PLC氣缸運動計數控制

..__課程設計題目氣缸運動計數控制學院物流工程學院專業班級姓名指導教師2013年1月2日本科生課程設計成績評定表姓名性別專業、班級課程設計題目：氣缸運動計數控制課程設計答辯或質疑記錄：1、如何體現氣缸啟動？答：在啟動線圈位置并聯一個指示燈。2、如何防止兩個位置傳感器同時被觸發？答：設計程序使I0.2和10.3互鎖,即可避免兩個傳感器同時被觸發。3、計數器c0怎么計數的？答：啟動后,I0.0得電,c0同時得電,I0.2得電后,c0被觸發,初值被存入c0中,c0開始做減法運算,每一個往返就減1,直到20減到0時停止。成績評定依據：評定項目評分成績1．學習態度〔25分2．設計說明書<25分>3．上機調試演示〔25分4．答辯〔25分總分備注：成績等級：優〔90分—100分、良〔80分—89分、中〔70分—79分、及格〔60分—69分、60分以下為不及格。最終評定成績〔以優、良、中、及格、不及格評定指導教師簽字：2013年01月18日課程設計任務書學生__專業__指導工作單位：題目:氣缸運動計數控制一、初始條件程序運行設備：西門子S7-300PLC二、要求完成的主要任務1．控制要求：氣缸連續往復運動20次便自動停止,如圖：2．設計要求：<1>繪制PLC接線圖；<2>給出符號定義表；<3>編寫控制程序；<4>上機驗證通過程序調試。3．課程設計說明書應包括：<1>設計的目的及意義<2>設計任務及要求<3>設計方案比較及認證<4>程序設計：軟件思想,流程圖,程序說明<5>調試過程記錄及結果分析<6>參考資料<7>總結氣缸運動計數控制摘要氣動技術是一種易于推廣和普及的實現工業自動化的應用技術。近年來,氣動技術在機械、化工、電子、電氣、紡織、食品、包裝、印刷、輕工、汽車等各個制造行業,尤其在各種自動化生產裝備和生產線中得到了廣泛的應用,極大地提高了制造業的生產效率和產品質量。隨著氣動技術的飛速發展,特別是氣動技術、液壓技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通信技術等學科的相互滲透而形成的機電一體化技術被各個領域廣泛應用后,氣動技術已成為當今工業各級的重要組成部分。各種自動機械或自動化生產線,大多是按程序工作的。所謂程序控制,就是根據生產過程的要求,使被控制的執行元件,按預先規定的順序協調東子的一種自動控制方式。根據控制方式的不同程序控制可分為行程程序控制、時間程序控制、混合程序控制三種。行程程序控制是一個閉環程序控制系統,它是由前一個執行元件動作完成并發出信號后,才允許下一個動作進行的自動控制方式。其優點是結構簡單、維修容易、動作穩定,特點是當程序中某節拍出現故障時,整個程序就停止進行而實現自動保護。為此,行程控制方式在氣動系統中被廣泛采用。而推拉式分揀系統中的雙缸順序動作控制是最為典型的順序控制,通過PLC實現自動控制。關鍵詞：氣動技術順序控制PLC目錄1.課程設計目的12.課程設計題目和要求13.設計內容23.1PLC簡介.選型及STEP7介紹23.1.1PLC簡介和選型23.1.2STEP7介紹53.2I/O口分配及硬件電路設計63.2.1I/O口分配63.2.2硬件電路設計63.3氣缸順序動作程序設計73.4程序仿真結果93.5電路運行分析94.課程設計小結105.參考文獻11..1.課程設計目的通過設計推拉式分揀系統,使學生系統掌握可編程序控制器的基本原理、功能、應用、程序設計方法和編程技巧,使學生掌握一種至二種基本機型,掌握PLC控制技術的基本原理和應用,并學習PLC編程的多樣性,和靈活性,使學生掌握PLC在實際應用中的控制作用、動作順序與原理,為今后從事自動化控制領域的工作打下基礎。2.課程設計題目和要求題名稱：氣缸運動計數控制控制要求：氣缸連續往復運動20次便自動停止。其中氣缸的電氣控制回路見下圖：氣缸電氣控制回路其中,1S1、1S2為兩個限位開關,1Y1、1Y2為兩個電磁感應線圈。要求：〔1繪制PLC接線圖；〔2給出符號定義表；〔3編寫控制程序；〔4上機驗證通過程序調試。3.設計內容3.1PLC簡介及選型3.1.1PLC簡介1.PLC的基本概念國際電工委員會對PLC做了定義為"可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器機器有關設備,都應該按易于使工業控制系統形成一個整體,易于擴充其能力的原則設計"。從上述定義可以看出,PLC是一種用于程序來改變控制功能的工業控制計算機,出來能完成各種各樣的控制能力外,還有與其他計算機通行聯網的功能。2.PLC的基本結構如圖所示,PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務。PLC主要由CPU模塊、I/O模塊、變成裝置和電源組成。根據硬件結構的不同,可以將PLC分為整體式、模塊式和混合式。整體式PLC又叫做單元式或箱體式,他的體積小、價格低、小型PLC一般采用整體結構。模塊式PLC一般用于大、中型PLC,它由機架和模塊組成。圖3.1.1PLC基本組成〔1輸入部件輸入部件是PLC與工業生產現場被控對象之間的連接部件,是現場信號進入PLC的橋梁。該部件接收由主令元件、檢測元件來的信號。〔2輸出部件輸出部件也是PLC與現場設備之間的連接部件,其功能是控制現場設備進行工作<如電機的啟、停、正/反轉,閥門的開、關,設備的轉動、移動、升降等>。對于PLC,希望它能直接驅動執行元件,如電磁閥、微電機、接觸器、燈和音響等,因此,輸出部件中的輸出級常是一些大功率器件,如機械觸點式繼電器、無觸點交流開關<如雙向可控硅>及直流開關<如晶體三極管>等。〔3CPU模塊CPU模塊主要有微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統中CPU模塊相當于人的大腦和心臟,他不斷的采集輸入信號,執行用戶程序,刷新系統的輸出；存儲器用來存儲程序和數據。〔4I/O模塊輸入模塊和輸出模塊簡稱I/O模塊,他們想但與人的眼、耳、手、腳,是聯系外部設備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采用輸入信號,開關量輸入模塊用來接受從按鈕、選擇開關、數字撥號開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器、測速發電機和各種變送器提供的臉粗變化的模擬量電流電壓信號。〔5編程器編程器用來生成用戶程序,并用它來編輯、檢查、修改用戶程序,監視用戶程序的執行情況。手持式編程器不能直接接輸入和編輯梯形圖,只能輸入和編輯指令表程序,因此又叫做指令編程器,它的體積小,價格便宜,一般用來給小型PLC編程,或者用于現場調試和維護。〔6電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。內部開關電源為各模塊提供不同電壓等級的直流電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC24V電源,驅動PLC負載的直流電源一般有用戶提供3.PLC的工作原理PLC通電后,需要對硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時地響應各種輸入信號,初始化后PLC要反復不停地分段處理各種不同的任務,這種周而復始的循環工作方式稱為掃描工作方式。1、初始化過程： 與其它單片機運行一樣,上電運行或復位時進行處理〔1硬件初始化,復位輸出輸入模塊,清零〔2清除數據區〔3輸出輸入地址分配2、掃描過程〔1掃描輸入,將輸入口狀態讀入至輸入口映像區〔2時鐘處理,特殊寄存器更新〔3執行用戶程序〔4輸出,將輸出口映像區輸出至輸出端口刷新〔5自診斷檢查3、出錯處理檢查PLC內部電路CPU、電池電壓、程序存儲器、I/O、通訊異常致命錯誤,CPU強制STOP方式,所有掃描停止。圖所示為一小型PLC的典型工作過程圖小型PLC的典型工作過程由于學校實驗儀器限制,本課程設計選用西門子S7－300型號PLC。由題目要求可知,共有1個輸入,12個輸出,我們選用的CPU型號為314。S7-300CPU31X系列產品有：CPU313模塊、CPU314模塊、CPU313XM模塊。CPU314模塊I/O總點數為24點〔14/10點,可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲器容量為4K字；內置高速計數器,具有PID控制的功能；有2個高速脈沖輸出端和1個RS-485通訊口；具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由口協議的通訊能力。STEP7介紹STEP7軟件開發系統是一款專門針對西門子公司的S7-300PLC的控制系統開發軟件。該軟件操作簡單,使用方便。用戶可以直接從工具欄中選擇各種梯形圖指令,可以通過在線幫助功能直接了解各種指令詳細的使用說明。程序編寫完畢后,用戶可以利用STEP7軟件提供的語法檢測功能檢測程序的錯誤,從而保證送入PLC的程序從語法的角度上來說是準確無誤的。編譯后的程序可以送入PLC并執行,以完成預期的控制功能。1.S7-300PLC的組成主要組成部分有導軌〔RACK、電源模塊〔PS、中央處理單元CPU模塊、接口模塊〔IM、信號模塊〔SM、功能模塊〔FM等,通過MPI網的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7的PLC相連。2.S7-300的擴展能力CPU314一個機架上最多只能再安裝八個信號模塊或功能模塊,最多可以擴展為四個機架。中央處理單元總是在O機架的２號槽位上,1號槽安裝電源模塊,3號槽總是安裝接口模塊,槽號4至11,可自由分配信號模塊、功能塊。〔1CPU負責執行程序和處理數據,以便對工業自動控制任務或過程進行控制。〔2輸入和輸出是系統的控制點；輸入部分從現場設備中采集信號,輸出部分則控制泵、電機、以及工業設備中的其他設備。〔3電源像CPU及其所連接的任何模塊提供電力。〔4通訊端口允許將S7-300CPU同編程器及其他設備連接起來。〔5狀態信號燈顯示了CPU的工作模式〔運行或者停止,本機I/O的當前狀態,以及檢查出的系統化錯誤。〔6通過擴展模塊可增加CPU的I/O點數。〔7通過擴展模塊可提供其通訊性能。〔8一些CPU具有內置的實時時鐘,恰CPU需要實時時鐘卡。〔9EEPROM卡可以存儲CPU程序,也可以將一個CPU中的程序傳送到另一個CPU中。〔10通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數據存儲時間。3.2I/O口分配及硬件電路設計I/O口分配根據控制要求,I/O口的分配如表所示其中的I/O分配如下表表I/O口分配輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動按鈕S0I0.0氣缸推出電磁閥1Y1Q4.0停止按鈕S1I0.1氣缸推出電磁閥1Y2Q4.1氣缸左位置傳感器1S1I0.2啟動指示燈其.2氣缸右位置傳感器1S2I0.3啟動線圈M0M0..03.2.2硬件電路設計根據控制要求和I/O分配,氣缸順序控制硬件電路如圖所示,共有4個輸入2個輸出。圖3.2.2PLC控制硬件電路圖3.3氣缸順序動作程序設計根據氣缸的動作要求,編寫出雙缸的順序動作PLC程序如下：3.4程序仿真結果將梯形圖進行調試仿真,其結果如下圖圖組態圖圖3.4.2運行結果3.5電路運行分析當按下啟動按鈕S0后,啟動指示燈點亮,中間繼電器M0得電并自鎖,氣缸推出到達1S1,1S1處限位開關I0.2得電,常開觸點閉合,常閉觸點斷開,計數器得電,開始計數。運動到右極限時觸發限位開關I0.3,I0.3得電,常開觸點閉合,常閉觸點斷開,I0.2和I0.3形成互鎖。再次觸發限位開關時,實現往返功能,直到計數器的初值20減到0時停止。4.課程設計小結通過本次課程設計,加深了我對課堂所學知識的了解和掌握,并且學會了從整體考慮問題,把多學科的知識綜合起來運用。通過本次設計,使我掌握了通過PLC控制推拉式分揀系統中雙缸順序動作的原理,加深了對PLC結構和原理的認識,對PLC編程原理有了個系統的認識。通過這次課程設計,掌握了定時器電路的設計,對PLC的執行過程有了深刻的認識。在設計過程中,總是遇到