房間燈的控制plc課程設計

1、<p>　　注： 1．此表由指導教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲器，用來在其

2、內(nèi)部存儲執(zhí)行運算邏輯、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。此次課程設計利用一個開關(guān)來實現(xiàn)不同的控制組合，通過這個開關(guān)分別控制房間內(nèi)三盞燈的打開與關(guān)閉，及它們之間的不同組合。</p><p>　　關(guān)鍵字：PLC、順序功能圖、梯形圖、外部接線圖</p><p><b>　　目 錄</b>&

3、lt;/p><p>　　摘 要································

4、83;···I</p><p>　　1、PLC的簡介····························

5、;····1</p><p>　　1.1 PLC的基本概念··························&#

6、183;···1</p><p>　　1.2 PLC的功能···························&

7、#183;··1</p><p>　　1.3 PLC 基本組成···························

8、3;·····2</p><p>　　2、設計內(nèi)容和設計方案·························3&l

9、t;/p><p>　　2.1 課程設計的內(nèi)容和任務···························3</p><p>　

10、　2.2 課程設計的目的··································

11、3;4</p><p>　　2.2.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則····················4</p><p>　　2.2.2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容·

12、3;·················4</p><p>　　2.2.3 PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟············

13、··········5</p><p>　　2.3 設計方案·····················&#

14、183;··········5</p><p>　　3、硬件電路設計····················

15、3;···········6</p><p>　　3.1 外部接線圖···················

16、3;········ 6</p><p>　　3.2 系統(tǒng)流程圖的設計······················

17、;··········7</p><p>　　3.3 順序功能圖·····················

18、;·········8</p><p>　　3.4 梯形圖······················&

19、#183;···········8</p><p>　　4、程序調(diào)試····················

20、;············9</p><p>　　4.1 調(diào)試步驟···················&

21、#183;············9</p><p>　　4.2 調(diào)試運行的顯示··················

22、··········9</p><p>　　5、結(jié)束語······················

23、;················12</p><p>　　參考文獻···············

24、3;·················13致謝··················

25、3;················· 14</p><p>　　附錄1 指令表··············

26、;················15</p><p>　　附錄2時序圖···············&#

27、183;··············16</p><p><b>　　PLC簡介</b></p><p>　　1.1 PLC的基本概念</p><p>　　可編程控制器（Programmable Contr

28、oller）是計算機家族中的一員,是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p>

29、;<p>　　1.2 PLC的特點及功能</p><p>　　(1)PLC的主要特點</p><p><b>　　1、高可靠性</b></p><p>　?。?）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　?。?）各輸入端均采用R-C濾波器，其

30、濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.</p><p>　　（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。</p><p>　?。?）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。</p><p>　?。?）對采用的器件進行嚴格的篩選。</p><p>　?。?）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。</p&

31、gt;<p>　?。?）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。</p><p>　　2、豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p>　　3、采用

32、模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p>　　4、編程簡單易學。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。<

33、;/p><p>　　5、安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復運行。</p><p><b>　　(2)PLC的功能</

34、b></p><p>　　1、邏輯控制；2、定時控制；3、計數(shù)控制；4、步進(順序)控制；5、PID控制；6、數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力；7、通信和聯(lián)網(wǎng)；8、其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。</p><p>　　1.3 PLC的基本組成</p><p>　　PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、

35、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設備接口、擴展接口等)、外部設備編程器及電源模塊組成，見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應設備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　1. 中央處理器</b></p><p>　　中央處理器(CPU)由控制器、

36、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務。</p><p><b>　　2. 存儲器</b></p><p>　　PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。ROM、RAMEPROM。ROM是只

37、讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。EPEROM為電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容。RAM是一種高密度、低功耗的半導體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容</p><p><b>　　3.接口</b></p><p>　　輸入輸出

38、接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小功率負載、晶閘管輸出型用于高頻大功率負載；繼電器輸出為有觸點輸出型電路，用于低頻負載。</p><p><b>　　4. 編程器</b></p>&l

39、t;p>　　編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。</p><p><b>　　5. 電源</b></p><p>　　PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作

40、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。</p><p>　　圖1-1 PLC基本組成</p><p>　　2、設計內(nèi)容和設計方案</p><p>　　2.1 設計任務和內(nèi)容</p><p>　　設計任務：利用一個開關(guān)來實現(xiàn)房間里三個燈不

41、同的控制組合。</p><p>　　設計內(nèi)容：假定房間內(nèi)有1，2，3號三個燈，現(xiàn)在要求如下：按動一下開關(guān)，三個燈全亮；再按一下，1，3號燈亮，2號滅；再按一下，2號燈亮，1，3號滅；再按一下全部熄滅。</p><p><b>　　2.2課程設計目的</b></p><p>　　PLC原理及應用課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)領域重要的實踐環(huán)節(jié)之

42、一，主要以小型實用性PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設計為主。</p><p>　　課程設計的目的和任務：全面熟練掌握PLC的硬件組成以及各種指令的應用，掌握小型PLC應用系統(tǒng)設計的步驟，熟悉和掌握PLC開發(fā)系統(tǒng)的應用和軟件調(diào)試過程，通過設計過程中對故障的分析、判斷、檢修進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的動手能力。我們在學習了PLC的大量的相關(guān)知識后，要能夠把其運用在實際訓練當中。當然要設計經(jīng)濟、可靠、簡潔的PLC控制系統(tǒng)，需要豐富

43、的專業(yè)知識和實際的工作經(jīng)驗。</p><p>　　在這次PLC的開關(guān)控制系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計的基本原則、內(nèi)容與一般步驟。同時也要掌握PLC開關(guān)控制系統(tǒng)調(diào)試的基本過程及方法。</p><p>　　2.2.1 PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則</p><p>　　(1) 最大限度地滿足被控對象的控制要求。</p><p>　　(2) 保證控制系統(tǒng)的高可

44、靠、安全。</p><p>　　(3) 滿足上面條件的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用和維修方便。</p><p>　　(4) 選擇PLC時，要考慮生產(chǎn)和工藝改進所需的余量。</p><p>　　2.2.2 PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容</p><p>　　(1) 選擇合適的用戶輸入設備、輸出設備以及輸出設備驅(qū)動的控制對象。</p

45、><p>　　(2) 分配I/O，設計電氣接線圖，考慮安全措施。</p><p>　　(3) 選擇適合系統(tǒng)的PLC</p><p><b>　　(4) 設計程序</b></p><p>　　(5) 調(diào)試程序,模擬調(diào)試</p><p>　　2.2.3 PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟</p>

46、<p>　　(1) 流程圖功能說明</p><p>　　① 分析生產(chǎn)工藝過程</p><p>　?、?根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設備，分配I/O</p><p><b>　?、?選擇PLC</b></p><p>　　④設計PLC接線圖以及電氣施工圖</p><p>　?、莩绦?/p>

47、設計和控制柜接線施工</p><p>　　(2) PLC程序設計的步驟</p><p>　?、?對于復雜的控制系統(tǒng)，繪制編程流程圖，作為設計思路。</p><p><b>　?、?設計梯形圖</b></p><p>　?、?程序輸入PLC模擬調(diào)試，修改直到滿足要求為止。</p><p>　　④進行

48、聯(lián)機調(diào)試，直至可靠地滿足控制要求</p><p><b>　　2.3設計方案</b></p><p>　　1、設計好系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　2、設計系統(tǒng)的PLC外部接線圖</p><p>　　3、設計好順序功能圖</p><p><b>　　4、系統(tǒng)的梯形圖</b>

49、</p><p>　　5、在實驗室條件下，利用編程器輸入梯形圖控制程序，完成調(diào)試，通過試驗調(diào)試初步驗證其程序的正確性</p><p><b>　　3、 硬件電路設計</b></p><p><b>　　3.1 外部接線圖</b></p><p>　　如圖所示為房間燈控制系統(tǒng)的外部接線圖，其中是用FX

50、2N-48MR型(48個I\O節(jié)點的PLC，作為硬件電路，其中：X0作為啟動開關(guān)，控制整個系統(tǒng)的啟動及停止，輸出模塊中有RJ脈沖開關(guān)，輸出繼電器Y1、Y2、Y3通過計數(shù)器計數(shù)X0脈沖個數(shù)來控制，從而顯示不同的控制組合。同時電路中采用交流220V電源，作為整個系統(tǒng)的電源。</p><p>　　圖3-1 外部接線圖</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)流程圖</b>

51、</p><p>　　如圖所示：按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始進入工作狀態(tài)，然后按下第一次開關(guān)按鈕后，將進入第一步，1號、2號和3號燈亮了，再按第二次開關(guān)按鈕，1號3號燈亮、2號燈滅;按三次開關(guān)按鈕，2號3號燈亮、1號燈滅；接著再按一次按鈕，三個燈將全部熄滅，等這幾步全部完成后，再返回初始步，進行下一次循環(huán)。</p><p>　　圖3-5 系統(tǒng)流程圖</p><p>

52、;<b>　　3.3順序功能圖</b></p><p>　　如圖3-5是描述該系統(tǒng)的順序功能圖，圖中用矩形方框表示步，用代表該步的編程元件的元件號作為步的編號。設控制開關(guān)X0的初始狀態(tài)為0狀態(tài)，房間控制的3個燈分別為Y1~Y3。當按下啟動按鈕后，計數(shù)器C0~C3復位；第一次按下控制開關(guān)X0后，房間Y1、Y2、Y3燈全亮；第二次按下控制開關(guān)X0后，房間Y1、Y3燈亮，Y2滅；再按一次控制開關(guān)X

53、0后，房間Y2、Y3燈亮，Y1滅；最后再按一次控制開關(guān)X0后，Y1、Y2、Y3燈全滅。根據(jù)Y1、Y2、Y3燈的0、1狀態(tài)變化，一個工作周期可以分為初始步，Y1、Y2、Y3燈亮步，Y1、Y3燈亮步，Y2、Y3燈亮步。在圖中，分別用M0~M3來代表這四步。</p><p>　　圖 3-5 系統(tǒng)順序功能圖</p><p><b>　　3.4梯形圖</b></p>

54、;<p>　　據(jù)圖3-5系統(tǒng)順序功能圖，現(xiàn)采用STL指令的編程方法編制順序控制梯形圖程序。圖3-6的梯形圖中，房間一個周期內(nèi)的三個燈控制組合由圖中自上而下的4段組成，它們分別對應于S0~S3代表的4步，S0代表初始步。按下啟動按鈕后，系統(tǒng)處于初始步，S0為1狀態(tài)，計數(shù)器C0~C3復位；按下控制開關(guān)，X0為1態(tài)，步S0到步S1的轉(zhuǎn)換條件滿足，系統(tǒng)由初始步轉(zhuǎn)換到步S1，S0被系統(tǒng)程序自動復位，S1的STL觸點接通，計數(shù)器C0為

55、1狀態(tài)，Y1~Y3的線圈“通電”，Y1、Y2、Y3燈亮。按下控制開關(guān)X0后，使S2置位，S1被系統(tǒng)自動復位，計數(shù)器C1為1狀態(tài)，房間Y1、Y3燈亮，Y2燈滅；再按一次控制開關(guān)X0后，使S3置位，S2被系統(tǒng)自動復位，計數(shù)器C2為1狀態(tài)，房間Y2、Y3燈亮，Y1燈滅；再按一次控制開關(guān)X0后，將返回起始點，計數(shù)器C3為1狀態(tài)，并停留在初始步，使Y1、Y2、Y3燈全滅，計數(shù)器C0~C3被復位。然后將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表見附錄1，其相應的時序圖見附

56、錄2.</p><p>　　圖3-6 梯形圖</p><p><b>　　第4章 程序調(diào)試</b></p><p><b>　?。?） 調(diào)試步驟</b></p><p>　　若用手持編程器編程，應先畫出梯形圖，然后再編程，這樣可減少出錯，速度也快；若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程。

57、編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后，再在設備上調(diào)試。為了準確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，需要進行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試的順序為先硬件后軟件，先局部后整體。</p><p><b>　　1硬件調(diào)試：</b></p><p>　　先接通電源，檢查三菱FX2N-48MR可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。 2 軟件調(diào)試：</p&g

58、t;<p>　　按要求輸入梯形圖，然后轉(zhuǎn)換成指令表，并進行預檢查，正確后設置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM中，進行下一步的調(diào)試。</p><p><b>　　3運行調(diào)試：</b></p><p>　　在硬件調(diào)試和軟件均調(diào)試正確的基礎上，打開三菱FX2N-48MR可編程控制器的“RUN”開關(guān)進行調(diào)試；觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止

59、按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待4個脈沖后，系統(tǒng)是否自動停止運行。</p><p>　　（2）調(diào)試運行的顯示</p><p>　　在將已經(jīng)編好的程序輸入電腦，分別檢查硬件、軟件無誤后，可進行運行調(diào)試。首先確定好PLC型號，并寫出程序，進行運行監(jiān)控，可以清晰看出其運行狀況。開始只有常閉觸點接通及所有輔助編程元件復位，計算器設定在所要求范圍，即M0步。當按下啟動按鈕X0，系統(tǒng)開始運行，當用計數(shù)器

60、計數(shù)給出信號，然后相應的指示燈也會做出相應的變化。</p><p>　　如下圖，在控制面板上分別接好輸入、輸出模塊，然后當按下</p><p>　　第三次控制開關(guān)X0后，房間Y2、Y3燈亮，Y1滅；最后按下第四次控制開關(guān)X0后，Y1、Y2、Y3燈全滅。</p><p>　　圖4-1 輸入模塊圖</p><p>　　圖4-1 輸出模塊圖<

61、/p><p>　　圖4-3 調(diào)試運行顯示結(jié)果</p><p>　　第5章 課程設計小結(jié)</p><p>　　經(jīng)過這段時間的不停地檢測和修改，終于把最終的房間燈的控制系統(tǒng)設計完成了。經(jīng)過了這次課程設計，大大地提高了我的動手能力以及分析問題的能力，在老師熱心的指導下，解決了很多問題，從中也學到了很多書本上所沒有學到的知識。</p><p>　　

62、這次課程設計，讓我學到了很多有用的知識和能力，這對以后的學習和工作都將是非常有益的。</p><p>　　下面是對本設計的思路總結(jié):</p><p>　　1. PLC主要有CPU模塊、I\O模塊、編程元件和電源組成。</p><p>　　2.通過啟動開關(guān)控制整個系統(tǒng)，操控三個燈的不同組合。</p><p>　　3.通過定計時器將秒脈沖產(chǎn)生的信

63、號控制輸出模塊的Y0、Y1、Y2，構(gòu)成硬件電路。</p><p>　　4. 經(jīng)過布線、調(diào)試等工作后房間燈的控制系統(tǒng)成形設計完成。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 程曙艷. 短學期制下的PLC課程設計的探索[J]. 福建電腦, 2006,(03) .</p><p>　　[2] 王

64、立勇,姚貴宇. 仿真PLC技術(shù)在PLC程序調(diào)試中的應用[J]. 工業(yè)控制計算機, 2007,(11) . </p><p>　　[3] 楊進. 談PLC仿真學習軟件在PLC教學中的應用[J]. 職業(yè)教育研究, 2007,(05) .</p><p>　　[4] 裴桂玲,郝兆蘭. S7-200仿真軟件在PLC實踐教學中的應用[J]. 職業(yè)教育研究, 2008,(09) . </p>

65、;<p>　　[5]何瑞,劉金浦. 現(xiàn)代信息技術(shù)在PLC教學中的應用[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備, 2009,(06) . </p><p>　　[6] 王小祥. PLC教學改革措施分析[J]. 科技風, 2010,(08) . </p><p>　　[7] 王銘城. FX-TRN-BEG-CL仿真軟件在PLC教學中的作用[J]. 教師, 2010,(21) . </p&

66、gt;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過自己不斷的努力以及各位指導老師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，各位老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他們的指導使我受益非淺。同時實驗室的開放也為我的設計提供了實習場地。在此對指導老師和實驗室的老師表示深深的感謝。</p><p>　　通過這次

67、課程設計，深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了我的學習成果。雖然在這次的課程設計中對于知識的運用和銜接還不是很熟練，但是我將在以后的學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這將近一個月的課程設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的學習打下了良好的基礎。</p><p>　　當然由于自身水平有限，設計中一定存在很多不足之處，敬請老師對我提出批評與指正。</p><

68、;p><b>　　附錄1 </b></p><p><b>　　指令表：</b></p><p>　　LD 8002 OUT Y3 SET S0</p><p>　　SET S0 LD C1 LD C3</p>

69、;<p>　　LD X0 AND X0 ZRST C0 C3</p><p>　　OUT C0 K1 SET S2 RET</p><p>　　OUT C1 K2 STL S2 END</p><p>　　OUT C2 K

70、3 OUT Y1</p><p>　　OUT C3 K4 OUT Y3</p><p>　　STL S0 LD C2</p><p>　　LD X0 AND X0</p><p>　　AND C0

71、 SET S3</p><p>　　SET S1 STL S3</p><p>　　STL S1 OUT Y1</p><p>　　OUT Y1 OUT Y2</p><p>　　OUT Y2 LD C3&