PLC課程設(shè)計 四層電梯及刀庫

1、一PLC的產(chǎn)生和分類11. PLC的發(fā)展歷程12.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域32.1關(guān)量的邏輯控制開32.2模擬量控制42.3運動控制42.4過程控制42.5數(shù)據(jù)處理42.6通信及聯(lián)網(wǎng)4二四層電梯51系統(tǒng)原理說明52.I/O端子分配圖63. 梯形圖73.1 外召喚信號登記及消除73.2 內(nèi)指令信號登記及消除83.3 行程開關(guān)的處理93.4 電梯上行103.5 電梯下行113.6內(nèi)指令外召喚信號的保持133.7 各樓層停車信號143.8定時五秒153.9復(fù)位16三、刀庫171.系統(tǒng)原理說明172.I/O端子分配圖183.梯形圖及每一網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的注釋184. 中間繼電器、轉(zhuǎn)換指令、I/O、段碼指令等用途22四

2、心得體會23五參考資料23一PLC的產(chǎn)生和分類1. PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable,是世界上公認(rèn)的第一臺PLC。限于當(dāng)時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以

3、完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：1.1早期的PLC（60年代末70年代中期）早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)

4、合的產(chǎn)物。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。 1.2中期的PLC（70年代中期80年代中后期）2

5、0世紀(jì)70年代中末期，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段。計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU），使其功能發(fā)生了飛躍。這樣，使PLC得功能大大增強。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴大。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。更高的運算速度、超小型

6、體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。1.3近期的PLC（80年代中后期至今）上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高P

7、LC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程

8、控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC

9、在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。2.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。2.1關(guān)量的邏輯控制開這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（

10、Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。2.3運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。2.4過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多

11、的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛應(yīng)用。2.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。2.6通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC

12、間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。二四層電梯1系統(tǒng)原理說明 其動作要求如下：（1）電梯上行：當(dāng)電梯停于1樓1F或2F、3F時，4F呼叫，則上行到4樓，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于1F或2F時，3F呼叫，則上行到3F，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于1F時，2F呼叫，則上行到2F，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于1F時，2F、3F同時呼叫，則上行到2F后，停5秒種，繼續(xù)上行到3F后停止。當(dāng)電梯停于1F時，3F、4F同時呼叫，則上行到3F后，停

13、5秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。當(dāng)電梯停于1F時，2F、4F同時呼叫，則上行到2F后，停5秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。當(dāng)電梯停于1F時，2F、3F、4F同時呼叫，則上行到2F后，停5秒后，繼續(xù)上行到3F后，停5秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。當(dāng)電梯停于2F時，3F、4F同時呼叫，則上行到3F后，停5秒后，繼續(xù)上行到4F后停止。（2）電梯下行當(dāng)電梯停于4F或3F、2F時，1F呼叫，則下行到1F，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于4F或3F時，2F呼叫，則下行到2F，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于4F時，3F呼叫，則下行到3F，碰行程開關(guān)后停止。當(dāng)電梯停于4F時，3F、2F同時呼叫，則下行到3F后，停5秒種，繼

14、續(xù)下行到2F后停止。當(dāng)電梯停于4F時，3F、1F同時呼叫，則下行到3F后，停5秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。當(dāng)電梯停于4F時，2F、1F同時呼叫，則下行到2F后，停5秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。當(dāng)電梯停于4F時，3F、2F、1F同時呼叫，則下行到3F后，停5秒后，繼續(xù)下行到2F后，停5秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。當(dāng)電梯停于3F時，2F、1F同時呼叫，則下行到2F后，停5秒后，繼續(xù)下行到1F后停止。（3）各樓層運行時間應(yīng)在15秒以內(nèi)，否則認(rèn)為有故障。（4）電梯停于某一層時，數(shù)碼管應(yīng)顯示該層的樓層數(shù)。（5）電梯上、下行時，相應(yīng)的標(biāo)志燈應(yīng)亮。（6）啟動時，當(dāng)電梯沒有停在任何樓層，可自動向上或向下?？?。

15、（7）設(shè)定關(guān)閉電梯的功能，當(dāng)電梯完成最后一個呼叫請求后，延時3秒后，自動返回1F。2.I/O端子分配圖序號名 稱輸入點序號名 稱輸出點0一層行程開關(guān)I0.00電梯上行記憶Q0.01二層行程開關(guān)I0.11電梯下行記憶Q0.12三層行程開關(guān)I0.22電機正轉(zhuǎn)Q0.23四層行程開關(guān)I0.33電機反轉(zhuǎn)Q0.34內(nèi)呼一樓I0.44內(nèi)呼一樓指示Q0.45內(nèi)呼二樓I0.55內(nèi)呼二樓指示Q0.56內(nèi)呼三樓I0.66內(nèi)呼三樓指示Q0.67內(nèi)呼四樓I0.77內(nèi)呼四樓指示Q0.78一層外呼上行I1.08復(fù)位Q2.09二層外呼上行I1.110三樓外呼上行I1.211二樓外呼下行I1.312三樓外呼下行I1.413四樓

16、外呼下行I1.53. 梯形圖3.1 外召喚信號登記及消除3.2 內(nèi)指令信號登記及消除點動內(nèi)呼按鈕，信號登記顯示。到層信號取消本系統(tǒng)設(shè)一樓為基站，3秒內(nèi)無任何操作，電梯自動返回一樓。3.3 行程開關(guān)的處理3.4 電梯上行3.5 電梯下行3.6內(nèi)指令外召喚信號的保持3.7 各樓層停車信號3.8定時五秒3.9復(fù)位三、刀庫1.系統(tǒng)原理說明1.該單元設(shè)有啟動，停止和送刀號按鈕，I1.0和I1.1分別為啟動按鈕和送刀號按鈕，I2.0為停止按鈕。2.刀庫捷徑方向選擇控制要求加工中心刀庫回臺式模擬裝置，上面設(shè)有8把刀，每把刀有相應(yīng)的刀號地址，分別為1、2、8。刀庫轉(zhuǎn)動時，將由傳感器測試其刀號位置，并由一只數(shù)碼

17、管顯示當(dāng)前刀號位置。當(dāng)按下啟動開關(guān)后，如果傳感器沒有找到任何刀，電機將按順時針方向自動轉(zhuǎn)動，直到指傳感器檢測到某把刀，電機停轉(zhuǎn)。這時數(shù)碼管將顯示該刀號地址。拔碼開關(guān)用來選擇刀號。選好刀號后，再按一下“送刀號”按鈕，即可將所選擇的刀號送入程序。程序?qū)λx擇的刀號與當(dāng)前刀號進(jìn)行比較、運算，然后指揮電機按照離當(dāng)前刀號最近的方向旋轉(zhuǎn)（即最捷徑方向，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)），轉(zhuǎn)到所選刀號位置后，電機停轉(zhuǎn)。3.PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 CPU板 接受 驅(qū)動 現(xiàn)場信號 受控元件 電 源 部 件2.I/O端子分配圖輸入電器輸入點輸出電器輸出點啟動按鈕I1.0刀庫正轉(zhuǎn)Q1.0送刀號

18、按鈕I1.1刀庫反轉(zhuǎn)Q1.1停止按鈕I2.0 傳感器感應(yīng)8刀號地址I0.0I0.7目標(biāo)刀號地址設(shè)定I1.2I1.53.梯形圖及每一網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的注釋傳感器感應(yīng)到相應(yīng)的刀號位置，就會得到一個相應(yīng)的高電平，從而通過傳送指令將對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)傳給VW150按下I1.0啟動按鈕驅(qū)動中間繼電器M0.6，并形成自鎖。按下I2.0停止按鈕中間繼電器M0.6失電。當(dāng)M0.6得電，并且傳感器沒有感應(yīng)到任何刀號時，M4.1（作用同Q1.0）得電，刀庫正轉(zhuǎn)。若感應(yīng)到刀號位置則M4.1斷電，刀庫停止正轉(zhuǎn)。在操作臺上按下按鈕選擇目標(biāo)刀號地址，其形式為8 4 2 1碼，從而驅(qū)動M1.0M1.3，當(dāng)按下送刀號按鈕I1.1時，再

19、將目標(biāo)刀號地址傳給VW250將當(dāng)前刀庫所在位置VW150和目標(biāo)刀號地址VW250分別傳給VW200和VW100比較當(dāng)前刀庫所在位置VW200和目標(biāo)刀號地址VW100是否相等，若相等則停止轉(zhuǎn)動。并將M4.1和M4.2都代表Q1.0（即正傳）。按下送刀號按鈕I1.1，比較當(dāng)前刀庫所在位置VW200和目標(biāo)刀號地址VW100是否相等，若不相等則驅(qū)動中間繼電器M0.7，若相等則M0.7斷電。若當(dāng)前值大于目標(biāo)刀號地址，則用當(dāng)前值VW200減VW100將差值傳給VW300，并驅(qū)動M3.1，若當(dāng)前值小于目標(biāo)刀號地址，則用當(dāng)前值VW200加8后再減去VW100將差值傳給VW300，并驅(qū)動M3.2。以上兩種情況只

20、可取一。若VW300大于4就正轉(zhuǎn)，若小于等于4就反轉(zhuǎn)。按下啟動按鈕后，將當(dāng)前位置信號由整型轉(zhuǎn)為字節(jié)，再由段碼指令通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前位置。4. 中間繼電器、轉(zhuǎn)換指令、I/O、段碼指令等用途中間繼電器：網(wǎng)絡(luò)自鎖，可保持長時間通電。轉(zhuǎn)換指令：不同格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。I/O：PLC與外部電路連接，外部的輸入控制PLC輸出相應(yīng)的結(jié)果。段碼指令：將字節(jié)型輸入數(shù)據(jù)IN的低4位有效數(shù)字產(chǎn)生相應(yīng)的七段碼，并將其輸出到OUT所指定的字節(jié)單元。四心得體會通過這次PLC課程設(shè)計，讓我更加深刻理解了課本的知識，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配、程序調(diào)試等。這次設(shè)計，提高了我的動手和動腦能力

21、，更讓我們體會到了理論與實踐相結(jié)合的重要性，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在PLC的基本原理以及編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，同時使我還體會到了要想飛快的進(jìn)步就要有一盞明燈照路。五參考資料1 鄧星鐘. 機電傳動控制. 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001.2 靜 康. 實用電工典型線路圖例. 北京：中國水利水電出版社,1998.3 全國電氣文件編制和圖形符號標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. 電氣電工及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編.北京：中國電力出版社,2001.4 王永華，現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M，北京，北京航空航天大學(xué)出版社 2007年 11月。tgKQcWA3P

22、tGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7F