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PLC课程设计

17
2020年4月19日
文档仅供参考

河南科技大学
课 程 设 计 说 明 书

课程名称 电器控制课程设计
题 目 除尘生产线PLC控制系统设计

院 系 电气工程学院
班 级 电 气 112
学生姓名 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
指导教师 曹 哲
日 期 -06-20

课程设计任务书
（指导教师填写）

课程设计名称 电器控制课程设计 学生姓名 杨亚兵 专业班级 电 气 112
设计题目 除尘生产线PLC控制系统设计
一、 课程设计目的
经过对除尘生产线PC－PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。

二、 设计内容、技术条件和要求
（一）技术要求
本生产线由9台电机控制，分别是主风机1台，反吹风机2台，螺旋输送器2台，星型给料器2台，回旋臂2台。
控制要求如下：
1、控制方式可采用手动和自动两种方式；
2、手动方式下，可对每个电机进行启、停控制；
3、自动方式下，
1）启动顺序及工作顺序如下：

2）按下自动停止按钮，各电机按以下顺序停止：

4、主风机采用自耦变压器降压启动，启动时间延时为20s；
5、为防止自耦变压器频繁启动，其停止后5分钟之内不允许再次启动。
6、若控制方式为手动，切换至自动时应使电机全部停止后再进入自动；
7、若控制方式为自动，切换至手动时应使电机保持原有状态，再分别手动控制。

PLC机型采用FX2N系列。
为统一调试，将I/O功能分配如下，请务必按此设计程序：
功能
输入
输出
其它
备注
手动/自动 选择开关
X0

X0=0时手动；X0=1时自动
自动启动按钮
X1

非自锁按钮
自动停止按钮
X2

非自锁按钮
主风机手动启动/停止 开关
X3

X3=1时启动；X3=0时停止
反吹风机1手动启动/停止 开关
X4

X4=1时启动；X4=0时停止
反吹风机2手动启动/停止 开关
X5

X5=1时启动；X5=0时停止
螺旋输送器1手动启动/停止 开关
X6

X6=1时启动；X6=0时停止
螺旋输送器2手动启动/停止 开关
X7

X7=1时启动；X7=0时停止
星型给料器1手动启动/停止 开关
X10

X10=1时启动；X10=0时停止
星型给料器2手动启动/停止 开关
X11

X11=1时启动；X11=0时停止
回旋臂1手动启动/停止 开关
X12

X12=1时启动；X12=0时停止
回旋臂2手动启动/停止 开关
X13

X13=1时启动；X13=0时停止
控制主风机接触器

Y0

控制自耦变压器接触器

Y1

控制反吹风机接触器

Y2

控制反吹风机2接触器

Y3

控制螺旋输送器1接触器

Y4

控制螺旋输送器2接触器

Y5

控制星型给料器1接触器

Y6

控制星型给料器2接触器

Y7

控制回旋臂1接触器

Y10

控制回旋臂2接触器

Y11

自耦变压器允许再启剩余时间

D0

（二）设计内容
1、设计各电机主电路；
2、设计PLC的I/O分配；
3、设计PLC的外部接线；
4、设计PLC控制程序（梯形图）；
5、上机调试；
调试程序采用计算机监控画面，如图所示：
6、 撰写设计说明书。

（三）设计说明书要求
设计说明书应包含以下内容：
1、设计目的；
2、控制要求；
3、各电机主电路；
4、PLC的选型；
5、PLC的I/O分配；
6、PLC的外部接线；
7、PLC控制程序梯形图；
8、调试结果、调试中出现的问题及解决方法；

三、 时间进度安排
16周：查阅资料，进行系统设计，设计控制程序；
17周一至周二：上机调试；
17周三至周五：完成设计说明书。

指导教师签字： 年 6 月 9 日

目录
第1章 绪论………………………………………………………
1.1 设计的目的………………………………………………
1.2控制要求…………………………………………………
第2章 除尘生产线PLC控制系统设计…………………………
2.1 各主电路、主电机………………………………………
2.2 PLC的选型…………………………………………………
2.3 PLC的I/Ｏ口分配…………………………………………
　 2.4 PLC的外部接线……………………………………………
第3章 除尘生产线PLC控制系统程序调试及仿真………………
3.1 仿真调试图及程序图………………………………………
3.2 仿真调试结果………………………………………………
3.3 仿真中出现的问题及解决方法……………………………
第4章 设计心得体会………………………………………………
参考文献……………………………………………………………
附录一 .二……………………………………………………………

第1章 绪论
1.1 设计的目的
经过对给料生产线PC－PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。
1.2 控制要求
本生产线由9台电机控制，分别是主风机1台，反吹风机2台，螺旋输送器2台，星型给料器2台，回旋臂2台。
控制要求如下：
1、控制方式可采用手动和自动两种方式；
2、手动方式下，可对每个电机进行启、停控制；
3、自动方式下，
1）启动顺序及工作顺序如下：

2）按下自动停止按钮，各电机按以下顺序停止：

4、主风机采用自耦变压器降压启动，启动时间延时为20s；
5、为防止自耦变压器频繁启动，其停止后5分钟之内不允许再次启动。
6、若控制方式为手动，切换至自动时应使电机全部停止后再进入自动；
7、若控制方式为自动，切换至手动时应使电机保持原有状态，再分别手动控制。
第2章 除尘生产线PLC控制系统设计
2.1 各主电路、主电机
如下图所示，接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6、KM9、KM10分别控制1号饭吹风机、2号反吹风机、1号螺旋输送机、2号螺旋输送机、1号星型给料机、2号星型给料机、1号回旋臂、2号回旋臂的启停；接触器KM7、KM8分别控制自耦变压器和主风机的启停。

2.2 PLC的选型
根据设计要求，本次课程设计所用的PLC选型为：FX2N
2.3 PLC的I/Ｏ口分配为统一调试，将I/O功能分配如下。

功能
输入
输出
其它
备注
手动/自动 选择开关
X0

X0=0时手动；X0=1时自动
自动启动按钮
X1

非自锁按钮
自动停止按钮
X2

非自锁按钮
主风机手动启动/停止 开关
X3

X3=1时启动；X3=0时停止
反吹风机1手动启动/停止 开关
X4

X4=1时启动；X4=0时停止
反吹风机2手动启动/停止 开关
X5

X5=1时启动；X5=0时停止
螺旋输送器1手动启动/停止 开关
X6

X6=1时启动；X6=0时停止
螺旋输送器2手动启动/停止 开关
X7

X7=1时启动；X7=0时停止
星型给料器1手动启动/停止 开关
X10

X10=1时启动；X10=0时停止
星型给料器2手动启动/停止 开关
X11

X11=1时启动；X11=0时停止
回旋臂1手动启动/停止 开关
X12

X12=1时启动；X12=0时停止
回旋臂2手动启动/停止 开关
X13

X13=1时启动；X13=0时停止
控制主风机接触器

Y0

控制自耦变压器接触器

Y1

控制反吹风机接触器

Y2

控制反吹风机2接触器

Y3

控制螺旋输送器1接触器

Y4

控制螺旋输送器2接触器

Y5

控制星型给料器1接触器

Y6

控制星型给料器2接触器

Y7

控制回旋臂1接触器

Y10

控制回旋臂2接触器

Y11

自耦变压器允许再启剩余时间

D0

2.4 PLC的外部接线

第3章 除尘生产线PLC控制系统程序调试及仿真
3.1 仿真调试图及程序图
见附录图 一

3.3 仿真中出现的问题及解决方法1、最终的设计调试结果：
（1）、最终能够实现手动与自动的互换。在手动状态向自动状态切换，按下X0时，即X0由 0到1时，各电机的状态保持，并不会进入自动状态，X0必须再由1到0 ，手动关闭各电机后，再按下X0即可进入自动状态，实现控制方式由手动切换至自动时应使电机全部停止后再进入自动的要求；在自动状态向手动状态切换，按下X0时，即X0由1到0时，各电机的状态保持，由手动开关控制，实现控制方式由自动切换至手动时应使电机保持原有手动挡的状态，再分别调整手动需要控制的要求；
（2）、手动方式下，可对每个电机进行启、停控制；
（3）、自动启动与自动停止均按要求顺序执行；
（4）、主风机采用自耦变压器降压启动，启动时间延时为20s；无论自动还是手动控制方式自耦变压器停止后5分钟之内均不会再次启动。
2、调试过程中出现的问题及解决方法：
问题一、当开始课程设计时，总是会忘记很多要求，不知道程序该如何写，不知道怎样写才能更好更快，很没有层次感。经过与同学讨论并查阅资料之后，才知道程序分块写，献血主要部分，最后再添加上需要特别注意的要求。
问题二、程序在编写当自耦变压器降压启动主风机后，5分钟内不得再次启动（不论手动或是自动控制）时，感觉毫无头绪，无从下手。经过讨论并查很多资料才得以解决。
问题三、手动和自动转换保持与不保持问题上，当看到时完全发懵，经过宿友之间激烈讨论，和查阅大量的资料最终解决。
问题四、在仿真的过程，总是出现程序不能重复使用，在同学的帮助下，发现时在清零时，设置的清零范围太大，把5分钟计数的那个时间也给包含在里面了。造成计数出现混乱。
第4章 设计心得体会
经过这次课程设计，我感觉收获颇多！首先，这次课程设计是我自己完成的，在自己遇到不懂不会的地方，经过查阅资料、或与同学讨论来完成的。当最终完好无误的仿真出来，真的感到很自豪，感觉两周的努力没白费。其次，经过这次程序设计我感觉到了，但对力量的强大。当写程序遇到困难时，我们宿舍，舍友之间就会讨论，各抒己见，很快就能把各种问题解决出来了。同时，在讨论的过程中，我们大家都加深了对知识的理解，也会了解到很多自己以前记忆的模糊不清的知识。最后，经过这次课程设计，我感觉到了它的重要性，它能让我们把以前所学到散乱的知识，不再那么孤立。同时，做课程设计，是将来我们走出校园、走向工作岗位、走向社会的一个不可缺少的环节。
在此，我要感谢曹哲老师，是她指导我们这次课程设计，是她让我们学到了很多有用的知识，是她让我们感觉学习很快乐！

参考文献
1、《电器与可编程控制技术》 谢云敏 郭贵中 党宝华 上海交大出版社
2、《电气控制及可编程控制器》 张凤珊 中国轻工业出版社
3、《可编程控制器原理与实践教程》 王整风 上海交通大学出版社