1、燕山大學PLC項 目 設 計 報 告 題目： 鉆孔動力頭的PLC控制 學 院： 里仁學院 系 別： 電氣工程系 _ 年級專業(yè)： 11級檢測專業(yè) 學生姓名： 呂偉 指導教師： 金梅 張立國 電氣工程學院課程設計任務書課程名稱： 電氣控制與PLC 基層教學單位： 儀器科學與工程系 指導教師：金梅、張立國學號學生姓名（專業(yè)）班級設計題目鉆孔動力頭的PLC控制設計技術參數(shù)1. 設計內容見附頁（5）2. 使用組態(tài)王實現(xiàn)上位控制3. 公共實踐（四層電梯）4. 公共實踐（郵件分揀）（選作）5. 查閱資料（變頻器）設計要求采用PLC進行設計。畫出系統(tǒng)圖，采用梯形圖編程，并給出相應的組態(tài)控制工程（附主畫面）。結

2、合公共實踐部分，完成設計說明書。 參考 資料“電氣控制”類圖書及論文資料“可編程控制器”類圖書及論文資料周次15，16周應完成內容分析設計要求、查資料、確定方案，設計梯形圖、設計上位組態(tài)撰寫課程設計說明書，答辯指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學生各一份，報送院教務科一份。 2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。電氣工程學院 教務科目錄一、控制任務1二、I/O地址的分配及接線圖1（1）PLC的輸入/輸出點分配表1（2）PLC控制接線圖2三、電氣控制電路圖3四、控制梯形圖4五、指令表5六、說明書61、PLC控制優(yōu)點62、PLC如何選型103、分析所編的程序并闡述

3、系統(tǒng)的工作原理14七、參考資料15鉆孔動力頭的PLC控制一、控制任務（1） 動力頭在原位時開關K3受壓，加啟動命令后接通電磁閥F1，動力頭快進。（2） 動力頭碰到限位開關K1后，接通電磁閥F1和F2，動力頭由快進轉為工進。（3） 動力頭碰到限位開關K2后，停止進給，延時10S。（4） 延時時間到，接通F3，動力頭快速退回。（5） 當原點限位開關K接通時，動力頭快速退回結束。根據(jù)上述控制要求，用PLC編制程序實現(xiàn)對鉆孔動力頭的控制。該動力頭的加工過程控制任務：動力頭在原位時，加啟動命令后接通電磁閥F1，動力頭快進，碰到限位開關K1時接通電磁閥F1和F2轉為工作進給，碰到限位開關K2時，停止進給。

4、延時10s后接通電磁閥F3，動力頭快速退回，當原點限位開關K3接通時動力頭快退結束。二 I/O地址的分配及接線圖（1） PLC的輸入/輸出點分配表輸入信號名稱代號輸入點編號啟動按鈕啟動X0停止按鈕停止X1原點限位開關K3X2快進限位開關K1X3工進限位開關K2X4輸出信號名稱代號輸出編號正轉接觸器KM1Y0正轉接觸器KM2Y1反轉接觸器KM3Y2（2）PLC控制接線圖三、 電氣控制電路圖五、PLC控制梯形圖六、PLC控制指令語句表七、說明書1、PLC控制的優(yōu)點（1）可編程序控制器PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗

5、高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。 （2）可編程序控制器的優(yōu)勢、特點及功能 可編程控制器以體積小功能強大所著稱,它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能,而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模

6、擬量的聯(lián)系,從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制.特別是現(xiàn)在,由于信息、網(wǎng)絡時代的到來,擴展了PLC的功能,使它具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力,從而更廣泛地應用于眾多行業(yè).A、生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理 PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連.顯示器作為人機界面(HMI)是一種內含微處理芯片的智能化設備,它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈,及生產(chǎn)流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排.所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行.PLC可以方便、快捷地對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集、處理,并可對要顯示的參數(shù)以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示.在顯示畫面上

7、,通過圖標的顏色變化反應現(xiàn)場設備的運行狀態(tài),如閥門的開與關,電機的啟動與停止,位置開關的狀態(tài)等.PID回路控制用數(shù)據(jù)、棒圖等綜合方法反映生產(chǎn)過程中量的變化,操作人員通過參數(shù)設定可進行參數(shù)調整,通過數(shù)據(jù)查詢可查找任一時刻的數(shù)據(jù)記錄,通過打印可保存相關的生產(chǎn)數(shù)據(jù),為今后的生產(chǎn)管理和工藝參數(shù)的分析帶來便利. B、閉環(huán)過程控制 以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制.而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng),選用模擬量控制模塊,關于時間繼電器的用途,其功能由軟件完成,系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定,不受元件影響,因而可靠性更高,容易實現(xiàn)復雜的控制和先進的控制方法,可以同時控制多個

8、控制回路和多個控制參數(shù).例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等.C、順序控制 順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域.所謂的順序控制,就是按照工藝流程的順序,在控制信號的作用下,使得生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機構自動地按照順序動作.由于它還具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優(yōu)點,所以在實現(xiàn)單機控制、多機群控制、生產(chǎn)流程控制中可以完全取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng).它主要是根據(jù)操作按扭、限位開關及其它現(xiàn)場給來的指令信號和傳感器信號,控制機械運動部件進行相應的操作,從而達到了自動化生產(chǎn)線控制.比較典型應用在自動電梯的控制、管道上電磁伐的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序啟動等.例如我

9、分廠的原料混料系統(tǒng)就是利用了PLC的順序控制功能. D、運動位置控制PLC可以支持數(shù)控機床的控制和管理,在機械加工行業(yè),可編程控制器與計算機數(shù)控(CNC)集成在一起,用以完成機床的運動位置控制,它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息,經(jīng)處理與計算,發(fā)出相應的脈沖給驅動裝置,通過步進電機或伺服電機,使機床按預定的軌道運動,以完成多軸伺服電機的自控.目前以用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削摸削等應用中.2、PLC如何選型在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)

10、控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。（1）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算 I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余

11、量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。 （2）存儲器容量的估算  存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。  存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為

12、內存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。  （3）控制功能的選擇  該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 A、運算功能  簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應

13、從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。  B、控制功能  控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉換單元等。&

14、#160; C、通信功能  大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網(wǎng)絡。 PLC系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中，上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：、P

15、C為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡；、1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡；、PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；、專用PLC網(wǎng)絡（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡）。 為減輕CPU通信任務，根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。D、編程功能 離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調試不方便。在

16、線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 3、分析所編的程序并闡述系統(tǒng)的工作原理（1）按下啟動按鈕，第一邏輯行中的串聯(lián)接觸點X000閉合，M0置1，并聯(lián)接觸點M0閉合，M0自鎖。同時第二邏輯行中的串聯(lián)接觸點M0閉合，Y000置1，Y000的常開觸點KM1閉合，快速電機和慢速電機啟動，且快速電機拖動慢速電機，鉆孔動力頭快速進給。（2）動力頭碰到限位開關ST1后，第三邏輯行的串聯(lián)接觸點X003閉合，M1置1，并聯(lián)接觸點M1閉合，M1自鎖。同時第四邏輯行的串聯(lián)接觸點M1閉合，Y001置1，Y001的常閉觸點KM2斷開，快速電機停止，慢速電機繼續(xù)，鉆孔動力頭工進。（3）動力頭碰到限位開關ST2后，第五邏輯行的串聯(lián)接觸點X004閉合，M2置1，并聯(lián)接觸點M2閉合，M2自鎖，T0開始計時，同時第一、五邏輯行的串聯(lián)接觸點M0斷開，進給電機停轉。延時開始。（4）10s計時結束，第六邏輯行的串聯(lián)接觸點T0閉合，Y002置1，Y002的常開觸點KM2閉合，快速電機