PLC课程设计报告书

山东交通学院

电控与PLC课程设计

报告书

院(部)别信息科学与电气工程学院姓名Donald George

指导教师王长顺

课程设计任务书

题目基于PLC的机械手控制（天煌）

基于 PLC 的多通道温湿度监控装置（天煌）

基于步进电机控制的 PLC 实现（东疆教仪）

院(部)学生姓名信息科学与电气工程学院Donald George

5月27日至6月 7日共2周

指导教师(签字)

院长(签字)

一、设计内容及要求

1.基于PLC的机械手控制（天煌）

机械手工作示意图如下：

控制过程如下：

分别有总的启、停按钮，开始时，按下启动按钮SB后，机械手处于原始位置，Y3亮，过2秒钟，变为放松状态，则Y1亮，Y7亮，准备 2

秒钟后，机械手开始顺序动作，SW1 按键实现“多次循环/一次循环”

的切换，“多次循环”可自动循环完成整个过程，直至按停止按钮复原。“一次循环”实现一次完整工作过程，若仍需工作，则需按键控制。“停止”按钮应设有两个，一个实现立即完全停止，完全停电，而另一个停止按钮按下时，先完成整个工作过程，然后停止。

1、机械手下降：延时1秒后，Y1灭，按SQ1，表示到下限位的检测信

号，则Y2亮。

2、机械手夹紧：延时3秒后， Y3亮，表示夹紧。

3、机械手上升：延时1秒后，Y2灭，按SQ2，表示到上限位的检测信

号，则Y4亮。

4、机械手右行：延时1秒后，Y4灭，按SQ3，表示到右限位的检测信

号，则Y5亮。

5、机械手下降：延时1秒后，Y5灭，按SQ1，到下限位后，则Y6亮，

6、机械手放松：延时2秒后，Y3灭，Y7亮，

7、机械手上升：Y6灭，按SQ2，到上限位后，则Y8亮，延时1秒，Y8

灭。

8、机械手左移：按SQ4，到左限位后，则Y1亮，回到原始位置。

2.基于PLC的多通道温湿度监控装置（天煌）

用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号，表示为温度、湿度对应的电压信号。分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位，要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。

要保证显示精度。

当某一路电压值大于2V时，LED闪烁显示，以示报警。

同时自动启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。

此外，电动机应能单独手动控制启停。

3.步进电机控制的PLC实现（东疆教仪）

掌握步进电机的工作原理，提供的设备中东疆的是四相八拍的步进电机，设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制，及实现3档调速即快速、中速、慢速。

控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍，电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示，公共端已接地。

当电机正转时，其工作方式如下：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。

当电机反转时，其工作方式如下：A→-AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。

用LED显示电机档位。

二、设计原始资料

PC机

THSMS-1型可编程控制器实验箱/台

机械手

EM235

稳压器

三、设计完成后提交的文件和图表

系统原理说明；

I/O端子分配图；

外部接线结构图；

梯形图及每一网络相应的注释；

设计中遇到的问题，解决方法；

总结；

四、进程安排

教学内容

集中学习

资料查阅与学习讨论设计及调试

成果验收学时

1天

2天

6天

1天

地点

PLC实验室

PLC实验室

PLC实验室

PLC实验室

五、主要参考资料

[1] 王永华，现代电气控制及PLC应用技术[M]，北京，北京航空航天

大学出版社2007年 11月。

[2] 所用四相电机，步进电机等原理介绍

[3] 电控与PLC课程设计指导书

成绩评定表

目录

摘要 (1)

第一章基于PLC的机械手控制（天煌） (3)

1.1总体设计要求 (3)

1.2设计目的 (3)

1.3 I/O分配 (4)

1.4梯形图及STL语句 (4)

1.5实验照片 (12)

1.6实验心得 (12)

第二章基于S7-200 PLC的多通道温湿度监控装置（天煌） (13)

2.1总体设计要求 (13)

2.2设计目的 (13)

2.3 EM235的使用 (13)

2.4 I/O分配 (20)

2.5主程序及子程序结构框图 (20)

2.6梯形图 (22)

2.7 实验照片 (26)

2.8实验心得 (26)

第三章基于PLC的步进电机的控制（东疆教仪） (27)

3.1总体设计要求 (27)

3.2设计目的 (27)

3.3 I/O分配 (27)

3.4工作及设计原理 (28)

3.6实验照片 (35)

3.7实验心得 (36)

第四章设计总结 (37)

参考文献 (38)

摘要

电控与PLC课程设计主要基于PLC的控制实验，结合理论知识从而对其有更好的认识，以至于在工作中更好的运用。可编程控制器（PLC）把计算机的功能完备、通用性和灵活性好等优点和继电器控制系统的操作方便、简单易懂、价格低廉等优点结合起来，因此它是一种适应与工业环境的通用控制装置。现在的可编程序控制器和原来的控制系统相比，增加了算术运算、数据转换、过程控制、数据通讯等功能，已可以完成大型而复杂的控制任务。可编程序控制器作为工业自动化的技术支柱之一，在工业自动控制领域占有十分重要的地位。S7-200 PLC属于小型PLC,其主机的基本结构是整体式，其主机有一定数量的输入/输出（I/O）点，一个主机就是一个系统。它还可以灵活的扩展，如果

I/O点不够，则可增加I/O扩展模块。S7-200 PLC强大的功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂的控制功能。由于其具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得s7-200 PLC可以近乎完美的满足小规模的控制要求。

本次课程设计是要实现三个设计，他们是基于S7-200 PLC的机械手控制，基于EM235的温湿度监控系统，基于PLC的步进电机的控制。

关键词：PLC EM235机械手四相八拍步进电机

Abstract

Electrical control and PLC curriculum design is mainly based on the control experiment of PLC, combined with theoretical knowledge so as to have a better understanding of it, so that better use at work. Programmable logic controller (PLC) the advantages of computer functions, universality and good flexibility and relay control system simple and easy to understand, easy to operate, low price etc. together, so it is a kind of adaptation and general control device for industrial environment.Now the programmable controller and the original control system, increased the arithmetic operations, data conversion, process control, data communication and other functions, can complete large and complex control tasks. The programmable controller is one of the pillars of industrial automation technology, in industrial automatic control field occupies a very important position. S7-200 PLC is a small PLC, the basic structure of the host is integral, the host has a certain number of input / output (I/O), a host is a system. It also can be extended, if not I/O points, you can increase the I/O extension module. S7-200 PLC powerful feature that allows it to operate independently, or connected into a network can realize complex control functions. Because of its compact design, good scalability, low price, abundant function module and powerful instruction system, makes the S7-200 PLC can be almost perfect to meet the control requirements of small scale.

This course is designed to achieve three design, they are S7-200 manipulator control based on PLC, temperature and humidity monitoring system based on EM235, the control of stepping motor based on PLC.

Key words:PLC EM235 Manipulator stepper motor

第一章基于PLC 的机械手控制（天煌）

1.1总体设计要求

机械手工作示意图如下：

控制过程如下：

开始时，机械手处于原始位置，且为放松状态，则Y0亮，Y7亮。按下启

动按钮后，机械手开始顺序动作：

1、机械手下降：延时1秒后，Y0灭，Y9亮，到下限位时，按S3,则Y9灭，

Y1亮。

2、机械手夹紧：延时3秒后，Y7灭，Y6亮，

3、机械手上升：Y1灭，Y8亮，到上限位后，按S4，则Y8灭，Y2亮，

4、机械手右行：Y2灭，Y10亮，到右限位后，按S5，则Y10灭，Y3亮，

5、机械手下降：Y3灭，Y9亮，到下限位后，按S3，则Y9灭，Y4亮，

6、机械手放松：延时3秒后，Y6灭，Y7亮，

7、机械手上升：Y4灭，Y8亮，到上限位后，按S4，则Y8灭，Y5亮，

8、机械手左移：Y5灭，Y11亮，到左限位后，按S6，则Y11灭，Y0亮，

回到原始位置。

1.2设计目的

（1）

（2）

了解PLC控制系统设计以及软件程序设计加深对PLC的认识。

了解机械手的构成以及工作原理

（3）学习PLC的硬件连接与机械手的接线

（4）熟悉PLC编程的工作原理、规则、技巧和方法等

1.3 I/O分配

输入定义输入端口输出定义输出端口启动I0.0Y1Q0.0循环切换I1.0Y2Q0.1

完全停止I0.1Y3Q0.2 SQ1I0.2Y4Q0.3

SQ2I0.3Y5Q0.4

SQ3I0.4Y6Q0.5

SQ4I0.5Y7Q0.6一次停止I0.6Y8Q0.7

1.4梯形图及STL语句

Network 1//启动、停止

// 网络注释

LD I0.0

O M0.1

AN I0.1

AN C20

= M0.1

Network 2//转换开关（拨动）

LD I1.0

O M1.4

AN C20

= M1.4

Network 3//一次循环按钮

LD I0.6

A M1.4

LD C20

CTU C20,1

Network 4//启动，置位Y3亮

LD M0.1

LPS

AN T37

= Q0.2

LPP

TON T37,20

Network 5//两秒后，变为放松状态，Y1，Y7亮LD T37

LPS

AN M0.2

= Q0.0

LPP

LDN Q0.2

O T43

ALD

= Q0.6

Network 6

LD T38

TON T39,10

Network 7 // 机械手下降：延时1秒后，Y1灭，按SQ1，表示到下限位的检测信号，则Y2亮。

LD T39

A I0.2

LDN M1.1

A M0.2

OLD

= M0.2

Network 8

LD M0.2

= M0.3

AN M0.4

= Q0.1

Network 9//机械手夹紧：延时3秒后， Y3亮，表示夹紧。

LD M0.3

LPS

AN T43

A T50

= Q0.2

LPP

TON T50,30

Network 10 // 机械手上升：延时1秒后，Y2灭，按SQ2，表示到上限位

的检测信号，则Y4亮，

LD T50

TON T40,10

Network 11

LD T40

A I0.3

O M0.4

AN M1.1

LPS

AN M0.5

= Q0.3

LPP

= M0.4

Network 12 // 机械手右行：延时1秒后，Y4灭，按SQ3，表示到右限位的检测信号，则Y5亮，

LD M0.4

TON T41,10

Network 13//M0.5：Y5标志位

LD T41

A I0.4

LD M0.5

AN M1.1

OLD

LPS

AN M0.6

= Q0.4

LPP

= M0.5

Network 14 // 机械手下降：延时1秒后，Y5灭，按SQ1，到下限位后，

则Y6亮，

LD T41

TON T42,10

Network 15

LD T42

A I0.2

LDN M1.1

A M0.6

OLD

LPS

AN M1.0

= Q0.5

LPP

= M0.6

Network 16//机械手放松：延时2秒后，Y3灭，Y7亮，

LD M0.6

AN M1.1

TON T43,20

Network 17//机械手上升：Y6灭，按SQ2，到上限位后，则Y8亮，延时1秒，Y8灭，

LD M1.0

AN M1.1

O I0.3

LPS

AN T44

AN Q0.3

= Q0.7

LPP

= M1.0

Network 18

LD M1.0

TON T44,10

Network 19

LD M1.1

A I0.5

O I0.6

O I0.1

O C20

= M1.1

1.5实验照片

1.6实验心得

这个实验，接线简单，只是逻辑较为复杂，容易写乱，而且前后控制较为复杂，但也使我熟悉，熟练的掌握了各种指令，使我充分理解了课本内容。遇到问题：程序逻辑紊乱，前后不能完美配合。解决：反复熟悉课本指令，熟练应用。收获：PLC是一个容易的科目，通过这个实验我能够明白每个指令的功能和使用方法，能掌握定时器、计数器、线圈对应的触点的使用。

第二章基于S7-200 PLC的多通道温湿度监控装置（天煌）2.1总体设计要求

用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号，表示为温度、湿度对应的电压信号。分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED 交替显示相应电压值的个位和第一个小数位，要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。

要保证显示精度。

当某一路电压值大于2V时，LED闪烁显示，以示报警。

同时自动启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。

此外，电动机应能单独手动控制启停。

2.2设计目的

（1）通过对EM235模块对PLC控制的更深刻的认识

（2）熟悉PLC编程的工作原理、规则、技巧和方法等。

（3）通过各器件的联系对可编程控制的熟悉以及模数信号之间的转换

2.3 EM235的使用

主要包括以下内容：

1、模拟量扩展模块接线图及模块设置

2、模拟量扩展模块的寻址

3、模拟量值和A/D转换值的转换

4、编程实例

模拟量扩展模块接线图及模块设置

EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟

量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。