机械滑台工艺流程控制系统设计.docx

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1、电气与自动化工程学院实训评分表课程名称： PLC控制技术实训 实训题目： 机械滑台工艺流程控制系统设计 班级： 电气101 学号： 160710118 姓名： 陆敬博 项目评分比例得分实训平时表现30%实训答辩50%实训报告20%实训总成绩 指导老师： 许仙珍 2013 年 7 月 4 日常 熟 理 工 学 院电气与自动化工程学院PLC控制技术实训题目： 机械滑台工艺流程控制系统设计 姓 名： 陆敬博 学 号： 160710118 班 级： 电气101 指导教师： 许仙珍 起止日期： 2013.6.24-2013.7.2 目 录1.设计任务书 11.1 设计任务1.2 设计目的及要求1.3 设

2、计内容及报告要求2基础实训项目一：22.1 I/O地址分配表2.2 程序3基础实训项目二：53.1 I/O地址分配表3.2 程序4综合型自主实训项目101.总体设计方案1.1 方案的确定 1.2 设计方案2. I/O地址分配表 2.1 I/O模块的地址分配3.顺序功能图，梯形图及指令表 3.1 顺序功能图3.2 梯形图 3.3 程序说明 4.程序的调试运行及其结果 4.1 手动控制的调试运行及结果 4.2 单步控制的调试运行及结果 4.3 自动循环控制的调试运行及结果5.个人小结296.参考文献 30PLC控制技术实训报告 一 任务书PLC控制技术实训任务书题目：机械滑台工艺流程控制系统设计（

3、三）实训学生需要完成2个基础实训项目和1个综合型自主实训项目的训练。一、基础实训项目一： 霓虹灯的PLC控制系统的设计一）实训目的1、进一步巩固掌握PLC基本指令功能的及其运用方法；2、根据实训设备，熟练掌握PLC的外围I/O设备接线方法3、初步掌握PLC程序设计方法，养成良好的设计习惯，培养基本的设计能力；二)实训设备：三相交流电源模块30822001、直流电源模块30824001、PLC主机单元模块30864002、数字量输入模块30824003、霓虹灯显示模块18504003、个人计算机 PC、PC/MPI 编程电缆。三)工艺控制要求：按下启动按钮，灯A亮1秒，接着灯B,C,D,E,F,

4、G,H,I亮1秒,之后灯J1,J2,K1,K2,L1,L2,M1,M2,N1,N2,O1,O2也被点亮。1秒后，灯J1,J2,K1,K2,L1,L2,M1,M2,N1,N2，O1,O2熄灭，再过1秒，灯B,C,D,E,F,G,H,I熄灭，同样再过1秒后，灯A熄灭。紧接着过1秒灯A再次被点亮，重复以上过程，循环往复。按下停止按钮后，所有灯都熄灭。四)实训内容：1、进行PLC的I/O地址分配，并画出霓虹灯的PLC控制系统的接线图。 2、设计由PLC 控制的霓虹灯梯形图程序。3、输入自编程序，上机调试、运行直至符合动作要求。二、基础实训项目二：模拟量采集与数据处理的综合应用一） 实训目的1、掌握PL

5、C中模拟量输入、输出的基本工作原理。2、掌握数据处理指令的运用方法。3、掌握功能、功能块的应用，中断组织块OB35用法。4、掌握DB块建立与数据访问方法。二）实训设备：三相交流电源模块30822001、直流电源模块30824001、PLC主机单元模块30864002、数字量输入模块30824003、模拟量输入模块、模拟量输出模块、个人计算机 PC、PC/MPI 编程电缆。 三）实训项目原理与要求 1、用模拟量输入模块3081400模拟温度测量变送器，假设当温度是0时，对应电位器输出0V电压，假设当温度是100时，对应电位器输出电压10V电压。用PLC模拟量输入模块采集电位器电压，使用OB35实

6、现采集温度数据，数据采集频率是1次/秒，进行标度变换，数据存储在共享数据块DB2相应的存储单元中，并在触摸屏上显示出温度值。2、用模拟量输出模块308140098模拟电动执行器，电压为0V时，执行器开度为0%，电压为10V时执行器开度为100%。用PLC模拟量输出模块控制执行器，控制量数据输出频率是1次/秒，用OB35块的方法控制执行器。控制量多少采用触摸屏输入。 四）实训项目的步骤：1、根据项目要求拟定I/O地址分配表，画出外部接线图，并进行接线图线路连接。 输 入 设 备 输 出 设 备序 号名 称代 号地 址序 号名 称代 号地 址1开关S1I0.01 电压表M1或M2QW2722电位器

7、10KIW272 233 接线图2、设计梯形图程序，调试并记录数据。输 入 输 出 电压PIW 温度值执行器开度PQW 电压V0V0 4V 40%6V60%8V 80%10V100%3、思考题：1）整理出运行调试后的梯形图程序及注释说明，写出实验中的问题及分析。2）S7-300的PLC模拟量模块的测量信号类型有几种?测量范围如何设定？3）S7-300的PLC模拟量模块的模拟值用什么表示？三、综合型自主实训项目：机械滑台工艺流程控制系统设计（二）一）实训项目工艺要求：采用S7-300设计机械滑台工艺流程控制系统，具体要求是：采用S7-300系列PLC和五层电梯模型完成控制任务。用电梯模型中的桥厢

8、来模拟机械滑台的工作台，工作台由三相异步电机拖动，电机转速和正反转运行由变频器控制。楼层接近限位开关用于工作台的位置控制。工作台的工艺流程由任课老师指定。 控制要求：工作台运行状态分为三种方式：手动、单步和自动循环三种控制方式。其中，运行方式由开关S1、S2确定：S1断开手动，S1合上自动；在自动方式下，S2断开单步运行，S2合上自动循环控制方式。运行方式切换时，滑台立即停止运行。手动控制：（点动）手动控制指示灯A亮，按住SB（二层），工作台前进（电梯上升）；按住SB（二层），工作台后退（电梯下降）。（松开按钮立即停止）单步运行：单步运行指示灯G亮，滑台位于初始原点（1层），按一下启动按钮SB

9、（二层），系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮SB（二层），又往前走一步。按停止按钮SB（五层），立即停止运行。自动循环控制：自动循环灯D亮，滑台位于初始原点，按动启动按钮SB（二层），按工艺流程自动循环运行，运行一周后回到原点后暂停6秒后再接着运行，按停止按钮SB（五层），立即停止运行。工艺流程中暂停延时需要用指示灯（报警灯）以1HZ的频率闪烁指示。二）目的通过本次实训使学生掌握：1）Step7编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用；2）实际程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。

10、三）内容与要求1、完成硬件选型、硬件接线图。2、滑台工艺流程控制系统设计。3、程序设计方法采用状态转移图SFC图进行设计或经验设计法。4、程序实现采用基于M的SFC转化梯形图实现或梯形图实现。5、程序清单。6、工艺流程为： （此处放置指导老师指定的工艺流程）四、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献（并按此顺序装订）。报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）实训任务书；（2）实训内容，三个任务分别写a、每个实训任务的总体设计方案（应有PLC的选型及依据）b、I/O分配表，PLC外部接线图，程序中使用的元件及功能表；c、程序控制的SFC图、梯形图

11、或指令表清单，注释说明；d、调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献（注意实训报告原则上手写，允许打印，但雷同者的零分处理）五、实训进度安排周次工作日工作内容第一周1布置实训任务，查找相关资料，熟悉实验台。2完成两个基础实训项目。3根据综合型实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配IO点等）4完成硬件接线，编写程序并调试5编写程序并调试第二周1编写程序并调试2编写程序并调试3编写程序并调试及准备实训报告4完成报告并于下午两点之前上交5答辩本实训共需两周时间六、实训考核办法本实训满分为100分，其中实训平时表现（含2个基础实训项目完成情况）30%、综合型实训项目答辩50%，实训报告20%

12、。 第28页2基础实训项目一总体设计方案（应有PLC的选型及依据）要点亮16盏灯，即用到16个输出端口，分别为Q0.0Q1.7.按键要用到启动和停止，两个输入端口，为I0.0，I0.1。总计18个IO端口。此端口数属于中小型，所以选用西门子的S7-300系类。模块要用数字量输入模块，数字量输出模块。因为要定时导通，要用到定时器，因为要定时6s，即六个定时器。IO分配输入设备输出设备启动I0.0AQ1.0停止I0.1B-IQ1.1Q1.7J-02Q0.0Q0.7IO接线图顺序功能图T3T4I0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.0M0.7Q0.0Q0.1 T1Q0.0T0Q0.0Q0.2Q

13、0.0 Q0.1Q0.2 T2T0T1I0.5*I0.0T1M0.5Q0.0T4M0.6T5T2I0.2Q0.0 Q0.1T3T5元件及功能表：M0.0：通电保持状态标志位。T0T5：接通延时定时器，常开触点由断开变为接通时计时，时间到时，该线圈通电。程序注释：按下I0.0启动程序，M0.0为通电状态保持位置注释：按下I0.0启动程序，灯全灭。注释：各定时器分别定时，T5用于循环。注释：点亮A灯注释：点亮A，BI灯注释：点亮A，BI灯，J02灯。注释：点亮A，BI灯，熄灭J02灯。注释：点亮A，熄灭BI灯，J02灯。注释：熄灭A，BI灯，J02灯。调试、运行及其结果：各灯按照指定运行，先灯A亮

14、1秒，接着灯B,C,D,E,F,G,H,I亮1秒,之后灯J1,J2,K1,K2,L1,L2,M1,M2,N1,N2,O1,O2也被点亮。1秒后，灯J1,J2,K1,K2,L1,L2,M1,M2,N1,N2，O1,O2熄灭，再过1秒，灯B,C,D,E,F,G,H,I熄灭，同样再过1秒后，灯A熄灭。紧接着过1秒灯A再次被点亮，重复以上过程，循环往复。3基础实训项目总体设计方案（应有PLC的选型及依据）因为显示温度时间，采集的是模拟信号，所以用到模拟量输入模块。用到一个IO输入端口。在输出电压时，要用到模拟量输出模块，占用一个模拟量输出端口，共计两个IO端口，属于中小型可编程控制器，选用S7-300

15、.因为要在上位机上显示出来，还要用到触摸屏，在显示温度时，要将温度记录，用到数据块，数据块分为两个，一个为采集数据块，用于调用显示温度。一个用于显示屏的记录输入数据，用于调用后在电压表上显示电压。触摸屏因为编的程序较小，选用MC1162。通信模式为：TCP/PI协议PLC300通过模拟量输入模块采集模拟信号，此时IW288输入的是经过换算的数字信号，经过cpu的程序的处理，即调用FC1功能，通过上位机显示出温度。在上位机上，手动输入数字，经过调用FB1功能块，再通过数字量输入模块30824003，在电压表上显示出来。途中要通过OB35进行一秒的信号的采集。开关用到一个，即S1，在OB1里激活O

16、B35。IO分配： 输 入 设 备 输 出 设 备序 号名 称代 号地 址序 号名 称代 号地 址1开关S1I0.01 电压表M1或M2QW2882电位器10KIW288 233元件及功能表MD26：用于存储FC1输出的温度数据。MD40：用于存储FB1输出的电压值。LD30,LD40：局部数据区，用于FB1，FC1中的临时数据存储。 流程图程序：注释：在OB1里激活OB35。OB1OB35注释：IW288将信号输入FC1中，进行调用。注释：将FC1中的结果存贮在DB2模块中。注释：将DB3中的数据通过调用FB1，存贮在MD40中，在截取低8位输出。FB1注释：将DB3中的的数字量转换成双整型

17、，再乘以27648，再除以100，进行输出，FC1注释：将IW288的数字量转换成双整型，再转换为浮点型。注释：将浮点型数据先乘100，再除27648。DB2DB3调试、运行及其结果：在上位机的温度显示中，通过调节电位器，显示出温度的变化，精确到小数点后两位。在显示器的开度一栏里，输入数字（0-100），在电压表里显示出010v的电压。4综合型自主实训项目4.1总体设计方案（应有PLC的选型及依据）采用电梯模型中的轿厢来模拟机械滑台，工作台由三相异步电动机拖动，电机转速和正反转运行由变频器控制。正反转，及快速，慢速，用到共计四个IO输出口工作台的位置由楼层的限位开关控制，要用到四个IO输入端口

18、。滑台运行状态分为三种方式：手动方式、单步方式和自动循环三种控制方式。其中，运行方式是由外部开关S1、S2确定的，S1断开时为手动方式，S1合上时为自动方式；S2断开为单步运行方式，S2合上为自动循环控制方式。此处为两个IO输入口。运行切换时，滑台立即停止运行。还有四个指示灯，综上，共计19个IO端口，属于中小型可编程控制器，所以选用S7-300系类的PLC和四层电梯实现控制任务。4.2设计方案：主电路设计方案工艺流程图如下图1所示：暂停5秒快进SQ4SQ3SQ2SQ1暂停6秒 图1 工艺流程图工作台的快进由电机的正转和快速来控制，后退由电机反转和高速来控制，工进由电机的正转和低速来控制。手动

19、控制时用外部LED的A灯来指示，单步控制时用外部LED的G灯来指示，自动循环控制时用外部LED的D灯来指示。工作台启动按钮由二层上呼按钮SB2来控制，后退按钮由二层下呼按钮SB2控制，停止按钮由五层下呼按钮SB5控制。最后通过PLC程序代码来实现工艺流程的顺序控制。I/O模块的地址分配输入设备输出设备序号名称代号地址序号名称代号地址1转换开关1S1I1.01电机正转DIN1Q0.02转换开关2S2I1.12电机反转DIN2Q0.13二层定位传感器SQ1I0.03电机低速DIN3Q0.24三层定位传感器 SQ2I0.14电机高速DIN4Q0.35四层定位传感器SQ3I0.25蜂鸣器PQ0.46五

20、层定位传感器SQ4I0.36手动指示灯 AQ0.57二层上呼按钮SB2I0.47单步指示灯 GQ0.68二层下呼按钮SB2I0.58循环指示灯DQ0.79五层下呼（停止）按钮SB5I0.69（2） 工作方式开关的切换对照表S1（I1.0）S2(I1.1)工作方式0x手动10单步11自动循环 I/O接线 元件及功能表M0.0为FC2的激活位置，M1.为FC3激活位置。其余M全为活动步。T为SD定时器: 接通延时定时器，常开触点由断开变为接通时计时，时间到时，该线圈通电。T0在SQ2处延时6S，T1为在原点处定时5S。图3单步运行顺序功能图 图4单周期运行顺序功能图 M0.0 I0.0*I0.4Q

21、0.0 Q0.3M0.1 I0.2 M0.2 I0.2*I0.4Q0.1 Q0.3M0.3 I0.0M0.4 I0.4 I0.0*I0.4M0.5Q0.0 Q0.2 I0.3M0.6M0.7 I0.3*I0.4Q0.1 Q0.2M2.0 I0.1 I0.1*I0.4Q0.0 Q0.3M2.1 I0.2M2.2 I0.4T0 6SM3.4 Q0.1 Q0.2M2.3 I0.4*I0.2 M2.4 I0.0T1 5S I0.4M3.5 M2.5图3M1.0 I0.0*I0.4Q0.0 Q0.3M1.1 I0.2Q0.1 Q0.3M1.2Q0.0 Q0.2M1.3 I0.0 I0.3Q0.1 Q0.

22、2M1.4 I0.1Q0.0 Q0.3M1.5 T1 T0M1.6 I0.2 T0Q0.1 Q0.2M1.7T1M3.0 I0.0 图4OB1：注释：松开I1.0，消除各模块中的M位的记忆。注释：按下I1.0，松开I1.1，使各模块中的M位复位，并且使M0.0置位。注释：按下I1.0和I1.1，使各模块中的M位复位，并且使M1.0置位。注释：松开I1.0，调用FC1模块。A灯亮。注释：按下I1.0，松开I1.1，调用FC2模块。G灯亮。注释：按下I1.0 和I1.1调用FC3模块。D灯亮。FC1注释：按下I0.4前进。注释：按I0.5下后退。FC2注释：到达第二层后再按下I0.4开始启动延时闪

23、烁注释：到达第二层后再按下I0.4开始启动延时闪烁注释：停止注释：输出注释：报警 闪烁FC3注释：按下停止按钮停止，M1.0置位注释：输出注释：报警 闪烁4.3 程序说明（1）主程序的OB1 在主程序的OB1中，通过调用功能（FC）的方式来实现各种工作方式的切换。工作方式的选择开关是由S1，S2的拨动开关选择，同时只能选择一种工作方式。选择手动工作方式时断开S1，合上S2，手动指示灯A灯亮，调用手动程序FC1；选择单步工作方式时合上S1，断开S2，单步指示灯G灯亮，调用程序FC1，选择自动循环工作方式时合上S1、S2，循环指示灯D灯亮，调用程序FC3。（2）手动程序FC1手动操作时，用I0.4

24、和I0.5对应的2个按钮SB2、SB2控制滑台的上升与下降，为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁：用一楼和四楼的定位传感器I0.0和I0.3的常闭触点限制滑台运动的上下极限位置。（3）单步控制程序FC2 单步运行时，I1.1为1状态，I1.2为0状态，即S1闭合，S2断开。根据顺序功能图先使工作台回到原点，然后每按下一次按钮SB2，执行一步，在按下停止按钮SB5时，立即停止运行。（4）自动循环工作程序FC3循环工作方式时，I1.1 和I1.2为1状态，即S1、S2均闭合，在初始状态按下启动按钮I1.1，M1.0变为1状态，滑台根据设计的工艺流程运行，当滑台在步M3.0返回M

25、1.1原点时，I1.1为1状态，系统将自动循环的工作下去。4.4.程序的调试运行及其结果4.4.1 手动控制的调试运行及结果手动控制（点动）：手动控制指示灯A灯亮，按住二层上呼按钮时(I0.4)，滑台上升，当在任意位置（不超过四层）松开按钮时，滑台停止上升，当按住二层下呼按钮时(I0.5)，滑台下降，当在任意位置（不低于一层）松开按钮时，滑台立即停止下降。为了安全考虑所以设计了两个极限位置，当到达四层时，四层限位传感器（I0.3）检测到信号，立即停止滑台上升，当达到一层时，一层限位传感器(I0.0)检测到信号,立即停止滑台下降。所设计的程序可以完成控制的手动控制。4.4.2 单步控制的调试运行

26、及结果单步运行：单步控制指示灯G灯亮，滑台需位于原点（1层），按动启动按钮SB2(2层)，滑台立即高速上升到3楼，第二次按动启动按钮SB2(2层)，低速回到1楼，第三次按SB2(2层)之后滑台低速上升到4楼，第四次按SB2(2层)后高速下降到2楼，第五次按动启动按钮SB2(2层)后低速上升到3楼，第六次按SB2(2层)报警闪烁6秒，第七次按动SB2(2层)滑台高速下降回到1楼，最后一次按动SB2(2层)报警闪烁5秒，检测每一层是否到达是通过每一层的定位传感器来实现的。4.4.3 自动循环控制的调试运行及结果自动循环控制：循环控制指示灯D灯亮，滑台需位于原点（1层），按动启动按钮SB2(2层)，

27、滑台立即高速上升到3楼，然后低速回到1楼，滑台再以低速上升到4楼，之后滑台高速下降到2楼，以低速进到3楼并报警延时6秒，最后高速下降到1楼原点处，报警延时5秒后接着第一步继续循环运行。5 收获、体会 和学别的学科一样，在学完plc理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是机械滑台的plc控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了plc设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。 通过这次设计实践。我学会了plc的基本编程方法，对

28、plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对plc 的理解得到加强，看到了实践与理论的差 距实践出真知，通过亲自动手制作，使我懂得纸上得来终觉浅的道理。实训让我更加了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我更加了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。本次实训脱离不了集体的力量，遇到问

29、题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做实训项目的过程中要不停的讨论问题，这样，我们组员可以尽可能的统一思想，这样就不会使在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。6参考文献1 廖常初.S7-300/400 PLC 应用教程 北京：机械工业出版社，2011.62 吴作明 PLC开发与应用实例详解 北京：北京航空航天大学出版社，2007.11