基于plc的自控成型控制系统设计

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1、 课课程程设设计计说说明明书书题目: 基于 PLC 的自控成型控制系统设计系 别： 机械工程学院 专 业 班 级： 机设 10-12 班 学 号： 2010302618 学 生 姓 名： 李文龙 指 导 教 师： 杜菲 2014 年 0 1 月 12 日安徽理工大学课程设计（论文）任务书安徽理工大学课程设计（论文）任务书机械工程学院 测控教研室 学 号2010302618学生姓名李文龙专业（班级）机设 10-12 班设计题目基于 PLC 的自控成型控制系统设计设 计 技 术 参 数(1) 按下启动键，上面油缸的活塞 B 向下运动。(2) 当 B 活塞下降到终点时,A 的活塞向右运动，C 的活塞

2、向左运行。(3）当 A、C 活塞运动到终点后，首先 A、C 油缸返回然后 B 油缸返回。设计要求(1) 按下启动按钮后,B 液压缸向下运动。(2) 当 B 向下运动到终点后，A、C 开始运动当运动到终点时原料成型。(3) A、C 液压缸先返回，当 A、C 返回到初态时，B 液压缸开始返回。(4) B 返回到初态时，取出成品，加工下一工件。工 作 量课程设计说明书一份，要求附录中包含软件主界面、控制主程序以及硬件接线图。工 作 计 划第一周：查阅相关资料和书籍，了解 PLC 技术、设计方法及液压缸和电磁阀的知识；掌握自控成型系统的工艺过程和设计要求。第二周：进行程序的设计及电磁阀的选用等等。第三

3、周：控制程序的模拟运行调试，找出缺点并加以改进。第四周：整理设计内容及相关数据，编写课程设计说明书。参考资料1 方程远. 电气控制原理与设计.宁夏人民出版社, 2 秦春斌,张继伟. PLC 基础及应用教程. 北京:机械工业出版社,2002.3 廖常初. 可编程序控制器应用技术（第四版）. 重庆大学出版社,2002. 4 李开慧. 电工电子技术基础. 人民邮电出版社 5张利平主编液压气压系统设计手册北京：机械工业出版社，1997. 6 许贤良，王传礼. 液压传动. 北京：国防工业出版社（第二版） ，2011.7 冯清秀. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社 （第五版） ，2011.指导教师

4、签字教研室主任签字20142014 年年 0101 月月 1212 日日 安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表学生姓名： 李文龙 学号： 2010302618 专业班级： 机设 1012 班 课程设计题目：基于 PLC 的自控成型控制系统设计 指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日摘要摘要随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。长期以来，PLC 及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案

5、，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。在成型机的生产线中应用 PLC 控制具有结构简单，编程方便，操作灵活，使用安全，工作稳定，性能可靠和抗干扰能力强等特点，是一种很有效的自动控制方式，是材料成型生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证；而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。本文就是利用 PLC 控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。 自控成型系统主要由工作台、液压缸 A、B、C 以及相应的电磁阀和

6、信号灯等几部分组成。该自动成型系统是利用油的压力来传递能量，以实现材料（如：钢筋）加工工艺的要求。该自动成型系统是利用 PLC 控制液压缸 A、B、C 的三个电磁阀有序的打开和关闭，以便使油进入或流出液压缸，从而控制各油缸中活塞有序运动，活塞带动连杆运动，给相应的挡块一个压力，这样就可以使材料成型。关键词关键词：可编程程序控制器；PLC；液压缸目目 录录第一章 绪论1 1.1 课程设计的背景.1 1.2 课程设计任务.1 1.3 课程设计的意义.2 第二章 PLC 简介3 2.1 PLC 的由来.3 2.2 PLC 的定义.3 2.3 PLC 的构成.4 2.4 PLC 的各组成元素的构成及功

7、能.4 2.5 PLC 工作原理.6 第三章液压传动系统8 3.1 液压系统基本回路.8 3.3 液 压 缸.8 第四章 程序设计10 4.1 设计思想、程序框图、梯形图.10 4.2 程序设计与说明.12 4.3I/O 地址表分配：.13 4.4 指令表.13 4.5 GX Simulator 仿真模拟14 第五章实验调试17 5.1 运行调试.17 5.2 实验步骤.17 设计总结20 参考文献21安徽理工大学课程设计1第一章第一章 绪论绪论1.11.1 课程设计的背景课程设计的背景目前，在国内外 PLC 已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、 轻工、环保及文化娱乐等各行

8、各业，随着 PLC 性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩 大。从应用类型看，PLC 的应用大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制、运动控制、 过程控制、数据处理、通信联网等等。PLC 系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、 通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多 级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。为适应工业环境使用，与一 般控制装置相比较，PLC 机有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序 可变，使用方便；功能强，适应面广；编程简单，容易掌握；减少了控制系统的设计及施 工的工作量；体积小、重量轻、功耗低、维护方

9、便等。因此我们基于 PLC 自控成型控制系 统的设计，来满足生产上的需要，从而大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非 常好的经济效益和社会效益。1.21.2 课程设计任务课程设计任务一、控制要求利用 PLC 构成一个自控成型系统,用 LED 发光管来演示系统工作状态。其中 S1，S6 用于指示油缸到位开关；K1 至 K4 用于指示电磁阀的工作状态。（1）初始状态,当原料放入成型机时，各油缸为初始状态:K1=K2=K4=OFF,K3=ON，S1=S3=S5=OFF,S2=S4=S6=ON。（2）按下启动键 S0,则 K2=ON,上面油缸的活塞 B 向下运动,使 S4=OFF。（3）当该油缸

10、活塞下降到终点时,S3=ON,此时启动左液压缸,A 的活塞向右运动,C 的活塞向左运行,K1=K4=ON，K3=OFF,使 S2=S6=OFF。（4）当 A 缸活塞运行到终点时，S1=ON，并且 C 缸活塞也到终点，S5=ON 时，原料已成型，各油缸开始返回原位。首先，A、C 油缸返回，K1=K4=OFF，K3=ON，使 S1=S5=OFF。（5）当 A、C 油缸返回到初始位置，S2=S6=ON 时，B 油缸返回，K2=OFF，使 S3=OFF。（6）当 B 油缸返回到初始状态，S4=ON 时，系统回到初始状态，取出成品；放入原料后，按下启动按钮，重新启动，开始下一工件的加工。二、课题要求(1

11、) 按题意要求，画出 PLC 端子接线图及控制梯形图。(2) 完成 PLC 端子接线工作, 并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。(3) 完成课程设计说明书。安徽理工大学课程设计21.31.3 课程设计的意义课程设计的意义通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对 PLC 理论知识的理解；培养学生运用所学PLC 知识和技能，配合相关技术资料的查询，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对 PLC 控制系统分析、设计的能力。通过对 PLC 自控成型控制系统的设计，使材料成型生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证

12、；而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。本文就是利用 PLC 控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。安徽理工大学课程设计3第二章第二章 PLCPLC 简介简介2.1 PLC 的由来的由来在 PLC 问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968 年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM） ，为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优

13、势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：(1)编程简单方便，可在现场修改程序；(2)硬件维护方便，最好是插件式结构；(3)可靠性要高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)可将数据直接送入管理计算机；(6)成本上可与继电器柜竞争；(7)输入可以是交流 115V；(8)输出为交流 115V，2A 以上，能直接驱动电磁阀；(9)扩展时，原有系统只需做很小的改动；(10)用户程序存储器容量至少可以扩展到 4KB。根据招标要求，1969 年美国数字设备公司(DEC）研制出世界上第一台 PLC（PDP14 型 ） ，并在通用汽车公

14、司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。2.2 PLC 的定义的定义在 PLC 的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过 4 年的调查，于 1980 年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller） ，英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。 ”国际电工委员会（IEC）曾于 1982 年 11 月颁布

15、了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985 年 1 月又发表了草案第二稿，1987 年 2 月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应安徽理工大学课程设计4用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ”定义强调了 PLC 应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区

16、别于一般微机控制系统的一个重要特征。2.3 PLC 的构成的构成从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。2.4 PLC 的各组成元素的构成及功能的各组成元素的构成及功能 CPU.CPU.CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功