PLC課程設計實驗報告

可程式設計控制器原理與實踐

課程設計

實驗報告

姓名：楊益偉

班級：自動化1202

學號：120900321

指導教師：張義紅

2023年11月

東華大學資訊科學與技術學院

目錄一、 plc課程設計目的及要求3

二、 plc的技術特點及應用3

三、課程設計內容5

3.1智慧型搶答器系統5

3.1.1控制要求

3.1.2 i/o編址，梯形圖及執行過程分析

3.1.3 plc硬體連線圖

3.1.4 總結與體會

3.2 自動交通燈系統9

3.2.1控制要求

3.2.2 i/o編址，梯形圖及執行過程分析

3.2.3 plc硬體連線圖

3.2.4 總結與體會

3.3 小球分揀器系統15

3.3.1控制要求

3.3.2 i/o編址，梯形圖及執行過程分析

3.3.3 plc硬體連線圖

3.3.4 總結與體會

3.4 電梯模型19

3.4.1控制要求

3.4.2 i/o編址，梯形圖及執行過程分析

3.4.3 plc硬體連線圖

3.4.4 總結與體會

一、 plc課程設計目的及要求

課程設計目的：

（1）通過對實際的plc控制系統的程式設計訓練，提高分析問題、解決問題的能力；

（2）熟悉工業生產中plc的應用和系統構成，了解plc控制的電路的設計方法。

（3）通過本次課程設計增進實際動手能力的培養。

（4）用plc實現工件加工模型，四層電梯模型的運動控制和模擬系統的程式設計，掌握程式設計的一般方法和技巧。

課程設計要求：

（1）理解實際系統的運動過程，分解動作過程使之容易程式設計。

（2）列寫plc控制系統的i/o配置。

（3）畫出硬體電路圖，實現plc與控制裝置的連線。

（4）編寫梯形圖程式，完成系統的除錯。

（5）完成課程設計報告。

2、plc的技術特點及應用

plc是一種數字運算的電子系統，轉為在工業環境下應用而設計。它採用可程式設計的儲存器，用來在內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字式、模擬式的輸人和輸出。控制各種型別的機械或生產過程。

plc及其有關裝置，都是按易與工業控制器系統聯成一體、易於擴充功能的原則設計。

plc是面向使用者的專用工業控制計算機，具有許多明顯的特點。

1. 可靠性高，抗干擾能力強

為了限制故障的發生或者在發生故障時，能很快查出故障發生點，並將故障限制在區域性，各pc的生產廠商在硬體和軟體方面採取了多種措施，使pc除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯資訊，停止執行等待修復外，還使pc具有了很強的抗干擾能力。

2. 通用性強，控制程式可變，使用方便

plc品種齊全的各種硬體裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，使用者不必自己再設計和製作硬體裝置。使用者在硬體確定以後，在生產工藝流程改變或生產裝置更新的情況下，不必改變plc的硬裝置，只需改編程式就可以滿足要求。因此，plc除應用於單機控制外，在工廠自動化中也被大量採用。

3. 功能強，適應面廣

現代plc不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通訊、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一台生產機械、一條生產線，又可控制乙個生產過程。

4. 程式設計簡單，容易掌握

目前，大多數plc仍採用繼電控制形式的「梯形圖程式設計方式」。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及程式設計水平，所以非常容易接受和掌握。plc在執行梯形圖程式時，用解釋程式將它翻譯成組合語言然後執行（plc內部增加了解釋程式）。

與直接執行組合語言編寫的使用者程式相比，執行梯形圖程式的時間要長一些，但對於大多數機電控制裝置來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。

5. 減少了控制系統的設計及施工的工作量

由於plc採用了軟體來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制櫃的設計安裝接線工作量大為減少。同時，plc的使用者程式可以在實驗室模擬除錯，更減少了現場的除錯工作量。並且，由於plc的低故障率及很強的監視功能，模組化等等，使維修也極為方便。

6. 體積小、重量輕、功耗低、維護方便

plc是將微電子技術應用於工業裝置的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。並且由於plc的強抗干擾能力，易於裝入裝置內部，是實現機電一體化的理想控制裝置。

plc既可控制簡單系統，又可控制複雜系統。它的應用可大致歸納為如下幾類：

1．邏輯控制

plc在開關邏輯控制方面得到了最廣泛的應用。用plc可取代傳統繼電器系統和順序控制器，實現單機控制、多機控制及生產自動線控制，如各種工具機、自動電梯、高爐上料、注塑機械、包裝機械、印刷機械、紡織機械、裝配生產線、電鍍流水線、貨物的訪問、運輸和檢測等的控制。

2．運動控制

運動控制是通過配用plc的單軸或多軸等位置控制模組、高速計數模組等來控制步進電動機或伺服電動機，從而使運動部件能以適當的速度或加速度實現平滑的直線運動或圓弧運動。可用於精密金屬切削工具機、成型機械、裝配機械、機械手、機械人等裝置的控制。

3.過程控制

過程控制是通過配用a／d、d／a轉換模組及智慧型pid模組實現對生產過程中的溫度、壓力、流量、速度等連續變化的模擬量進行單迴路或多迴路閉環調節控制，使這些物理引數保持在設定值上。在各種加熱爐、鍋爐等的控制以及化工、輕工、食品、製藥、建材等許多領域的生產過程中有著廣泛的應用。

4．資料處理

許多plc具有數**算(包括邏輯運算、函式運算、矩陣運算等)、資料的傳輸、轉換、排序、檢索和移位以及數制轉換、位操作、編碼、解碼等功能，可以完成資料的採集、分析和處理任務。這些資料可以與儲存在資料儲存器中的參考值進行比較，也可傳送給其他的智慧型裝置，或者輸送給印表機列印製表。資料處理一般用於大、中型控制系統，如數控工具機、柔性製造系統、過程控制系統、機械人控制系統等。

5．多級控制

多級控制是指利用plc的網路通訊功能模組及遠端i／o控制模組實現多台plc之間的鏈結、plc與上位計算機的鏈結，以達到上位計算機與plc之間及plc與plc之間的指令下達、資料交換和資料共享，這種由plc進行分散控制、計算機進行集中管理的方式，能夠完成較大規模的複雜控制，甚至實現整個工廠生產的自動化。

課程設計內容

一智慧型搶答器系統

1．控制要求:

1）搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕x0 ~ x5表示。

2）設定乙個系統清除和搶答控制開關x9，該開關由主持人控制。

3）搶答器具有鎖存功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，並在led數碼管上顯示(分別顯示燈為y0-y5)，同時揚聲器發出報警聲響(y6)提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

4）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵(x6)後，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響(y9)，聲響持續的時間0.5秒左右。

5）參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，並保持到主持人將系統清除為止。

6）如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警（y11）並禁止搶答.

2.i/o編址，程式設計並除錯。

（1）變數宣告表

（2）i/o配置表

（3）梯形圖

(4)執行過程分析：

首先，主持人宣布搶答開始按下host鍵，搶答開始並開始計時30s，同時begin_alarm得電發出0.5s的警報聲響。

搶答開始後，若1~6號選手在30s內按下搶答鍵x0~x5，搶答有效，定時器停止工作，則對應的y0~y5得電顯示搶答選手編號並禁止其他人搶答，同時ansget_alarm得電發出0.5s的警報聲響。

搶答開始後，如果選手在30s內沒有搶答，本次搶答無效，noans_alarm得電發出0.5s的警報聲響並禁止搶答。

最後，按下sysclr鍵清零。

3.plc硬體電路連線圖

4.總結與體會

搶答器的設計較為簡單，可通過自鎖和互鎖來實現簡單的搶答選手編號鎖存功能。在基礎功能的基礎上拓展出一些附加報警功能即可。

開始搶答報警，只需在host鍵按下，搶答開始，輸出一段持續0.5s的高電平。無人搶答報警，如果無人搶答，計時器30秒計時可計時完全不被中斷，到30s後計時器輸出高電平，此時輸入0.

5s的高電平即可實現無人搶答報警。有人搶答報警，有人搶答時ans_get為1，此時再輸入0.5s的高電平即可實現有人搶答報警。

在plc程式設計過程中，要注意不要有兩個即以上的相同輸出，這樣會互相影響，導致結果出不來，把具有相同輸出的分支並在一起，這樣梯形圖看起來美觀大方。

二、自動交通燈系統

1.控制要求

（一）自動交通燈系統示意圖

（二）控制要求

1. 上電執行時系統處於停止狀態。

2. 按鈕start/stop可實現系統啟動/停止控制。

方案1 :南北紅燈亮 20秒,東西綠燈亮 15秒後閃亮了3 次(3秒)後,東西黃燈亮2秒後轉為:東西紅燈亮 20秒;南北綠燈亮 15秒後閃亮 3次(3秒)後滅;南北黃燈亮2秒後迴圈.

方案2:南北紅燈亮 10秒,東西綠燈亮 5秒後閃亮了3 次(3秒)後,東西黃燈亮2秒後轉為:東西紅燈亮 10秒;南北綠燈亮 5秒後閃亮 3次(3秒)後滅;南北黃燈亮2秒後迴圈.

方案3:南北和東西黃燈同時亮閃亮5秒1次.

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