1、电气控制与PLC应用课程设计报告系别：自动化系专业班级：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师：（课程设计时间：2018年1月1日2018年1月5日） 电气控制与PLC应用 课程设计任务书20172018学年 第一学期第18周18周题目挖掘机模拟控制设计内容及要求运行要求：现举例挖掘的地方在挖掘机的前方，挖的东西放到挖掘机的后方（仓库），按下“开”按钮，挖掘机开始工作：挖掘机先向前开动，左、右轮前进（L2、L4亮），接着挖掘机右转弯往前，左轮前进、右轮后退（L2、L3亮），到达挖掘地后，挖掘机的大臂下降（L6亮），接着挖斗向前（L8亮），挖住物体后挖斗向后（L7亮），挖斗挖满后大臂上升（L
2、5亮）准备放到仓库去，循原路回去。根据运行要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。完成课程设计说明书与课程设计报告。进度安排1、讲授课程设计的要求、任务和方法，布置设计题目（0.5天）；2、查阅资料，确定设计方案（1天）；3、设计、实验调试并完成课程设计报告（2.5天）；4、当场个人答辩及报告评阅（1天）。学生姓名： 指导时间 2018 年 1月 1日至2018年1月 5日指导地点： 任务下达2018 年 1月 1日任务完成2018年1月5日考核方式1. 评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它指导教师系（部）主任摘要 PLC是一种专门在工业环境下应
3、用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，于扩展其功能的原则而设计。可编程控制器（PLC）是以微处理为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合，集计算机、控制、通信于一体，为工业自动化提供了几乎完美的现代化自动控制装置。随着科学技术的发展，电气控制技术已发展到了一个相当的高度，传统电气控制技术的内容发生了很大的变化，可编程控制器基于继电
4、器逻辑控制系统的原理而设计，它的出现取代了继电器接触器逻辑控制系统，它是当今电气自动化领域中不可替代的中心控制器件。可编程控制器PLC使用率高、实用性强，可以通过变更程序来控制自动化机械，目前在工业界使用的非常普遍，结合实际，本课程设计的任务是实现挖掘机的PLC控制。LED在广泛的应用于人们的生活中，如交通信号灯，数字时钟，仪器仪表的数码显示等等，而控制LED的形式也有很多，如集成电路，单片机，PLC等。我们在各种施工现场都可看到大型的挖掘机，殊不知偌大的挖掘机也可以通过小小的PLC来灵活的控制本课设主要用LED来模拟挖掘机工作的各个状态。关键词：PLC 应用 控制 LED 挖掘机前言PLC可
5、编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分 PLC具有诸多特点，和广泛的应用领域，投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 本课程设计使用的是FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制。目录前言- 4 -实验设计- 6 -1.设计要求- 6 -2.设计步骤- 6 -控制线路- 9 -1.主电路- 9 -2.输入输出接口电路- 1
6、0 -3.PLC输入输出分配表- 10 -控制流程框图- 12 -梯形图- 13 -结论- 17 -参考文献- 18 -实验设计1.设计要求根据挖掘机模拟控制系统运行的要求，画出控制系统线路图、列输入输出分配表、编写梯形图并逐条加注释，且写出程序流程图。挖掘机模拟控制系统运行要求：现举例挖掘的地方在挖掘机的前方，挖的东西放到挖掘机的后方（仓库），按下“开”按钮，挖掘机开始工作：挖掘机先向前开动，左、右轮前进（L2、L4亮），接着挖掘机右转弯往前，左轮前进、右轮后退（L2、L3亮），到达挖掘地后，挖掘机的大臂下降（L6亮），接着挖斗向前（L8亮），挖住物体后挖斗向后（L7亮），挖斗挖满后大臂上升
7、（L5亮）准备放到仓库去，循原路回去，挖掘机右转弯往后，左轮后退、右轮前进（L1、L4亮），转弯过后挖掘机左、右轮后退（L1、L3亮），快到仓库时有一个左转弯，挖掘机左轮前进、右轮后退（L2、L3亮），等到达目的地时大臂下降（L6亮），然后挖斗向前（L8亮）把物体倒出，挖掘机再循原路左转弯回去，左轮后退、右轮前进（L1、L4亮），挖掘机一轮工作结束。以后挖掘机按上步骤继续工作下去。2.设计步骤（1）把实验箱左箱上的PLC输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，PLC输入I/0、I/1与
8、M1、M2接通。用N1N8分别代表L1L8共8个LED灯来模拟各个状态，各部分功能如下：（2）把PLC主控制器旁边24V的输入COM端接到此模拟实验的输入COM端上，旁边的5V端接到此模拟实验的5V端，主控制器输出端所用到的输出COM口相互并联后再接到5V的地端。（3）输入程序，检查无误后运行程序。个人计算机同时可监控梯形图程序的运行情况。（最后可把梯形图程序保存在硬盘任意新建文件夹中，最好保存在E、F盘中）。注意事项：可编程控制器与计算机用编程电缆保持一直相联，实验前和实验后均不许拔出。 挖掘机结构与接线插孔图控制线路1.主电路2.输入输出接口电路3.PLC输入输出分配表M1 SB1 X0挖
9、机开机M2 SB2 X1挖机关机N1 KM1 Y0左轮后退N2 KM2 Y1左轮前进N3 KM3 Y2右轮后退N4 KM4 Y3右轮前进N5 KM5 Y4大臂上升N6 KM6 Y5大臂下降N7 KM7 Y6挖斗向后N8 KM8 Y7挖斗向前控制流程框图梯形图Y000控制L1,辅助继电器M20,M40,状态器S20Y001控制L2,辅助继电器M21,M41,状态器S21分别定义Y002Y007控制L3L8按下启动按钮A1,X000得电吸合，M30得电，同时自锁，辅助继电器M21,M23吸合，YI和Y3得电，L2,L4亮，表示挖掘机向前开动，同时定时器T0开始计时3秒3秒后T0得电吸合，M22得电
10、吸合，M20失电复位,Y1,Y2得电，L2,L3亮，表示挖掘机右转弯向前同时计时器T1开始计时2秒2秒后T1得电吸合，M21,M22复位，M25得电，Y5得电，L6亮表示到达挖掘地后，挖掘机大臂向下。同时计时器T2开始工作，定时2秒2秒后T2得电吸合，M25复位，M27得电，Y7得电，L8亮表示挖掘机挖斗向前，同时计时器T3开始工作，定时2秒2秒后T3得电吸合，M27复位，M26得电，Y6得电，L7亮表示挖掘机挖住物体后，挖斗向后，同时计时器T4开始工作，定时2秒2秒后T4得电吸合，M26复位，S24得电，Y4得电，L5亮表示挖掘机挖满后大臂上升，同时计时器T20开始工作，定时2秒2秒后状态器
11、S24复位， S23,S20得电，Y0,Y3得电，L1,L4亮表示挖掘机右转弯向后，同时计时器T5开始工作，定时2秒2秒后状态器S23复位， S22得电，Y0,Y2得电，L1,L3亮表示挖掘机后退，同时计时器T6开始工作，定时3秒3秒后状态器S20，S22复位， M41,M42得电，Y1,Y2得电，L2,L3亮表示挖掘机快到仓库时，左转弯，同时计时器T7开始工作，定时2秒2秒后M41,M42复位， M44得电，Y5得电，L6亮表示挖掘机到达目的地大臂向下，开始准备倒物体，同时计时器T8开始工作，定时2秒2秒后M44复位，M47得电，Y7得电，L8亮表示挖掘机挖斗向前，同时计时器T9开始工作，定
12、时2秒2秒后M47复位， M40,M43得电，Y0,Y3得电，L1,L4亮表示挖掘机左转弯，同时计时器T10开始工作，定时2秒2秒后M40,M43,T0复位，表示挖掘机一轮工作结束结论此课程设计要求比较简单，主要是验证挖掘机模拟工作的结果，但是我们作为学习者并不能局限于此，特别是对于初学者，更要对自己提出问题和要求，然后解决问题。该设计电路简单明了，又能够准确的达到工作要求，但是实现的功能单一，可以考虑将挖掘机每一次的动作步骤都改为认为的操作而不是自动完成，这样可以稍微增加电路结构的复杂度，增加学习的空间。该课题核心在于了解并掌握PLC的简单控制过程，学习PLC的基础使用方法，从最简单最基础的入手学习PLC应用，对将来将PLC应用于实际场景有很大的帮助。通过这次课程设计，我了解了要实现PLC控制所需要的一系列步骤，要运用PLC,学会梯形图的编写是很有必要的，熟悉控制线路，并学会调试分析的方法。通过这次的课程设计，为我们今后走向工作岗位积累了相应的经验。当然对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理。参考文献1 张振国编.工厂电气与PLC控制技术.北京：机械工业出版社。2017年，第5版2 刘霞. PLC在电梯控制系统中的应用J.电器应用，2008，27（4）：49-51
