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1、(完整word版)T68型卧式镗床的PLC的电器控制改造设计一. 毕业设计任务书一、设计题目T68型卧式镗床的PLC的电器控制改造设计二、设计的目的1) 掌握T68型卧式镗床的电气控制功能。2） 掌握用PLC改造电器设备的方法选择。3) 掌握电气控制元件的选择与计算方法。三、设计要求结合有关教材选择合适的用于PLC的改造电气控制1） 完成镗床的电气控制线路的设计、调试任务，能够完成电气控制操作。2） 完成镗床的PLC电器控制改造设计任务，能够完成PLC控制操作.注意：1. 原有的动作顺序及功能不变. 2. 各种连锁关系不变。 3。 增加有工作状态指示。3） 能够进行现场组态监控操作。四、完成的
2、任务1) 完成电气元器件的选择,电气控制线路的设计，位置分布图及安装接线图的设计及绘制.2) 选择PLC型号,分配I/O端口，设计I/O电路、选择元件，绘制梯形图、编织语句表（提供的为S7-200 226型号PLC）3） 组态软件的选择、应用，系统设计、程序编写及通讯调试完成.4） 毕业设计说明书（10000以上).1. 设计题目。2. 控制原理说明设计3。 主要器件选择依据与计算4. 主要参考资料五、建议参考文献工厂电气控制技术 机械工业出版社 主编 方承远工业电气控制设备 机械工业出版社 主编 许 廖机床电器控制技术 机械工业出版社 主编 王炳实（西门子）可编程序控制器的应用技术 廖常初（
3、西门子)可编程序控制器的原理及程序设计 廖常初组态技术应用(组态王）二PLC的概述2.1 PLC的简述及定义在可编程控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位，通过在以前的学习中可知，继电器按接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑，如果生产任务或工艺发生变化就必须重新设计,改变硬件结构这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触器控制,使用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点工作频率较低，在频繁动作情况下寿命短，造成系统故障,系统的可靠性差。为了解决这一问题,早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM公司)，为了适应
4、汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势,提出要用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置,并且对未来的新型控制装置作出了具体设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂，操作方便，价格便宜等优点溶入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术，为此以下公司招标技术要求如:（1） 编程简单方便,可在现场修改程序；（2） 硬件维护方便，采用插件式结构；（3） 可靠性高于继电器接触器控制装置；（4） 体积小于继电器控制装置；（5） 可将数据直接送入计算机；（6） 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB
5、；（7） 输入为交流115V；（8） 输出为交流115V，能直接驱动电磁阀交流接触器；（9） 通用性强，扩展方便；（10） 成本上可以与继电器接触器控制系统竞争。美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程程序控制器，并在GM公司汽车装配线试用获得成功。其后,日本、德国等相继引入这项新技术,可编程控制器由此而迅速发展起来。在20实际70年代初期、中期，可编程控制器虽然引入了计算机的优点，但实际上只能实现顺序控制，仅存逻辑运算、定时、计数等控制功能，所以当时人们将可编程控制器称为PLC（programmable lgical controller）随
6、着微处理技术的发展,20世纪70年代末至80年代初,可编程控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能,使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制而且可以对模拟量进行控制.因此，美国电器制造协会（NEMA）将可编程控制器命名为PC（programmble controller)但人们习惯上将之称为PLC，以便与个人计算机PC（personal compater)相区别.80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,这时的PLC具有了高速计数，中断技术，PID调节和数据通信等功能,从而使PLC的应用领域不断扩大。PLC的发展初期，不同的开发制造商对PLC有不同的定义,为使这新型的工业控制装
7、置的生产和发展规范化，国际电工委员会(IEC）于1985年1月制定了PLC的标准并给它做了如下定义：可编程序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、计数和运算等操作指令，并通过数字式、模拟式是输出和输入,控制各种类型的机械或生产过程，可编程序控制器及其有关的外部设备,都应该按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则而设计。2。2 PLC的特点PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活，方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。一 可靠性高，抗干扰能力强由
8、PLC的定义我们知道，PLC是专门为工业环境下应用而计的，因此在设计PLC时从硬件和软件上都采取了抗干扰的措施，提高了其可靠性。（1） 硬件措施屏蔽：对PLC的电源变压器内部CPU编程器等主要部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽以防外界的电磁干扰。滤波：对PLC的输入输出线路采用了多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰.隔离：在PLC的内部微处理器和输入输出电路之间采用了光电隔离措施有效地隔离了输入输出间电的联系，减少了故障和误动作。采用模块式结构：这种结构有助于在故障情况下短时修复，因为一旦查出来某模块出现故障就能迅速更换使系统恢复正常。 软件措施:故障检测：设计了故障检测软件定期地检测环境，
9、如掉电，欠电压，强干扰信号等，以便及时进行处理。信息保护和恢复：信息保护和恢复软件使PLC偶尔性故障条件出现时将PLC内部信息进行保护，不遭破坏,一旦故障条件消失，恢复原来的信息,使之工作正常。设置了警戒时钟WDT：如果PLC程序每次循环执行时间超过了WDT规定的时间预定的时间预示进入死循环，立即报警。对程序进行检查和检验，一旦程序有错，立即报警，并停止执行。 由于采取了以上抗干扰的措施,一般PLC的平均无故障时间可达几万小时以上。二 通用性强 使用方便PLC产品已系列化和模块化，PLC开发制造商为用户提供了品种齐全和配套部件,用户在进行控制系统的设计时不需要自己设计和制作硬件装置，只需要根据
10、控制要求进行模块的配置,用户所做的工作只是设计满足控制对象的控制要求的应用程序对于一个控制系统，当控制要求改变时，只需修改程序，就能变更控制功能。三 采用模块化结构,使系统混合灵活方便 PLC的各个部件均采用模块化设计各模块之间可由机架和电缆连接，系统的功能和规模可根据用户的实际要求自行组合，使系统的性能价格更趋于合理。四 编程语言简单,易学,便于掌握PLC是由继电器接触器控制系统发展而来的一种新型的工业自动化控制装置，其主要的使用对象是广大电气技术人员，PLC的开发制造商为了便于工程技术人员方便学习和掌握PLC的编程，采用了与继电器接触器控制原理相似的梯形图语言。易学，易懂。五 系统设计周期
11、短由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配置适当的模块,而不要去设计具体的接口电路,这样大大缩短了整个设计所花费的时间加快了整个工程的进度。六 对生产工艺改造适应性强PLC和核心部件是微处理器,它实质上是一种工业控制计算机，其控制功能是通过编程来实现的，当生产工艺性变化时不必改变PLC硬件设备,只需改变PLC中的程序，这对现代化的小批量，多品种产品的生产尤为合适。七 安装简单，调试方便，维护工作量小PLC控制系统的安装接线工作量比继电器接触器系统少得多，只需现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连。PLC软件设计和调试大多可在实验室里进行，用模拟实验开关代替输入信号,其输出状态可以观察
12、PLC上的相应发光二极管，也可以另接输出模拟实验板，模拟调试好后，再将PLC控制系统安装到现场进行联机调试，这样既省时间又很方便，由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自诊断能力，一旦发生故障可以根据报警迅速查明原因,如果是PLC本身则可用更换模块的方法排除故障，这样提高了维护工作的效率，保证了生产的正常进行.2.3 PLC的应用和发展前景一 PLC的应用PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术，自动化技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有可靠性高，体积小，功能强，程序设计简单，灵活通用，维护方便等以系列的优点。因而在冶金，能源，化工，交通，电力等领域中有着广泛的应用，成为
13、现代工业控制的三大支柱(PLC，机器人和CAD/CAM）之一。根据PLC的特点，可以将其应用形式归纳为以下几种类型。 开关量逻辑控制PLC具有强大的逻辑运算能力可以实现各种简单的逻辑控制，这是PLC的最基本最广泛的应用领域，它取代了传统的继电器接触器的控制。 模拟量控制PLC中配制有A/D和D/A转换模拟，其中A/D模块能将现场的温度，压力，流量，速度等这些模拟量进行A/D转换为数字量,再经PLC中的微处理器进行处理（微处理器处理的是数字量）去进行控制或者经过D/A模块转换后,变成模拟量去控制被控对象，这样就可实现PLC对模拟量的控制。 过程控制现代大中型的PLC一般都配置了PLC控制模块,可
14、以进行闭环过程控制，当控制过程中某一个变量出现偏差时,PLC能按照PID的算法计算正确的输出去控制生产过程，把变量保持在整定值上,目前，许多小型PLC也具有PID功能。 定时和计数控制PLC具有很强的定时和计数功能，它可以为用户提供几十甚至上百个,上千个定时器和计数器，其计时的时间和计数值可以由用户在编写用户程序时注意设定,也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行设定，实现定时和计数的控制。如用户需要对频率较高的信号进行计数，则可以选择高计数模块。 顺序控制在工业控制中，可采用PLC步进指令编程或用移位寄存器编程来实现顺序控制。 数据处理现代的PLC不仅能进行算术运算，数据传送，排序，查表等，
15、而且还能进行数据比较，数据转换,数据通信，数据显示和打印等，它具有很强的数据处理能力. 通信和联网现代PLC一般都有通信功能，它可以对运程I/O进行控制,又能实现PLC与PLC，PLC与计算机之间的通信，这样用PLC可以方便地进行分布或控制.二PLC的发展前景 为了适应市场各个方面的需求，各生产厂家对PLC不断进行改进，推出功能更强，结构更完善的新产品。这些新产品总体来说朝两个方面发展：一个是向超小型，专用化和低价格的方向发展以进行单击控制，另一个是向大型，高速，多功能和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂，企业自动化的需要.2.4 PLC的分类一 按照结构分类 整体式 将CPU,输入/输出单元,电源，通信等部件集成一个机壳的PLC称为整体式PLC,整体式PLC一般都是小型或微型PLC。 模块式 模块式PLC是将CPU输入单元/输出单元，电源，通信等分别做成模块，在应用中按照需要进行模块组装。大,中型PLC一般是模块结构。
