PLC课程设计报告材料

第1章引言 (2)

1.1 PLC简介 (2)

1.2 课题设计的目的 (3)

1.3设计容 (3)

1.4实现的目标 (3)

第2章系统硬件设计 (4)

2.1 系统硬件配置及组成原理 (4)

2.2 系统变量定义及I/O分配表 (4)

2.3 PLC的选型 (5)

2.4 系统I/O接线图设计 (7)

第3章系统程序设计 (8)

3.1 控制程序流程图设计 (8)

3.1.1 PLC改造YB6016控制梯形图 (8)

3.1.2 PLC改造YB6016语句表 (8)

3.2 控制程序设计思路 (11)

第4章系统调试及结果分析 (12)

4.1 系统调试及解决的问题 (12)

4.2 结果分析 (12)

第五章课程设计的心得 (15)

参考文献 (16)

第1章引言

1.1 PLC简介

可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，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。它有如下几个特点：

1.使用方便，编程简单

采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

2.功能强，性能价格比高

一台小型PLC有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

4.可靠性高，抗干扰能力强

传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC 已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。

5.系统的设计、安装、调试工作量少

PLC用软件功能取代了继电器控制系统量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。

PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。

PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。

6.维修工作量小，维修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故

1.2 课题设计的目的

本次课程设计是电器与PLC中电气控制与PLC的教学进行的实践环节，培养我们应用所学知识和设计方法、结合工程生产实际的设计任务进行电气控制系统设计的能力，并让我们在电气制图的能力和PLC控制系统的编程和调试能力方得到锻炼。

1.3设计容

本次课程设计的容是对YB6016半自动花键铣床电气控制PLC改造，能够完成花键零件的加工。

1.4实现的目标

1.滚削加工过程中切削液能够冷却；

2.主电动机M3能实现顺铣，逆铣与停止，还要正反转控制；

3.快速移动电动机M4用于刀架的快速移动，前进与后退，并与正常的切削进给之间不发生冲突；

4.能够完成半自动循环过程；

5.液压系统工作以后才能实现自动循环。

第2章系统硬件设计

2.1 系统硬件配置及组成原理

图2-1 YB6016半自动花键铣床的电气控制系统电路图

2.2 系统变量定义及I/O分配表

电气元件名称与作用电气元件名称与作用M1 液压泵电动机SB1–SB5 按钮

M2 冷却泵电动机SB6，SB7 按钮

M3 主电动机FR1–FR3 热继电器

M4 快速运动电动机FU1–FU7 熔断器

SQ1 组合开关，电源引

入

H 工作灯

SQ2 正反转切换用组

合开关

TC 变压器KM1–KM5 接触器SQ1，SQ2 行程开关KA1 中间继电器SQ3，SQ4 行程开关

2.3 PLC的选型

在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

1.PLC的类型

PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。

整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制

系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。

2.输入输出模块的选择

输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O 机架等。

3.电源的选择

PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220V AC电源，与国电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。

4.存储器的选择

由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。

5.冗余功能的选择

控制单元的冗余，I/O接口单元的冗余。

6.经济性的考虑

选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。

输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

结合本次设计的课题及实验室的实际情况，我们选择三菱FX2N-32MR型号的PLC。