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1、PLC 课题设计课题设计广州大学市政技术学院广州大学市政技术学院班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成日期： 目录目录引言引言摘要摘要PLC 控制系统设计原则及步骤控制系统设计原则及步骤2.1 PLC 控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则2.2 PLC 控制系统设计的基本步骤控制系统设计的基本步骤2.3 PLC 选型要点选型要点2.4 PLC 控制系统的外电路及外部接线设控制系统的外电路及外部接线设计计项目一项目一 大小球分拣机械手的控制大小球分拣机械手的控制方案论证方案论证原理说明原理说明硬件设计，软件设计硬件设计，软件设计调试过程调试过程总结总结参考文献参考文献引言引言随着
2、繁荣的中国经济和正在进行的基础建设投资，随着繁荣的中国经济和正在进行的基础建设投资，PLC 市场继续以每年市场继续以每年 1520%的的 速度增长。不但是速度增长。不但是 PLC 市场，包括整体的自动化市场，正在几乎以市场，包括整体的自动化市场，正在几乎以 3 倍于中倍于中 国国 GDP 的速度成长。的速度成长。 PLC 在可靠性、性能、可重复性、可预测性方面的声誉继续推动市场对能够经在可靠性、性能、可重复性、可预测性方面的声誉继续推动市场对能够经 受恶劣工业环境的简单而坚固系统的需求。改善自动化、增加生产中的灵活性、受恶劣工业环境的简单而坚固系统的需求。改善自动化、增加生产中的灵活性、 提高
3、生产力、减少维修和停机时间及提高通信能力。提高生产力、减少维修和停机时间及提高通信能力。摘要摘要机械手的积极作用正日益为我们所认识，它能代替人完成机械手的积极作用正日益为我们所认识，它能代替人完成枯燥烦琐单一的劳动并能达到生产工艺的要求，它能遵照枯燥烦琐单一的劳动并能达到生产工艺的要求，它能遵照一定的程序、时间和位置完成工件的传送，它能在高温、一定的程序、时间和位置完成工件的传送，它能在高温、高压、粉尘、噪声的环境出色地完成工作高压、粉尘、噪声的环境出色地完成工作关键词：关键词：PLC 分拣机械手分拣机械手 限位开关限位开关 PLC 控制系统设计原则及步骤控制系统设计原则及步骤2.1 PLC
4、控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则1）最大限度地满足工艺流程和控制要求。工艺流程的特点及要求是开发 PLC 控制系统的主要依据。设计前，应深人现场进行调查研究，收集资料，明确控制任务。2）监控参数、精度要求的指标以满足实际需要为准，不宜过多、过高，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，并可降低系统的复杂性和开发成本。3）保证控制系统的运行安全、稳定、可靠。正确进行程序调试、充分考虑环境条件。选用可靠性较高的 PLC、定期对 PLC 进行维护和检查等都是很重要和必不可少的。4）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择 PLC 容量时，应适当留有余量。2.2 PLC 控制系统设计的基本步
5、骤控制系统设计的基本步骤1）首先要分析控制任务，了解被控对象的工艺流程，画出工艺流程图。2）确定 PLC 的输入、输出信号的类型、点数，正确选择输入、输出模块的规格、型号；根据主电路如电机、电磁阀的容量及操作要求，合理选择配电、保护和控制电器。3）进行必要的计算，合理选择低压电器及 PLC 的类型和容量等。4）编制 I/O 分配表及所用到的 PLC 内部有关如时间继电器、计数器、中间继电器等元件的地址编号表。5）画出梯形图或顺序控制流程图(SFC 状态流程图)、步进梯形圈和外部接线图等。6）将编制好的程序写入到 PLC 的存储器中。先接上专用 RS-232 通信电缆，一端连接PLC，一端连接
6、PC 机 9 芯插头，设置好异步串行通信参数（如传送位数、通信速率等)，即可下载程序至 PLC。7）进行实验室模拟调试，输入可用按钮、开关或模拟信号等代替现场采集到的信号，输出负载用信号灯等代替，其目的是验证用户程序的控制逻辑是否符合工艺要求。8）进行 PLC 主电路及外部配套电路设计，如 PLC 和各类负载供电电源、外部主电路及控制继电器连锁电路设计等，以及控制柜、外部接线等设计。9）现场运行调试。先不带载，只带接触器线圈与信号灯进行分段、分级调试。正常后，再带实际负载运行，最后固化程序存在 PLC 的 EPROM 中。然后考机运行，时间约 72 小时。主要考核系统稳定性、抗干扰性等。本课程
7、设计因时间等条件因素限制，不进行带实际负载运行调试。10）编制技术文件。经过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了，整个系统的硬件和软件基本没问题了，这时就要全面整理技术文件。系统技术文件包括说明书、电气原理图、电气布置图、电气元件明细表、PLC 梯形图。2.3 PLC 选型要点选型要点(1) PLC 容量估算 估算 I/O 点数(开关量与模拟量分别统计)。在实际点数基础上再加上 15-20的备用量，以备工艺改进和扩充需要。 估算存储量小型 PLC 内存约 2KB，中型约 2KB-8kB，大型则 8KB 以上。内存容量经验估算方法如下：在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数10
8、字/点+输出总点数5 字/点来估算；计数器/定时器按（35）字/个估算；有运算处理时按（510）字/个估算；在有模拟量 I/O 系统中，可以按每个输入（或输出）一路模拟量约需（80100）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。最后，一般按估算容量的 50%100%留有裕量。(2) PLC 功能选择各公司生产的 PLC 功能配置不尽相同，应以“够用”为原则去选择，一般工业顺序控制只需要具有逻辑运算、定时器/计数器等基本功能就可完成任务。如果是工业过程控制或数控机床、机器人等控制，则需要选 A/D、D/A 转换模块、PID 控制模块或运动控制定位模块。这些模
9、块位数愈多，其分辨率与精度愈高，价格也就愈高。至于扫描速度、指令功能、抗干扰功能等随着计算机技术的发展，对一般中小型工业控制都能满足要求，根据需要进行选择。(3) 选择 I/0 模块I/0 模块的价格占到 PLC 总价的一半以上，不同的 I/0 模块的性能及电路均不同，必须根据需要合理选择。 输入模块的选择。输入模块分为数字量和模拟量两种，数字量又分直流、交流和脉冲三种；模拟量输入则分为电压和电流两种。PLC 工作电压一般为 5V，以数字方式(二进制)工作。所以从外部输入的模拟信号必须先转换成标准信号（010mA、420mA、0-l0V） ，再通过 A/D 转换器转换成数字信号输入 PLC。如
10、果模拟量点数多，还要通过扫描采样开关电路，再接入 AD 转换器，以节约硬件资源、提高可靠性。 输出模块选择。输出模块分为三种方式：继电器输出(R)、晶体管输出(T)和双向晶闸管(S)输出。要根据驱动的最终负载特性进行选择。例如，一般电动机或电磁阀启停、开关控制，控制频率不太高的可选择继电器输出模块；若驱动的是变频调速、频繁正反转的伺服电机，因其控制频率较高，则需选择晶体管输出模块。2.4 PLC 控制系统的外电路及外部接线设计控制系统的外电路及外部接线设计外电路设计，主要指输入、输出设备(按钮、行程开关、限位开关、接触器、电磁阀等)与PLC 的连接电路；各运行方式、主电路及联锁电路设计(自动、
11、半自动、手动、连读、单步、单周期等)；电源电路(主电路供电、传感器、各负载电源等)；控制柜内电路及配线；外部接线、接地等设计。这些电路的设计原则一般同机床电气设计原则。例如，强弱电分开、高低电压分开和交直流分开，各设备要单独接地不可串接，大电流接点和线圈要有吸收和灭弧电路，以避免干扰波发射等。四、四、 课程设计项目内容及要求课程设计项目内容及要求项目一项目一 大小球分拣机械手的控制大小球分拣机械手的控制一、项目任务一、项目任务：大小球分拣机械手的控制（多种工作方式：手动、自动单步、单周期、连续）分拣系统示意图如图所示。其控制要求如下：启动后，当接近开关检测到有球时电磁杆就下降，如果电磁铁碰到大
12、求时下限位开关不动作，如果电磁铁碰到小球时下限位开关动作。电磁杆下降 2s 后电磁铁吸球，吸球 1s 后上升，到上限位后机械臂右移，如果吸的是小球，机械臂到小球位，电磁杆下降 2s 电磁铁失电释放小球，如果吸的是大球，机械臂就到大球位，电磁杆下降2s，电磁铁失电释放大球，停留 1s 上升，到上限位后机械臂左移到左限位，并重复上述动作。如果要停止，必须在完成一次上述动作后到左限位停止。当出现意外时，按下紧急停止按钮，则停止所有电磁阀和电动机。二、设计要求：二、设计要求：1. 画出 I/O 接线图；2. 画出梯形图；3. 在 PC 机上编程并下载到 PLC 中；4. 运行调试；5. 撰写课程设计报
13、告。方案论证方案论证I/O 分配图分配图输入端输入端输出端输出端名称名称代号代号输入编号输入编号名称名称代号代号输出编号输出编号接近开关接近开关SQ0X0原位指示灯原位指示灯KM0Y0左限位开关左限位开关SQ1X1电磁杆下降电磁杆下降KM1Y1大球到位开关大球到位开关SQ2X2电磁杆上升电磁杆上升KM2Y2小球到位开关小球到位开关SQ3X3机械臂右移机械臂右移KM3Y3上限位开关上限位开关SQ4X4机械臂左移机械臂左移KM4Y4下限位开关下限位开关SQ5X5电磁铁吸球电磁铁吸球KM5Y5手动手动SQ6X10回原点回原点SQ7X11单步单步SQ8X12单周期单周期SQ9X13自动自动SQ10X14回原点启动回原点启动SQ11X15启动启动SQ12X16停止停止SQ13X17吸合吸合SQ14X20释放释放SQ15X21上升上升SQ16X22下降下降SQ17X23右行右行SQ18X24左行左行SQ19X25原理说明原理说明状态转换图状态转换图接线图接线图梯形图梯形图调试过程调试过程总结总结参考文献参考文献
