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1、无锡科技职业学院毕业设计（论文）基于PLC的生产流水线电气控制系统设计毕业设计（论文）报告题 目 基于PLC的生产流水线电气控制系统设计 系 别 中德机电学院 专 业 机电一体化技术 班 级 0901 学生姓名 学 号 指导教师 2012年 4 月11摘要随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求，控制技术从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。可编程序控制器（PLC）的出现给工业控制系统带来重大变革。本文利用学习中讲述的PLC的设计知识和方法、配合变频器、步进电机等设备实现了生产线上工作台的正向运行、反向运行以及多
2、段速运行。这一控制系统的实现和应用，充分体现了PLC系统在工业现场的应用，亦使其应用的范围更加广泛。本文首先阐述PLC及其工作原理，进而基于三菱FX2N系列PLC软件而设计的生产流水线控制系统的方案。 关键词:PLC，变频器，生产流水线，控制系统AbstractAlong with the science and technology unceasing development, production process continuously put forward new requirement, control technology from manual to automatic con
3、trol, control from simple control equipment to complicated control system, from the contacts hardwired control systems to a computer center for storage control system .Programmable Logic Controller（PLC）the emergence of significant changes in industrial control systems.This paper using studying tells
4、 programmable controller various design knowledge and methods cooperate frequency converter and stepping motor equipment realized line work of he stage of the positive operation, reverse operation and more paragraphs speed operation. This control system realization and application of PLC system, ful
5、ly embodies in the industrial field, and the application according to the design and different needs change data and status, still can make its application scope more extensive. This paper firstly PLC and its working principle, then clearly based on FX2N PLC software the production line control syst
6、em design scheme.Keywords: PLC，frequency converter，production line ，control system 前言 在生厂过程、科学研究和其它产业领域中，电气控制技术的应用都是十分广泛的。在机械设备三的控制中，电气控制亦比其它的控制方法使用的更为普遍。随着科学技术日新月异的发展，特别是大规模集成电路的问世和微处理机技术的应用，出现了可编程序控制器（PLC），使电气控制技术进入了一个崭新的阶段。可编程控制器简称PC（Programmable Controller）,它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制
7、器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期，为与个人计算机PC相区别，现在仍然沿用可编程序逻辑控制器这个老名字。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。PLC是以微处理技术、电子技术、
8、网络通信技术和先进可靠的工业手段为基础，综合了计算机技术、网络通信和自动控制技术的一种新型的通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点，在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛，已成为现在工业控制的支柱之一。本文是基于三菱FX2N系列PLC与变频器而设计的生产流水线控制系统的方案。由于编写时间仓促及编者学识水平有限，加之受教材篇幅限制，本文难免存在缺漏和不当之处，恳请老师提出批评和指教。目录摘要iAbstractii1 PLC及其基本工作原理11.1 PLC的产生和发展11.1.1 PLC的产生11.1.2 P
9、LC的发展21.2 PLC的组成和基本工作原理31.2.1 PLC的组成31.2.2 PLC的基本工作原理61.3 PLC的性能、特点及分类81.3.1 PLC的性能指标81.3.2 PLC的特点91.3.3 PLC的分类91.4 PLC的应用领域102 三菱FX2N系列PLC和单片机112.1 FX2N基本单元112.2 FX2N系列PLC的内存结构122.3 FX2N系列PLC的基本逻辑指令132. 4三菱变频器的概念142.4.1 三菱变频器的参数设置142.4.2三菱变频器的多段速控制143 步进指令与生产流水线程序设计163.1 步进指令163.1.1步进梯形图指令与状态转移图163
10、.1.2 SFC图的分支与跳转173.2 生产流水线程序设计193.2.1设计要求193.2.2设计内容203.2.3 I/O地址分配表203.2.4 PLC与变频器接线图213.2.5 程序梯形图223.2.6 程序仿真调试244小节30致谢31【参考文献】321 PLC及其基本工作原理1.1 PLC的产生和发展1.1.1 PLC的产生早期工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是继电器接触器控制系统，随着20世纪工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电器控制系统难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，
11、迫切需要一种新的更先进的自动控制装置来取代传统的继电器控制系统。1969年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台PLC，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程逻辑控制器，简称PLC，只是用它来取代继电器控制，仅具备逻辑控制、定时、计数等功能。随着电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期出现了微型计算机，微机技术被应用到PLC中，使得PLC不仅具有逻辑控制的功能，而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，成为具有计算机功能的工业控制装置。1980年美国电气制造商协会(NEMA)正式将其命名为可编程控制器，现在人们普遍称可编程控制器为PLC而不是PC是为了避免与
12、广泛使用的个人计算机的简称PC相混淆。国际电工委员会(mc)于1982年11月和1985年1月颁布了可编程控制器标准第一稿和第二稿，对可编程控制器作了如下的定义：“可编程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用而设计它采用可编程的存储器，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命令，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。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入腧出接口，并且具有较强的驱动能
13、力。可编程控制器产品并不是针对某一具体工业应用，其灵活、标准的配置能够适应工业上的各种控制。在实际应用时，其硬件可根据需要选用配置，其软件则需要根据控制要求进行设计。1.1.2 PLC的发展 PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以
14、继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：1. 微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。2.集成化
15、发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。3.向开放性转变PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC
