PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(定稿-gai)

1、PLC 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 可編程邏輯控制器（PLC）課程設(shè)計(jì)PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)課程代碼：0113044學(xué)時(shí)數(shù)：2周學(xué)分?jǐn)?shù)：課程類(lèi)型：實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：電氣工程及其自動(dòng)化一課程設(shè)計(jì)目的PLC課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到熟練掌握邏輯控制的基本理論和培養(yǎng)良好的工程工作能力，有效地把理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)的目的。經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)員應(yīng)達(dá)到如下水平：h 扎實(shí)掌握可編程控制器基本指令h 熟練使用可編程控制器的編程軟件編寫(xiě)和調(diào)試程序h 能夠編寫(xiě)控制程序，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制工藝要求二課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 PLC課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉被控對(duì)象 首先要全面了解被控對(duì)

2、象的工藝要求、運(yùn)作方式和步驟，歸納出系統(tǒng)工作循環(huán)圖或流程圖。這是開(kāi)始課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，要加以重視認(rèn)真準(zhǔn)備。2. 明確輸入輸出信號(hào) 通過(guò)對(duì)被控對(duì)象的工藝要分析，明確輸入輸出信號(hào)的性質(zhì)和控制方式，確定I/O地址和可能用到的中間繼電器地址。3. 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求和流程圖，設(shè)計(jì)梯形圖，梯形圖程序要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)應(yīng)考慮控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。4. 程序調(diào)試 將程序下載到PLC后，根據(jù)有關(guān)的軟件提示修改語(yǔ)法或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；接著通過(guò)觀察輸入輸出的變化關(guān)系確定是否滿(mǎn)足控制要求，修改程序。5. 按要求完成課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告2.2 歐姆龍CPM2AH型PLC簡(jiǎn)介CPM2AH 是歐姆龍公司生產(chǎn)的小型整

3、體式可編程控制器，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)，具有較高的性?xún)r(jià)比，在小規(guī)模的控制中得到廣泛的應(yīng)用。圖1. 歐姆龍CPM2AH-20CDR-A型PLC表1. CPM2AH的I/O地址分配I/O數(shù)（CPU單元上）I/O位分配最大擴(kuò)展I/O單元最大的I/O數(shù)20輸入12個(gè)輸入00000-00011380輸出8個(gè)輸出01000-01007注 ： 1、在上表中I/O最大數(shù)的值包括了擴(kuò)展I/O單元的I/O。 2、在使用一個(gè)CPM2A CPU單元時(shí)，多達(dá)3個(gè)擴(kuò)展單元或擴(kuò)展I/O單元可與PC相連。表2. CPM2AH存儲(chǔ)區(qū)地址分配表數(shù)據(jù)區(qū)字位功能IR區(qū)輸入?yún)^(qū)IR 000-IR 009（10個(gè)字）IR 00000-I

4、R 00915（160位）這些位可以分配給外部I/O端。輸出區(qū)IR 010-IR 019（10個(gè)字）IR 01000-IR 01915（160位）中間繼電器IR 020-IR 049IR 200-IR 227（58個(gè)字）IR 02000-IR 04915IR 20000-IR 22715（928位）在程序中可隨意使用工作位。SR區(qū)SR 228-SR 255 （28字）SR 22800-SR 25515（448位）這些位用于特定功能，如標(biāo)志和控制位。TR區(qū)TR 0-TR 7 （8位）這些位用于保存程序分支中的ON/OFF狀態(tài)。HR區(qū)HR 00-HR 19（20個(gè)字）HR 0000-HR 1915

5、（320位）這些位用于保存數(shù)據(jù)，并在電源關(guān)閉后保持ON/OFF狀態(tài)不變。AR區(qū)AR 00-AR 23（24個(gè)字）AR 0000-AR 2315（384位）這些位用于特定功能，如標(biāo)志和控制位。LR區(qū)LR 00-LR 15（16個(gè)字）LR 0000-LR 1515（256位）用于與其他PC進(jìn)行1：1數(shù)據(jù)鏈接。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器區(qū)TC 000-TC 255（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器標(biāo)號(hào)）同一標(biāo)號(hào)既可用于定時(shí)器，也可用于計(jì)數(shù)器。DM區(qū)讀/寫(xiě)DM 0000-DM 1999DM 2022-DM 2047（2，026個(gè)字）DM區(qū)只能以字為單位進(jìn)行訪問(wèn)。在電源關(guān)閉后，其值保持不變。錯(cuò)誤日志DM 2000-DM 2021 （

6、22個(gè)字）用于保存所發(fā)生錯(cuò)誤的錯(cuò)誤代碼。當(dāng)不使用錯(cuò)誤日志功能時(shí)，可當(dāng)作普通讀/寫(xiě)DM區(qū)使用權(quán)用。只讀DM 6144-DM 6599 （456個(gè)字）不可在程序中重新寫(xiě)入。PC設(shè)置DM 6600-DM 6655 （56個(gè)字）用于保存控制PC運(yùn)行的各種參數(shù)。三課程設(shè)計(jì)題目工藝技術(shù)要求（一）三層電梯控制模擬1 模擬實(shí)驗(yàn)單元介紹圖2. 三層電梯控制模擬面板表3. 輸入單元序號(hào)名 稱(chēng)輸入點(diǎn)序號(hào)名 稱(chēng)輸入點(diǎn)1三層內(nèi)選按鈕S300007二層上呼按鈕U200062二層內(nèi)選按鈕S200018一層行程開(kāi)關(guān)SQ100073一層內(nèi)選按鈕S100029二層行程開(kāi)關(guān)SQ200084三層下呼按鈕D3000310三層行程開(kāi)關(guān)S

7、Q300095二層下呼按鈕D2000411復(fù)位按鈕RST00106一層上呼按鈕U10005表4. 輸出單元序號(hào)名 稱(chēng)輸出點(diǎn)序號(hào)名 稱(chēng)輸出點(diǎn)1電梯在三層指示燈L310005電梯上升指示燈UP10042電梯在二層指示燈L2 10016梯內(nèi)選三層指示燈SL310053電梯在一層指示燈L110027梯內(nèi)選二層指示燈SL210064電梯下降指示燈DOWN10038梯內(nèi)選一層指示燈SL11007 2工藝要求電梯呼叫由安裝在各樓層的上升、下降呼叫按鈕進(jìn)行控制，其操作內(nèi)容為控制電梯到達(dá)呼叫樓層和到達(dá)呼叫樓層后電梯的上或下的運(yùn)行方向。電梯內(nèi)有選樓層按鈕S1S3，用以選擇電梯將要?？康臉菍?。L1L3為電梯所在樓層

8、指示燈，電梯到達(dá)或停留在某樓層時(shí)，相應(yīng)樓層指示燈亮，離開(kāi)時(shí)熄滅，注意同一時(shí)間只能有一盞燈亮。L1為一樓指示燈、L2二樓指示燈、L3三樓指示燈，SQ1SQ3為各樓層到位行程開(kāi)關(guān)。電梯在上行途中只響應(yīng)上升呼叫或可以選擇更高的樓層，下降途中只響應(yīng)下降呼叫或下到更低的樓層，任何反方向呼叫和樓層選擇均無(wú)效。3編程要求a. 控制程序應(yīng)最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的工藝要求；b. 應(yīng)保證控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，保證PLC程序在不同工作狀態(tài)（如臨時(shí)電，又很快接通）下的被控對(duì)象安全性和程序的可靠性；c. 應(yīng)考慮重要電氣控制元件損壞時(shí)系統(tǒng)的安全性保障；d. 應(yīng)考慮樓層擴(kuò)展或工藝改進(jìn)時(shí)程序易于修改； e. 程序的可讀性

9、要好，做到層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，按模塊化、功能化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；在功能段、特殊指令及邏輯控制處要作注釋?zhuān)奖愠绦蚶斫饧罢{(diào)整。（二） 自動(dòng)售貨機(jī)1模擬實(shí)驗(yàn)單元介紹圖3. 自動(dòng)售貨機(jī)控制面板表5. 輸入單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1投入1元硬幣按鈕M14購(gòu)買(mǎi)汽水按鈕QS2投入2元硬幣按鈕M25購(gòu)買(mǎi)咖啡按鈕CF3投入3元硬幣按鈕M36找零按鈕ZL表6. 輸出單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1購(gòu)買(mǎi)汽水指示燈A5汽水出口指示燈E2購(gòu)買(mǎi)咖啡指示燈B6咖啡出口指示燈F3可買(mǎi)汽水指示燈C7找零出口指示燈G4可買(mǎi)咖啡指示燈D8貨幣顯示脈沖輸入口YO2工藝要求按下M1、M2、M3三個(gè)按鈕表示投入自動(dòng)售貨機(jī)不同面值的硬幣，YO為投

10、入貨幣脈沖輸入端（例如按下M2，從Y0輸入2個(gè)脈沖，數(shù)碼管會(huì)自動(dòng)顯示增加2元后的總錢(qián)數(shù)）。自動(dòng)售貨機(jī)里有汽水（3元/瓶）和咖啡（5元/瓶）兩種飲料，當(dāng)數(shù)碼管所顯示的數(shù)值大于或等于飲料的價(jià)格時(shí)，表明可以購(gòu)買(mǎi)該飲料，C或D發(fā)光二極管會(huì)點(diǎn)亮；按下購(gòu)買(mǎi)汽水按鈕QS或購(gòu)買(mǎi)咖啡按鈕CF表明購(gòu)買(mǎi)該飲料，此時(shí)相應(yīng)指示燈會(huì)點(diǎn)亮2s，表示正在購(gòu)買(mǎi)該飲料；指示燈熄滅后延時(shí)0.5s， E或F發(fā)光二極管會(huì)點(diǎn)亮1s，表明飲料已從售貨機(jī)取出；按下ZL按鈕表示找零，剩余貨幣清零，0.5s后找零出口指示燈G點(diǎn)亮2s。3編程要求a. 控制程序應(yīng)最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的工藝要求；b. 應(yīng)保證控制系統(tǒng)的安全性、可靠性；c. 應(yīng)考慮功

11、能擴(kuò)展或工藝改進(jìn)時(shí)程序易于修改；d. 程序的可讀性要好，做到層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，按模塊化、功能化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；在功能段、特殊指令及邏輯控制處要作注釋?zhuān)奖愠绦蚶斫饧罢{(diào)整。（三）自動(dòng)配料/四節(jié)傳送裝置1模擬實(shí)驗(yàn)單元介紹圖4. 自動(dòng)配料/四節(jié)傳送裝置控制面板表7. 輸入單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1啟動(dòng)按鈕SB14車(chē)到位開(kāi)關(guān)SQ12停止按鈕SB25車(chē)將裝滿(mǎn)開(kāi)關(guān)SQ23料斗已滿(mǎn)開(kāi)關(guān)S1表8. 輸出單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1車(chē)裝滿(mǎn)指示燈D15電機(jī)運(yùn)行指示燈M12料斗出料口指示燈D26電機(jī)運(yùn)行指示燈M23料斗滿(mǎn)指示燈D37電機(jī)運(yùn)行指示燈M34料斗進(jìn)料口指示燈D48電機(jī)運(yùn)行指示燈M42工藝要求系統(tǒng)啟動(dòng)后，配料

12、裝置能自動(dòng)識(shí)別貨車(chē)到位情況及對(duì)貨車(chē)進(jìn)行自動(dòng)傳送裝車(chē)，當(dāng)車(chē)裝滿(mǎn)時(shí)，傳送系統(tǒng)能自動(dòng)關(guān)閉。1）初始狀態(tài)系統(tǒng)啟動(dòng)后，便允許汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝料；若料位傳感器S1置為OFF時(shí)（料斗中的物料不滿(mǎn)），則進(jìn)料閥開(kāi)啟進(jìn)料（D4亮）。當(dāng)料斗中的物料已滿(mǎn)時(shí)（S1置為ON），則停止進(jìn)料（D4滅）；注意電機(jī)M1關(guān)閉時(shí)，料斗出料口必須關(guān)閉（D2指示燈滅）。2）裝車(chē)控制裝車(chē)過(guò)程中，當(dāng)汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝車(chē)位置時(shí)，位置開(kāi)關(guān)SQ1扳上（ON狀態(tài)，表示車(chē)已到位）；同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)M4，經(jīng)過(guò)1s后，啟動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)M3，2s后啟動(dòng)電機(jī)M2，1s最后啟動(dòng)M1，1s后才打開(kāi)出料口（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。當(dāng)車(chē)將要裝滿(mǎn)時(shí)，開(kāi)關(guān)SQ2為ON（SQ2扳上），料斗關(guān)

13、閉，1s后M1停止，M2在M1停止1s后停止，M3在M2停止1s后停止，M4在M3停止1s后最后停止，表明汽車(chē)可以開(kāi)走。車(chē)離開(kāi)，車(chē)到位開(kāi)關(guān)SQ1、車(chē)裝滿(mǎn)開(kāi)關(guān)SQ2扳下（OFF狀態(tài)）。開(kāi)始下一周期裝車(chē)過(guò)程。3） 停機(jī)控制按下停止按鈕SB2，整個(gè)自動(dòng)配料系統(tǒng)不能馬上停止，等車(chē)裝滿(mǎn)后，才能按車(chē)裝滿(mǎn)停止順序終止運(yùn)行。3編程要求a. 控制程序應(yīng)最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的工藝要求；b. 應(yīng)保證控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，保證PLC程序在不同工作狀態(tài)（如臨時(shí)電，又很快接通）下的被控對(duì)象安全性和程序的可靠性；c. 應(yīng)考慮重要電氣控制元件損壞時(shí)系統(tǒng)的安全性保障；d. 應(yīng)考慮傳動(dòng)層數(shù)改變或工藝改進(jìn)時(shí)程序的易于修改；

14、e. 程序的可讀性要好，做到層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，按模塊化、功能化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；在功能段、特殊指令及邏輯控制處要作注釋?zhuān)奖愠绦蚶斫饧罢{(diào)整。（四）液體混合裝置1 模擬實(shí)驗(yàn)單元介紹圖5. 液體混合控制面板表9.輸入單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB13中液位傳感器SL22高液位傳感器SL14低液位傳感器SL3表10. 輸出單元序號(hào)名 稱(chēng)序號(hào)名 稱(chēng)1A點(diǎn)閥門(mén)指示燈YV13混合液閥門(mén)指示燈YV32B點(diǎn)閥門(mén)指示燈YV24攪動(dòng)電機(jī)指示燈YKM2工藝要求本裝置為兩種液體混合裝置，液體A、B閥門(mén)與混合液閥門(mén)由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪動(dòng)電機(jī)，控制要求如下：扳上啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1，裝置剛投入運(yùn)行時(shí)

15、，液體A、B閥門(mén)關(guān)閉，混合液閥門(mén)打開(kāi)（指示燈YV3亮），20 s將容器放空后混合液閥門(mén)關(guān)閉（YV3滅）；液體A閥門(mén)打開(kāi)（指示燈YV1亮），液體A流入容器。當(dāng)液面到達(dá)中液位SL2時(shí)，SL2由低電平變?yōu)楦唠娖剑⊿L2扳上），自動(dòng)關(guān)閉液體A閥門(mén)（YV1滅），打開(kāi)液體B閥門(mén)（YV2亮）。液面到達(dá)高液位SL1時(shí)（SL1扳上），關(guān)閉液體B閥門(mén)（YV2滅），攪動(dòng)電機(jī)開(kāi)始攪動(dòng)（指示燈YKM亮）。攪動(dòng)電機(jī)工作6 s后停止攪動(dòng)（YKM滅），混合液體閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。SL1、SL2、SL3三個(gè)液位傳感器開(kāi)關(guān)依次扳下，當(dāng)液面下降到SL3時(shí)(即扳下SL3，SL3由接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi))，再過(guò)2 s后，容器放空，混

16、合液閥門(mén)關(guān)閉，開(kāi)始下一周期，液體A閥門(mén)打開(kāi)，液體A流入停止操作: 按下停止按鈕SB1，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢（混合液排空）后，停止操作。3編程要求a. 控制程序應(yīng)最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的工藝要求；b. 應(yīng)保證控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，保證PLC程序在不同工作狀態(tài)（如臨時(shí)電，又很快接通）下的被控對(duì)象安全性和程序的可靠性；c. 應(yīng)考慮重要電氣控制元件損壞時(shí)系統(tǒng)的安全性保障；d. 應(yīng)考慮功能擴(kuò)展和工藝改進(jìn)的可能； e. 程序的可讀性要好，做到層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，按模塊化、功能化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；在功能段、特殊指令及邏輯控制處要作注釋?zhuān)奖愠绦蚶斫饧罢{(diào)整。四基本實(shí)驗(yàn)要求1PLC課程設(shè)計(jì)分兩步進(jìn)行，第一

17、周，各組題目分別是自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)配料/四節(jié)傳動(dòng)和液體混合控制；第二周，所有學(xué)生做三層電梯控制。歡迎提前完成設(shè)計(jì)任務(wù)的學(xué)生選做其他題目。2約每3人共用一臺(tái)控制柜，要求每人都要編寫(xiě)程序，完成程序的輸入、調(diào)試及接線工作。3. 按照指導(dǎo)老師安排分組上機(jī)實(shí)驗(yàn)，每組連續(xù)上機(jī)4學(xué)時(shí)。4上機(jī)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)編制梯形圖程序，做好I/O點(diǎn)分配，繪制I/O連接圖等準(zhǔn)備工作。5實(shí)驗(yàn)時(shí)，在確保PLC電源線、輸入輸出線路連接正確后，方可打開(kāi)PLC電源，程序修改后要從上位機(jī)下載到PLC，注意觀察結(jié)果時(shí)編輯軟件CX-Programmer應(yīng)處于“RUN”模式狀態(tài)。6. 實(shí)驗(yàn)后，清理好工作臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)老師同意后方可離開(kāi)。7. 實(shí)驗(yàn)后及時(shí)

18、檢查程序、修改錯(cuò)誤，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)系統(tǒng)控制性能。五課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求課題報(bào)告是對(duì)課程設(shè)計(jì)過(guò)程的全面總結(jié)，是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，經(jīng)分析研究后，解決問(wèn)題的方法或經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。課題報(bào)告要簡(jiǎn)明扼要、字跡清晰、圖表工整、結(jié)論明確。課題報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：1專(zhuān)業(yè)班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、實(shí)驗(yàn)日期、題目名稱(chēng)，題目的工藝要求；2I/O分配、接線圖和流程圖；3梯形圖；4簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的問(wèn)題、產(chǎn)生原因、解決方法和心得體會(huì)；5及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交給指導(dǎo)老師批閱。附錄CPM2AH-20CDR-A1 所有歐姆龍PLC的型號(hào)第一個(gè)字母都是“C”,表示“SYSMAC”, “C”意為C系列。“C”后面的字符表示設(shè)計(jì)序列?！癙”表示增強(qiáng)型，即比原來(lái)機(jī)型在某些功能上增強(qiáng)了。“H”表示比P型機(jī)性能更好。H后面還加字符表示該機(jī)的程序容量、處理速度方面的差異。共有3種，HE、HG、HX，具體含義X>G>