山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书.docx
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山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书
《PLC课程设计指导书》
山东交通学院
信息科学与电气工程学院
自动化111-112
2014-2015-1
指导教师:
YaozhenHan
1PLC课程设计的重要性
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已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,无论船上陆上都有其广泛应用。
它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活,易学易用、体积小,重量轻,价格便宜的特点。
2评分原则及注意事项
(1)总成绩=调试成功55%+报告书写20%+答辩20%+5%实验素质
调试成绩根据完成的程度、速度等因素评定。
(2)若想获得“优秀”,必需做PPT答辩,且表现优异者,按比例取“优秀”。
(3)严格考勤,未请假1次旷课,课程设计最高成绩“及格”,2次及以上者皆为“不及格”,迟到早退2次,最高为“及格”,答辩情况严重不好者,记“不及格”。
(4)由课代表或班干部安排轮流值日,排出值日表,负责实验室的卫生、门窗等。
(5)禁止在实验室吃饭、打闹、破坏卫生,若发现1次,至少总成绩扣10分,严重者驱逐出实验室。
(6)哪条指令不会用,可把鼠标点在其上,按F1查看帮助。
(7)PLC的L、M及各功能模块的公共端、电源、地一定要接正确。
(8)爱护实验室仪器、设备、仪表、器件,若发现损坏,及时主动报告老师,若为被动发现,按学校规定赔偿。
(9)电脑及实验模块有限,要有序使用,切忌抱着电脑不放,不能在使用电脑上编程,电脑只供调试用。
(10)电脑和实验设备要保证使用前使用后一致,用完后全部复原,为其他后续同学创造良好的实验环境。
(11)要爱惜实验设备,设计开始过程中一旦发现设备故障及时汇报老师,若课程设计结束,发现了没有汇报的故障,由班或个人赔偿。
(12)时间:
上午8:
30-11:
40,下午13:
30-17:
00.
除了以上单列情况,总评分标准:
优秀:
设计完全独立完成、包括程序、接线,答辩回答完全正确,报告制作精良。
良好:
设计借鉴了别人部分思路、但基本是独立完成,程序、接线完全正确,答辩回答完全正确,报告制作精良。
中:
设计借鉴了部分别人思想,但设计全部完成,程序、接线都会,答辩回答问题有1-2错误,报告满足规范。
及格:
程序有大量参考,但已经完全懂,回答问题有2-3题错误,报告满足基本规范。
不及格:
程序有大量参考,程序提问模糊不清,回答问题错误3个以上,在规定的时间内不能完成接线。
3我们的口号
不为后退找借口,要为前进创条件。
有志者自有千方百计,无志者只感千难万难。
努力造就实力,态度决定高度。
4《我想我能行》(转)
如果你认为你败了,那你就一败涂地;
如果你认为你不敢,那你就会退缩畏惧;
如果你想赢但是认为你不能,那么毫无疑问你就会失利;
如果你认为你输了,你就输了。
因为我们发现人世间,
成功从一个人的意志开始,成功是一种心态。
生活之战中,
胜利并非属于更强和更快的人,
胜利者终究是
认为自己能行的人。
5选题方法(每个同学做一个基本题目+一个组合题目)
在做选择的组合题目前,每个同学必须要先做一个基本题目(自选),以示已经掌握了PLC最基本使用流程,如用按键控制灯闪烁、定时控制灯闪烁,等等。
自动化11110组每组2-3人,从组合题号1-10中选取
自动化11210组每组2-3人,从选组合题号11-20中选取
结合我学院实验装置现状,课程设计时每个同学要做下述组合题目中的1个,具体小题目组合方式见表1“题目组合方式”,每组结合方式称为一个课程设计题目,每个同学做一个组合题目。
三人选同一个组合题目,但每个人要有自己独立程序及独立课程设计报告,设计过程中可3人讨论,不可相同,若发现相同,所有相同人判不及格。
表1题目组合方式
原始题目
原始题号
组合题目号
第一原始题
第二原始题
第三原始题(选做)
1
1
19
17
2
3
19
17
3
3
19
17
4
4
19
17
5
5
19
17
6
6
19
17
7
8
19
5
8
8
19
6
9
12
16
17
10
12
16
17
11
2
19
17
12
3
19
17
13
3
19
17
14
7
19
17
15
5
19
17
16
6
19
17
17
8
19
5
18
8
19
6
19
12
16
17
20
12
16
17
6设计完成后提交资料说明
(1)最后每人都要提交课程设计报告纸质版、程序报告电子版。
(2)课程设计报告纸质版最迟不晚于课程设计第二周的周日。
7各原始题目说明及要求
一.天煌题目要求及说明
(1)基于PLC的步进电机控制(天煌)
要有启动和停止按钮!
掌握步进电机的工作原理,提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机,设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制,及用1个按键实现3档调速。
不能实现正转反转的直接切换。
用一位数码管显示当前的速度状态:
快、中、慢分别用3、2、1表示。
若PLC断电,每次按启动按钮,电机直接默认按逆时针转动;
若PLC不断电,每次重新按启动按钮,电机按上次结束时运转方向运转。
当步进电机转速低于“中速”档位时,按星-三角方式启动三相异步电动机,当步进电机转速高于“中速”档位时,三相异步电动机自动停止,
三相异步电动机可单独控制。
系统设置一个独立的步进电机自动控制按键,按下此按键,步进电机自动逆时针转4圈后停止。
(2)PLC控制步进电机(天煌)(1组)
要有启动和停止按钮!
掌握步进电机的工作原理,提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机,设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制,及用1个按键实现3档调速。
要实现正转反转的直接切换。
每次按启动按钮后,电机不转动,需按下正转或反转后启动。
用一位数码管显示当前的速度状态:
快、中、慢分别用1、2、3表示。
当步进电机正转时,三相异步电动机定子串电阻降压启动,当步进电机正转时,三相异步电动机停止。
三相异步电动机可单独控制。
用EM235模拟量输出当前速度所对应的数值,即1速输出1V,2速输出2V,3速输出3V。
(3)基于PLC的机械手控制(天煌)(5组)
分别有总的启、停按钮,开始时,按下启动按钮SB后,机械手处于原始位置,Y3亮,过1秒钟,变为放松状态,
则Y1亮,Y7亮,准备1秒钟后,机械手开始顺序动作,
1、机械手下降:
延时1秒后,Y1灭,按SQ1,表示到下限位的检测信号,则Y2亮。
2、机械手夹紧:
延时2秒后,Y3亮,表示夹紧。
3、机械手上升:
延时1秒后,Y2灭,按SQ2,表示到上限位的检测信号,则Y4亮,
4、机械手右行:
延时1秒后,Y4灭,按SQ3,表示到右限位的检测信号,则Y5亮,
5、机械手下降:
延时1秒后,Y5灭,按SQ1,到下限位后,则Y6亮,
6、机械手放松:
延时1秒后,Y3灭,Y7亮,
7、机械手上升:
Y6灭,按SQ2,到上限位后,则Y8亮,延时1秒,Y8灭,
8、机械手左移:
按SQ4,到左限位后,则Y1亮,回到原始位置。
然后跳到步骤1,循环执行。
“停止”按钮应设有两个,一个实现立即完全停止,完全停电,而另一个停止按钮按下时,先完成整个工作过程,然后完全停电。
用数码管显示机械手上升的时间。
当按下非立马停止的“停止”按键的同时,启动三相异步电动机运转,当机械手完成整个工作过程,三相异步电动机停止。
三相异步电动机也应能独立控制启停。
(4)基于PLC的挖掘机控制实现(天煌)(2组)
参照西门子挖掘机模型。
让挖掘机总共运行12s,时间到做完所有动作,自动停止,完成手自动即可。
位置复原、动作衔接。
(1、接线:
PLC的输入端I0.0~I0.7以及I1.0、I1.1分别和控制面板上对应的接线孔相连;PLC的输出点Q0.0~Q0.7分别接控制盒面板上的接线孔“Y0~Y7”。
PLC主机输入的公共端1M、2M、3M,输出公共端1L、2L、3L以及控制盒的+24V都接到PLC主机的“L+”,控制盒的“COM”接PLC主机的“M”。
(2、开机之前需确认连线正确(注:
确认PLC主机的接线没有错误,否则将烧毁主机模块)。
自动调试:
将控制盒的钮子开关打到“自动”挖掘机将自动进行:
启动前进→右转→左进→上扬→下挖→左转→右进→后退到原线停。
挖掘机自动运行时,三相异步电动机星-三角启动运行,按“停止”或调至“手动”模式下,三相异步电动机停止,
可单独控制三相异步电动机启动。
禁止挖掘机的过渡角度的动作!
用数码管显示显示挖掘机状态,如“1”代表“上扬”等。
用指示灯亮灭表示工作与否。
要有启动和停止按钮!
(5)PLC实现智能交通灯控制(天煌)(3组)
南北方向为主干道,东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s;然后,东西方向绿灯亮8s,闪3次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s,南北方向的红灯亮14s;再然后,东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行;
当人行道上有人要过马路时,按相应人行道按钮(注:
当要过路口已经为绿灯,按下无效),所有灯变为红灯,延时3s钟后(为了给正行驶在马路上的机动车通过时间)相应马路、人行道变绿灯,而垂直方向变红灯,延时6s钟后,垂直方向马路灯及人行灯变绿灯恢复正常循环运行(系统接着按人行道按钮前状态运行);
用LED正序显示南北方向红灯时间;
每次按下人行道按钮后,三相异步电动机自动全压启动,各交通灯恢复正常时间后,电机停止(停止方式为能耗制动);
同时,应设有电机独立启动、停止按钮,并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
要有启动和停止按钮!
(6)基于PLC实现智能交通灯控制(天煌)(3组)
南北方向为主干道,东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s;然后,东西方向绿灯亮10s,闪3次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s,南北方向的红灯亮16s;再然后,东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行;
当人行道上有人要过马路时,按相应人行道按钮(注:
当要过路口已经为绿灯,按下无效),,所有灯变红灯,延时2s钟后(为了给正行驶在马路上的机动车通过时间)相应变绿灯,而垂直方向变红灯,延时5s钟后,垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且恢复正常循环运行。
各方向时间仍以按下人行道按钮前时间继续执行。
用LED正序显示东西南北绿灯时间。
每次按下人行道按钮后,三相异步电动机自动星三角启动,各交通灯恢复正常时间后,电机停止(停止方式为自由停止),同时,应设有电机独立启动、停止按钮,并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
要有启动和停止按钮!
(7)智能交通模型的PLC控制(注意:
是用那个大的交通灯模型)
十字路口交通灯维持着我们出行时秩序。
在现代社会,因实际十字路口的交通路况相对较复杂,环境较恶劣,因此对控制系统的稳定性提出很高的要求,传统的单片机控制系统这方面显得不足;而可编程控制器以其可靠性高、速度快、处理能力强、电磁兼容性良好等特点,受到越来越广泛的应用,因此,用可编程控制器代替传统的单片机控制交通系统,成为社会发展的一个发展方向。
控制要求
自动模式:
南北方向为主干道,东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s;然后,东西方向绿灯亮8s,闪3次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s,南北方向的红灯亮14s;再然后,东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行;当人行道上有人要过马路时,按相应人行道按钮,延时3s钟后(为了给正行驶在马路上的机动车通过时间)人行道及同向马路变绿灯,而垂直方向马路灯及人行灯变红灯,延时6s钟后,垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。
手动模式:
按哪个方向的按钮,其对应的灯亮,而交叉方向的为相反等亮,,例:
按南北方向绿灯亮,则东西方向的则应为红灯。
电源接线
序号
PLC类型
输入端
输出端
1.
西门子(继电器输出型)
PLC输入端1M、2M等公共端接本模型电源输入“+24V”端
PLC输出端1L、2L、3L等公共端接本模型电源输入“COM”端
2.
本模型电源
外部直流24V电源正端接本模型电源输入“+24V”端
外部直流24V电源地端接本模型电源输入“COM”端
每次按下人行道按钮后,三相异步电动机自动定子串电阻降压启动,各交通灯恢复正常时间后,电机停止,
同时,应设有电机独立启动、停止按钮,并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
用LED倒序实时显示南北方向红绿灯时间。
要有启动和停止按钮!
(8)基于PLC的多通道温湿度监控装置(天煌)
用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号分别表示为温度、湿度对应的电压信号。
分别经过2个EM235转换之后(表示8路以上),用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位(静态显示方式),要实现可自动每隔2秒交替,也可手动按键交替显示。
要保证显示精度。
当某一路电压值大于3V时,LED闪烁显示,以示报警。
同时自动星-三角启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。
此外,电动机应能单独手动控制启停。
要有启动和停止按钮!
二.东疆教仪题目要求
(9)基于PLC的四层电梯控制(东疆教仪)
有内外呼按钮,数码管实时显示楼层数,运行要切合实际电梯。
当只有一个人在某层按下外呼时,电梯立马到达相应楼层,然后响应该楼层内呼;
电梯当前在1楼时:
●2楼先下呼,3楼后上呼,则应先响应2楼下呼,执行完再响应3楼上呼;
●2楼先下呼,4楼后下呼,则应先响应2楼下呼,执行完再响应4楼下呼;
●3楼先下呼,则执行完3、2楼下呼,再响应4楼下呼,或其他上呼。
●4楼先下呼,则电梯上行时,可响应1,2,3,层的上呼请求,前提是吊箱没有超过上呼层,否则,执行完4楼下行后再响应。
电梯当前在2楼时:
●1楼先呼,先响应1楼;
●2楼or3楼or4楼先呼,执行完上行指令,再执行下行;
电梯当前在3楼时:
●4楼先呼,先响应4楼;
●1楼or2楼or3楼先呼,执行完下行指令,再执行上行;
电梯当前在4楼时:
类同1楼状况。
整个电梯运行也可参考图书馆楼电梯运行情况。
要有启动和停止按钮!
(10)步进电机控制的PLC实现(东疆教仪)
掌握步进电机的工作原理,提供的设备中东疆的是四相八拍的步进电机,设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制,及1键实现3档调速即快速、中速、慢速。
正反转可直接切换;
控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍,电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示,公共端已接地。
当电机正转时,其工作方式如下:
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。
当电机反转时,其工作方式如下:
A→-AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。
用LED显示电机档位。
此外,当步进电机正转时,三相异步电动机电动机全压启动,其他状态停止。
要有启动和停止按钮!
(11)基于S7-200PLC的机械手控制(东疆教仪)
机械手工作示意图如下:
机械手控制示意图
控制过程如下:
开始时,机械手处于原始位置,且为放松状态,则Y0亮,Y7亮。
按下启动按钮后,机械手开始顺序动作:
1、机械手下降:
延时1秒后,Y0灭,Y9亮,到下限位时,按S3,则Y9灭,Y1亮。
2、机械手夹紧:
延时3秒后,Y7灭,Y6亮,
3、机械手上升:
Y1灭,Y8亮,到上限位后,按S4,则Y8灭,Y2亮,
4、机械手右行:
Y2灭,Y10亮,到右限位后,按S5,则Y10灭,Y3亮,
5、机械手下降:
Y3灭,Y9亮,到下限位后,按S3,则Y9灭,Y4亮,
6、机械手放松:
延时3秒后,Y6灭,Y7亮,
7、机械手上升:
Y4灭,Y8亮,到上限位后,按S4,则Y8灭,Y5亮,
8、机械手左移:
Y5灭,Y11亮,到左限位后,按S6,则Y11灭,Y0亮,回到原始位置。
数码管显示总的下降时间。
设置两个停止按钮,其中一个按下,整个系统立马掉电,另一个停止按钮按下时,待机械手运行至初始位置后再断电。
要有启动和停止按钮!
(12)基于PLC的刀库捷径方向选择控制(东疆教仪)
加工中心刀库回台式模拟装置,上面设有8把刀,每把刀有相应的刀号地址,分别为1、2、……、8。
刀库转动时,将由传感器测试其刀号位置,并由一只数码管显示当前刀号位置。
当按下启动开关后,如果传感器没有找到任何刀,电机将按逆时针方向自动转动,直到指传感器检测到某把刀,电机停转。
这时数码管将显示该刀号的地址,拔码开关用来选择刀号。
选好刀号后,再按一下“送刀号”按钮,即可将所选择的刀号送入程序。
程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算,然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转(即最捷径方向,正转或反转),转到所选刀号位置后,电机停转。
LED显示刀号位置。
当刀具停在3号刀位时,三相异步电动机启动,其他位置停止。
要有启动和停止按钮!
(13)基于PLC的物料混合控制(东疆教仪)(1组)
要有总停止按钮。
按启动按钮,先加入物料1,V1亮,到水位3时停止加入物料1,V1灭,延时1秒,加入物料2,V2亮,到水位2时,停止加入物料2,V2灭。
进料完毕后搅拌机开始工作,M亮,先正转6秒,POS亮,然后反转6秒,NEG亮,搅拌机停止工作,M灭,打开出料阀出料,V3闪亮。
待料出完后,重复上述过程。
注意:
(1)出料的检测也是用开关模拟物位,不能用延时代替物位检测。
(2)正转8秒和反转8秒不仅要实现模块上的电机转动,而且要实现实际三相异步电动机的转动及正反转,启动方式为三角启动。
(3)用数码管正序显示电机的运行时间。
(4)实际三相异步电动机能实现单独启停。
要有启动和停止按钮!
(14)基于PLC的邮件分拣控制(东疆)
要有启动和停止按钮!
设计一个邮件分拣控制程序,按下启动按钮后,邮件开始进入流水线,指示灯M1亮,延时2秒后,进入外形检测区,指示灯M2亮,延时2秒后进入邮编检测区,延时2秒后进入邮编分档区,该区指示灯MA、MB、MC闪烁点亮。
外形不符(E1)、无效邮编(E2)按钮:
用来模拟非标准尺寸信号及无法识别信号。
当按住按钮时,表示该信号有效,流水线暂停,等待处理,同时,三相异步电动机全压启动,当放开按钮时,表示信号无效,流水线继续运行,三相异步电动机能耗制动。
邮编A、邮编B、邮编C三个按钮指定处理相应邮编的信号,当按住某个按钮时,邮编分档区中只闪烁点亮邮编与该按钮相对应的邮件。
用LED显示一次分拣过程所用的时间(秒)。
(15)基于PLC的装配流水线控制(东疆)(1组)
要有启动和停止按钮!
流水线共四道工序。
A、C、E、G指示流水线方向,B(工序1)、D(工序2)、F(工序3)、H(成品)四个工序完成四种装配工作。
最后经I入库。
流水灯A、C、E、G移位点亮一次,B(工序1)亮,延时1秒;
流水灯A、C、E、G移位点亮一次,D(工序2)亮,延时2秒;
流水灯A、C、E、G移位点亮二次,F(工序3)亮,延时2秒;
流水灯A、C、E、G移位点亮一次,H(成品)亮,延时2秒;
流水灯A、C、E、G移位点亮一次,I(入库)亮,延时2秒;
重复循环。
要求工序1时启动三相异步电动机,工序2电机停止,用LED显示电机运行时间。
(16)PLC实现智能交通灯控制(东疆)
要有启动和停止按钮!
南北方向为主干道,东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s;然后,东西方向绿灯亮8s,闪3次(每次0.5s亮,0.5s灭),黄灯亮3s,南北方向的红灯亮14s;再然后,东西方向红灯亮20s,南北方向绿灯亮13s,闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行;当人行道上有人要过马路时,按相应人行道按钮,马路灯立马改变,延时3s钟后(为了给正行驶在马路上的机动车通过时间)人行道同向变绿灯,而垂直方向人行灯变红灯,延时4s钟后,垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。
南北方向的时间用LED显示。
此外,整个交通灯系统与外部某模拟量及三相异步电动机有联动关系,当外部模拟量大于3V小于4V时,整个交通系统会自动运行,三相异步电机跟随启动,不满足此范围,则停止,三相异步电动机也应有独立控制的启停按钮。
(17)基于PLC的模拟量采集装置(天煌)(25组)
用稳压器给定1路输入信号为0-5V标准直流电压信号,经过EM235转换之后,用2位LED显示相应电压值的个位和第一个小数位(静态显示方式),把模拟量输入,通过EM235的模拟量输出端直接输出,可用万用表测量。
要保证显示精度。
严禁稳压电源给定电压超过5V!
!
!
!
要有启动和停止按钮!
(18)PLC控制步进电机(天煌)(1组)
掌握步进电机的工作原理,提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机,设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制,及用1个按键实现3档调速。
要实现正转反转的直接切换。
每次按启动按钮后,电机不转动,需按下正转或反转后启动。
用一位数码管显示当前的速度状态:
快、中、慢分别用3、2、1表示。
(19)基于PLC的三相电机启动制动控制(天煌教仪)
全压启动;正反转;点动;星三角启动;能耗制动;分别实现,星三角切合时间用数码管显示。
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