PLC氣缸運動計數(shù)控制

第頁課程設(shè)計學號：題目氣缸運動計數(shù)控制學院物流工程學院專業(yè)班級姓名指導(dǎo)教師2021年1月2日本科生課程設(shè)計成績評定表姓名性別專業(yè)、班級課程設(shè)計題目：氣缸運動計數(shù)控制課程設(shè)計辯論或質(zhì)疑記錄：1、如何表達氣缸啟動？答：在啟動線圈位置并聯(lián)一個指示燈。2、如何防止兩個位置傳感器同時被觸發(fā)？答：設(shè)計程序使I0.2和10.3互鎖，即可防止兩個傳感器同時被觸發(fā)。3、計數(shù)器c0怎么計數(shù)的？答：啟動后，I0.0得電，c0同時得電，I0.2得電后，c0被觸發(fā)，初值被存入c0中，c0開場做減法運算，每一個往返就減1，直到20減到0時停頓。成績評定依據(jù)：評定項目評分成績1．學習態(tài)度〔25分〕2．設(shè)計說明書(25分)3．上機調(diào)試演示〔25分〕4．辯論〔25分〕總分備注：成績等級：優(yōu)〔90分—100分〕、良〔80分—89分〕、中〔70分—79分〕、及格〔60分—69分〕、60分以下為不及格。最終評定成績〔以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定〕指導(dǎo)教師簽字：2013年01月18日課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:氣缸運動計數(shù)控制一、初始條件程序運行設(shè)備：西門子S7-300PLC二、要求完成的主要任務(wù)1．控制要求：氣缸連續(xù)往復(fù)運動20次便自動停頓，如圖：2．設(shè)計要求：(1)繪制PLC接線圖；(2)給出符號定義表；(3)編寫控制程序；(4)上機驗證通過程序調(diào)試。3．課程設(shè)計說明書應(yīng)包括：(1)設(shè)計的目的及意義(2)設(shè)計任務(wù)及要求(3)設(shè)計方案比擬及認證(4)程序設(shè)計：軟件思想，流程圖，程序說明(5)調(diào)試過程記錄及結(jié)果分析(6)參考資料(7)總結(jié)氣缸運動計數(shù)控制摘要氣動技術(shù)是一種易于推廣和普及的實現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)。近年來，氣動技術(shù)在機械、化工、電子、電氣、紡織、食品、包裝、印刷、輕工、汽車等各個制造行業(yè)，尤其在各種自動化生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)線中得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了制造業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著氣動技術(shù)的飛速開展，特別是氣動技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器技術(shù)、PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)等學科的相互滲透而形成的機電一體化技術(shù)被各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用后，氣動技術(shù)已成為當今工業(yè)各級的重要組成局部。各種自動機械或自動化生產(chǎn)線，大多是按程序工作的。所謂程序控制，就是根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，使被控制的執(zhí)行元件，按預(yù)先規(guī)定的順序協(xié)調(diào)東子的一種自動控制方式。根據(jù)控制方式的不同程序控制可分為行程程序控制、時間程序控制、混合程序控制三種。行程程序控制是一個閉環(huán)程序控制系統(tǒng)，它是由前一個執(zhí)行元件動作完成并發(fā)出信號后，才允許下一個動作進展的自動控制方式。其優(yōu)點是構(gòu)造簡單、維修容易、動作穩(wěn)定，特點是當程序中某節(jié)拍出現(xiàn)故障時，整個程序就停頓進展而實現(xiàn)自動保護。為此，行程控制方式在氣動系統(tǒng)中被廣泛采用。而推拉式分揀系統(tǒng)中的雙缸順序動作控制是最為典型的順序控制，通過PLC實現(xiàn)自動控制。關(guān)鍵詞：氣動技術(shù)順序控制PLC目錄1.課程設(shè)計目的 12.課程設(shè)計題目和要求 13.設(shè)計內(nèi)容 23.1PLC簡介.選型及STEP7介紹 23.1.1PLC簡介和選型 2STEP7介紹 53.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計 63.2.1I/O口分配 63.2.2硬件電路設(shè)計 63.3氣缸順序動作程序設(shè)計 73.4程序仿真結(jié)果 93.5電路運行分析 94.課程設(shè)計小結(jié) 105.參考文獻 11設(shè)計目的通過設(shè)計推拉式分揀系統(tǒng)，使學生系統(tǒng)掌握可編程序控制器的根本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計方法和編程技巧，使學生掌握一種至二種根本機型，掌握PLC控制技術(shù)的根本原理和應(yīng)用，并學習PLC編程的多樣性，和靈活性，使學生掌握PLC在實際應(yīng)用中的控制作用、動作順序與原理，為今后從事自動化控制領(lǐng)域的工作打下根底。題名稱：氣缸運動計數(shù)控制控制要求：氣缸連續(xù)往復(fù)運動20次便自動停頓。其中氣缸的電氣控制回路見下列圖：氣缸電氣控制回路其中，1S1、1S2為兩個限位開關(guān)，1Y1、1Y2為兩個電磁感應(yīng)線圈。要求：〔1〕繪制PLC接線圖；〔2〕給出符號定義表；〔3〕編寫控制程序；〔4〕上機驗證通過程序調(diào)試。3.1PLC簡介及選型3.1.1PLC簡介國際電工委員會對PLC做了定義為“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破鳈C器有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)該按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴大其能力的原那么設(shè)計〞。從上述定義可以看出，PLC是一種用于程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，出來能完成各種各樣的控制能力外，還有與其他計算機通行聯(lián)網(wǎng)的功能。如下圖，PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。PLC主要由CPU模塊、I/O模塊、變成裝置和電源組成。根據(jù)硬件構(gòu)造的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。整體式PLC又叫做單元式或箱體式，他的體積小、價格低、小型PLC一般采用整體構(gòu)造。模塊式PLC一般用于大、中型PLC，它由機架和模塊組成。圖3.1.1PLC根本組成〔1〕輸入部件輸入部件是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場被控對象之間的連接部件，是現(xiàn)場信號進入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測元件來的信號。〔2〕輸出部件輸出部件也是PLC與現(xiàn)場設(shè)備之間的連接部件，其功能是控制現(xiàn)場設(shè)備進展工作(如電機的啟、停、正/反轉(zhuǎn)，閥門的開、關(guān)，設(shè)備的轉(zhuǎn)動、移動、升降等)。對于PLC，希望它能直接驅(qū)動執(zhí)行元件，如電磁閥、微電機、接觸器、燈和音響等，因此，輸出部件中的輸出級常是一些大功率器件，如機械觸點式繼電器、無觸點交流開關(guān)(如雙向可控硅)及直流開關(guān)(如晶體三極管)等。〔3〕CPU模塊CPU模塊主要有微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中CPU模塊相當于人的大腦和心臟，他不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)?！?〕I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱I/O模塊，他們想但與人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采用輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來承受從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥號開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的臉粗變化的模擬量電流電壓信號?！?〕編程器編程器用來生成用戶程序，并用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器，它的體積小，價格廉價，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。〔6〕電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內(nèi)部開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源，驅(qū)動PLC負載的直流電源一般有用戶提供PLC通電后，需要對硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后PLC要反復(fù)不停地分段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。1、初始化過程： 與其它單片機運行一樣，上電運行或復(fù)位時進展處理〔1〕硬件初始化，復(fù)位輸出輸入模塊，清零〔2〕去除數(shù)據(jù)區(qū)〔3〕輸出輸入地址分配2、掃描過程〔1〕掃描輸入，將輸入口狀態(tài)讀入至輸入口映像區(qū)〔2〕時鐘處理，特殊存放器更新〔3〕執(zhí)行用戶程序〔4〕輸出，將輸出口映像區(qū)輸出至輸出端口刷新〔5〕自診斷檢查3、出錯處理檢查PLC內(nèi)部電路CPU、電池電壓、程序存儲器、I/O、通訊異常致命錯誤，CPU強制STOP方式，所有掃描停頓。圖所示為一小型PLC的典型工作過程圖小型PLC的典型工作過程由于學校實驗儀器限制，本課程設(shè)計選用西門子S7－300型號PLC。由題目要求可知，共有1個輸入，12個輸出，我們選用的CPU型號為314。S7-300CPU31X系列產(chǎn)品有：CPU313模塊、CPU314模塊、CPU313XM模塊。CPU314模塊I/O總點數(shù)為24點〔14/10點〕，可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲器容量為4K字；內(nèi)置高速計數(shù)器，具有PID控制的功能；有2個高速脈沖輸出端和1個RS-485通訊口；具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由口協(xié)議的通訊能力。STEP7介紹STEP7軟件開發(fā)系統(tǒng)是一款專門針對西門子公司的S7-300PLC的控制系統(tǒng)開發(fā)軟件。該軟件操作簡單，使用方便。用戶可以直接從工具欄中選擇各種梯形圖指令，可以通過在線幫助功能直接了解各種指令詳細的使用說明。程序編寫完畢后，用戶可以利用STEP7軟件提供的語法檢測功能檢測程序的錯誤，從而保證送入PLC的程序從語法的角度上來說是準確無誤的。編譯后的程序可以送入PLC并執(zhí)行，以完成預(yù)期的控制功能。1.S7-300PLC的組成主要組成局部有導(dǎo)軌〔RACK〕、電源模塊〔PS〕、中央處理單元CPU模塊、接口模塊〔IM〕、信號模塊〔SM〕、功能模塊〔FM〕等，通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7的PLC相連。CPU314一個機架上最多只能再安裝八個信號模塊或功能模塊，最多可以擴展為四個機架。中央處理單元總是在O機架的２號槽位上，1號槽安裝電源模塊，3號槽總是安裝接口模塊，槽號4至11，可自由分配信號模塊、功能塊?！?〕CPU負責執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動控制任務(wù)或過程進展控制?！?〕輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點；輸入局部從現(xiàn)場設(shè)備中采集信號，輸出局部那么控制泵、電機、以及工業(yè)設(shè)備中的其他設(shè)備?！?〕電源像CPU及其所連接的任何模塊提供電力?！?〕通訊端口允許將S7-300CPU同編程器及其他設(shè)備連接起來?！?〕狀態(tài)信號燈顯示了CPU的工作模式〔運行或者停頓〕，本機I/O的當前狀態(tài)，以及檢查出的系統(tǒng)化錯誤。〔6〕通過擴展模塊可增加CPU的I/O點數(shù)?！?〕通過擴展模塊可提供其通訊性能?！?〕一些CPU具有內(nèi)置的實時時鐘，恰CPU需要實時時鐘卡?！?〕EEPROM卡可以存儲CPU程序，也可以將一個CPU中的程序傳送到另一個CPU中。〔10〕通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數(shù)據(jù)存儲時間。3.2I/O口分配及硬件電路設(shè)計I/O口分配 根據(jù)控制要求,I/O口的分配如表所示其中的I/O分配如下表表I/O口分配輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動按鈕S0氣缸推出電磁閥1Y1Q4.0停頓按鈕S1氣缸推出電磁閥1Y2Q4.1氣缸左位置傳感器1S1啟動指示燈氣缸右位置傳感器1S2啟動線圈M0M0..03.2.2硬件電路設(shè)計根據(jù)控制要求和I/O分配，氣缸順序控制硬件電路如下圖，共有4個輸入2個輸出。圖3.2.2PLC控制硬件電路圖3.3氣缸順序動作程序設(shè)計根據(jù)氣缸的動作要求，編寫出雙缸的順序動作PLC程序如下：3.4程序仿真結(jié)果將梯形圖進展調(diào)試仿真，其結(jié)果如下列圖圖組態(tài)圖圖3.4.2運行結(jié)果3.5電路運行分析當按下啟動按鈕S0后，啟動指示燈點亮，中間繼電器M0得電并自鎖，氣缸推出到達1S1，1S1處限位開關(guān)I得電，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，計數(shù)器得電，開場計數(shù)。運動到右極限時觸發(fā)限位開關(guān)I0.3，I0.3得電，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，I0.2和I0.3形成互鎖。再次觸發(fā)限位開關(guān)時，實現(xiàn)往返功能，直到計數(shù)器的初值20減到0時停頓。通過本次課程設(shè)計，加深了我對課堂所學知識的了解和掌握，并且學會了從整體考慮問題，把多學科的知識綜合起來運用。通過本次設(shè)計，使我掌握了通過PLC控制推拉式分揀系統(tǒng)中雙缸順序動作的原理，加深了對PLC構(gòu)造和原理的認識，對PLC編程原理有了個系統(tǒng)的認識。通過這次課程設(shè)計，掌握了定時器電路的設(shè)計，對PLC的執(zhí)行過程有了深刻的認識。在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)歷，增強了信心。通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學后，很多同學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，每個人互責一定的局部，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學說明自己的想法。能過比擬選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。通過此次課設(shè)，讓