1、機(jī)電傳動掌握課程設(shè)計(jì)課題 ： PLC 掌握自動裝卸線設(shè)計(jì) *班院系 ：機(jī)械與汽車工程學(xué)院專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化姓名 ： *學(xué)號 ： *指導(dǎo)老師： *目錄第一章 引言 . . . 2 1.1 掌握要求 . . 21.2 課題要 求 . . 2 其次章 PLC簡介及基本 成 . .32.1 PLC 的簡介 . . 3 2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 . . 3 2.3 PLC基本組成 . .4第三章 PLC 掌握自動裝卸線設(shè) 計(jì) .7 3.1 摘要. . .7 3.2 現(xiàn)場器件與 PLC 內(nèi)部等效繼電器地址編號的對比 表. 9 3.3 梯形圖. . 11 3.4 指令程 序 . 12 第四 章

2、參考文 獻(xiàn).14 第五章課程設(shè)計(jì)心得 . .15第一章引言1.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一條用 PLC 掌握的自動裝斜線；如下圖所示：電動機(jī) M1驅(qū)動裝料機(jī)加料,電動機(jī)M2驅(qū)動裝料車升降,電動機(jī)M3驅(qū)動卸料機(jī)卸料 . 裝卸線操作過程是： 1 料車在原位,顯示原位狀態(tài),按啟動按紐,自動線開頭工作； 2 加料定時 5S,加料終止； 3 延時 1S,料車上升； 4 上升到位,自動停止移動； 5 延時 1S,料車自動卸料； 6 卸料 10S,料車復(fù)位并下降； 7 下降到原位,料車自動停止移動；8 能實(shí)現(xiàn)單周裝卸及連續(xù)循環(huán)操作；1.2 課題要求 1.2.1 采納繼電接觸器掌握,完成掌握線路的設(shè)計(jì)；1.2.2

3、 采納 PLC掌握 1 列出輸入輸出安排表；2 畫出 PLC的輸入輸出設(shè)備的接線圖；3 利用 STEP7-Micro/WIN32軟件完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；其次章 PLC 簡介及基本組成2.1 PLC 的簡介1968 年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）,為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的要求,以在猛烈的競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢,提出要研制一種新型 的工業(yè)掌握裝置來取代繼電器掌握裝置,為此,特?cái)M定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù) 要求,即：（1）編程簡潔便利,可在現(xiàn)場修改程序；（2）硬件保護(hù)便利,最好是插件式結(jié)構(gòu)；（3）牢靠性要高于繼電器掌握裝置；（4）體積小于繼電器掌握裝置；（5）可將數(shù)據(jù)直接

4、送入治理運(yùn)算機(jī)；（6）成本上可與繼電器柜競爭；（7）輸入可以是溝通 115V；（8）輸出為溝通 115V,2A 以上,能直接驅(qū)動電磁閥；（9）擴(kuò)展時,原有系統(tǒng)只需做很小的改動；（10）用戶程序儲備器容量至少可以擴(kuò)展到 4KB；PLC問世以來,其進(jìn)展極為快速；由最初的1 位機(jī)進(jìn)展為 8 位機(jī),現(xiàn)在的大型 PLC已采納了 32 位微處理器, 可同時進(jìn)行多任務(wù)操作, 其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟；目前,世界上有 PLC生產(chǎn)廠 200 多家,比較著名的有美國的 A-B 公司、通用電氣公司,日本的三菱、松下電工、歐姆龍,德國的西門子,法國的施耐德等；生產(chǎn)的 PLC品種繁多,產(chǎn)品的更新?lián)Q代也極快, 著名的生產(chǎn)公司幾

5、乎每 12年即可推出一種新產(chǎn)品； PLC的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn), 功能日益增強(qiáng), 性能價(jià)格比越來越高；展望將來, PLC在規(guī)模和功能上正朝著兩個方向進(jìn)展；一方面,大型 PLC不斷向大容量、高速度、 多功能的方向進(jìn)展, 能取代工業(yè)掌握微機(jī)對大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動掌握；另一方面,小型 真正完全取代最小的繼電接觸器系統(tǒng),PLC向超小型、簡易、廉價(jià)方向進(jìn)展,能 適應(yīng)單機(jī)、 數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的掌握要求； 另外,不斷增強(qiáng) PLC的聯(lián)網(wǎng)通信功能, 便于分散掌握與集中掌握的 實(shí)現(xiàn)；大力開發(fā)智能 I/O 模塊,極大地增強(qiáng) PLC的過程掌握才能, 提高它的適應(yīng) 性和牢靠性；不斷使 PLC的編程語言與編程

6、工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級化方向進(jìn)展；2.2 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域PLC用儲備規(guī)律代替接線規(guī)律,大大削減了掌握設(shè)備外部的接線,使掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短, 同時日常保護(hù)也變得簡潔起來, 更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過轉(zhuǎn)變程序而轉(zhuǎn)變生產(chǎn)過程成為可能；這特殊適合多品種、 小批量的生產(chǎn)場合；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(jī) 械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化消遣等各個行業(yè),使用情形主要分 為如下幾類 : 1 開關(guān)量規(guī)律掌握 取代傳統(tǒng)的繼電器掌握電路, 實(shí)現(xiàn)規(guī)律掌握、 次序掌握, 既可用于掌握單臺 設(shè)備,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線；如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合

7、機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等；2 工業(yè)過程掌握 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變 化的量 即模擬量 ,PLC采納相應(yīng)的 A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的掌握算法程序來處理模擬量,完成閉環(huán)掌握；PID調(diào)劑是一般閉環(huán)掌握系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)劑方法；過程掌握在冶金、化工、熱處理、鍋爐掌握等場合有特別廣泛的應(yīng) 用；3 運(yùn)動掌握PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的掌握；一般使用專用的運(yùn)動掌握模塊,如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置掌握模塊,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合；2.3 PLC 基本組成可編程掌握器的構(gòu)成框圖和運(yùn)算機(jī)是一樣的,都由中

8、心處理器 （CPU）、存貯器和輸入 / 輸出接口等構(gòu)成；因此,從硬件結(jié)構(gòu)來說,可編程掌握器實(shí)際上就是 運(yùn)算機(jī),從圖 2-1 中可以看出 PLC內(nèi)部主要部件有 : （1）CPU CPU是 PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用；每臺PLC至少有一個 CPU,它按 PLC的系統(tǒng)程序給予的功能接收并儲備用戶程序和數(shù)據(jù),診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等；當(dāng) 式采集由現(xiàn)場輸入裝置善惡的狀態(tài)或數(shù)據(jù),PLC投入運(yùn)行時, CPU第一以掃描的方 并存入輸入映像寄存區(qū)或數(shù)據(jù)儲備器中,然后從用戶程序儲備器中逐條讀取指令,經(jīng)過命令說明后按指令的規(guī)定執(zhí)行數(shù)據(jù)的傳送、 規(guī)律或算數(shù)運(yùn)算, 并更新輸出映像

9、寄存區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容；等全部的用戶程序執(zhí)行完畢之后, 最終將輸出映像寄存區(qū)的各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)直到停止運(yùn)行；CPU主要包括運(yùn)算器、掌握器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、掌握及狀態(tài)總線構(gòu)成, CPU單元仍包括外圍芯片、 總線接口及有關(guān)電路； 掌握器掌握 CPU的工作,豈它讀取指令、 說明指令及執(zhí)行指令； 但 CPU的工作節(jié)奏同振蕩信號控制；運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或規(guī)律運(yùn)算,它在掌握器的指揮下工作； 寄存器參加運(yùn)算,并儲備運(yùn)算的中間結(jié)果,它也需要在掌握器的指揮下工作；PLC常用的 CPU主要采納通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器；通用的微處理器常

10、用的是8 位機(jī)和 16 位機(jī),如 Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等；單片機(jī)常用的有 8039、8049、8031、8051 等；雙極型位片 式微處理器常用的有 AMD2900、AMD2903等；（2）儲備器 PLC的儲備器分為系統(tǒng)程序儲備器和用戶儲備器；圖 2-1 PLC 的基本組成系統(tǒng)程序儲備器用以存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令說明功能子程序的調(diào)用治理程序,.以及對應(yīng)定義（ I/0 、內(nèi)部繼電器、計(jì)時器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器等儲備系統(tǒng)）參數(shù)等功能；用戶儲備器用以存放用戶程序即存放通過編程器輸入的用戶程序；PLC的用戶儲備器

11、通常以字（ 16 位/ 字）為單位來表示儲備容量；同時,由于前面所說的系統(tǒng)程序直接關(guān)系到 PLC的性能,不能由用戶直接存取； 因而通常 PLC產(chǎn)品資料中所指的儲備器型式或儲備方式及容量,是對用戶程序儲備器而言；常用的用戶儲備方式及容量型式或儲備方式有 信息儲存常用盒式磁帶和磁盤；CM0SRAM,EPR0M和 EEPR0M；CM0SRAM 儲備器是一種中高密度、低功能、價(jià)格廉價(jià)的半導(dǎo)體儲備器,可用鋰電池作為備用電源； .一旦溝通電源停電,用鋰電池來保護(hù)供電,可儲存 RAM內(nèi)停電前的數(shù)據(jù)； .鋰電池壽命一般為 15 年左右；EPR0M儲備器是一種常的只讀儲備器,存入時加高電平,擦除時用紫外線照射；

12、 .PLC通過寫入器可將 RAM區(qū)的用戶程序固化到R0M盒中的 EPR0M中去；在PLC機(jī)中插入 R0M盒,PLC就執(zhí)行 R0M盒中用戶程序； 反之,不插上 R0M盒,.PLC 就執(zhí)行 RAM區(qū)用戶程序；EEPR0M儲備器是一種可用電改寫的只讀儲備器；（3）I/O 單元 I/.0 模塊是 CPU與現(xiàn)場 I/0 裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件；PLC供應(yīng) I/0 組件供用戶選用； 如輸 了各種操作電平與驅(qū)動才能的 I/0 模塊和各種用途的入/ 輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/ 并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、 .誤碼較驗(yàn)、 A/D 或 D/A 轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等； I/0 模塊將外界輸入信號變成 CPU能接受的

13、信號,或?qū)?CPU的輸出信號變成需要的掌握信號去驅(qū)動掌握對象（包括開關(guān)量和模擬量）,以確保整個系統(tǒng)正常工作；輸入的開關(guān)量信號接在IN 端和 0V 端之間, PLC內(nèi)部供應(yīng) 24V電源,輸入信號通過光電隔離,通過 R/C 濾波進(jìn)入 CPU掌握板, CPU發(fā)出輸出信號至輸出端；PLC輸出有三種型式：繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式；（4）編程器編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和監(jiān)視等； 仍可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示 PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)；它通過通訊端口與 CPU聯(lián)系,完成人機(jī)對話連接； 編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)； 編程器的鍵盤采納梯形圖語言

14、鍵符式命令語言助記符,也可以采納軟件指定的功能鍵符,通過屏幕對話方式進(jìn)行編程；編程器分為簡易型和智能型兩類；前者只能連機(jī)編程, 而后者既可連機(jī)編程又可脫機(jī)編程； 同時前者輸入梯形圖的語言鍵符,后者可以直接輸入梯形圖； 根據(jù)不同檔次的 PLC產(chǎn)品選配相應(yīng)的編程器；（5）外部設(shè)備接口外部設(shè)備接口也稱通信接口；PLC通過該接口可以與觸摸屏、文本顯示器、打印機(jī)等相連,供應(yīng)便利的人機(jī)交互途徑；也可以與其他的 PLC、運(yùn)算機(jī)或現(xiàn)場總線相連,構(gòu)建掌握網(wǎng)絡(luò)；（6）電源PLC中的不同電路單元需要不同的工作電源,電源單元的作用就是把外部電源（ 220V 的溝通電源或 24V 直流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部電路和各模塊的集成

15、電路所需要的直流工作電源（ 5V、12V,24V）；有些 PLC仍向外供應(yīng) 24V 的直流電源,用于給外部輸入信號或傳感器供電；驅(qū)動PLC負(fù)載的電源由用戶供應(yīng)；第三章 PLC 掌握自動裝卸線設(shè)計(jì) 3.1 摘要：可編程掌握以其牢靠性高、規(guī)律性能強(qiáng)、體積小、可在線修改掌握程序、具 有遠(yuǎn)程通訊聯(lián)網(wǎng)功能、 易于與運(yùn)算機(jī)接口、 能對模擬量進(jìn)行掌握、 具備告知計(jì)數(shù)與掌握等高性能模塊等優(yōu)異性能, 正在日益取代大量中間繼電器、統(tǒng)繼電器時間繼電器、 計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳接觸器掌握系統(tǒng),在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行 業(yè)得到廣泛應(yīng)用； PLC 應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)

16、先進(jìn)水平的重要 標(biāo)志之一；只要經(jīng)過細(xì)心的布置支配, PLC 能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎全部目前實(shí)際生產(chǎn)中的動作；自動 裝卸線 通過 PLC 掌握能夠按規(guī)定次序自動完成所要求的全部動作；本設(shè)計(jì)課題僅較淺 層次的爭論 PLC 掌握自動裝斜線的動作掌握過程；關(guān)鍵詞： PLC 自動掌握裝卸M2驅(qū)動裝料車升降,電動機(jī)M3驅(qū)動卸電動機(jī) M1驅(qū)動裝料機(jī)加料,電動機(jī)料機(jī)卸料 . 裝卸線操作過程是： 1 料車在原位,顯示原位狀態(tài),按啟動按紐,自動線開頭工作； 2 加料定時 5S,加料終止； 3 延時 1S,料車上升； 4 上升到位,自動停止移動； 5 延時 1S,料車自動卸料； 6 卸料 10S,料車復(fù)位并下降； 7 下降到

17、原位,料車自動停止移動； 8 能實(shí)現(xiàn)單周裝卸及連續(xù)循環(huán)操作；上述動作共計(jì)七步,都是按次序進(jìn)行的,完成了上一步,才能執(zhí)行下一步；對主要有執(zhí)行動作的步驟進(jìn)行排列如下列圖：同時對比現(xiàn)場實(shí)際輸入與輸出, 可得到如下動作順表 :表 1 自動裝卸線動作次序表3.2 現(xiàn)場器件與 PLC 內(nèi)部等效繼電器地址編號的對比表 依據(jù)表 1 選定與各開關(guān)、電磁閥等現(xiàn)場器件進(jìn)行相應(yīng)的 PLC 內(nèi)部等效繼電 器的地址編號,表 2 將現(xiàn)場器件與 PLC 內(nèi)部繼電器進(jìn)行了對比；表 2 現(xiàn)場器件與 PLC 內(nèi)部繼電器對比表 YA1 Y004 上升開關(guān)裝料開關(guān)出 YA2 Y006 YA3 Y012 卸料開關(guān) YA4 Y013 下降

18、開關(guān)參照上表,可以得到 PLC 與現(xiàn)場器件的連接圖如下所示：圖 3 PLC 與現(xiàn)場器件的連接 3.3 梯形圖 圖 2 是滿意自動裝卸線動作要求的動作流程的梯形圖；自動裝卸線裝卸時將按以下步驟進(jìn)行：裝卸線處于原位；此時下限位行程開關(guān) ST1閉合,原位指示燈亮；要開頭動作就先按下啟動按鈕 SB1,繼電器 Y001 動合點(diǎn) Y001 閉合,從而 使得繼電器 Y002 得以導(dǎo)通；這一動作信號是一個短暫的脈沖； Y002 的導(dǎo)通使得裝卸繼電器 Y004 導(dǎo)通,并且在裝料延時繼電器 T1 的作 用下在失去脈沖信號推遲 5S 斷開,從而得到 5S 的裝料時間； 步驟的同時,延時斷開繼電器 T2 在得到來自

19、Y002 的脈沖信號后,使 Y005 在此之后推遲 6S 停止,亦即在裝料之后暫停 1S,隨機(jī)斷開； Y005 的斷開使得始終斷開的上升掌握繼電器 升；當(dāng)裝卸線運(yùn)動到最頂端時,使得上行程開關(guān) 停止； Y006 導(dǎo)通,裝卸線開頭上 X004 斷開,至此上升運(yùn)動隨后, Y010 得電, Y011 得電, Y010 使得 Y011 在得電之后立刻進(jìn)入到 1S 的暫停延時； 1S 暫停之后使得卸料掌握繼電器 有 10S 的時間可以卸料； Y012 開頭倒計(jì)時 10S 即時,與此同時 10S 卸料時間終止后,下降掌握繼電器 Y013 得電,并在到達(dá)底端的下行程掌握開關(guān) X001 時候, Y013 被切斷,立即裝卸線停止運(yùn)行,原位指示燈亮；如按下手動連續(xù)掌握開關(guān) X003,就延時斷開開關(guān) Y013 在裝卸線抵達(dá)底端,切斷繼電器 Y013 后仍可以供應(yīng)一個啟動脈沖信號,從而使裝卸線 在此啟動脈沖信號的作用下在次進(jìn)入到運(yùn)行中；圖2 PLC 掌握自動裝卸線梯形圖 如下 3.4 指令程序 依據(jù)梯形圖編寫的指令程序如下表所示：第五章 參考文獻(xiàn) 1 鄧星鐘 . 機(jī)電傳動掌握 M. 武漢 : 華中科技高校出版社 ,2022. 2 賈德勝 .PLC 應(yīng)用開發(fā)應(yīng)用子程序 M. 北京: 人民郵電出版社 ,2022.3 常斗南 . 可編程掌握器原理