1、1、 緒論在過去幾年中，中國的可編程序邏輯控制器（PLC）市場一直高速增長。這個大約300萬美元的市場在可以預見的未來將以穩定的價格，隨著繁榮的中國經濟和正在進行的基礎建設投資繼續以每年1520%的速度增長。不但是PLC市場，包括整體的自動化市場，正在幾乎以3倍于中國GDP的速度成長。在這樣快速增長的經濟中，PLC 提供了很多隱藏的利益。但是大多數供應商以他們在其他地區銷售PLC 的方式在中國銷售。他們集中在這樣一些領域：如改善自動化、增加生產中的靈活性、提高生產力、減少維修和停機時間及提高通信能力。當這些好處眾所周知時，了解特別對中國很重要的隱藏利益對于制造商和供應商來說具有巨大的好處。隨著

2、PLC應用領域日益擴大，PLC技術及其產品結構都在不斷改進，功能日益強大，性價比越來越高。在產品規模方面，向兩極發展。一方面，大力發展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應單機及小型自動控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術完善的大型PLC方向發展。隨著復雜系統控制的要求越來越高和微處理器與計算機技術的不斷發展，人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲器容量也越來越大。PLC網絡控制是當前控制系統和PLC技術發展的潮流。PLC與PLC之間的聯網通信、PLC與上位計算機的聯網通信已得到廣泛應用。目前，PLC制造商都在發展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強PLC的聯網

3、能力。各PLC制造商之間也在協商指定通用的通信標準，以構成更大的網絡系統。PLC已成為集散控制系統（DCS）不可缺少的組成部分。為滿足工業自動化各種控制系統的需要，近年來，PLC廠家先后開發了不少新器件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發和應用不僅增強了功能，擴展了PLC的應用范圍，還提高了系統的可靠性。多種編程語言的并存、互補與發展是PLC軟件進步的一種趨勢。 PLC廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時，日益向MAP(制造自動化協議)靠攏，使PLC的基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協議、編程語言和編程工具等方面

4、的技術規范化和標準化。2、課程設計任務及目的2.1 課程設計任務及要求1、指示燈實驗某機器設備的狀態指示燈為紅黃綠三節。當設備閑置時，黃燈以較慢的速度閃爍，紅燈與綠燈滅；當設備處于正常運行時，綠燈常亮，紅燈與黃燈滅；當設備發生故障時，紅燈快速閃爍，同時發出蜂鳴聲。狀態指示燈如下圖所示：圖1 設備指示燈圖設備的運行狀態以三個輸入開關量來表征，分別為：啟動，停止，報警，由輸入開關模擬設備處于閑置、正常和故障。所有開關均為觸發按鈕，當報警發生時，必須停止運行；以三個輸出開關量來控制三色燈的運行，紅燈本身帶有蜂鳴器；2、滾動燈顯實驗有7個并排成一列的燈，要求用PLC控制其從17依次點亮（當2亮時，1并

5、不熄滅），當7亮起之后，再從17依次熄滅，如此不斷循環的亮與滅，間隔時間1s（要求有啟、停控制）。3、模擬步進電機控制實驗（1）五相步進電動機的控制要求 五相步進電動機有五個繞組：A、B、C、D、E 正轉順序：ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB    反轉順序：ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB （2）用五個開關控制其工作： 1號開關控制其運行 （啟 / 停）。 2號開關控制其低速運行 （轉過一個步距角需 1 秒）

6、。    3號開關控制其中速運行 （轉過一個步距角需 0.1 秒）。    4號開關控制其高速運行 （轉過一個步距角需 0.03 秒）。     5號開關控制其轉向 （ON 為正轉，OFF 為反轉）。（3）模擬要求用LED燈代替各相4、 實物制作要求將上述三組實驗做在一塊不大于33x33cm的絕緣板上，每組實驗可以獨立運行。要求布置合理，硬線連接，接線規范標準。2.2 課題設計

7、的目的和意義通過實踐熟悉PLC及常用低壓電氣元件的結構特點，掌握其選型原則；了解常見電氣控制電路設計的標準和原則，學習使用常用電氣類工具。學習PLC常用指令、輸入輸出信號與PLC的連接等，掌握PLC程序的編寫與調試方法。學習簡單工程的工作流程與組織管理，培養學生的工程素養。PLC 在可靠性、性能、可重復性、可預測性方面的聲譽繼續推動市場對能夠經受惡劣工業環境的簡單而堅固系統的需求。另一方面，PLC 已經通過加入開放式標準接口、多區域功能度、分布式模塊化結構和現代軟件性能而進化。PLC 通過執行重復性勞動而減少勞動力需求。這減少了在新工廠需要有技術有經驗的工人數目，減少了起動成本和時間。為緩解受

8、資源限制、更新速度快的痛苦，一旦PLC就位，要升級自動化能力便不需要“拆開更換”設備。換言之，可以通過使現有的自動化設備的能力最大化并按需要更新硬件和軟件能力而開始遷移策略。此方法大大延長了產品的工作周期。3、 系統硬件設計3.1 設計方案3.2 輸入輸出列表1、 指示燈I/O分配表表3-1 指示燈I/O分配表邏輯元件作用電氣元件X0設備故障SB1X1設備正常SB2X2設備閑置SB3Y0紅燈RHY1綠燈LHY2黃燈YH2、 滾動燈顯I/O分配表表3-2 滾動燈顯 I/O分配表邏輯元件作用電氣元件X0打開SB1X1關閉SB2Y0燈1H1Y1燈2H2Y2燈3H3Y3燈4H4Y4燈5H5Y5燈6H6

9、Y6燈7H73、 模擬步進電機控制I/O分配表表3-3 I/O分配表邏輯元件作用電氣元件X0打開/關閉SQ1X1低速運行開關SB1X2中速運行開關SB2X3高速運行開關SB3X4正反轉切換SQ2Y0模擬A相繞組H1Y1模擬B相繞組H2Y2模擬C相繞組H3Y3模擬D相繞組H4Y4模擬E相繞組H53.3外部接線圖1、 指示燈PLC外部接線圖圖3-1 指示燈PLC外部接線圖2、 滾動燈顯PLC外部接線圖圖3-2 滾動燈顯PLC外部接線圖3、 模擬步進電機控制PLC外部接線圖圖3-3 模擬步進電機控制PLC外部接線圖3.4元器件一覽表此實物可實現以上3個實驗的要求，為了節省材料和空間，把3個實驗集合在

10、一塊絕緣板上，把他們焊接在一起。此實物需要保險絲，它是起對電路保護作用；紅燈5個，綠燈1個，黃燈1個；蜂鳴器一個；排針若干，線若干；按鈕開關3個，開關2個；焊錫若干。材料準備好后，首先將原理圖設計好，然后在絕緣板上進行合理布局（要求走線盡量是直線，最好在達到要求的同時外觀也美觀），最后進行相應的調試。在焊接的同時要注意有些元件要區分正負極，元件的串并聯等問題，其次焊接時要焊牢固，不能出現虛焊問題。表3-1 元器件清單元件名稱數量保險絲1個紅燈5個綠燈1個黃燈1個蜂鳴器1個按鈕開關3個開關2個排針若干線若干焊錫若干3.5實物照片圖3-1 實物正面圖圖3-2 實物反面圖4、 系統程序設計4.1梯形

11、圖原理說明4.2指令語句清單1、 指示燈指令語句 LD M8013ANI Y1ANI M10OUT Y2LD X1OR Y1ANI X2ANI M10ANI Y0OUT Y1LD M8012AND M10OUT Y0LD X0OR M10ANI X2OUT M10 2、 滾動燈顯指令語句 LD X0OR M1ANI X1OUT M1LD M1ANI T201OUT T200 K50LD T200OUT T201 K20LDF T200SET M0LDP T201SFTL M0 Y0 K7 K1LD Y6RST M0END 3、 模擬步進電機控制指令語句 LD X1OR M0AND X0ANI

12、X2ANI X3OUT M0LDI M1ANI M2MCSLD M0ANI T9OUT T0 K5LD T0OUT T1 K5LD T1OUT T2 K5LD T2OUT T3 K5LD T3OUT T4 K5LD T4OUT T5 K5LD T5OUT T6 K5LD T6OUT T7 K5LD T7OUT T8 K5LD T8OUT T9 K5MCRLD X2OR M1AND X0ANI X1ANI X3OUT M1LDI M0ANI M2MCSLD M1ANI T29OUT T20 K1LD T20OUT T21 K1LD T21OUT T22 K1LD T22OUT T23 K1LD

13、T23OUT T24 K1LD T24OUT T25 K1LD T25OUT T26 K1LD T26OUT T27 K1LD T27OUT T28 K1LD T28OUT T29 K1MCRLD X3OR M2AND X0ANI X1ANI X2OUT M2LDI M0ANI M1MCSLD M2ANI T209OUT T200 K3LD T200OUT T201 K3LD T201OUT T202 K3LD T202OUT T203 K3LD T203OUT T204 K3LD T204OUT T205 K3LD T205OUT T206 K3LD T206OUT T207 K3LD T2

14、07OUT T208 K3LD T208OUT T209 K3MCRLD M0OR M1OR M2ANI T0ANI T20ANI T200LD T5OR T25OR T205ANI T9ANI T29ANI T209ORBANI X4LD M0OR M1OR M2ANI T3ANI T23ANI T203LD T8OR T28OR T208ANI T9ANI T29ANI T209ORBAND X4ORBOUT Y0LD M0OR M1OR M2ANI T2ANI T22ANI T202LD T7OR T27OR T207ANI T9ANI T29ANI T209ORBANI X4LD M0

15、OR M1OR M2ANI T1ANI T21ANI T201LD T6OR T26OR T206ANI T9ANI T29ANI T209ORBAND X4ORBOUT Y1LD M0OR M1OR M2ANI T4ANI T24ANI T204ANI X4LD T4OR T24OR T204ANI T9ANI T29ANI T209AND X4ORBOUT Y2LD T1OR T21OR T201ANI T6ANI T26ANI T206ANI X4LD T2OR T22OR T202ANI T7ANI T27ANI T207AND X4ORBOUT Y3LD T3OR T23OR T20

16、3ANI T8ANI T28ANI T208ANI X4LD T0OR T20OR T200ANI T5ANI T25ANI T205AND X4ORBOUT Y4 5、 調試結果1、指示燈指示燈由3個開關和3個燈組成（紅黃綠），打開SB3時，黃燈閃爍并且速度很慢（設備處于閑置狀態）；打開SB2時，綠燈常亮并且其他兩個燈熄滅（設備處于正常狀態）；打開SB1時，紅燈閃爍并且速度很快（設備處于故障狀態）。2、滾動顯示滾動顯示由2個開關和7個燈組成，7個燈排成一排。當打開SB1時，第個燈亮；秒后第2個燈亮；再過1秒第3個燈亮；就這樣一直到第7個燈亮；緊接著從第1個燈開始熄滅，1秒后第2個，再過1秒第

17、3個，就這樣一直到第7個熄滅；然后重復前面的循環過程，當關斷SB2時，整個過程停止。3、模擬步進電機控制模擬布進電機控制由5個開關和5個燈組成，1號開關（控制啟/停）；1號按鈕開關（低速運行）；2號按鈕開關（中速運行）；3號按鈕開關（高速運行）；2號開關（正反轉切換）。燈1模擬電動機的A相繞組；燈2模擬電動機的B相繞組；燈3模擬電動機的C相繞組；燈4模擬電動機的D相繞組；燈5模擬電動機的E相繞組。當按下開關SQ1和SB1時，1號，2號和3號燈亮2號和3號燈亮2號，3號和4號燈亮3號和4號燈亮3號，4號和5號燈亮4號和5號燈亮1號，4號和5號燈亮1號和5號燈亮1號，2號和5號燈亮1號和2號燈亮。

18、當再打開SQ2時，燈亮會反過來亮，從1號和2號燈亮1號，2號和5號燈亮1號和5號燈亮1號，4號和5號燈亮4號和5號燈亮3號，4號和5號燈亮3號和4號燈亮2號，3號和4號燈亮2號和3號燈亮1號，2號和3號燈亮。但它的速度是低速。當關閉SQ2和SB1，同時打開SQ1和SB2，燈亮的順序和低速時是一樣的，但它是中速運行；當關閉SQ1和SB2，同時打開SQ1和SB3，燈亮的順序和低中速時是一樣的，但它是高速運行。6、小結剛知道題目時自己并沒有什么思路和頭緒，就只知道一味的查資料，可問題也相繼而來，按照網上電路根本就不能成功，后來經過老師的指導，才找準自己的方向，不能盲目的急于求成，這樣是沒有效果的，要明確自己的目標，并為之奮斗。回顧起此次課程設計，我仍感慨頗多，的確，從理論到實踐，在兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得