一、         引言

1.     设计课题

包装生产线的PLC控制

2.     设计目的

通过包装生产线PLC控制的设计方案，料及一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作的内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的概念。

     课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要之一其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力：综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料，产品手册和各种工具书的能力，工程绘图的能力，书写技术报告和编制技术资料的能力。

3.     设计内容及要实现的目标

包装生产线示意图和控制时序图如图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。传送带1的电动机转动一圈，旋转编码器E6A发出一个脉冲，根据一个包装所能产生的脉冲数，并对这些脉冲进行计数，这样不管包装密集还是分开的，都能精确的求得包装的个数，当光电检测器接通，且旋转编码器E6A发出四个脉冲，既有一个包装传送到传送带2.当有四个包装物品传送到传送带2时，电动机M1正转驱动挡板上升，阻止后面的包装。当班上升到位时，碰到极限开关SQ3，M1停转，挡板停止上升。电动机M2正转，驱动推动器向前，将四个包装推出传送带2，当推动器到达前部位置时，前部限位开关SQ2接通，M2反转，驱动推动器后退，当推动器会到位是，碰到后部限位开关SQ1，M2停转，推动器回到初始位置同时M1反转驱动挡板下降，下降到位碰到下部限位开关SQ4,M1停转，挡板回到初始位置。

                           图1

二、         系统总体设计

1.     总方案说明

1）        包装生产线的挡板点击和推动器点击均有交流接触器完成起、停控制，电动机要采用正、反转控制。

2）        旋转编码器的频率要保证光电检测器能够识别，并能够每四个脉冲识别为一个包装。

3）        电动阀上驱动电动机，其内部设有过载保护开关，为常闭触点，作为过载保护信号，plc控制电路考虑该信号逻辑关系。

4）        电动机均采用热继电器实现过载保护，用以完成哥哥电动机系统的过载保护。

5）        挡板点击和推动器电机的正反转通过接触器辅助触电的互锁控制。

6）        主电路用熔断器，实现短路保护。

7）        主电路图

2.     原理图设计

（1）主电路设计  包装生产线电气控制系统主电路如图1所示

1）主回电路中接触器主触点QA1、QA2、QA3、QA4、分别控制挡板电动机推动器电动机M2:；QA2和QA4分别实现M1、M2的正反转。

2）    电动机M1、M2由热继电器BB1BB2实现过载保护。

3）    低压断路器QA0位电源总开关，即可完成主电路的短路保护，又起到分段间流电源的作用，使用和维修方便。

4）    熔断器FA1、FA2分别玩笑哼交流控制控制回路的短路保护。

                         PLC控制电路

（2）PLC控制电路设计   包装生产线PLC控制电路如图2所示

 1）硬件结构设计。了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；分析对象的控制要求，确定输入属性互借口数量，确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量模拟量的控制用户程序存储区的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构的配置。

2）接触器QA1QA2的辅助触点互锁实现主电路M1电动机的正反转；接触器QA3QA4的辅助触点互锁实现主电路M1电动机的正反转。

3）旋转编码器E6A又PLC控制开关。

4)启动开关、停止开关控制全局开关。

5）限位开关SP1、SP2、SP3、SP4    均使用长开开关。

6）PLC输入回路中幸好电源24V直流电源提供。

（3）元器件选择

1）断路器QA0选择：

断路器位供电系统电源开关，其主回路控制对象为点感性负载交流电动机，断路器过电流脱扣值按电动机启动电流U的1.5至1.7倍正定。

2）          热继电器的选择：

  热继电器额定电流位电动机额定电流的60%-80%，在本设计中约为1.5A-2A.

     3)接触器的选择：设计了互锁电路，以防止误操作故障。选择CJI02-40/3交流接触器，其额定电压为220V,额定电流位40A.

3.plcI/O口地址分配

    

四、程序设计

1.工艺流程图

2.程序

3.触摸屏控制结果显示

五、体会感想

   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，在没有做实践设计之前，我们对知识得掌握都是思想上的，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想符合，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，看到了时间与理论的差距。

   通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高，很多同学都没有有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，已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，同时我们还向老师询问。

第二篇：PLC课程设计

目录

第1章 三相电热器控制工艺分析............................................... 0

1.1电热器的发展......................................................... 1

1.2 硬件选择............................................................ 1

1.3 PLC接线图........................................................... 1

1.3 系统变量定义及分配表................................................ 2

1.4 系统接线图设计...................................................... 3

第2章 PLC控制系统设计..................................................... 3

2.1 控制程序流程图设计.................................................. 4

2.2控制程序设计思路..................................................... 4

第3章 PLC监控系统软件设计................................................. 7

3.1 PLC与上位监控软件通讯............................................... 7

3.2 上位监控系统组态设计................................................ 7

 结论与体会................................................................. 9

结论与体会................................................................. 10

参考文献................................................................... 10

摘  要

近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动着工业控制的日新月益更新。由于PLC自身的特点和优势，在工业控制中PLC已得到广泛应用，包括机械、冶金、化工、电力、运输建筑等众多领域，应用范围也在不断扩大。三相电热器控制系统就是一个简单的PLC应用，主要运用PLC所具备继电器、计数器及特殊继电器的功能来实现，并且运用模拟的方式来检测系统的可行性。

            第1章 三相电热器控制工艺分析

1.1电热器的发展

电加热是将电能转换为热能的过程。自从发现电源通过导线可以发生热效应之后，世界上就许多发明家从事于各种电热电器的研究与制造。电热的发展及普及应用也与其它行业一样，遵循着这样一个规律：从先进的国家逐步推广到世界各国；从城市逐步发展到农村；由集体使用发展到家庭、再到个人；产品由低档发展到高档。十九世纪处于萌芽阶段的电热电器大都是拙劣的，最早出现是用于生活的电热电器，1893年电慰斗的雏型首在美国出现并使用，接着到1909年出现电灶的使用，那是在炉灶中放置电加热器，也就是说加热从柴禾转移到电气，即从电能转变为热能。但是真正电热电器工业的急速发展，却是在用作电热元件的镍铬合金的发明之后。1910年美国首先研制成功用镍铬合金电热丝制作的电慰斗，这就从根本上改善了电慰斗结构，使用慰斗迅速得到普及。到1925年在日本出现在锅中安装电热元件的产品，成为现代电饭锅的原形。在这阶段工业上也出现实验室用电炉，熔胶炉、暖气器等电热产品。1910年至1925年是电热电器历史上的大发展阶段，在家庭和工业方面，电热电器各种品种的出现和普及应用都得到了急速的发展，而尤以家庭方面为甚。所以镍铬合金的发明是奠定了电热电器工业发展的基础。

电加热器是一种消耗电能转换为热能，来对需加热物料进行加热。在工作中低温流体介质通过管道在压力作用下进入其输入口，沿着电加热容器内部特定换热流道，运用流体热力学原理设计的路径，带走电热元件工作中所产生的高温热能量，使被加热介质温度升高，电加热器出口得到工艺要求的高温介质。电加热器内部控制系统依据输出口的温度传感器信号自动调节电加热器输出功率，使输出口的介质温度均匀；当发热元件超温时，发热元件的独立的过热保护装置立即切断加热电源，避免加热物料超温引起结焦、变质、碳化，严重时导致发热元件烧坏，有效延长电加热器使用寿命。三相电的最大用途是驱动电热器。

1.2 硬件选择

PLC基本组成包括中央处理器（CPU ）、存储器、输入/输出接口（缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、扩展接口等）、外部设备编程器及电源模块组成。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。

1.3 PLC接线图

 

1.3 系统变量定义及分配表

    图1-2分配表  

1.4 系统接线图设计

 

                     硬件接线图

               第2章 PLC控制系统设计

2.1 控制程序流程图设计

图 2-1三相电热器控制流程图

2.2控制程序设计思路1.控制电路如下图所示

 

2．COS切在1的位置。

  (1) 按住PB5，风扇运转[MCl、PLl动作]，电热器导电[MC2、PL2动作]，PL4熄灭。

  (2) 放开PB5，风扇停止运转，电热器断电[PL4动作]。

  (3) 此时按PBl、PB2、PB4均无作用。

3．COS切在2的位置。

  (1) 按PBl，风扇运转[MCl、PLl闪烁]，PL4熄灭。5秒后[PLl闪烁5次]，PLl亮，此时方可按PB2，电热器导电[MC2、PL2动作]。

  (2) 按PB4时电热器断电，15秒后[PLl闪烁15次]，风扇停止运转，PL4亮。

  (3) 此时按PB5没有作用。

4．热继电器(TH—RY)动作时，风扇停止运转，电热器断电，PL4亮，BZ响，PL3闪烁

[ON／0．5s，OFF／0．5s ]

5．热继电器先复位，警报同前[BZ响、PL3闪烁]，按PB3，Bz停响，PL3熄灭。

6．先按PB3时，Bz停响，PL3亮；热继电器复位，PL3熄灭。

第3章 PLC监控系统软件设计

3.1 PLC与上位监控软件通讯

上位机是指：人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单位机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般模拟量），转化成数字信号反馈给上位机。简言之如此，真实情况千差万别不离其宗。上下危机都需要编程，都有专门的开发系统。

在概念上，控制者和提供服务这都是上位机，被控制者和被服务者是下位机，也可以理解为主机和从机的关系，但上位机和下位机是可以转换的，两者如何通讯，一般取决于下位机。TCP/IP一般是支持的。但是下位机一般具有更可靠的独有通讯协议，购买下位机时，会带一大堆手册光盘，告诉你如何使用特有协议通讯。里面会举大量例子。一般对编程人员而言一看也就那么回事，使用一些新的API罢了。多语言支持功能模块，一般同时支持数种高级语言为上位机编程。

通常上位机和下位机同学可以采用不同的通讯协议，可以有RS232的串口通讯或者采用RS485串行通讯，党用计算机和PLC通讯的时候不但可以采用传统的D形式的串行通讯，还可以采用更适合工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯，采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯。当然可以自己编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。

3.2 上位监控系统组态设计

在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是“Configuration”，其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中莫伊具体任务的过程。

与硬件声场相对比照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，试想提供了各种那个型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，也因为它一般要比应将中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、形状、颜色等）。

在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。

组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS（集散控制系统）组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD，Photoshop，办公软件（PowerPoint）都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据万恶间保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在使用监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结果实时运行。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。

结论与体会

经过两周的课程设计，我亲身体会到做PLC程序设计的艰辛和努力，在设计过程中，我遇到了不少困难，也有许多从未遇到的难题，但是我坚持并努力的克服了，在寻求答案的过程中我学习到了更多知识，这都是我在这次课程设计中学习到的宝贵经验，相信在以后的学习生活中。我会继续运用好这种精神，让学习和工作变得更加有乐趣也更加积极向上的学习新知识。

设计的过程本身就是收集知识寻找答案的过程，这个过程中可能有时一筹莫展，有时无从下手，但是一旦找到了灵感，找到了方法，其实事情本来很简单，只是以前从来没想到而已，所以，字啊以后的学习和工作中，是这场是换一种方式，用崭新的思维重寻思考下，或许就有了更大的收获。

最后，我衷心的感谢老师在百忙中辅导我的课程设计。

参考文献

[1] 张伟林.电气控制与PLC应用[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2] 周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京:科学出版社,2003.

[3] 洪志育.例说PLC[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[4] 吕卫阳.PLC工程应用实例分析[M].北京:中国电力出版社,2007.

[5] 连建华.PLC应用技术[M].北京:国防工业出版社,2009.

[6] 李辉.S7-200PLC编程原理与工程实训[M].北京:航空航天大学出版社,2008.

[7] 吴中俊,黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[8] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:航空航天大学出版社,2003.

附录

0 LDI X006

1 ANI X000

2 OUT M5

3 AND X005

4 OUT M102

5 AND M5

6 OUT M101

7 LD X001

8 OR Y001

9 ANI X006

10 AND X000

11 OUT M103

12 LD M103

13 ANI M5

14 ANI T2

15 OR M101

16 OUT Y001

17 LD M103

18 ANI Y002

19 OUT T1 K50

22 OUT M100

23 LD T1

24 OR M2

25 AND M103

26 OUT M2

27 LD M103

28 AND M2

29 OUT M104

30 LD Y002

31 OR X002

32 ANI M5

33 ANI M1

34 AND M104

35 OR M102

36 OUT Y002

37 LD X004

38 OR M1

39 AND M104

40 OUT M105

41 LD M105

42 OUT T2 K105

45 OUT M1

46 LD M3

47 AND M4

48 OR X006

49 OUT M3

50 LDI M3

51 OR M4

52 ANI X003

53 OUT M4

54 LD M3

55 AND M4

56 LDI M2

57 AND M100

58 ORB

59 OR M1

60 OUT M106

61 LD M106

62 ANI T4

63 OUT T3 K5

66 OUT T4 K10

69 LD M106

70 ANI M100

71 ANI M1

72 OUT Y000

73 LDI M1

74 AND M2

75 OR T3

76 ORI M106

77 AND Y001

78 OUT Y003

79 LD X002

80 OUT Y004

81 LD T3

82 AND M4

83 ORI M4

84 AND M3

85 OUT Y005

86 LDI Y001

87 ANI Y002

88 OUT Y002

89 END Y00