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1、 电气化13届电气控制及PLC应用技术课程设计可编程控制器技术的应用学生姓名 学 号 8021209140 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业电气化与自动化 班 级 电气化13-1 指导教师 日 期 2011.12 前 言本设计是基于西门子S7-200 系列PLC构成的自动送料装车系统、自动冲压系统自动售货机控制统，本文阐述了自动送料装车系统、自动冲压系统自动售货机三个设计的功能流程图、画出梯形图、写出语句表、设计总结（分析程序过程）的设计过程。这学期刚学过现代电气控制及PLC应用技术，为了提高动手实践能力，也为了验证PLC的正确与否和同学们的团队合作能力，我们做了这次课程实习。实习过
2、程中我们总共完成了包括智能抢答器、自动冲压系统、自动送料系统、红绿灯控制系统、自动售货机和电视塔信号灯共六个设计，通过认识松下PLC的梯形图结合系统结构图来了解系统的功能，转化为西门子设计程序并实现其功能，在罗继东和黄钢老师的指导下下我们做的六项设计利用PLC验证，功能基本都能实现。通过这次课程设计同学们受益匪浅都学到了很多平日书本上学不到的实践经验，让大家做PLC课程设计与电气控制接线作对比让大家进一步体会到了PLC的优点：（1）设计具有简单方便，接线少，编程容易，结果可以在电脑上轻松显示出来（2）抗干扰能力强，可靠性好（3）设计、施工、安装调试周期短,维护方便等特点。本文只抽取了，本次课程
3、设计中自己认为比较经典的三个设计进行详细的讲解。目 录1自动送料装车系统11.1 功能流程图11.2 I/O 分配表21.3 梯形图21.4 指令表41.5 设计总结41.51程序运行分析41.52实验结果和现象42 自动冲压系统62.1功能流程图62.2 I/O 分配表62.3 梯形图72.4指令表82.5 设计总结82.51 梯形图分析82.52 实验结果93自动售货机103.2 I/O 分配表103.3 梯形图103.4 指令表133.5 设计总结133.51梯形图分析133.52实验结果134 致谢141自动送料装车系统1.1 功能流程图S1启动系统物料检测开关S145红灯L1 亮，绿
4、色 L2 灭，传送带驱动电动机 M3 运行；启动T37延时2s绿灯亮，汽车允许驶入汽车驶入，汽车检测开关S2动作汽车重量检测开关S2动作1等待2进料阀门 （K1）启动进料3进料阀门 （K1）关闭进料T37 2s7K2启动打开放料T39 2s5电机M3停止运行7K2关闭停止放料23电动机 M1停止，T41 启动6T40 2sT42 2s7T41 2s电动机 M2停止，T42 启动电动机 M2运行，T38 启动67T38 2s电动机 M1停止，T39启动（图1-1自动送料装车系统功能流程图）1.2 I/O 分配表表1-1 I/O 分配表输入（I）输出（O）系统启动设SB1I0.0料斗开关K2Q0.
5、0物料检测开关S1I0.1红灯（L1）Q0.1汽车检测开关S2(自锁)I0.2绿灯（L2）Q0.2电机MA1Q0.3电机MA2Q0.4电机MA3Q0.5进料阀K1Q0.61.3 梯形图1.4 指令表Network 1 /LD I0.0O Q0.2O T42AN I0.2= Q0.2Network 2 / LD I0.2EUO Q0.1AN T42= Q0.1Network 3 / LD I0.2EUO Q0.5AN T42= Q0.5TON T37, 20Network 4 / LD T37O Q0.4AN M0.2= Q0.4TON T38, 20Network 5 / LD T38O Q0
6、.3AN M0.1= Q0.3TON T39, 20Network 6 / LD I0.2EDO M0.0AN T40= M0.0TON T40, 20Network 7 / LD T40O M0.1AN T41= M0.1TON T41, 20Network 8 / LD T41O M0.2AN T42= M0.2TON T42, 20Network 9 / O Q0.6AN I0.1= Q0.6Network 10 / LD T39O Q0.0A I0.2= Q0.0Network 11 LD I0.3R Q0.0, 71.5 设计总结1.51程序运行分析按下启动按钮，I0.0得电使Q0.
7、2得电，Q0.2常开触点吸合自锁，绿灯亮起，与此同时Q0.6进料阀线圈得电，开始进料，当料斗装满时，检测开关 I0.1断开，进料阀门 线圈Q0.6失电，进料阀关闭。绿灯亮起汽车进入，汽车检测开关吸合(自锁)I0.2得电，绿灯熄灭，红灯亮起；与此次同时I0.2使Q0.5输出并自锁电动机M3启动，并且T37开始计时2s后，T37延时闭合开关吸合,Q0.4输出并自锁使电机M2启动，T38开始计时；2s后T38延时闭合开关吸合,Q0.3输出并自锁使电机M1启动，T39开始计时，2s后T38延时闭合开关吸合，Q0.0输出并自锁料斗出料，当装料完成时汽车检测开关断开(I0.2断开),Q0.0失电料斗关闭,
8、M0.0输出并自锁，T40得电开始计时，2s后T40线圈得电T40延时断开触点断开，Q0.3失电，电机M1停止；同时T40延时闭合开关吸合，M.1输出并且常开自锁，常闭断开使Q0.4失电，电动机M2停止，T41线圈得电，延时2s后，将M0.1断电同时是自己断电，也给M0.2一个短暂启动脉冲，使M0.2得电常开吸合自锁，常闭触点断开Q0.5失电，电机M3停止；T42开始延时，时2s后，将M0.2断电同时是自己断电，延时吸合触点吸合，Q0.2得电，常开触点闭合自锁，绿灯从新亮起。允许汽车进入装料进行循环工作；1.52实验结果和现象将 PLC 与实验板正确接线,经检验无误后,接通 PLC 电源,点击
9、下载,将编译正确的程序下载至 PLC 上(程序要确保编译无错误， 否则 无法下载),打开监控,以便观察程序运行中各触点的开合情况,方便检查程序错误,最后将 PLC 置于运行模式,运行程序,开始操作。启动按钮（I0.0）按下进入初始状态：红灯（L1）灭，绿灯（L2）亮，表示允许汽车开进装料，此时，进料阀门 （K1）启动进料阀门 K1 打开料斗进料，料斗装满时，检测开关 S1=1（I0.1），进料阀门 K1 关闭（设 1 料斗物料足够装满 1 车）；料斗阀门（K2） ，电动机（M1，M2，M3）皆为 OFF 状态。 当汽车到来时，检测开关 S2 (I0.2)接通，红色信号 灯 L1 亮，绿色 L2
10、 灭，传送带驱动电动机 M3 运行；2s 后，电动机 M2 运行；再经过 2s， M1 运行，依次顺序起动送料系统。 电动机 M1 运行后，经过2s，K2启动打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。当装满汽车后，检测开关S2 动作，料斗出料阀门 K2 关闭，电动机 M1 延时2s后断电停 止，2s 后 M2 停止，再过 2s，M3 停止，L2 亮，L1 灭，表示汽车可以开走。下一辆汽车可以进入，进行自动装料工作。2 自动冲压系统2.1功能流程图1等待启动按钮S0234电机M0，M1同时输出并自锁感应开关S1线圈Y3得电，吸起物体，T37延时1sT37动作感应开关S3电机Y4启动，机械臂右移5
11、电机Y4停止，电机Y5启动（S5停），T39开始计时2sM0.06冲压机Y2启动，T38开始延时，20s后停止，M0.0吸合T39动作7冲压机Y2停止，电机Y4启动，机械臂右移T38动作8M0.09S4动作8电机Y4停止，T39开始计时2s，T39动作电机Y4启动，机械臂右移910S5动作电机Y4停止，电机Y5启动10（图 2-1自动冲压系统功能流程图）2.2 I/O 分配表表2-1 I/O 分配表输入（I）输出（O）系统启动设S0I0.0左传送带Q0.0测开关S1I0.1有传送带Q0.1停止S2I0.2冲压机Q0.2检测开关S3I0.3电磁线圈Q0.3右行程开关S4I0.4右行电机Q0.4左
12、行程开关S5I0.5左行电机Q0.52.3 梯形图2.4指令表Network 1 / LD I0.0O Q0.0AN I0.2= Q0.0= Q0.1Network 2 /LD I0.1O Q0.3O M0.1AN I0.3AN I0.4= Q0.3AN Q0.4TON T37, 10Network 3 / LD I0.3O M0.2AN T39= M0.2TON T39, 20Network 4 / LD T37O T38O Q0.4AN I0.3AN I0.4= Q0.4Network 5 / LD I0.3O Q0.5O I0.4AN M0.0AN I0.5= Q0.5Network 6
13、 /LD T39O Q0.2AN M0.0AN T38= Q0.2TON T38, 200Network 7 / LD T38O M0.0AN I0.4= M0.0Network 8 / LD I0.3O M0.1A M0.0= M0.12.5 设计总结2.51 梯形图分析按下启动按钮S0，I0.0输入，同时给Q0.0、Q0.1输出并自锁，当有工件从左传送带传送至S1时，S1动作，I0.1输入，Q0.3输出，电磁铁得电将工件吸起，时间继电器T37线圈得电，并开始计时1s后，T37延时闭合动作，Q0.4输出并自锁，当右行至S3处，S3动作，Q0.3、Q0.4停止输出，右行电机停转，电磁铁失电工件
14、脱落在工作台上，并且同时T39开始计时，2s后T39延时闭合动作，Q0.5输出机械臂左行至初始位置，触碰S5,Q0.5停止输出，左行电机停止转动；Q0.5输出的同时，Q0.2也输出，冲压机开始工作，并同时启动时间继电器T38开始计时；20s后Q0.2停止输出，同时T38延时闭合给Q0.2、M0.0输入，Q0.2输出右行电机启动，M0.0输出常闭变常开限制小车返回，当右行至S3处，Q0.2停止输出，右行电机停止，S3同时给Q0.3输入，Q0.3输出电磁铁得电将工件吸起，时间继电器T39圈得电，并开始计时1s后，T39延时闭合动作，Q0.4得电输出，右行电机启动，向右行驶S4处，S4动作I0.4输
15、入，Q0.3、Q0.4停止输出、Q0.5输出，右行电机电机停止，电磁线圈断电工件脱落到右传送带上，左行电机同时启动，行至初始位置触碰S5，Q0.5停止输出，左行电机停止，系统回到初始状态等待工件。2.52 实验结果自动冲压系统设计结果：按下启动按钮S0，系统启动传送带M0，M1同时转动；在传送带上放上物体，当物体到达检测开关S1初始，电磁线圈Y3得点，将物体吸到机械臂上，1s后机械臂向右移动（Y4电机）至感应开关S3处，S3动作，电磁线圈Y3失电，小车往左行（Y5电机）行至原始位置S5（行程开关）处停止；S3动作2s号，冲压机Y2开始工作，冲压20s，停止冲压机械臂从初始位置开始向右行驶，至S
16、3处停下吸取成型物件，1s后向左行驶，行驶至S4（行程开关）处，S4输入物件脱落，小车向左行驶，回到初始位置停下。3自动售货机控制系统3.1 功能流程图1等待2I0.5/SM0.0将0写入寄存器AC0（赋值为“0”）3元5元1元大于元汽水咖啡加法器将1+AC0写入AC0加法器将5+AC0写入AC0加法器将10+AC0写入AC0汽水指示灯亮可以购买按下汽水按钮出7s汽水，灯闪汽水指示灯亮可以购买按下咖啡出7s咖啡，灯闪AC大于010找零灯大于元（图 3-1自动售货机控制系统功能流程图）3.2 I/O 分配表表3-1 I/O 分配表输入（I）输出（O）1元投币I0.0咖啡输出Q0.05元投币I0.
17、1汽水输出Q0.110元投币I0.2咖啡指示Q0.2汽水选择按钮I0.3汽水指示Q0.3咖啡选择按钮I0.4找零指示Q0.4复位将寄存器清空I0.53.3 梯形图3.4 指令表Network 1 / LD I0.5O SM0.0EUMOVB 0, AC0Network 2 / LD I0.0EU+I 1, AC0Network 3 / LD I0.1EU+I 5, AC0Network 4 / LD I0.2EU+I 10, AC0Network 5 / LD Q0.1A SM0.5O M0.5= Q0.3Network 6 /LDB= AC0, 12AN Q0.1= M0.5Network
18、7 / LD Q0.0A SM0.5O M0.4= Q0.2Network 8 / LDB= AC0, 15AN Q0.0= M0.4Network 9 / LD I0.4AB= AC0, 12O Q0.1AN T37AN M0.2= Q0.1TON T37, 70Network 10 / AB= AC0, 15O Q0.0AN T38AN M0.3= Q0.0TON T38, 70Network 11 / LD Q0.1EU-I 12, AC0Network 12 / LD Q0.0EU-I 15, AC0Network 13 / LD Q0.1EUO M0.0AB AC0, 0= M0.0
19、Network 14 / LD Q0.0EUO M0.1AB AC0, 0= M0.1Network 15 / LD M0.0O M0.1= Q0.43.5 设计总结3.51梯形图分析程序开始运行时，SM0.0开机扫描时利用上升沿将寄存器AC0置为“0”，I0.0、I0.1、I0.2分别接受1元、5元、10元的脉冲型号，利用加法器进行计算，分解将I0.0、I0.1、I0.2累加的数放入寄存器AC0中，当寄存器中的值等于或超过12时，Q0.3输出，汽水的指示灯亮起，代表可以选择购买汽水，此时按下汽水按钮I0.4输入，指示等开始闪烁，Q0.1输出，汽水流出时间继电器T37开始计时,7s后将汽水输出
20、断开，汽水停止流出，在流出汽水时，指示灯开始闪烁直到汽水停止流出，与此同时当按下利用Q0.1的常开触点的上升沿信号接通进行减法运算，利用你减法器将寄存器AC0中花去的部分减去，接通M0.0显示找零，前提是AC0大于0，才能接通进行运算，否则不显示找零，若接接通Q0.4输出，显示找零；当寄存器中的值等于或超过15时，Q0.2输出，咖啡的指示灯亮起，代表可以选择购买咖啡，此时按下汽水按钮I0.3输入，指示等开始闪烁，Q0.0输出，汽水流出时间继电器T37开始计时,7s后将开非输出断开，咖啡停止流出，在流咖啡水时，指示灯开始闪烁直到汽水停止流出，与此同时当按下利用Q0.0的常开触点的上升沿信号接通进
21、行减法运算，利用你减法器将寄存器AC0中花去的部分减去，接通M0.0显示找零，前提是AC0大于0，才能接通进行运算，否则不显示找零，若接接通Q0.4输出，显示找零；I0.5可以将寄存器AC0置为“0”，不至于出现少付钱的情况。3.52实验结果自动售货机设计结果：售货机有1元、5元、10元三个投币口，汽水12元、咖啡15元，售货机上分别有汽水、咖啡两个选择按钮和两个指示灯，当按下所选饮料的选择按钮后，饮料流出时指示灯闪烁，7s后停止流出饮料，投入的钱比购物的币值多时，可以自动找零。4 致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的指导老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，特别是罗继东老师在自动售货控制系统方面的指点，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的罗继东老师和黄钢老师。
