2011年  12 月26日

电器与可编程控制器课程设计任务书

延陵学院 专业：电气工程及其自动化 班级：09电Y1

1.绪论    4

2.课题介绍    4

3.设计内容及要求    5

   3.1控制要求    5

   3.2设计要求    5

   3.3 控制方案    6

4.硬件设计    7

   4.1元器件选择    7

   4.2元器件清单    8

5.软件设计    8

   5.1 设计思想及程序框图    8

   5.2  I/O分配连线图    12

   5.3 程序设计与说明    13

6.运行调试    15

7.小结    17

参考文献    18

附录    19

   1.主电路    19

2.完整的梯形图    19

1.绪论

20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的可编程序控制器PLC（Programmable logic Controller），由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC在工业控制领域内得到广泛的应用愈加明显。

PLC是一种基于数字计算机技术，专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出，完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能，来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。具体来讲PLC主要具有以下的特点：

（1）可靠性高，抗干扰能力强；

（2）编程方法简单、直观；

（3）体积小、耗能低、重量轻；

（4）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；

（5）系统的设计/安装、调试工作量少；

（6）维修工作量小、维护方便；

（7）接口模块功能强、品种多

2.课题介绍

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展

到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小

批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产

设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。 

利用PLC可编程控制器，三菱Fx2N可编程控制器进行三级传输带的PLC

控制的编程。

我们作为21世纪的生必须具备可编程控制器的知识。本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。

3.设计内容及要求

3.1 控制要求

有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。 停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。

四节传送带的模拟实验面板图：

3.2 设计要求

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展

到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小

批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产                          

设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。 

利用PLC可编程控制器，三菱Fx2N可编程控制器进行三级传输带的PLC。

3.3 控制方案

我们作为21世纪的生必须具备可编程控制器的知识。本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。

传送带的控制系统根据课题要求主要是一个线性的关系，启动时：从后到前一次启动；停车时：从前到后依次停车；出现故障：故障电机前立即停车，故障电机后的电机带运送完物品（5s）后停车。

启动：根据梯形图，首先设计一个启动开关I0.0，并采用自锁功能设计，外加一个常闭开关I0.5.按照要求启动电机四。电机四后接定时器（5s）,启动电机三，以此类推依次启动。

停车：设计自锁开关I0.5，电机一停车，经过五秒的定时器后电机二停车，以此类推一次停车。

发生故障：

1 电机一发生故障，默认电机一立即停车，经过5s定时器后电机一、二、三、四依次停车。

2 电机二发生故障，电机一立即停车，默认电机二立即停车，通过5s定时器电机三停车，在经过5s定时器电机四停车。

3 电机三发生故障，电机一、二立即停车，默认电机三立即停车，通过5s定时器电机四停车。

4 电机四发生故障，电机一、二、三、四立即停车。

4硬件设计

4.1元器件选择

1．Jo2-41-4三相异步电动机四台的选取：

Jo2-41-4 5.5KW 11A 1440转/分 功率因素0.88 堵转电流7.0 铁心长100毫米定子 内径114mm 线规1-1.0 每槽线数52 单层交叉1-9 2-10 18-11 槽数36-26

2、熔断器的选择：

I（fu）=I(n) (1.5-2.5)取I(fu)=22A使用220V三相交流电源供电故选取此型号。

3、电动机的启动瞬间和短时过载启动瞬间电流为（5-6）倍的I(n)。一般情况先热继电器的的整体定值得选取长按电动机的额定电流（0.95-1.05）倍的I（n）。使用时热继电器的旋钮应调到该额定值。否者将其不到保护作用。

4.2元器件清单

1.三菱Fx2N系列PLC一台

2.动合按钮2个

3.钮子开关8个

4.THSMS-A型实验装置一台

5.安装了STEP7-Micro/W32的编程软件的计算机一台

6.PC/PPI变成电缆一根

7.锁紧导线若干

5.软件设计

5.1设计思想及程序框图

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展

到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小

批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产

设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。 

利用PLC可编程控制器，三菱Fx2N可编程控制器进行三级传输带的PLC

控制的编程。

我们作为21世纪的生必须具备可编程控制器的知识。本四级传送带电路采用PLC为控制核心，具备顺序起动和顺序停止功能，当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止的自动控制等功能。

传送带的控制系统根据课题要求主要是一个线性的关系，启动时：从后到前一次启动；停车时：从前到后依次停车；出现故障：故障电机前立即停车，故障电机后的电机带运送完物品（5s）后停车。

启动：根据梯形图，首先设计一个启动开关I0.0，并采用自锁功能设计，外加一个常闭开关I0.5.按照要求启动电机四。电机四后接定时器（5s）,启动电机三，以此类推依次启动。

停车：设计自锁开关I0.5，电机一停车，经过五秒的定时器后电机二停车，以此类推一次停车。

发生故障：

1 电机一发生故障，默认电机一立即停车，经过5s定时器后电机一、二、三、四依次停车。

2 电机二发生故障，电机一立即停车，默认电机二立即停车，通过5s定时器电机三停车，在经过5s定时器电机四停车。

3 电机三发生故障，电机一、二立即停车，默认电机三立即停车，通过5s定时器电机四停车。

4 电机四发生故障，电机一、二、三、四立即停车。

发生故障时的流程图如下：

传送带上有重物时的流程图如下:

5.2 PLC I/O地址表

5.3 程序设计与说明

本程序设计的是四条皮带机的模拟运输。

（1）传送带启动。当按下启动按钮SB1后，电磁接触器KM线圈接通并自锁，使驱动用电动机M4启动，传送带移动。其电动机的启动顺序为M4、M3、M2、M1，这样可防止货物在皮带上堆积。

（2）传送带停止。当按下停止按钮SB2后，M1先停止，停止顺序为M1、M2、M3、M4，这样可保证停车后皮带上不残存货物。

（3）皮带机出现故障。皮带机及该皮带机前面的皮带机立即停止运转。当M1故障时，M1立即停。当M2故障时，M1、M2立即停，设置一个时间继电器，使M3经过1秒延时后停止，再设置一个时间继电器，使M4再过1秒后停止。当M3故障时，M1、M2、M3立即停，设置一个时间继电器，使M4再过1秒后停止。当M4故障时，M1、M2、M3、M4立即停。

（4）皮带机上有重物。M2有重物，M1立即停，再过1秒，M4停。M3上有重物，M1，M2立即停，再过1秒，M4停。

6. 运行调试

四节传送带控制

首先，按照四节传送带的控制要求，分别用移位和顺序指令编写了控制四节传送带的相关梯形图，它控制了传送带的启、停、运转及故障。

在实验室里，用已经编好的程序进行试验。试验过程如下：

按照I/O接线表完成接线图；

程序块全部编译；清除；下载；

在没错的情况下运行，同时观察显示灯的状态运行后，开启开始程序块状态监控

如果传送带的显示灯没有按照要求亮，可通过程序块状态监控的经行查错：

若没错，试验成功。

然后在此基础上重复以上试验过程直到试验成功为止。

最后，按照同样的方法进行四节移位指令的调试。

起/停调试：

按下启动按钮SB1，M4灯亮，每隔1sM3、M2、M1灯依次亮。

按下停止按钮SB2，第一个传送带停止运转，即M1灯灭，其余传送带按正向依次经过1秒的延时停止运转，即每隔1sM2、M3、M4灯依次灭。

故障调试：

起动后按下A按钮，第一个传送带停止运转，M1灯灭，其余传送带按正向依次经过1秒的延时停止运转，即M2、M3、M4灯每隔1s依次灭。断开按钮A，M4、M3、M2、M1每隔1s依次亮。

起动后按下B按钮，第一、二个传送带停止运转，M1、M2灯灭，其余传送带按正向依次经过1秒的延时停止运转，即M3、M4灯每隔1s依次灭。断开按钮B，M4、M3、M2、M1每隔1s依次亮。

起动后按下C按钮，前三个传送带停止运转，M1、M2、M3灯灭，第四个传送带按正向依次经过1秒的延时停止运转，即M4灯隔1s灭。断开按钮C，M4、M3、M2、M1每隔1s依次亮。

起动后按下D按钮，四个传送带均停止运转，M1、M2、M3、M4灯灭。断开按钮D，M4、M3、M2、M1每隔1s依次亮。

7.小结

过这次PLC课程设计使我对PLC有了系统的了解，我做的课题是传送带的控制系统，了解PLC设计软件之后感觉编写这套程序还是比较轻松的，用了几天的时间，我就把这套程序搞明白了，学会了自锁开关的设置，以及互锁程序的编写，编写PLC程序的时候，我个人感觉首先仔细读懂要求，然后理清整体脉络，找到一定的逻辑关系，然后再进行编写会提高效率。同时，编写的时候可以在每一个网络备注的地方标示一下内容，以便调试阶段的调试修改程序。还有就是编写的时候要细心、仔细。

这次课程设计安排的设计时间还是很充足的，因此在接下来的几天中我有看了其他的程序，并且成功的编写了十字路口信号灯的程序。经过两个程序的编写，使我对PLC产生了浓厚的兴趣，感觉编写程序需要很强的逻辑思维能力，因此在今后的学习生活中，我会多加注意这方面的锻炼。

参考文献

   [1]史国生，《电气控制与可编程控制器技术》第三版，化学工业出版社

[2]吴中俊，黄永红. 可编程序控制器原理及应用（第2版）机械工业出版2005 

[3]邓兴钟等.机电传动控制（第四版）华中科技大学出版社，2007

[4] 廖常初.《PLC梯形图程序的设计方法与技巧》.电工技术

[5] 邓则名、邝穗芳等.《电器与可编程序控制器应用技术》.北京:机械工业出版社

[6] 周少武等.《大型可编程序控制器系统设计》.中国电力出版社

[7] 胡学林.《可编程序控制器原理及应用》.电子工业出版社

[8] 章文浩. 《可编程控制器原理及实验》.北京：国防工业出版社

[9] 周恩涛.《可编程控制器原理及其在液压系统中的应用》.北京

[10] 王兆义.《小型可编程控制器实用技术》.北京：机械工业出版社

附录

1.主电路

2.控制电路

3.完整的梯形图下载本文