1、中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 页 共 页目录引言 21 控制系统设计要求 21.1 PLC 课程设计主要步骤 21.2 系统控制要求 31.2.1 控制要求 31.2.2 设计板 31.2.3 四节传送带的工作方式 42 设计方案 42.1 总体设计方案说明 43 系统硬件设计 43.1 PLC 选型及硬件配置 43.1.1 选型原则 43.1.2 选型方法 43.1.3 硬件配置 43.2 主电路设计 43.3 控制电路设计 53.4 PLC 的 I/O 接线图 .53.5 PLC 接线图 64 PLC 控制软件设计及调试 64.1 系统程序设计 6中北大学信息商务学
2、院电气可编程控制器课程设计说明书第 页 共 页4.2 程序的模拟与调试 .11总结 .12参考文献 .13中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 1 页 共 13 页引言可编程序控制器，英文称 Programmable Controller，简称 PC。但由于 PC和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储区域执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出
3、接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电器控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场操作维修人员的技能与习惯，特别是 PLC 程序的编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的 PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将 PLC 应用于生产实践。 本课题是用 PLC 模拟四节传送带的工作。用 PLC 控
4、制传送带具有程序设计简单、易于操作和理解、能够实现多种功能等优点。此系统能够实现四节传送带的倒序启动和顺序停止以及故障、重物处理等功能1 控制系统设计要求1.1 PLC 课程设计主要步骤1、分析被控对象的工艺条件和控制要求。被控对象是指受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。在进行系统设计时，首先需要深入了解被控对象的特点、控制过程与要求等。确定被控对象与 PLC 之间的输入、输出关系。控制要求主要指控制系统的基本方式、应完成的动作等，同时要注意必要的保护和连锁等2、选择 I/O 设备。根据控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备的具体型号、数量等。常用的输入设备有按钮、限位开关，传感
5、器等；常用的输出设备有继电器、接触器、电磁阀等。中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 2 页 共 13 页3、选择 PLC 的型号。根据已选择的 I/O 设备，统计 I/O 点数，选择合适的PLC 类型，在选择时要考虑所需机型的容量大小、I/O 模块种类及电源类型等。4、分配 I/O 点。只有分配 PLC 的 I/O 点后，方可进行程序设计。5、程序设计。它是整个系统设计的核心工作，首先要熟悉控制要求，根据控制要求设计好梯形图程序。6、输入程序后调试程序。调试过程中如果发现问题，则要采取措施逐一排除，直至调试成功。7、编写技术文件。包括说明书、电气原理图，电气元件明细表，程序等
6、。1.2 系统控制要求1.2.1 控制要求有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下： 启动时先起动最末一条皮带机，经过 1 秒延时，再依次起动其它皮带机。 停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如 M2 故障，M1、M2 立即停，经过 1 秒延时后，M3 停，再过 1 秒，M4 停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行 1秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3 上有重物，M1、M2 立即停，过 1
7、 秒，M3 停，再过 1 秒，M4 停。中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 3 页 共 13 页1.2.2 设计板图 1.11.2.3 四节传送带的工作方式四 条 皮 带 运 输 机 的 传 送 系 统 ， 分 别 用 四 台 异 步 电 动 机 M1、 M2、 M3、 M4（ 型号 ： Y） 带 动 ， 由 于 设 计 版 图 上 没 有 重 物 模 拟 开 关 ， 用 外 部 开 关 E、 F、 G、 H 模 拟重 物 。控 制 过 程 如 下 ：（ 1） 启 动 时 先 按 下 SB1 按 钮 ， 起 动 最 末 一 条 皮 带 机 ， 经 过 1 秒 延 时 ， 再
8、依 次起 动 其 他 皮 带 机 ； 停 止 时 只 需 按 下 按 钮 SB2， 这 时 M1 皮 带 先 停 止 工 作 ， 然 后M2、 M3、 M4 依 次 间 隔 1 秒 停 止 工 作 。（ 2） A、 B、 C、 D 为 故 障 模 拟 按 钮 ， 分 别 模 拟 M1、 M2、 M3、 M4 发 生 故 障 时 的情 况 。 例 如 ： 当 要 模 拟 M1 条 皮 带 机 发 生 故 障 时 ， 只 需 按 下 按 钮 A 即 可 ， 此 时 该皮 带 机 立 即 停 止 工 作 ， M2 在 M1 停 止 工 作 后 1 秒 以 后 再 停 止 。 M3 在 M2 停 止
9、工 作后 1 秒 以 后 再 停 止 ， 往 后 依 次 类 推 。 当 M2 发 生 故 障 时 ， M1 皮 带 机 立 即 停 止 工 作 ，而 M2 以 后 的 皮 带 机 则 依 次 间 隔 1 秒 以 后 再 停 止 工 作 。 M3、 M4 发 生 故 障 时 情 况 与此 相 同 。（ 3） E、 F、 G、 H 为 重 物 模 拟 开 关 ， 分 别 模 拟 M1、 M2、 M3、 M4 重 物 时 的 情 况 。例 如 ： 当 要 模 拟 M2 皮 带 机 重 物 时 ， 只 需 打 开 F 开 关 即 可 ， 此 时 该 皮 带 机 前 面 的M1 立 即 停 止 工 作
10、 ， M2 延 时 1 秒 后 停 止 ， M3 在 M2 停 止 后 延 时 1 秒 停 止 ， M4 在 M3停 止 后 延 时 1 秒 停 止 。 M1、 M3、 M4 重 物 情 况 与 此 相 同 。中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 4 页 共 13 页2 设计方案2.1 总体设计方案说明（ 1） 控 制 电 路 采 用 PLC 控 制 直 流 接 触 器 来 控 制 三 相 异 步 电 机 的 运 转 ， 进 而控 制 传 送 带 。（ 2） 用 A、 B、 C、 D 按 钮 分 别 模 拟 M1、 M2、 M3、 M4 故 障 ， 用 E、 F、 G、 H 开
11、关 分 别 模 拟 M1、 M2、 M3、 M4 重 物 。（ 3） 采 用 刀 开 关 、 熔 断 器 、 直 流 接 触 器 和 热 继 电 器 构 成 Y100L-2 型 三 相 异步 电 机 启 动 、 停 止 和 保 护 主 电 路 。（ 4） 采 用 基 本 指 令 和 定 时 器 指 令 组 合 来 设 计 控 制 程 序 。3 系统硬件设计3.1 PLC 选型及硬件配置3.1.1 选型原则PLC 的选择主要应从 PLC 的机型、容量、I/O 模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争
12、最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。3.1.2 选型方法（1）四节传送带系统有 10 个输入量和 4 个输出，考虑满足功能要求及扩展，可以选择 I/O 总点数为 24 点或 I/O 总点数为 32 点的 FX 系列 PLC；（2）PLC 控制直流接触器的线圈，故选用交流电源、继电器输出型 FX 系列 PLC；（3）考虑最佳性能价格比和可靠性，故选用 FX2N系列。中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 5 页 共 13 页综 上 所 诉 ， 给 出 FX2N24MR、 FX224M
13、R 和 FX232MR 三 种 参 考 。 本 次 课 程设 计 我 们 使 用 的 是 PLC 是 FX2N24MR 型 PLC。3.1.3 硬件配置（ 1） PLC 型 号 ： FX2N24MR（ AC 电 源 ， DC 输 入 ， 输 入 14 点 ， 输 出 10 点 ，继 电 器 输 出 ） ；（ 2） Y100L2 型 三 相 异 步 电 机 ,额 定 功 率 3KW， 额 定 电 流 6.4A， 额 定 转 速2880r/min；（ 3） 刀 开 关 、 直 流 接 触 器 、 熔 断 器 、 热 继 电 器 和 传 感 器 。3.2 主电路设计图 3.13.3 控制电路设计中北
14、大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 6 页 共 13 页图 3.23.4 PLC 的 I/O 接线图表 3.1输 入 输 出启 动（ SB1）X0 Y1 KM1停 止（ SB2）X5 Y2 KM2M1 故 障（ A）X1 Y3 KM3M2 故 障（ B）X2 Y4 KM4M3 故 障（ C）X3M4 故 障（ D）X4M1 重 物（ E）X6中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 7 页 共 13 页M2 重 物（ F）X7M3 重 物（ G）X10M4 重 物（ H）X113.5 PLC 接线图图 3.34 PLC 控制软件设计及调试4.1 系统程序设计梯形图中北
15、大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 8 页 共 13 页中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 9 页 共 13 页中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 10 页 共 13 页指令表中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 11 页 共 13 页中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 12 页 共 13 页4.2 程序的模拟与调试（1）传送带正常运转时：当按下启动按钮 SB1 时，先启动最后一个传送带，然后经过 1S 的延时，启动第三个传送带，依次经过 1S 延时，启动其他传送带；当按下停止按钮 SB2 时，第一个传送带立即
16、停止运转，其余传送带按正向中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 13 页 共 13 页依次经过 1S 的延时停止运转。（2）传送带发生故障时：当 A 传送带发生故障时，第一个传送带停止运转，其余传送带按正向依次经过 1S 的延时停止运转。当 B 传送带发生故障时，第一、二个传送带停止运转，其余传送带按正向依次经过 1S 的延时停止运转。当 C 传送带发生故障时，前三个传送带停止运转，第四个传送带经过 1S 的延时停止运转。当 D 传送带发生故障时，四个传送带均停止运转。当故障解除时，四个传送带需要停完后，再次按启动按钮，传送带开始运转。（ 3） 传 送 带 重 物 时 ：当 A
17、 传送带重物时，第一个传送带延时 1S 停止运转，其余传送带按正向依次经过 1S 的延时停止运转。当 B 传送带重物时，第一个传送带停止运转，第二个传送带延时 1S 停止，其余传送带按正向依次经过 1S 的延时停止运转。当 C 传送带重物时，前两个传送带停止运转，第三个传送带经过 1S 的延时停止运转，第四个在第三个停止后延时 1S 停止。当 D 传送带发生故障时，前三个传送带均停止运转，D 延时 1S 停止。当重物解除时，四个传送带需要停完后，再次按启动按钮，传送带开始运转。总结本 次 课 程 设 计 经 过 老 师 和 同 学 们 的 帮 助 ， 终 于 圆 满 完 成 ， 在 老 师 和
18、 同 学 的中北大学信息商务学院电气可编程控制器课程设计说明书第 14 页 共 13 页帮 助 下 ， 克 服 了 不 少 困 难 。 通 过 这 次 课 程 设 计 我 学 到 了 很 多 东 西 ， 不 仅 巩 固 了 以前 所 学 过 的 知 识 ， 而 且 学 到 了 很 多 在 书 本 上 所 没 有 学 到 过 的 知 识 。 通 过 这 次 课 程设 计 使 我 懂 得 了 理 论 与 实 践 相 结 合 是 很 重 要 的 ， 只 有 理 论 知 识 是 远 远 不 够 的 ， 只有 把 所 学 的 理 论 知 识 与 实 践 相 结 合 起 来 ， 从 实 践 中 得 出 结 论 ， 才 能 真 正 地 学 到知 识 ， 从 而 提 高 自 己 的 实 际 动 手 能 力 和 独 立 思 考 的 能 力 。 最 后 衷 心 感 谢 老 师 的授 课 和 指 导 。参考文献1 王阿根.电气可编程控制原理与应用（第 3 版）.清华大学出版社.2014
