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文檔簡介
1、<p> 畢業(yè)(課程)設計說明書</p><p><b> 設計題目:</b></p><p> 物件加工線PLC控制系統(tǒng)</p><p><b> 系 別:電氣工程系</b></p><p><b> 專 業(yè):電氣自動化</b></p>&l
2、t;p><b> 目 錄</b></p><p> 前言------------------------------------------------------------------------------2</p><p> 概述------------------------------------------------------------
3、---------3</p><p> 系統(tǒng)功能及特點------------------------------------------------------4</p><p> 2.1系統(tǒng)功能---------------------------------------------------------------4</p><p> 2.2系統(tǒng)特點-
4、--------------------------------------------------------------5</p><p> 系統(tǒng)技術性能---------------------------------------------------------6</p><p> 系統(tǒng)工作原理-----------------------------------------
5、---------------6</p><p> 4.1系統(tǒng)工作描述--------------------------------------------------------6</p><p> 4.2系統(tǒng)工作過程描述示意圖-----------------------------------------6</p><p> 4.3程序執(zhí)行示意圖---
6、--------------------------------------------------6</p><p> 軟件設計--------------------------------------------------------------7</p><p> 5.1程序流程圖------------------------------------------------
7、-----------7</p><p> 5.2I/O清單----------------------------------------------------------------7</p><p> 5.3程序梯形圖-----------------------------------------------------------7</p><p>
8、 5.4程序簡要描述--------------------------------------------------------7</p><p> 課題創(chuàng)新--------------------------------------------------------------8</p><p> 結束語------------------------------------
9、-----------------------------8</p><p> 參考文獻--------------------------------------------------------------8</p><p> 附圖---------------------------------------------------------------------------
10、--8</p><p> 附表-----------------------------------------------------------------------------12</p><p> 系統(tǒng)模擬圖---------------------------------------------13</p><p><b> 前 言<
11、;/b></p><p> 可編程控制器<Programmable Logic Controller----PLC>是以微處理器為核心,綜合計算機技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。經過近40年的發(fā)展,PLC在工業(yè)自動化領域成為最重要、應用最廣泛的控制裝置之一,居工業(yè)生產自動化三大支柱之首。其應用的深度和廣度已成為衡量一個國家工業(yè)自動化化程度高低的標志。</p>&
12、lt;p><b> PLC的誕生:</b></p><p> 上世紀80年代,個人計算機發(fā)展起來也稱PC。為了方便、也為了反應可編程控制器的功能特點,美國A-B公司將可編程控制器定名為可編程序邏輯控制器,并將“PLC”作為其產品的注冊商標。現(xiàn)在,仍常常將PLC簡稱PC。</p><p><b> PLC的發(fā)展史:</b></p&
13、gt;<p> 早期的PLC(60年代末----70年代中期)一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要的功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn),在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路,存儲器采用磁芯存儲器,另外還采取了一些措施,以提高抗干擾能力。在軟件上,采用繼電器控制線路的方式-
14、---梯形圖、因此早期的PLC的性能優(yōu)于繼電器控制裝置。其優(yōu)點包括簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障顯示、可重復使用。其中PLC特有的編程語言——梯形圖一直沿用至今。</p><p> 中期的PLC(70年代中期----80年代中后期)在70年代,微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。這樣,使PLC功能大大增強。在軟件方
15、面,保持其原有的邏輯運算、計數(shù)、計時等功能以外,還增加了算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊和自診斷等功能。在硬件方面,除了保持原有的模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊,各種特殊功能模塊,并擴大了存儲器的容量,使各種邏輯線圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器,使PLC范圍得以擴大。</p><p> 近期的PLC(80年代中后期至今)進入80年代中后期,由于超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,微處理器的市場價
16、格大幅下跌,使得各種類型的PLC采用的微處理器的檔次普遍提高。而且,為了進一步提高PLC的處理速度,各制造商紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片,這樣使得PLC軟硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p><b> 概述</b></p><p> 隨微電子技術的和自動控制的不斷發(fā)展,工業(yè)產品更新?lián)Q代的周期日益縮短和其性能價格比的不斷提高,這種自動化生產線裝置幾乎覆蓋了整個
17、工業(yè)領域??梢姳敬卧O計的意義。本次主要是對物體分揀分配與生產線PLC只能控制系統(tǒng)的設計,這種自動化生產線裝置廣泛應用于冶金、化工、石油、機械制造、汽車、裝卸等行業(yè)為工業(yè)生產提供了很大便利。物體分揀、分配與設計使各企業(yè)生產過程中廣泛使用的自動化生產線之一。目前廣泛應用工業(yè)自動化領域,它可以根據(jù)各種工件加工的要求,按預定要求控制系統(tǒng)動作,實現(xiàn)對不同產品的分類、統(tǒng)計、輸送,減輕了人工生產的勞動,實現(xiàn)了工業(yè)自動化的要求。</p>
18、<p> 本次課題軟件設計采用便于程序調試與修改的模塊化設計法。主要本設計為5個模塊。分別是初始化模塊、啟動模塊、供貨模塊、分揀模塊、停止模塊。首先是加電初始化,對變量和數(shù)據(jù)單進行清零或置位;啟動按鈕X20按下后,進行下步操作,系統(tǒng)開始運行;供貨,同時使傳送帶轉,物件將送入下一個單元;分揀,當物體碰傳感器時,每檢測到一種物體時將其相應的步驟置位活動步,并使其指示燈亮,知道動作完成后再熄滅;加工鉆孔,若有正品,分檢器動作使其傳
19、送到下一傳送帶,到物件再次碰到傳感器時傳送帶停止,同時推出機構動作使其被推下傳送帶到下面的碟子上;停止:當生產線正常運行時,在任意時刻按下停止按鈕都會待此次操作周期(物件到達指定地點)動作完成后再停機。</p><p> 目前,這種裝置在國內外應用十分廣泛。他降低了工業(yè)成本 ,降低了公認的勞動強度,同時還具有可靠性高、抗干擾能力強的特點。為自動化奠定了基礎,無論是較簡單的系統(tǒng)還是較大規(guī)模的復雜系統(tǒng)都非常適用,滿
20、足各種工業(yè)控制要求。</p><p><b> 二、系統(tǒng)功能及特點</b></p><p><b> 2.1 主要功能</b></p><p> 1.條件控制功能。用PLC的與、或、非指令取代繼電器觸點的串、并聯(lián)及其它各種邏輯連接進行開關控制。</p><p> 2.定時/計數(shù)功能。用PL
21、C提供的定時器,計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制,以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。</p><p> 3.數(shù)據(jù)處理功能。PLC能進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、算術運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。</p><p> 4.步進控制功能。用步進指令來實現(xiàn)多道加工工序的控制中,只有前一道工序完成以后才能進行下一道工序操作的控制。</p><p> 5.運動控制功
22、能。PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制,早期直接用開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構,現(xiàn)在一般用專用的運動控制模塊,如可驅動步進電機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊,廣泛應用于機械、機床、機器人和電梯等各種場合。</p><p> 6.擴展功能。通過連接輸入/輸出擴展單元(即I/O擴展單元)模塊來增加輸入/輸出點數(shù),也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制能力。</p>
23、<p> 7.遠程I/O功能。通過遠程I/O連接單元將分散遠距離的各種輸入,輸出設備與PLC主機相連接,進行遠程控制,接收輸入信號,傳出輸出信號。</p><p> 8.通信聯(lián)網功能。通過PLC之間的聯(lián)網,PLC與上位計算機的連接等,實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換,以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復雜控制。</p><p> 9.監(jiān)控功能。PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)和進程。對系
24、統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄,甚至自動終止運行;也可在線調試修改程序中的定時器,計數(shù)器等設定值或強制I/O狀態(tài)。</p><p><b> 2.2 主要特點</b></p><p> 1.可靠性高,抗干擾能力強。因為PLC在硬件與軟件2個方面都采取了很多措施,確保它能可靠工。在硬件方面,由于PLC的I/O電路與內部CPU采用光電隔離,其信息靠光耦器件或電磁器傳
25、遞,并且CPU還采取了抗電磁干擾的措施,再有PLC使用的元器件多為無觸電的,高度集成的,用得數(shù)量并不太多為期可靠工作提供物質基礎;再軟件方面,有設備故障檢測與診斷程序,每次掃描都對系統(tǒng)狀態(tài),用戶程序進行檢測,發(fā)現(xiàn)錯誤后立即做出相應的處理。</p><p> 2.編程簡單使用方便。PLC最常用的是梯形圖語言,這種編程語言形象只管便于掌握,當生產流程改變時可以現(xiàn)場修改程序,使用方便,靈活。</p>&
26、lt;p> 3.功能完善適應性強。PLC各生產廠家都有各種系列產品供用戶選擇。用戶可根據(jù)控制對象與要求選擇合適的PLC組成所需的控制系統(tǒng),一般不需用戶制作任何附加裝置從而使設計簡化。</p><p> 4.體積小,結構緊湊,安裝及維護方便。PLC體積小,重量輕,便于安裝,同時還具有自診斷,故障報警功能,便于操作和維修人員檢查。</p><p><b> 三、系統(tǒng)技術性
27、能</b></p><p> 1.輸入/輸出控制方式。指循環(huán)掃描及其他的控制方式。如即使刷新,直接輸出等。</p><p> 2.編程語言。主要有梯形圖語言,指令語句表編程語言,功能圖編程語言。</p><p> 3.指令長度。一條指令所占字數(shù)或步數(shù)</p><p> 4.指令種類。具有基本指令,特殊指令的數(shù)量。</
28、p><p> 5.掃描速度。一般以執(zhí)行1000步指令所需的時間來衡量。故單位為MS/千步;有時也以一步的時間計,如US/步。</p><p> 6.程序容量。PLC對用戶程序的最大存儲容量。</p><p> 7.輸入/輸出點數(shù)。PLC外部的輸入,輸出端子數(shù)。主機的I/O點數(shù)不夠是可接擴展I/O模塊。</p><p> 8.內部繼電器種類
29、及數(shù)量。PLC內部有多種軟繼電器,用于存放變量狀態(tài).</p><p> 9.特殊功能模塊??赏瓿赡骋环N特殊的專門功能,他們數(shù)量的多少功能的強弱常常是衡量PLC產品水平高低的一個重要標志。</p><p><b> 四、系統(tǒng)工作原理</b></p><p><b> 4.1工作過程描述</b></p>&
30、lt;p> 系統(tǒng)采用掃描工作方式,在這種工作方式下PLC有兩種基本工作模式,即運行(YUN)與停止(STOP)模式。PLC在工作進行之前首先進行初始化,對所有內部繼電器復位。輸入、輸出暫時清零,以保證他們在進行循環(huán)掃描后完全正確無誤的工作,整個掃描過程包括內部處理,通信服務,輸入掃描,程序執(zhí)行,輸出刷新五個階段。</p><p> 在內部處理階段,PLC檢查內部的硬件是否正常,將監(jiān)控定時器復位,以完成一
31、些其他內部工作。</p><p> 在通信服務階段,PLC與其它的帶微處理器的智能裝置通信,響應編輯器鍵入的命令,更新編輯器的顯示內容。</p><p> 當PLC處于停止模式時,只執(zhí)行以上操作,PLC處于運行模式時,還需完成以下三個階段操作。</p><p> 輸入處理階段,PLC把所有外部輸入電路的接通、斷開狀態(tài)讀入輸出映像寄存器。</p>
32、<p> 在程序執(zhí)行階段,即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之改變,輸入信號變化的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。一旦有信號讀入,系統(tǒng)會將此時狀態(tài)暫存,此時輸入寄存器被刷新,完成程序采樣,PLC從左到右,自上而下對用戶程序進行執(zhí)行,再處理一條程序時PLC首先根據(jù)用戶程序需要從輸入映像寄存器中取所需內容,然后進行邏輯運算,并將結果存入輸出映像寄存器,隨著程序的逐行掃描、運算,輸出映像寄
33、存器的內容不斷得到刷新。</p><p> 在輸出處理階段,CPU將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器,此內容控制信息通過輸出去驅動外設,PLC完成工作。</p><p> 4.2掃描工作過程示意圖(見附圖2)</p><p> 4.3程序執(zhí)行示意圖(見附圖3)</p><p><b> 五、軟件設計</b&g
34、t;</p><p> 5.1 程序流程圖(見附圖1)</p><p> 5.2 I/O清單 (見附表4)</p><p> 5.3 F—4系統(tǒng)梯形圖(見附圖5)</p><p> 5.4 F—4系統(tǒng)模擬圖(見附圖6)</p><p> 5.5 程序簡要描述</p><p&g
35、t; 5.5.1 控制對象</p><p> 檢測到部件并按要求送到指定地點。</p><p> 5.5.2 控制規(guī)格</p><p><b> 六、課題創(chuàng)新</b></p><p> 本次設計主要采用模塊化設計,將生產線上的物體分揀、分配和統(tǒng)計分成幾大模塊。首先時初始化,對變量或數(shù)據(jù)清單進行清零或置位。然
36、后是啟動模塊,看下啟動按鈕后置下一步,然后是分揀模塊,物體在傳送帶上經分檢器分為大中小,分別傳送,。最后時停止模塊。這種設計思路清晰、易于修改,每個模塊是互相獨立,但又互相關聯(lián)的,每個模塊都有自己的功能。</p><p> 現(xiàn)在許多復雜系統(tǒng)都采用這種編程方法,這樣設計即減少了勞動量,又節(jié)省時間。</p><p><b> 七、結束語</b></p>
37、<p> 在創(chuàng)新培訓學校實習的六周即將結束。在這里我與我們組組員xxx學到了許多新的編程方法,也學到了許多處事的道理。</p><p> 本次設計給我的大學生活畫上了一個完美的句號。無論結果怎樣,我在這一個半月學到了許多??傊鞘芤媪级?。這要感謝學校和創(chuàng)新科技培訓學校給我們提供良好的學習、實踐機會。感謝院長及我們的指導老師及輔導老師對我們孜孜不倦的教導。感謝和我一起學習的同學對我的幫助。</p
38、><p> 至今為止我們已經圓滿完成了畢業(yè)設計任務,在這過程中我的PLC知識得到了鞏固和提高,使我們的理論知識得到了充分的實踐,這一起我們將受益無窮。</p><p><b> 八、參考文獻</b></p><p> 1.閆坤 電氣及可編程控制器的應用技術 北京:清華大學出版社,2007</p><p> 2.殷建國
39、 可編程控制器及其應用,北京:機械工業(yè)出版社,2006</p><p> 3.丁向榮、林知秋 電氣控制與PLC應用技術 上海:交通大學出版社2005</p><p><b> 附圖1:</b></p><p><b> 附圖 2:</b></p><p> 附圖3: <
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