plc課程設計__自動旋轉檢測的PLC控制

1、湖南人文科技學院課程設計報告課程名稱:電器控制與PLC課程設計設計題目： 自動旋轉檢測的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 學生姓名: 李園園 嚴斌 劉陽 彭永權 學 號: 09421340 09421333 09421335 09421320 起止日期: 2012年11月5日 2012年11月19日 指導教師: 曹鋒 張斌 教研室主任： 岳舟 2指導教師評語： 指導教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權重成績嚴斌李園園劉陽彭永權1、設計過程中出勤、學習態(tài)度等方面0.22、課程設計質量與答辯0.53、設計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績教研室審

2、核意見：教研室主任簽字： 年 月 日教學系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘 要隨著電子技術的快速發(fā)展，可編程控制器（PLC）不斷更新，PLC控制已經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可以改變其控制方式以及它具有良好的穩(wěn)定性。本設計采用三菱FX1N-24MR-00PLC可編程進行控制，以此來實現(xiàn)對電機的旋轉檢測、站號控制、脈沖檢測、轉速控制、轉向控制、定位控制等功能。自動旋轉檢測控制分為逐位檢測和隔位檢測。逐位檢測當電機啟動并正轉運行檢測傳感器檢測到相應的位置時位置指示燈點亮提示已檢測到目標然后電機反轉運行進行反向的逐位旋轉檢測直至將所有目標被檢測后停止

3、。采用自動檢測控制技術系統(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，在經濟建設日新月異的今天，發(fā)展自動檢測控制技術對促進國民經濟的發(fā)展具有重要的意義。關鍵詞：PLC ；自動旋轉檢測 ；繼電器；傳感器目 錄設計要求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)總體方案設計22.1自動旋轉檢測控制過程描述22.2自動旋轉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 編程計算機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)接線圖設計64.3 控制程序流程圖設計75 調試與效果10總結與思考及致謝11參

4、考文獻12附錄133自動旋轉檢測的PLC控制設計要求 本系統(tǒng)由“直流電機、電感式傳感器、繼電器、指示燈、按鈕、接線端子”等組成，采用PLC可編程進行控制，實現(xiàn)對電機的旋轉檢測、站號控制、脈沖檢測、轉速控制、轉向控制、定位控制等功能。要求實現(xiàn)如下功能: 1. 逐位自動旋轉檢測控制； 2. 隔位自動旋轉檢測控制； 3. 旋轉檢測3圈自動停止； 4. 啟動/停止，正/反轉運行。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現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點的串聯(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

5、的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(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體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴格同步，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

6、優(yōu)點：控制速度快由于PLC采用的是半導體代替繼電器，控制速度為毫秒級，而且沒有機械觸點的抖動現(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，不好調整等；PLC使用半導體集成電路作為定時器，時鐘脈沖有晶體振蕩器產生，精度很高，調整時間很方便，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，我們

7、才用了PLC為核心的控制系統(tǒng)。2、 控制系統(tǒng)總體方案設計2.1自動旋轉檢測控制過程描述隨著我國經濟的飛速發(fā)展，自動旋轉檢測技術在人們的生活中的運用越來越廣泛，應該于賓館、酒店、銀行、寫字樓、醫(yī)院、商店等。例如旋轉門，感應旋轉裝置等等。檢測技術的完善和發(fā)展推動了現(xiàn)代科學技術的進步。人們在自然科學的各個領域內從事的研究工作，一般是利用已知的規(guī)律對觀測、試驗的結果進行概括、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。自動檢測技術是產品檢驗和質量控制的重要手段。借助于檢測工具對產品進行質量評價是人們十分熟悉的，這是檢測技術的重要領域。另外，隨著新型檢測技術的不斷成熟和發(fā)展

8、，它在大型設備安全經濟運行和監(jiān)測設備，通常在高溫、高壓、高速和大功率狀態(tài)下運行，保證這些關鍵設備的安全運行具有十分重要的意義。為此，通常設置故障檢測系統(tǒng)以對溫度、壓力、流量、轉速、振動和噪聲等多種參數(shù)進行長期的動態(tài)監(jiān)測，以遍及時發(fā)揮異常情況，加強故障防御，達到早期診斷的目的。這樣做可以避免嚴重的突發(fā)情況，保證設備和人生安全，提高經濟效益。隨著計算機技術的發(fā)展，這類檢測技術系統(tǒng)已經發(fā)展到故障自診斷系統(tǒng)。可以采用計算機技術來處理監(jiān)測信息，進行分析、判斷，及時診斷出設備故障并自動報警或采用相應的對策。2.2自動旋轉檢測的控制過程分析自動旋轉檢測控制分為逐位檢測和隔位檢測。逐位檢測，當電機啟動并正轉運

9、行，檢測傳感器檢測到相應的位置時，位置指示燈點亮，提示已檢測到目標，然后，電機反轉運行，進行反向的逐位旋轉檢測，直至將所有目標被檢測后停止。當出現(xiàn)緊急情況時，按下停止按鈕，整個旋轉檢測系統(tǒng)停止，避免造成傷害。隔位檢測，當被檢測目標為隔位形式時，電機啟動并正轉運行，位置檢測傳感器隔位檢測，相應指示燈點亮，提示已檢測到目標。然后電機反轉運行，反向隔位旋轉檢測。按下停止按鈕，整個旋轉檢測系統(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、電感式傳感器、電容式傳感器、繼電器、閥島等組成。全程監(jiān)

10、視系統(tǒng)采用HMI?？刂葡到y(tǒng)提供電源的主要作用是把工頻AC220V轉換為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，傳感器限位開關是PLC的輸入信號控制開關，通過它的控制PLC得到給定信號，從而操作電機運行，使得電磁閥通電，控制汽缸伸縮，繼電器得電，最終讓電機轉動。在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確

11、定所需的操作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。逐位自動旋轉檢測技術：K1K6為位置檢測傳感器，L1L6為位置指示燈。電機啟動并正轉運行，當檢測傳感器檢測到相應的位置時，位置指示燈點亮，計數(shù)循環(huán)3次后自動停止。電機反轉運行，反向逐位旋轉檢測，并循環(huán)運行下去。在任何時候按下停止按鈕，整個系統(tǒng)停止運行。隔位自動旋轉檢測技術：電機啟動并正轉運行，位置檢測傳感器隔位檢測，相應指示燈點亮，并循環(huán)運行下去。電機反轉運行，反向隔位旋轉檢測，計數(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)停止運行

12、。3、系統(tǒng)硬件組成3.1 編程計算機 本系統(tǒng)中為11輸入/8輸出，故選用FX1N-24MT-001，自帶14點輸入/10點輸出，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；它有內置時鐘，有更強的模擬量和高速計數(shù)器的處理能力。其結構圖如2-1所示。圖3-1 PLC結構圖LED指示燈選用的是國產的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，全塑封結構，而且亮度適中，而紅色更加顯眼，易于識別。3.2繼電器 本設計應用電磁式電壓繼電器。本設計使用

13、的是DY-31電壓繼電器，其最大整定電壓為220V，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，從而產生電磁效應，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與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，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，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。3.3傳感器 本設計應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

14、是由LC振蕩器、開關電路及放大輸出電路三大部分組成。直流額定工作電壓10V-30V，當外界的金屬性導電物體接近這一磁場，并達到感應區(qū)時，在金屬無題內產生渦流，從而導致振蕩衰減停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發(fā)驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。4、系統(tǒng)軟件組成4.1 I/O分配 本次設計共有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正轉接觸器

15、Y0正轉逐位按鈕X1反轉接觸器Y1正傳隔位按鈕X2位置指示燈L1Y2反轉逐位按鈕X3位置指示燈L2Y3反轉隔位按鈕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)接線圖設計 根據(jù)所選用的PLC產品，了解其使用的性能。按隨機提供的資料結合實際需求，同時考慮軟件編程的情況進行外電路的設計，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計的PLC硬件分布如下：X0接啟動開關,X

16、1接正轉逐位開關,X2接正轉隔位開關,X3接反轉逐位開關,X4接反轉隔位開關,X5X12接傳感器,X13接停止開關,Y0、Y1接繼電器，Y2Y7接LED燈。4.3 控制程序流程圖設計圖4-3 控制程序流程圖依據(jù)設計要求，把整個過程分為十步。M1起始步，M2、M3、M4分別為正轉的電阻啟動、部分電阻啟動、正轉運行；6M5、M6、M7分別為逆轉的全電阻啟動，部分電阻啟動、逆運行；M8為熱繼電器動作時，電動機停止運轉。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 調試與效果打開電源，按下起動按鈕時，開機復位。輸入逐位檢測程序，主機向驅動器輸入

17、脈沖信號，直流電機正轉，進行逐位檢測，位置傳感器檢測到目標，信號燈L1L6依次亮起。然后PLC向驅動器同時輸入脈沖信號和電平信號，直流電機反轉，進行逐位檢測，信號燈依相反次序亮起。在循環(huán)旋轉3圈后停止。打開電源，按下起動按鈕時，開機復位。輸入隔位檢測程序，主機向驅動器輸入脈沖信號，直流電機正轉，進行隔位檢測，位置傳感器檢測到目標，信號燈L1,L3,L5依次亮起。然后PLC向驅動器同時輸入脈沖信號和電平信號，直流電機反轉，進行隔位檢測，信號燈L6,L4,L2依次亮起。在循環(huán)旋轉3圈后停止。當按下停止開關時，檢測系統(tǒng)立即停止?？偨Y與思考及致謝課程設計結束了，這次的課程設計讓我學會了很多，在老師和同

18、學的指導學習下，終于完成了這一份課程設計。本來以為自己對可編程序控制器原理的知識掌握的還比較好，但是到做課程設計的時候才發(fā)現(xiàn)自己存在著諸多不足，其中就有很多基礎知識都不是很完善，很多知識都掌握的不是很扎實我很興奮，因為整個過程都是我們自己去設計的。設計過程中，通過針對性地查找資料，了解有關電子方面的資料，既增長了自己的知識面，補充最新的專業(yè)知識，又提高了自己的應用能力和實踐能力。對學過的課本理論知識起到了很好的溫習作用?？刂葡到y(tǒng)設計的設計，讓我很好的運用了PLC的知識，對課本的知識進一步的消化和鞏固。這次課程設計終于順利完成了，這個設計讓我獲益良多，只要用心去學習，不怕困難，不管多么艱難，我們都能取得成功。由于設計的計劃沒有安排好，設計的時間極為倉促，尤其是在硬件調試的過程中出現(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習中，應該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這不論是對