PLC课程设计说明书格式2014、2BG1101、111BG1102 - 图文

上海电机学院 课 程 设 计

2013～2014 学年第二学期

课程名称 电气控制及PLC 设计题目 XXXXXXXXXXXXXX

院 (系) 电气学院 专 业 XXXXXXX 学生姓名 XXX 学号 XXXXXXXXXXXXX 设计时间 2014年2月 24日

指导教师

张金龙

提交日期 2014年3 月 5 日

目录

1.简介-------------------------------------------------------------------------1

1.1课题概况-------------------------------------------------------------------------------------1 1.2设计要求-------------------------------------------------------------------------------------2 1.3设计内容-------------------------------------------------------------------------------------3

2.系统总体方案设计-------------------------------------------------------4

2.1总体方案选择说明--------------------------------------------------------------------------5 2.2 控制方式选择-------------------------------------------------------------------------------6 2.3 操作界面设计-------------------------------------------------------------------------------8 2.4电气元件型号规格的选定依据---------------------------------------------------------10 2.5 电气元器件布置图设计-----------------------------------------------------------------11 2.6电气元器件接线图设计------------------------------------------------------------------12 2.7电气元件明细表---------------------------------------------------------------------------12

3.控制系统设计------------------------------------------------------------13

3.1 控制程序流程图设计--------------------------------------------------------------------13 3.2 控制程序设计思路-----------------------------------------------------------------------15

4．系统调试及结果分析------------------------------------------------18

4.1 系统调试及解决的问题----------------------------------------------------------------18 4.1.1系统梯形图------------------------------------------------------------------------------19 4.2 结果分析-----------------------------------------------------------------------------------21

5．系统的使用说明书----------------------------------------------------22 6．课程设计体会-----------------------------------------------------------23 7．参考文献----------------------------------------------------------------25 8．附录----------------------------------------------------------------------26

附录A

XXXX控制系统梯形图--------------------------------------------------------26 附录B

XXXX控制系统电气原理图----------------------------------------------------32 附录C

XXXX控制系统电气元件图----------------------------------------------------33 附录D

XXXX控制系统电气接线图----------------------------------------------------34

(注：每组要交一份电子稿与打稿，小组其余人员都为手写稿)

1．简介

1.1课题概况

(所给各课题巳明确)

1.2设计要求

(所给各课题巳明确)

1.3设计内容

(所给各课题巳明确)

2．系统总体方案设计

2.1总体方案选择说明 (例：仅供参考)

1、A、B罐的搅拌器及泵A、B、C分别由电动机M1、M2、M3、M4、M5拖动。电机M5功率较大，需要采用Y-△降压启动。

2、为了观察系统供电和设备用电情况，在系统总开关之后，配备总电压表和总电流表。 3、电机M1～M5每路均安装断路器和热继电器。

4、由于泵A和泵B每转所排出的液体体积恒定不变（仅对定容积泵而言），所以可以采用测量电机转数的办法（电机与泵直联，两者转速相同）间接测出泵入A罐的液体的量，实现准确配料。如图２-2所示为测量装置原理图，钢齿轮固定在电机轴上随电机一起转动，电感式接近开关输出与转数完全一致的脉冲信号的频率约为250Hz（转速为1500r/min,10个脉冲/r），采用PLC的高速计数器计数。

5、工艺参数（如两种料的配比等）的调整是通过修改PLC程序实现。

图1 接近开关测数原理

6、罐顶液位传感器LS2、LS4用于安全保护，以防止溢罐；罐底液位传感器LS1、LS3用于系统控制，如步序切换控制等。

7、电气控制箱置于专门的操作室。电器板与控制板之间，以及电控箱与执行系统之间的连接，采用接线板进出线方式。

2.2控制方式选择

由于PLC控制系统较继电-接触器控制系统有许多优点，如硬件电路简单，修改程序容易，可靠性高等，所以本设计选择PLC控制系统。

2.3操作界面设计

根据任务书的控制要求和总体方案，设计如图２-3所示操作界面。

图２ 工业混料系统操作面板

1、电源电压表用于指示系统供电电压，电流表用于指示设备用电的总电流。

２、为了便于随时观察系统的运行状况，每个阀、泵、搅拌器均装有运行状态指示灯；对应于两个罐的高/低液位，均装有“溢出”、“罐空”报警指示灯。

３、用一个两档选择开关切换系统工作模式――“运行”和“调试”，并用两个指示灯来指示当前所处工作模式。

４、根据控制要求（2）设置一个“启动/停止”按钮和一个工作指示灯。 ５、根据控制要求（4），为每个阀、泵、搅拌器设置一个“启动/停止”按钮(或“通/断”按钮)，用于“调试”工作模式下的单独操作。

６、系统设有“急停”按钮和电源指示灯。

3.PLC控制系统的硬件设计

(参见教课书P284第二节 PLC控制系统的硬件设计)

3.1 PLC的选型

本次课程设计：（定机型：S7-300－CPU314C-2DP）

(例：仅供参考)

本次交通灯设计用的是来自西门子公司的S7-200可编程控制器。西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC，可用来代替继电器的简单控制场合，也可用于负载的自动化控制系统。由于他有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。它可靠性高，可以用梯形图，语句表和功能图块三种语言来编程。它是指令丰富，指令功能强大，易于掌握，操作方便，内置有高速计数器，高速输出，PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议，MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O，最多有30多个KB程序和数据存储空间。

3.2 用户存储器容量的估计 3.3 I/O点数的估算

I/O是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数即可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入/输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量等输入/输出设备情况(包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出设备数元件要占用一个输入/输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上加上20%～30%的备用量。

3.4 电源模块选择

3.5 I/O分配表 (例：仅供参考)

表1 I/O分配表

分类 地址 说明 输 入 中 间 继 电 器 输 出 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 W0.01 W0.02 W0.03 W1.01 W1.02 W1.03 W1.04 W2.01 W2.02 W2.03 W2.04 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 X0溢出控制 X1高水位到中水位的上触点 X2高水位到中水位的下触点 X3中水位到低水位的上触点 X4中水位到低水位的下触点 X5启动控制 低水位中间继电器 中水位中间继电器 高水位中间继电器 上升沿越过0.01中间继电器 上升沿越过0.02中间继电器 上升沿越过0.03中间继电器 上升沿越过0.04中间继电器 下降沿越过0.01中间继电器 下降沿越过0.02中间继电器 下降沿越过0.03中间继电器 下降沿越过0.04中间继电器 Q1高水位亮绿灯 Q2中水位亮黄灯 Q3低水位亮红灯 M1电机1 M2电机2 M3电机3

3.6 状态分配表 (例：仅供参考)

表2状态分配表 工序名称 准备 前进 后退 延时5S 状态器地址号 M1.0 M1.1 M1.2 M1.3 功 能 初始 前进(Q0.0输出，驱动电动机M1正转) 前进(Q0.1输出，驱动电动机M1反转) 延时5S，(定时器T0设置为5S) 3.7电气原理图设计 (例：仅供参考)

具体画图需按国家标准画，参见要求到图书馆借阅的书

QFL1L2L3N电源灯HLU11V11W113 ～380V 50HZ注：1#←1#PLC的X、Y端子标号前缀FU1U12V12W12FU2U22V22W22清左右U1V1W1上下启停FU31#PLCLY0NY1X0X1X2X3X4X5X6X7Y6Y3Y4Y2HL0原点灯FU4KM1201KM2KM2202KM1KM3203KM4KM4204KM3YA吸持计满灯计满声KM2KM1SB0SQ1SQ2SQ3SQ4SB5SB6SA7SA20SB11升降电机0.5kWM13～Y5HL6HAKM4KM3禁点动/自U2V2W2移行电机0.5kW主电路M23～下上X20Y7X11Y10SB12X12COM0COM1COM2HL10步0灯辅助电路(PLC原理接线图) 每张图纸的右下角应标题栏还应提供项目代号等附加信息。 （图 名） ４０ 组 长 （签 名） （日期） 图号 设 计 校 核 标准化 共 张 第 张 （校 名、班级） 描 图 １３０ 图 标题栏栏目的尺寸与格式

3.8 电气元件型号规格的选定依据 3.8.1电器元件主要参数计算与选择 (例：仅供参考)

下面，对各电气元件型号规格的选定依据，详细说明如下：

（1）电动机所用接触器的选择

接触器的基本选择原则：接触器的额定电流≥电动机的额定电流

交流接触器一般按“AC-3类别”设计，如CJ20、CJX4类别的接触器，则应降级使用

v中小型工厂90KW及以下的笼型电动机，基本是一般任务型，属于“AC-3工作类别”。本例电动机M1功率为4KW，额定电流In=8.2A，故可选CJ20-10型交流接触器；为多留一点余量，实际CJ20-16，16A、380V，线圈额定电压选220V。 （2）热继电器的选择

热继电器的基本选择原则：热继电器座体的额定电流≧电动机的额定电流In；热元件的电流≧电动机的的电流In，动作整定值=（1.0~1.1）In，档电动机的启动电流不超过6倍且启动时间不超过5s是取1.0，其他情况可取1.1。

（3）笼型电动机所用低压断路器的选择

低压断路器又名自动开启开关，简称“空开”。

笼型电动机所用空开的基本原则：空开的壳架额定电流≧空开的额定电流，空开的额定电流=（1.5~2）电动机的额定电流In；瞬间脱扣整流电流≈12×电动机的额定电流In;热脱扣器（长延时）整流电流=（1~1.1）电动机的瞬时电流In；6倍长延时电流整定值的课返回时间＞电动机启动时间，按实际可选用返回时间1S、3S、5S、8S、15S中的某一档。本例电动机M1功率为功率4KW，额定电流In=8.2A，8.2A×2=16，故可选DJ20Y-100/3-20Y,20A（380A）、3极；瞬时脱扣整流脱扣整流电流12×20A，不带热脱扣器；热过载保护另由热继电器实现。

3.9电气元器件布置图设计 (例：仅供参考)

同时还标注尺寸(单位：mm)

QF0TA母线走线槽QF1QF2QF3QF4QF5走线槽KM1KM2KM3KM4KM5FR1FR2FR3走线槽FR4FR5走线槽KM6KM7KA1走线槽KA2KA3FU0FU1FU2FU3走线槽FU4FU5S7-200-CPU226 AC/DC/RELAYEM 222 D08×RELAY走线槽XT1走线槽XT2 3.10电气接线图设计 (例：仅供参考)

3.11电气元件明细表 (例：仅供参考)

表2 电气元器件明细表

序号 文字符号 名称 型号 规格 单位 1 2 3 M1、M2 1#PLC KM1 、 KM2 KM3 、 KM4 4 FR0 热继电器 JR20-16/L 电动机 三菱PLC 通电接触器 Y112M-2 EC-32M32R CJ20-16/03 380V、4KW、8.2A、7倍 32路输出输入 主触点16A380V/线圈AC220V 座体16A 380V 热元件3.6~5.4A3相带断相保护 5 QF 空气开关 DJ20Y-100/32002-20A 壳架电流100A额定电流In=20A2-保护电动机用 个 1 个 1 台 台 1 4 黄石科威 （ac-3）10A4KW正泰电器 整定值4.7AL独立安装正泰电器虎牌集团 200-带瞬时脱扣器2-瞬脱扣整定12In正泰 电器 6 FU1、FU2 FU3、FU4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 SB5 SB6 SQ1、SQ2 SQ3、SQ4 SA7 SB7 SA20 HL HH0 YA HA6 HK7 D1D2 XT1、XT2 禁声/声警 计数减1调整按钮 自动/点动转换开关 电源灯 原点灯 电磁吸特头 计数满灯 计数满声 显示计数数码管 端子板 个 1 XT1需24个端子XT2需24个端子 20 21 主电路导线 交流控制线 BV500 BV500 套 2 500v铜芯塑料线AD16-16/g31 AD16-16/g31 AD16-16/g31 个 个 个 个 个 个 1 1 1 1 1 1 In=16mA上海二工 In=16mA上海二工 In=16mA上海二工 个 1 LA39-11/r 个 个 1 1 1常开，1常闭上海二工 启动按钮 预停按钮 行程开关 LA39-11/g LA39-11/r 负载保护 RT18-32-2 座体32A400v熔体2A 个 4 1#plc内含2A保险负载启动电流0.6A 个 个 个 1 1 4 1常开，1常闭上海二工 台 2 Y接法6端接头 数量 备注 北京神州永立

4.控制系统设计

4.1 XXXXX控制程序流程图设计 (例：仅供参考)

触发X0顺序触发X1、X2高水位顺序触发X3、X4？顺序触发X2、X1？是是是中水位顺序触发X4、X3？低水位系统启动是是溢出停止图2 XXXXX控制程序流程图

4.2 控制程序设计思路

作出状态转移图(或称顺序功能图 参见教课书P311)

(例：仅供参考)

（1）程序的组成(注次课程设计采用顺序功能图设计方法)

本机械手控制程序的组成情况如图5所示。 ●初始程序 ● 主体程序 ?切换程序 ?计数及其定时程序 ?动作程序 ?信号程序 ?数码管显示程序 图3 机械手程序的组成

（2）初始程序

本机械手的初始程序的梯形图如下图4所示

开机[RUN档]因系统程序决定初始程序-梯形图X5启●启续/预停M8041保X1左原点条件X3上X6(预)停(M8041)1态0M8002开机脉冲Y5b释C0b欠(M8044)1态01态0M8002开机脉冲●初入步0[SETM0] 图4 机械手初始程序梯形图

（3） 切换程序

本机械手切换程序的梯形图如下图5所示。

切换程序-梯形图M0～M8 M10：存放步0～步8 步10状态初入步0初入步0的梯形图见初始程序a点动◆步0M0步0X20切→步10b自动原点X20M80441S M10步10态0R M0步0×1S M1步1态0步3→步4①M3步3升X3切1S M4步4态0R M3步3×1S M5步5态0R M4步4×1S M6步6态0R M5步5×1S M7步7态0R M6步6×1S M8步8态0R M7步7×S M0步0√R M7步6×M4步4右步4→步5步5→步6M5步5降X2切→步1X4切M8041切R M0步0×●步10M10步10X20b切→步0S M0步0√●步1M1步1降→步2步2→步3M2步2吸X4切步6M6步6释→步7步7M7→步8步7升T6切R M10步10×1S M2步2态0R M1步1×1S M3步3态0R M2步2×X3切T2切M8步8左步8→步0X1切① 图5 机械手切换程序梯形图 对SFC图按照“从左到右，从上到下”顺序，逐一进行翻译转换，就会得到如上的SFC顺序功能图。梯形图是在实训设备上完成程序录入、进行程序模拟调试的重要依据。 （4）计数及其定时程序 机械手计数及定时程序的梯形图如下图6所示

计数及定时程序-梯形图计满清0●计件增1吸牢定时释放定时M0步0M6步6M2步2M6步6C0●清0钮X0[RST C0](C0K2)(T2K10)(T6K10) 图6机械手计数及定时程序的梯形图 （5）输出程序 图7是本机械手的动作输出程序，该程序主要以电动机正反转为基础。 动作程序(自动、点动)-梯形图●X4下限y2M1步1下降M5步5互点动●M10X11点下左行M3步3上升M7步7吸持点动M10X12点上点动X3上限y1Y2点动M10X14点左Y1①M4步4右行点动M10X13点右X1左限y3Y4X2右限y4Y3互M8步8M2步2S Y5M10X15点吸M6步6释放①点动M10X16点释R Y5 图7 动作输出程序图 （6）信号指示程序 如下图8所示为机械手的信号指示程序 信号程序-梯形图计满X7◆禁声M0步0●计满C0(Y7)发声计满灯M0步0C0●计满(Y6)原点灯M8044(Y0)步0灯M0步0(Y10)步1灯M1步1(Y11)??????步7灯M7步7(Y17)步8灯M8步8(Y20)图8 机械手的信号指示程序 7）数码显示工步程序 图9 机械手的数码显示工步 （ 5．系统调试及结果分析

(为经调修改完善通过后的全部梯形图与对应的语句表) 5.1 系统调试及解决的问题 (例：仅供参考)

5.1.1系统梯形图

1

2

5.2 结果分析 (例：仅供参考)

（1）启动X5(0.05)，系统开始上电自锁工作在低水位状态，低水位Q3红灯（1.02）亮指示并且电机1（1.03）、电机2（1.04）和电机3（1.05）都同时工作供水。 （2）当水位依次触发液位传感器X4（0.04）、X3（0.03）时，系统进入中水位状态，中水位Q2黄灯（1.01）亮指示并且电机1（1.03）和电机2（1.04）同时工作供水。

（3）当水位依次触发液位传感器X2（0.02）、X1（0.01）时，系统进入高水位状态，高水位Q1绿灯（1.00）亮指示并且电机1（1.03）、电机2（1.04）和电机3（1.05）循环工作30分钟，本系统实现5S的模拟循环供水。

（4）当水位触发X0（0.00）时，即系统水位溢出则该系统急停实现溢出控制。

6．系统的使用说明书

（1）按一下启动按钮，并且设置原点条件满足左限位、上限位、释放、计件欠。 （2）通过开机脉冲M8002使切换程序步入初入步0。

（3）按下下限位开关并使上限位开关复位，实现空手下降，程序会使机械手从

步1自动切换到步2，机械手吸头将钢球的吸牢时间为1s。

（4）按下上限位开关并使下限位开关为开关复位，实现抓球上升，程序会使机

械手从步3自动切换到步4。

（5）按下右限位开关并使左限位开关为开关复位，实现右移，程序会使机械手

从步4自动切换到步5。

（6）按下下限位开关并使上限位开关为开关复位，实现下降，程序会使机械手

从步5自动切换到步6，机械手吸头将钢球释放时间为1s，且满足计数为预订值。

（7）按下上限位开关并使下限位开关为开关复位，实现空手上升，程序会使机

械手从步6自动切换到步7。

（8）按下左限位开关并使右限位开关为开关复位，实现空手回移，程序会使机

械手从步8自动切换到步0。

（9）周而复始，直到计数满为止，换下一箱。

7．课程设计体会

(例：仅供参考)

通过PLC课程设计，我们知道：机械手能模仿人手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多

3

种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。

和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是机械手臂的PLC控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。

通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。

通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令图、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找到最合适的设计方法。虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。

8．参考文献

(例：仅供参考)

程宪平主编.机电传动与控制.武汉：华中科技大学出版社，2003. 邓星钟.机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社.

王永华编.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天出版社，2008 殷洪义主编.可编程控制器选择设计与维护.北京：机械工业出版社，2002 程子华，PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，2006

高钦和，可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，2004

9．附录

附录A

XXXX控制系统顺序功能图 附录B

XXXX控制系统电气原理图

4

附录C

XXXX控制系统电气元件图 附录D

XXXX控制系统电气接线图

注：图纸折叠方法

装订线课程设计报告图纸 图纸

图纸折

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/me8o.html