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1、 渤海船舶职业学院毕业设计题 目：自动传送带 PLC 电气控制系统设计专业、班级：船舶电气技术学 号: 40学生 姓名: 指导 教师： 目录前言1、总体设计.51、设计目的.52、设计任务分析及描述.53、系统 I/O 口设计.62、控制方案.61、控制要求.72、设计内容及步骤.73、控制过程分析.81、梯形图.82、语句表.102、原理分析.114、系统调试.115、个人总结.11参考文献.13前言 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC） ，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算前、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户
2、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。基 本 结 构可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机， 其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： 一、电源 可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去 二、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入
3、的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入 I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，
4、即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。三、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。四、输入输出接口电路 1现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 2现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。五、功能模块 如计数、定位等功能模块。工 作 原 理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周
5、期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图
6、时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状
7、态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点： 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过
8、程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。发 展 历 史起 源1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求； 1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻
9、辑控制器，称 Programmable，是世界上公认的第一台 PLC。 1969年，美国研制出世界第一台 PDP-14； 1971年，日本研制出第一台 DCS-8； 1973年，德国研制出第一台 PLC； 1974年，中国研制出第一台 PLC。 发 展 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic
10、 Controller（PLC） 。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力
11、得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 1、 总 体 设 计1、 设 计 目 的 通 过 对 自 动 传 送 带 PLC 电 气 控 制 系 统 设 计 ， 使 学 生 进 一 步 熟 悉 有 关PLC 电 气 控 制 的 理 论 知 识 ， PLC 的 结 构 、 组 成 、 工 作 原 理 ， 掌
12、握 根 据 生 产 工艺 过 程 和 自 动 控 制 要 求 用 PLC 进 行 控 制 的 PLC 系 统 及 控 制 程 序 设 计 方 法 和步 骤 ， 培 养 同 学 们 的 工 程 意 识 和 工 程 实 践 能 力 。 学 生 初 步 掌 握 PLC 电 气 控 制 系 统 的 设 计 方 法 ， 编 程 技 巧 以 及 电 气 常 用元 器 件 的 选 型 ； 初 步 具 有 控 制 系 统 主 电 路 、 控 制 程 序 的 分 析 和 设 计 方 法 ； 同时 使 学 生 掌 握 电 气 线 路 原 理 图 的 绘 制 方 法 ， 为 今 后 走 上 工 作 岗 位 应 用P
13、LC 电 气 控 制 基 本 理 论 知 识 奠 定 良 好 的 基 础 。 2、 设 计 任 务 分 析 及 描 述二 、 控 制 方 案1、 控 制 要 求（ 1） 产 品 在 传 送 带 上 均 匀 放 置 ， 其 中 当 带 轮 转 一 周 ， 则 产 品 依 次 从 1 2 3 4 5 6 移 动 一 个 位 置 ； 另 外 接 近 开 关 1 在 带 轮 每 转 一 周 发 一 个脉 冲 。 （ 2） 光 电 检 出 器 负 责 检 测 是 正 品 还 是 次 品 ， 当 检 出 次 品 时 会 发 出 一 个 脉 冲信 号 。 （ 3） 接 近 开 关 2 为 正 品 计 数 器 ， 当 正 品 箱 装 满 10 产 品 时 ， 它 发 出 信 号 ，让 已 经 装 满 10 个 产 品 的 小 车 走 ， 再 换 一 个 小 车 。 （ 4） 接 近 开 关 3 作 为 次 品 的 计 数 器 ， 作 用 和 接 近 开 关 2 相 似 。 （ 5） 机 械 手 用 来 搬 运 次 品 ， 即 当 次 品 被 运 到 6 位 置 时 ， 它 负 责 的 次 品 送到 次 品 箱 中 。 （ 6）
