1、沈陽理工大學課程設計目錄第一章概述21.1 PLC簡介以及其發展趨勢21.2課程設計任務極其介紹3第二章 自動配料系統硬件設計52.1 控制要求52.2 選擇PLC型號52.2.1系統功能及I/O點配置52.2.2 CPU模塊分類62.2.3 I/O擴展模塊分類62.2.4 選擇PLC72.3系統設計流程示意圖82.4 I/O接線圖92.5 I/O分配表10第三章 自動配料系統軟件設計113.1自動配料系統程序梯形圖113.2 自動配料系統程序語句表14第四章 PLC系統程序調試說明174.1調試方案174.1.1 軟件和實物現場調試174.2調試過程記錄17結束語18參考文獻19第一章 概述

2、1.1 PLC簡介以及其發展趨勢可編程序控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們習慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以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指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗

3、高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝，因此可在初步設計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據用戶的要求專門設計

4、控制器，適合批量生產。由于這些特點，可編程控制器問世以后很快受到工業控制界的歡迎，并得到迅速的發展。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強及編程簡單等特點。可以預料，在工業控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。現代可編程序控制器有兩個方面的發展趨勢。 微小型PLC發展微小型PLC，使其體積更小、速度更快、功能更強、價格更低、配置更加靈活。由于自動控制系統規模的不同，小型化、低成本的PLC將廣泛應用于各行各業，其組成由整體結構向小型模塊化結構發展，增加了配置的靈活性，例如SIEMENS公司的S7-200的最小配置為CPU221，主機有6DI/4DO（數字量輸入

5、/數字量輸出），而CPU224主機可擴展7個模塊，最大達94DI/74DO，16AI/16AO（模擬量輸入/模擬量輸出），可滿足比較復雜的控制系統的要求。 大型PLC發展大型PLC，使其具有大型網絡化、高可靠性、多性能、良好的兼容性等特點。網絡化和強化通信能力是PLC發展的一個重要方面，向上與以太網、MAP網等相連，向下通過現場總線（如PROFIBUS）將多個PLC與遠程I/O等相連，構成整個工廠的自動化控制系統。近年來各公司陸續推出各種智能模塊，大大增強了PLC的控制功能。智能模塊是以微處理器為基礎的功能部件，其CPU與PLC的CPU并行工作，能夠獨立完成某些控制功能，如通信控制、高速計數、

6、模擬量輸入輸出等，使系統設計和調試時間減少，控制精度提高。好的兼容性是PLC深層次應用的重要保證，SIEMENS公司的S7系列PLC與通用微機兼容，可運行DOS/Windows程序，PLC的編程語言STEP7可運行在Windows環境下，提供了很強的梯形圖、語句表的編程、調試和診斷等功能，體現了現代PLC的特點。1.2課程設計任務極其介紹本次設計主要是綜合應用所學知識，設計自動倉庫自動配料，運料小車控制系統，并在實踐的基本技能方面進行一次系統的訓練。能夠較全面地鞏固和應用“PLC”課程中所學的基本理論和基本方法，并初步掌握運料小車設計的基本方法。系統功能介紹: 系統啟動后，配料裝置能自動識別貨

7、車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，配料系統能自動關閉。 系統有四臺電動機，兩個行程開關和按鈕開關，延時定時器的作用是電動機在特定的時間啟停，行程開關的作用是使系統在小車達到特定地點啟動或者停止，從而達到自動配料的目的。模擬實驗面板如下： 主要功能如下：（1）初始狀態紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。（2）裝車控制裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈

8、L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。（3）停機控制按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統終止運行。第二章 自動配料系統硬件設計2.1 控制要求當系統啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進行配料，當車裝滿時，傳感器裝置檢測到信號，配料系統能自動關閉。2.2 選擇PL

9、C型號2.2.1系統功能及I/O點配置1. PL號進行C系統功能實現對輸入信號開關量進行采集，通過程序控制和相應的算法CPU模塊對輸入信處理，再將結果經輸出模塊輸出到線圈或者繼電器，整個過程周期性循環進行。因為實驗掛箱是在模擬實際自動配料系統，所以限位開關，料位傳感器都看成開關量；系統的工作狀態，如電機運行，料箱的狀態，都用輸出指示燈表示。2.根據本課程設計的實際情況，對系統I/O點進行分配，具體分配情況見表 表2.2.1 系統I/O分配表序號名稱數量備注1可編程序控制器12開關（輸入量）52個限位開關+2個停止啟動按鈕+料位傳感器1個（傳感器在模擬系統中看成開關）3指示燈（輸出量）10四個電

10、機也算指示燈2.2.2 CPU模塊分類CPU22*系列PLC主機模塊按照I/O點數多少不同和效能不同而有五種不同結構配置的品種，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226，下面分別加以介紹。.CPU221：本機集成6輸入/4輸出，無擴展能力，程序和數據存儲容量較小，有一定的高速計數能力和通信功能，非常適合于少點數的或者特定的控制系統使用。 .CPU222：本機集成8輸入/6輸出，和CPU221相比，它最多可擴展2個模塊，因此是應用更廣泛的全功能控制器。.CPU224：本機集成14輸入/10輸出，和前兩者相比，程序存儲器擴大了一倍，數字存儲器擴大了四倍，它做多可以

11、有7個擴展模塊，有內置時鐘，有更強的模擬量和高速計數能力，是使用最多的S7-200產品。.CPU224XP：這是最新推出的一種使用機型，其大部分功能和CPU224相同，但和CPU224相比，它的程序存儲器容量和數據存儲器容量都增加了不少，處理高速計數的能力也有提高；其最大的區別是在主機上增加了2輸入/1輸出的模擬量單元和一個通信口，非常適合在有少量模擬量的信號的系統中使用，在有復雜通信要求的場合也非常適用。.CPU226：本機集成24輸入/16輸出，I/O總點數共40點，和CPU224相比，程序存儲器擴大了一倍，數據存儲器容量增加了10KB，它具有2個通信口，通信能力大大增強，它可用于點數較多

12、的小型或中型控制系統。2.2.3 I/O擴展模塊分類S7-200系列PLC的主機提供一定數量的數字量I/O和模擬量I/O，但在I/O點數不夠的情況下，就需要對I/O口進行擴展，S7-200 PLC提供了6種I/O擴展模塊，如下所示。1 .EM221:輸入擴展模塊，共有三種產品，即8點和16點DC、8點AC。.EM222: 輸出擴展模塊，共有5種產品，即8點DC和4點DC（5A）、8點AC、8點繼電器和4點繼電器（10A）。.EM223：輸入/輸出混合擴展模塊，共有6種產品，其中DC輸入/DC輸出的有三種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應的輸入/輸出點數分別為4點、8點、16點。.EM23

13、1：模擬量輸入擴展模塊，共有三種產品，4AI、2路熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。.EM232：模擬量輸出擴展模塊，只有一種2路模擬量輸出擴展模塊。.EM235: 模擬量輸入/輸出混合擴展模塊，只有一種4路AI/1路AO（占兩路輸出地址）的產品。2.2.4 選擇PLC根據自動倉庫運料小車的設計要求，本次設計需要40點數字量輸入，16點數字量輸出。所以需要選擇的模塊為：CPU226CN一個、EM235模塊1個、E 3模塊1個。總點數為：數字量輸入5點、數字量輸出10點，既滿足了設計的點數要求，又降低了模塊成本，性價比頗佳。2.3系統設計流程示意圖圖2.3.1 程序流程圖上述流程圖的解釋如下：（1）初

14、始狀態紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。（1） 裝車控制裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止

15、，M4在M3停止2S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。（3）停機控制按下停止按鈕SB2，自動配料裝車的整個系統終止運行。2.4 I/O接線圖系統的I/O接線圖，如下圖所示：圖2.4.1 自動配料系統設計與調試圖2.5 I/O分配表自動配料模擬系統的輸入輸出口分配表：面板SB1SB2S1SQ1SQ2D1D2D3PLCI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4Q0.0Q0.1Q0.2面板D4L1L2M1M2M3M4PLCQ0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1 第三章 自動配料系統軟件設計3.1自動配料系統程序梯形圖3.2 自動配料系統程序語句表LD I0.0

16、O M0.0AN I0.1= M0.0LD M0.0LPSAN I0.2= Q0.3LRDA I0.2= Q0.2LRDAN I0.3= Q0.4LRDAN Q0.4= Q0.5LRDA I0.3= Q0.5LRDA I0.3S Q1.1, 1TON T37, +20LRDA T37S Q1.0, 1TON T38, +20LRDA T38S Q0.7, 1TON T39, +20LRDA T39S Q0.6, 1TON T40, +20LRDA T40= Q0.1LPPA I0.4R Q0.1, 1= Q0.0= M0.1LD I0.1O M0.2AN I0.0= M0.2LD M0.1O

17、M0.2TON T41, +20LD T41R Q0.6, 1TON T42, +20LD T42R Q0.7, 1TON T43, +20LD T43R Q1.0, 1TON T44, +20LD T44R Q1.1, 1R Q0.5, 1= M0.3LD M0.3A M0.0S Q0.4, 1第四章 PLC系統程序調試說明4.1調試方案4.1.1 軟件和實物現場調試 STEP 7-Micro/WIN軟件可以很容易的對S7-200進行編程，本次課程設計，通過PC/PPI電纜將S7-200CPU和裝有STEP 7-Micro/WIN軟件的計算機連接。按照所給的I/O表連接自動裝配料模塊打開ST

18、EP 7-Micro/WIN軟件，新建一個文件夾，將梯形圖程序輸入，編譯無誤后，將程序下載到PLC中，并通過STEP 7-Micro/WIN軟件使PLC進入運行模式，為了方便調試和觀測程序的運行狀態，將軟件置于監視狀態，通過觀察界面，即可清楚的看到程序的執行狀況。（1）輸入回路調試：PLC設置為“STOP”模式，將輸入設備依次進行通斷設置，觀察PLC輸入回路指示燈是否發亮，若某一指示燈不發亮，則檢查輸入設備和輸入回路；（2）輸出回路調試：PLC設置為“RUN”模式，按控制系統要求進行輸入設備動作，觀察輸出設備是否符合控制要求，若與控制要求不符，則檢查輸出設備和輸出回路；4.2調試過程記錄表一 軟件仿真調試過程記錄輸入繼電器動作情況輸出繼電器動作情況是否符合控制要求故障原因啟動紅燈滅，綠燈亮。出料口關閉符合傳感器S1置為OFF進料口打開D4亮符合限位開關SQ1置為ON紅燈L2亮，綠燈L1滅。M4，M3，M2，M1相隔2S依次啟動。2S后，出料閥D2亮符合結束語通過這次設計實踐。我學會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節不加重視，當我們把自己想出來的程序與到P