掌握功能指令的用法、掌握用PLC控制交通灯的方法。2.2.1 智能交通灯的设计要求 南北方向为主干道，东西方向为次干道。东西方向红灯亮 20s，南北方向绿灯亮13s，闪 4 次（每次 0.5s 亮，0.5s 灭），黄灯亮 3s；然后，东西方向绿灯亮 8s，闪 3 次（每次 0.5s 亮，0.5s 灭），黄灯亮 3s，南北方向的红灯亮 14s；再然后，东西方向红灯亮 20s，南北方向绿灯亮 13s，闪4s。这样东西南北交通灯循环运行；当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮，延时 4s 钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）人行道及同向马路变绿灯，而垂直方向马路灯及人行道变红灯，延时 6s 钟后，垂直方向马路灯及人行道灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。南北方向的时间用 LED 显示。（实际设计中我们不但实现了东西南北各方向红绿黄三灯计时并实现了延迟4s动作6秒的时间计时）2.2.2 智能交通灯的输入、输出端口接线表输入输出主机实验模块注释主机实验模块注释I0.0K1启动Q0.0SNR红灯（南北）I0.1K2停止Q0.1SNG绿灯（南北）1M24VQ0.2SNY黄灯（南北）Q0.3EWR红灯（东西）KCOMGNDQ0.4EWG绿灯（东西）Q0.5EWY黄灯（东西）PSNRSNR人行道红灯（南北）PSNGSNG人行道绿灯（南北）PEWREWR人行道红灯（东西）PEWGEWG人行道绿灯（东西）1L24V2.2.3 智能交通灯的程序及注释网络18和网络19的4秒和6秒的延时是东西人行横道的按钮延时；网络20和网络21的4秒和6秒得延时是南北人行横道的按钮延时； 网络25到网络37为南北绿灯的时间显示2.3 基于 EM235 的两路测温系统（南京仪器） 该设计的目的是掌握功能指令的用法、认识和理解EM235工作原理。2.3.1 EM235 的两路测温系统设计要求 用稳压器给定两路输入信号为 0-5V 标准直流电压信号，经过 EM235转换之后，用 2 位 LED 交替显示相应电压值，可自动每隔 2 秒交替，可手动按键交替显示。保证显示精度。2.3.2 EM235使用方法 1 EM235的接线 模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X和X；对于电流信号，将RX和X短接后接入电流输入信号的“”端；未连接传感器的通道要将X和X短接。（如上图所示）2 EM235的常用技术参数：模拟量输入特性模拟量输入点数4输入范围电压（单极性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 电压（双极性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV电流020mA数据字格式双极性 全量程范围-32000+32000单极性 全量程范围032000分辨率12位A/D转换器模拟量输出特性模拟量输出点数1信号范围电压输出 ±10V电流输出020mA数据字格式电压-32000+32000电流032000分辨率电流电压12位电流11位下表说明如何用DIP开关设置EM235扩展模块，开关1到6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。EM235开关 单/双极性选择增益选择衰减选择SW1SW2SW3SW4SW5SW6     ON单极性       OFF 双极性     OFF OFF   X1    OFF ON  X10     ONOFF   X100    ONON  无效 ONOFF OFF      0.8OFF ONOFF      0.4OFF OFF ON     0.2由上表可知，DIP开关SW6决定模拟量输入的单双极性，当SW6为ON时，模拟量输入为单极性输入，SW6为OFF时，模拟量输入为双极性输入。SW4和SW5决定输入模拟量的增益选择，而SW1，SW2，SW3共同决定了模拟量的衰减选择。根据上表6个DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表：单极性满量程输入分辨率SW1 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 双极性满量程输入分辨率SW1 SW2SW3SW4SW5SW6ONOFF OFF ONOFF OFF ±25mV 12.5V OFF ONOFF ONOFF OFF ±50mV 25VOFF OFF 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个DIP开关决定了所有的输入设置。也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。3 模拟量扩展模块的寻址 每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。例如：AIW0，AIW2，AIW4、AQW0，AQW2。每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。  2.3.3 EM235的温度显示程序及注释4 设计心得体会 这是我的第一次参加关于PLC的设计，虽有很多不足之处，但通过本次设计使我对现代电气控制及PLC应用技术这门课程有了进一步的认识且在一定程度上开阔了自己的的思维。 在此次的设计过程中，通过对书本上知识的综合，让我加深了对其理解，也学到很多书本上涉及很少甚至没有的知识，通过这次设计也使我认识到个人的逻辑思维对此设计的重要性，且在整个设计与检查过程中对个人的耐心也是种考验，所以在这设计与检查过程中一定要保持平静的心态；另外在设计与检查过程中一定要细心，要注意电路中的每一个触头的位置、状态和所要执行的功能这样才能是设计更趋完美。 在这次设计中，我也认识到自己的的不足，今后我会更加严格要求自己。现代电气控制及PLC应用技术是一门重要的专业必修课，它具有很强的理论性、实用性。为了加深对所学课程的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题，此次设计给于我们很好的机会培养自己的设计和动手操作的能力和思维。5 课程设计总结 本设计利用PLC实现了邮件的分拣、智能交通灯的控制、EM235的测温，通过合理的软件设计、仿真和模型接线，实现了它们的可靠运行。这次课程设计的总体思路如下： （1）思考总体设计方案。（2）画出总体设计方案流程图：用流程图的形式来表现自己的设计思想。（3）流程图具体化：即将流程图中的几大模块的具体实现思考清楚，可以用流程图的形式展现并想好实及应用以及接线。（4）用软件设计梯形图：这是一个至关重要复杂而且需要反复修改的环节，在此环节中你将发现总体设计和模块思想会存在很多问题，需不断改进如何实现各限时功能，达到预期效果也将是一项繁复的工作。（5）接线工作：将对应的接线与模型连接，确保设计的实际运行实现。 （6）最后工作：程序可以正确运行之后，再不影响程序功能的情况下，运用各种辅助性功能，使设计更加美观，操作更人性化增强程序的新意与可行性。本设计中有很多的不足处如：在EM235测温系统中，停止控制按键按下后数码管仍显示最后一次的温度。在以后的工作学习中我会更加努力，相信这个问题在不久的将来会得到完美的解决。 通过这次课程设计，使我更加熟悉的掌握了PLC的运用。熟悉了更多PLC的功能，大大提高了动手能力，学到了许多解决实际问题的宝贵经验，自己对于知识的了解不再局限于理论同时也挖掘出了我们潜在的能力，对控制设计也更有兴趣参考文献1 王永华，现代电气控制及PLC应用技术M，北京:北京航空航天大学出版社 2007；2 王淑英，S7-200西门子PLC基础教程 ，北京:人民邮电出版社 ，2009； 3 廖常初，S7-200 PLC基础教程 ，北京:机械工业出版社 ，2006；4 郁汉琪,机床电气及可编程控制器实验，北京：高等教育出版社,2001；5 廖常初,可编程序控制器的编程方法与工程应用，重庆：重庆大学出版社， 2001。致 谢 两周的时间很快就过去了，本次的课程设计我是以现代电气控制及PLC应用技术教材为主要参考主线，我基本能按照设计要求进行，设计并进行实物接线。 在设计过程中我认真理解并掌握了每一个相关知识点，就是在掌握这些知识点的前提下，我才能有这个规范的设计。在此次的设计中，我感受了同学们认真完成课程设计的态度和热情。设计中，同学们积极交流，找出设计中的不足，完善提高自己。从无形之中增加了同学们之间的凝聚力。大家积极合作，共同提高。在做课程设计的过程中，我感到自己学到的知识十分有限，通过这次书记的学习，我的知识增长了很多。更深刻地了解有关电气控制和PLC的应用技术，同时也弄明白了以前不明白的知识点。在本次设计过程在中，也我深深的感受到合作在工作中的作用。 这次课程设计使我受益匪浅，让我认识到了自己还要学的东西还有很多，比如思想完善性、实践的重要性，培养了我们的探究能力。在此感谢我们的学校和老师能够让我们有这样的好机会提高锻炼自己，更加感谢韩老师对我们耐心的指导。