S7-200PLC課程設(shè)計1

1、可編程控制器課程設(shè)計指導(dǎo)書（西門子S7-200）PLC課程設(shè)計選題：設(shè)計一 停車場車位控制設(shè)計二 病床呼叫系統(tǒng)設(shè)計三 自動雙層停車場控制設(shè)計設(shè)計四 自助洗車機(jī)控制設(shè)計設(shè)計五 機(jī)械手臂搬運加工流程控制設(shè)計六 自動售貨機(jī)的控制設(shè)計設(shè)計七 十人投票機(jī)設(shè)計設(shè)計八 電子計算器設(shè)計設(shè)計九 電動機(jī)順序啟動/停止控制設(shè)計十 三相電熱器控制設(shè)計十一 三部電動機(jī)啟動停止控制程序設(shè)計設(shè)計十二 兩部抽水機(jī)控制程序設(shè)計設(shè)計十三 繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)正逆轉(zhuǎn)控制程序設(shè)計設(shè)計十四 三相感應(yīng)電動機(jī)定時正逆轉(zhuǎn)設(shè)計十五 附直流剃車三相感應(yīng)目電動機(jī)Y-啟動控制程序設(shè)計設(shè)計十六 臺車呼叫控制設(shè)計十七 搖臂鉆床控制器 設(shè)計十八 液壓傳動組合機(jī)

2、床控制設(shè)計十九 PLC在注塑機(jī)控制中的應(yīng)用設(shè)計二十 PLC在MB322型聯(lián)合燙剪機(jī)上的應(yīng)用設(shè)計二十一 自動噴泉的PLC控制設(shè)計二十二 四層電梯模型的PLC控制設(shè)計二十三 小車多方式運行的PLC控制設(shè)計二十四 裝瓶流水線的PLC控制設(shè)計二十五 自動旋轉(zhuǎn)檢測的PLC控制設(shè)計二十六 步進(jìn)電機(jī)的PLC控制設(shè)計二十七 交流電機(jī)的PLC控制設(shè)計二十八 基于軟PLC的步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)計二十九 基于軟PLC的交通信號燈控制設(shè)計三十 基于軟PLC的多種液體混合控制一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概要學(xué)習(xí)PLC的最終目的是能把它應(yīng)用到實際控制系統(tǒng)中去。對于初學(xué)者來說，不知如何入手設(shè)計一個控制系統(tǒng)。若遇到實際的工業(yè)控制項目，需

3、采用PLC控制，往往不知所措。本指導(dǎo)書將課程設(shè)計的選題提供給大家，就是通過自己所學(xué)的電氣控制及PLC的基礎(chǔ)知識以及PLC的基本實驗的體會，來進(jìn)行分析綜合、全面地考慮問題，聯(lián)系實際，設(shè)計一個經(jīng)濟(jì)、實用及可靠的控制系統(tǒng)。（一）、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)遵循以下基本原則：1、 大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜索資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。2、 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。3、 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4、 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和

4、工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有余量。（二）、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括：1、 擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器和信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其它課程及有關(guān)書籍中已有介紹。2、 PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC，對于保證整個系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O點數(shù)（模塊）的選擇、電源模塊以及特殊

5、功能模塊的選擇等。3、 分配I/O點，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。4、 設(shè)計控制程序。包括設(shè)計梯形圖、語句表（即程序清單）或控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常工作、安全可靠的關(guān)鍵。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。5、 必要時還需設(shè)計控制臺（柜）。6、 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電氣布置圖及電氣安裝圖。在PC控制系統(tǒng)中，這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電氣圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此，在電氣原理圖中應(yīng)增加PLC的I/O輸入、輸出電氣連線圖（即I

6、/O接口圖）。此外，在PLC控制系統(tǒng)中，電氣圖還應(yīng)包括程序圖（梯形圖），可以稱之為“軟件圖”。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶在生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時修改程序，并有利于用戶在維修時分析和排除故障。（三）、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的一般步驟見下圖所示。1、 流程圖功能說明： 根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作（動作順序、動作條件及必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動、自動；連續(xù)、單周期及單步等）。 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。拒此確定PLC的I/O點數(shù)。 選擇PLC。 分配PLC的I/O點，設(shè)計I/O電氣接口連接圖（這一步也可結(jié)合第2步進(jìn)行）。 進(jìn)

7、行PLC程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制臺（柜）的設(shè)計和現(xiàn)場施工。在設(shè)計傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)時，必須在控制線路（接線程序）設(shè)計完成后，才能進(jìn)行控制臺（柜）設(shè)計和現(xiàn)場施工?？梢?，采用PLC控制，可以使整個工程的周期縮短。2、 PLC程序設(shè)計的步驟對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)流程圖，用以清楚的表明動作的順序和條件。對于簡單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。設(shè)計梯形圖。這是程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。根據(jù)梯形圖編制程序清單。用編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲器中，并檢查鍵入的程序是否正確。對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求

8、為止。待控制臺（柜）及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再回去修改程序或檢查接線，直到滿足為止。編制技術(shù)文件。交付使用。二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計選題題目一、臥式車床電氣控制系統(tǒng)1設(shè)備概況車床是機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種，它可以用于切削各種工件的外圓、內(nèi)孔、端面及螺紋。車床在加工工件時，隨著工件材料和材質(zhì)的不同，應(yīng)選擇合適的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度。但目前中小型車床多采用不變速的異步電動機(jī)拖動，它的變速是靠齒輪箱的有級調(diào)速來實現(xiàn)的，所以它的控制電路比較簡單。為滿足加工的需要，主軸的旋轉(zhuǎn)運動有時需要正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，這個要求一般是通過改變主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)向或采用離合器來實現(xiàn)的。進(jìn)給運動多半是把主軸運動

9、分出一部分動力，通過掛輪箱傳給進(jìn)給箱來實現(xiàn)刀具的進(jìn)給。有的為了提高效率，刀架的快速運動由一臺進(jìn)給電動機(jī)單獨拖動。車床一般都設(shè)有交流電動機(jī)拖動的冷卻泵，來實現(xiàn)刀具切削時冷卻。有的還專設(shè)一臺潤滑泵對系統(tǒng)進(jìn)行潤滑。2控制要求(1) 主要控制電器為三臺電機(jī)：主電動機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速移動電機(jī)。三臺電機(jī)都要有短路保護(hù)措施。主電動機(jī)和冷卻泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)主電動機(jī)要采用降壓起動方式起動主電動機(jī)要求能夠正反轉(zhuǎn)控制，并且有點動調(diào)整控制和長動控制，采用反接制動主回路負(fù)載的電流大小能夠監(jiān)控，但要防止啟動電流對電流表產(chǎn)生沖擊。機(jī)床要有照明設(shè)施表3-1 車床控制系統(tǒng)信號說明符 號名 稱 及 用 途符 號名

10、 稱 及 用 途QF斷路器作電源引入及短路保護(hù)用FR1熱繼電器，主電動機(jī)過載保護(hù)用FU1FU2熔斷器作短路保護(hù)FR2熱繼電器，冷卻泵電動機(jī)過載保護(hù)用Ml主電動機(jī)KM1接觸器，主電動機(jī)正向起動、停止用M2冷卻泵電動機(jī)KM2接觸器，主電動機(jī)反向起動、停止用M3快速電動機(jī)KM3接觸器，主電動機(jī)起動、制動切入電阻SBlSB4主電動機(jī)起、停、點動按鈕KM4接觸器，冷卻泵電動機(jī)起動、停止用SB5SB6冷卻泵電動機(jī)起停按鈕KM5接觸器，快速電動機(jī)起動、停止用SQ限位開關(guān)，快速移動電動機(jī)控制TC控制與照明變壓器HLl主電動機(jī)起停指示燈SA機(jī)床照明燈開關(guān)HL2電源接通指示燈EL機(jī)床照明燈3設(shè)計任務(wù)1) 根據(jù)控制

11、要求，進(jìn)行臥式車床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制臥式車床控制PLC應(yīng)用程序。3) 編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括： 設(shè)計過程和有關(guān)說明。 基于PLC的臥式車床電氣控制系統(tǒng)電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 電氣設(shè)備明細(xì)表。 參考資料、參考書及參考手冊。 其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題及解決方法、對設(shè)計的認(rèn)識和建議等。課題二、搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)1設(shè)備概況鉆床可以進(jìn)行多種形式的加工，如；鉆孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋。因此要求鉆床的主軸運動和進(jìn)給運動有較寬的調(diào)速范圍。Z304

12、0型搖臂鉆床的主軸的調(diào)速范圍為50:1，正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速為40 r/min，最高為2000 r/min，進(jìn)給范圍為0.051.60 r/min。它的調(diào)速是通過三相交流異步電動機(jī)和變速箱來實現(xiàn)的。也有的是采用多速異步電動機(jī)拖動，這樣可以簡化變速機(jī)構(gòu)。 鉆床的種類很多，有臺鉆、立鉆、臥鉆、專門化鉆床和搖臂鉆床。臺鉆和立鉆的電氣電路比較簡單，其他型式的鉆床在控制系統(tǒng)上也大同小異。 搖臂鉆床適合于在大、中型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔及攻螺紋等工作，在具有工藝裝備的條件下還可以進(jìn)行鏜孔。搖臂鉆床的主軸旋轉(zhuǎn)運動和進(jìn)給運動由一臺交流異步電動機(jī)拖動，主軸的正反向旋轉(zhuǎn)運動是通過機(jī)械轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。故主電動機(jī)只有一個旋轉(zhuǎn)

13、方向。搖臂鉆床除了主軸的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運動外，還有搖臂的上升、下降及立柱的夾緊和放松。搖臂的上升、下降由一臺交流異步電動機(jī)拖動，主軸箱、立柱的夾緊和放松由另一臺交流電動機(jī)拖動。通過電動機(jī)拖動一臺齒輪泵，供給夾緊裝置所需要的壓力油。而搖臂的回轉(zhuǎn)和主軸箱的左右移動通常采用手動。此外還有一臺冷卻泵電動機(jī)對加工的刀具進(jìn)行冷卻。2控制要求(1) 主要控制電器為四臺電機(jī)：主電動機(jī)、搖臂升降電動機(jī)、液壓泵電動機(jī)、冷卻泵電機(jī)。(2)主電動機(jī)和液壓泵電機(jī)采用熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，搖臂升降電動機(jī)、冷卻泵電機(jī)均為短時工作，不設(shè)過載保護(hù)。(3)搖臂的升降，主軸箱、立柱的夾緊放松都要求拖動搖臂升降電動機(jī)、液壓泵電動機(jī)能夠正

14、反轉(zhuǎn)。(4)搖臂的升降控制：按下?lián)u臂上升起動按鈕，液壓泵電動機(jī)起動供給壓力油，經(jīng)分配閥體進(jìn)入搖臂的松開油腔，推動活塞使搖臂松開。同時搖臂升降電動機(jī)旋轉(zhuǎn)使搖臂上升。如果搖臂沒有松開，搖臂升降電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，必須保證了只有搖臂的可靠松開后方可使搖臂上升或下降，可使用限位開關(guān)控制。當(dāng)搖臂上升到所需要的位置時，松開搖臂上升起動按鈕，升降電動機(jī)斷電，搖臂停止上升。當(dāng)持續(xù)13s后，液壓泵電動機(jī)反轉(zhuǎn)，使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入的夾緊液壓腔，搖臂夾緊，同時液壓泵電動機(jī)停止，完成了搖臂的松開上升夾緊動作。(5)搖臂升降電動機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)不能同時進(jìn)行，否則將造成電源兩相間的短路。搖臂鉆床電器元件列表符 號名 稱 及 用

15、 途符 號名 稱 及 用 途M1主電動機(jī)YA1主軸箱放松、夾緊用電磁鐵M2搖臂升降電動機(jī)YA2立柱松開、夾緊用電磁鐵M3液壓泵電動機(jī)K1工作準(zhǔn)備用中間繼電器M4冷卻泵電動機(jī)SA1機(jī)床工作燈開關(guān)KM1主軸旋轉(zhuǎn)接觸器SA2主軸箱、立柱松開、夾緊用轉(zhuǎn)換開關(guān)KM2搖臂上升接觸器FR1M1電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器KM3搖臂下降接觸器FR2M3電動機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器KM4主軸箱、立柱、搖臂放松接觸器TC控制變壓器KM5主軸箱、立柱、搖臂夾緊接觸器SB1總起動按鈕KT1搖臂上升、下降用時間繼電器SB2主電動機(jī)起動按鈕KT2主軸箱、立柱和搖臂放松、夾緊用時間繼電器SB3搖臂上升起動按鈕KT3主軸箱、立柱和搖

16、臂放松、夾緊用時間繼電器SB4搖臂下降起動按鈕SQ1搖臂升降極限保護(hù)限位開關(guān)SB5主軸箱、立柱、搖臂松開按鈕SQ2搖臂放松用限位開關(guān)SB6主軸箱、立柱、播臂夾緊按鈕SQ3搖臂夾緊用限位開關(guān)SB7總停止按鈕SQ4立柱夾緊、放松指示用限位開關(guān)SB8主電動機(jī)停止按鈕QF1QF4電源引入兼做短路保護(hù)用斷路器HL1HL4工作狀態(tài)指示信號燈QF5工作燈用斷路器EL機(jī)床工作燈QF6冷卻泵電動機(jī)電源斷路器(6)因為搖臂的上升或下降是短時的調(diào)整工作，所以應(yīng)采用點動方式。(7)搖臂的上升或下降要設(shè)立極限位置保護(hù)。(8)立柱和主軸箱的松開與夾緊控制：主軸箱與立柱的松開及夾緊控制可以單獨進(jìn)行，也可以同時進(jìn)行。由開關(guān)S

17、A2和按鈕SB5（或SB6）進(jìn)行控制。SA2有三個位置：在中間位置（零位）時為松開及夾緊控制同時進(jìn)行，扳到左邊位置時為立柱的夾緊或放松，扳到右邊位置時為主軸箱的夾緊或放松。SB5是主軸箱和立柱的松開按鈕，SB6為主軸箱和立柱的夾緊按鈕。(9)主軸箱的松開和夾緊為的動作過程：首先將組合開關(guān)SA2扳向右側(cè)。當(dāng)要主軸箱松開時，按下按鈕SB5，經(jīng)13s后，液壓泵電動機(jī)正轉(zhuǎn)使壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱放松。主軸箱和立柱松開指示燈HL2亮。當(dāng)要主軸箱夾緊時，按下按鈕SB6，經(jīng)13s后，液壓泵電動機(jī)反轉(zhuǎn)，壓力油經(jīng)分配閥進(jìn)入主軸箱液壓缸，推動活塞使主軸箱夾緊。同時指示燈HL3亮， HL2滅，指示主軸箱與立柱夾緊。(10)當(dāng)將SA2扳到左側(cè)時，立柱松開或夾緊。SA2在中間位置按下SB5或SB6時，主軸箱和主柱同時進(jìn)行夾緊或放松。其他動作過程和主軸箱松開和夾緊完全相同，不再重復(fù)。(11)機(jī)床要有照明設(shè)施3設(shè)計任務(wù)1) 根據(jù)控制要求，進(jìn)行搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括主電路、控制電路及PLC硬件配置電路。2) 根據(jù)控制要求，編制搖臂鉆床控制PLC應(yīng)用程序。3) 編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括： 設(shè)計過程和有關(guān)說明。 基于PLC的搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)電路圖。 PLC控制程序（梯形圖和指令表）。 電器元器件的選擇和有關(guān)計算。 電氣設(shè)備明細(xì)表