小车定位系统程序设计

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1、课程设计（论文）任务书 电气与电子工程 院 自动化 教研室学号学生姓名专业（班级）题目小车定位系统程序设计设计技术参数1. 采用OMRON SYSMAC CPM2A PLC 控制2. 在应用基础实验板TS1上实现3. I/O地址分配任意4. 用基本指令实现、用比较指定实现设计要求小车可在4个光电开关位置间左右之间运动，用单刀四掷开关控制，实现自动选向、自动定位控制。单刀四掷开关的4个编号位置与4个光电开关编号位置相互对应。当单刀四掷开关拨至某一位置时，小车就运动到预期编号相对应的位置停止。 年 月 日前言目前人们已经意识到以工业控制机为核心的PLC控制系统的重要性，纷纷将或准备将组态控制技术类

2、如自己的发展方向。本设计将在充分了解配料车控制系统研究的基础上，结合实际操作要求，充分利用PLC功能强大、操作简单、界面人性化的特点采用模块的形式，并立足现实制作出自动的动态控制。通过PLC直接控制配料车的运行，故该设计具有一定的理论研究和工程实用价值。目 录第一章 引言1.1 设计目的和意义-31.2 设计背景-31.3 设计要求 -4第二章 PLC简介2.1 介绍PLC-52.2 PLC特点-52.3 PLC基础知识-62.4 PLC应用领域-72.5 PLC的国内外状况-8 2.6 PLC构成-10 2.7 PLC系统的其他设备-11 2.8 PLC未来展望-13第三章 系统硬件设计 3

3、.1 PLC选型-14 3.2 试验台介绍-16 3.3 所用模块关系-16 3.4 实验板组成和使用方法-17第四章 系统软件设计 4.1 设计软件-21 4.2 编程操作-22 4.3 器件与PLC内部等继电器地址编号的对照表-22 4.4 针对本次设计的程序-23 4.5 指令表附录-24第一章 引言1.1 设计目的和意义1. 了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则；2. 学以致用，巩固书本知识。通过课程设计使学生初步具有设计电气控制装置的能力，从而培养和提高学生的独立工作能力；3. 进行一次工程技术设计的基本训练，培养学生查阅书籍、参考资料、上网查询信息的能力，运用计算机进行工

4、程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力；4.加深对PLC原理与应用、机电传动控制等课程的理解；5.考察几年来所学的知识综合应用水平；6.提高学生的实际操作和解决实际问题的能力。从理论到实践，在整整半个月的日子里，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过

5、的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，重新温故了以前所学过的知识。1.2 设计背景可编程控制器简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。 PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C(Computer、Control、Communication)技术相结合，不

6、断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。 自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。 由以上介绍可以看出PLC的应用不尽为生产节约了人力物力，更重要的是，PLC使从事配料生产线的工厂和部门大大的提高了生产效率！1.3

7、 设计要求1. 认真阅读本课程设设计任务书，分析本课题的控制要求。2. 确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。3. 应用PLC设计电气控制装置的控制程序。（1） 选择PLC 的机型和I/O模块型号，进行系统配置；（2） 根据工艺流程图，绘制顺序功能图； （3） 列写PLC 的I/O分配表，画出PLC的I/O 接线图； （4） 设计梯形图，并进行必要的注释。第二章 PLC简介2.1 PLC含义PLC即可编程控制器（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical

8、Committee）颁布的PLC标准草案中做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为：可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，

9、专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器和其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。2.2 PLC的特点2.2.1 可靠性高高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的

10、机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线和开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可和时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.2.2 适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了

11、位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强和人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。2.2.3 易学易用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。2.2.4 维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计和建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易

12、起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。2.2.5 能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3 PLC基础知识PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，和大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。2.4 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、

13、环保和文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。2.4.1 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控和自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.4.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。2.4.

14、3 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。2.4.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过

15、程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。2.4.5 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。2.4.6 通信和联网PLC通信含PLC间的通信和PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十

16、分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.5 PLC的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，和大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC。限于当时的元器件条件和计算机发展水平，

17、早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制和定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送和处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算和处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Contro

18、ller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能和极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟

19、量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随

20、着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备和产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK和D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。2.6 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I

21、/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。2.6.1 CPUCPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器和实现

22、它们之间联系的数据、控制和状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口和有关电路。内存主要用于存储程序和数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令和执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量和软件容量等，因此限制着控制规模。2.6.2 I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入

23、输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4mA20mA,0mA20mA）、电压型（0V10V,0V5V,-10V10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，还有特殊I/

24、O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格和数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。2.6.3 电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。2.6.4 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2.7 PLC系统的其它设备2.7.1 编程设备编程器是

25、PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC和PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。2.7.2 人机界面最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普和。2.7.3 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信

26、联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以和其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 PLC控制系统的设计基本原则： 1最大限度的满足被控对象的控制要求。2在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。 3保证控制系统安全可靠。 4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。2.7.5 PLC软件系统和常用编程语言PLC软件系统由系统程序和用户程序

27、两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以和逻辑程序执行结果的在线监视。 标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点：1它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左

28、右的竖线称为左右母线。2梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。3梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。4内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。5PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。6语句表语言，类似于汇编语言。7逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。2.8 PLC未来展望21世纪，PLC会有更大的

29、发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型和超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Cont

30、rol System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业和工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。第三章 系统硬件设计3.1 PLC选型PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求和保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：(一) 合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块

31、的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。(二) 安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低；远程I/O式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程I/O可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程I/O电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。(三) 相应的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量

32、控制的系统，可选用能带A/D和D/A转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小和复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。(四) 响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑PLC的响应速度，可选用具有高速I/O处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。(五) 系统可靠性的要求对

33、于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。综上所述，结合本次设计要求需要大致4-5个输入，2-4个输出，根据实验室的条件我们选择PLC类型为： 三菱 FX1N-60MR 如图所示图3.1三菱 FX1N-60MRFX1N系列是功能很强大的微PLC，可扩展到多达128I/O点，并且能增加特殊功能模块或扩展板。通信和数据链接功能选项使得FX1N在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。定位和脉冲输出功，一个PLC单元能同时输出2点100KHz脉冲，PLC配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对驱动以和特殊脉冲输出控制

34、.时钟功能和小时表功能。在所有的FX1NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息应用范围：停车场行业等参数说明：用在三菱电机上的附件电压：三相AC200230V/50频率：60HZ控制方式：正弦波PWM控制、电流控制方式质量：0.82KG。3.3 所用模块关系电源给其他所有模块供电，可编程控制器SAC-PLC-TY9控制实验基础模块，与试验基础模块间相互作用达到实验目的。实验基础实验板SAC-PLC-TS1实现设计功能满足工作要求。图3.3 模块间的关系3.4 实验板组成和使用方法TS1和TS2实验板为225300平方毫米的实验板,

35、 表面采用PVC材料和制作工艺,并印制有形象直观的彩色工业现场模拟图。实验板正面装有接线用的台阶插座、按钮、开关以和声光显示和运动机构等器件。背面为单面印刷电路板,装有实验所需的电气元件。TS1实验板有三个实验区。分别为交通灯实验区、旋转运动实验区、直线运动实验区。TS2实验板有两个实验区和两个辅助信号实验区，分别为输料线实验区、混料罐实验区；现场电气操作辅助信号实验区、常用辅助信号实验区。实验时，该实验板必须需配合电源板和PLC元件板一同配合使用。首先将电源板接通电源,再通过4号插座和实验导线为可编程序控制器通电，根据实验内容,选择好所需的输入、输出元件，并将信号通过2号台阶插座和实验导线,

36、引入到可编程序控制器的输入、输出端子区上。实验板上输入元件的公共端要接到24V电源的负极上（24G），PLC上输入信号的公共端（COM）要接到24V电源的负极上（-24V），这样可连接好输入电路，工作时可通过设备上的3发光管显示观察到输入元件的工作状态。实验板上输出元件的公共端要接到5V电源的负极上（5VG），PLC上输出信号的公共端要接到5V电源的正极上（+5V），这样可连接好输出电路，工作时可通过设备上的电机动作和5发光管显示观察到输出元件的工作状态。打开电源板开关,接通可编程序控制器电源,输入并运行程序,观察执行情况,看是否满足工艺要求,直到通过为止,达到学习的目的。 操作时注意区别实验

37、板上的输入和输出信号元件,因电压和电路不同,尽量不要接错。直流开关电源具有短路保护作用。图3.4 实验接线原理图实验区TS1板分为三个实验区。分别为：交通灯实验区、旋转运动实验区、直线运动实验区。TS2板分为三个实验区。分别为：输料线实验区、混料罐实验区；现场电气操作辅助信号实验区、常用辅助信号实验区。1交通信号灯实验区 该实验区在TS1实验板的上方。面板上示意十字路口交通信号灯, 由三色发光二极管形象显示。信号灯分东西和南北两组, 在印刷线路板上同组的相同颜色的信号灯相互并联。用实验导线将5VG连接到5V电源的负极，再将5V电源的正极接至发光二极管台阶插座,对应的一组发光二极管就会发光。实验

38、时, 将这些插座连接至可编程序控制器的输出端子上(这些端子与直流5V正极连接), 信号灯的工作状态就受控于可编程序控制器的程序,显示其控制功能。2旋转运动实验区该实验区在TS1实验板的上方。主要由圆盘驱动电机、传动机构、旋转盘、光电开关元件等组成。电机采用三极管构成的调速电路和正反转控制电路,调速范围较宽。有级调速分高、低两挡,低速可由电位器调节。圆形转盘处装有光电开关和孔盘,构成位置检测电路,也可供旋转计数时使用。实验时,注意要将5VG连接到电源板5V电源的负极，还要将5V电源的正极接到电源板5V电源的正极，这样输出回路负载元件才能正常工作。24VG，要连接到电源板24V电源的负极上。5V电

39、源还为光电开关输入元件提供工作电压。3直线运动实验区该实验区在TS1实验板的中间。正面板为电梯控制示意图。主要由按钮、光电开关、发光二极管和直线行走机构和驱动电机等元件组成。电梯楼层数为四层,滑块为模拟轿箱。上方4个按钮为轿箱内选信号,下方6个按钮为各层厅外呼梯信号,4个光电开关为楼层位置信号。楼层位置可由数码显示指示。电机速度也分高、低两挡,使用时需与正转或反转端子配合连接。低速可由电位器调节。4输料线实验区该实验区在TS2实验板的左上方。正面板为输料生产线示意图。上料仓底下有背景光显示料位,下料仓背景光显示料位的有无。下料仓料位的料满和料欠传感器信号由三位双刀手动开关代替。卸料阀皮带等工作

40、状态由发光二极管表示。输料线起动和停止的顺序应以不积压物料和节能等方面予以考虑。输料线的起动和停止信号选用直线区的按钮实现。自动起停时,拨动手动开关产生模拟的料满或料欠信号,即可模拟实现输料线各级皮带的自动顺序起停。5混料罐实验区该实验区在TS2实验板的右上方。正面板为混料罐设备示意。液体 A和液体 B的输入和输出混合液体C的工作状态以和搅拌机的工作状态均由发光二极管表示。液体的液面高低由可升降的背景光表示,液体 A或液体 B输入时,料位上升；混合液体 C输出时,料位下降。液面的高中、低三个位置信号由三个光电开关产生,应接至可编程序控制器的输入端。混料罐的控制方式可分为手动、自动、单周期和连续

41、等控制方式,信号可选至辅助信号区的方式开关。起动和停止信号可选用直线区的按钮产生。6辅助信号实验区在TS2实验板的下方,有两个辅助信号区,上方为现场电气操作辅助信号实验区,下方常用辅助信号实验区。现场电气操作辅助信号实验区有电源来电指示信号灯、设备送电投入运行指示信号灯，有自动、单步、手动工作方式指示信号灯,有设备各个部分工作运行指示信号灯,有设备启动和停止状态的信号灯，有设备暂停和急停信号灯。现场电气操作辅助信号实验区还有电源控制启、停按钮，有控制工作方式开关，有手动操作按钮，有设备运行启、停按钮，有设备暂停和急停按钮。常用辅助信号实验区提供了拨码盘信号、方式选择信号、开关信号;声光显示和数

42、码显示。 这些信号还可以作为现场电气操作辅助信号的补充，例如声光显示可以作为设备故障报警信号的补充，使现场信号更加完善。这些辅助信号信号可加到其它程序中使用,增加其控制功能。例如:用数码显示电梯楼层、转盘位置显示等。第四章 系统软件设计4.1 设计软件应用程序编制完成后要下载到PLC中才能调试运行，才能最终检验程序的编制正确与否。本次设计采用的软件是GX Developer 8.52 中文。下面对该软件进行简单的简介。主界面含以下几个主要分区：菜单栏、工具栏、用户编辑区、编辑区左边分别是状态栏和功能栏，界面右侧还可以看到功能栏，其主界面外观如图4.1所示图4.1 GX Developer 8.

43、52主界面4.1.1 菜单栏菜单栏是以菜单形式操作的入口，菜单含文件、编辑、工具、插入、格式、表格、窗口、帮助。用鼠标点击某项菜单，可弹出该菜单的细目，如文件项目的细目含新建、打开、保存等。4.1.2 工具栏工具条提供简便的鼠标操作，将最常用的编辑操作一按钮形式设定到工具条。可以在菜单栏中的“视图”菜单选项来显示或隐藏工具条。菜单条中涉和的各种功能在工具条中大多都能找到。4.1.3 编辑区编辑区用来显示编辑操作的工作对象。可用梯形图、语句表等方式进行程序的编辑工作。也可以使用菜单栏中的“视图”菜单和工具中的梯形图和指令表按钮实现梯形图程序与语句表程序的转换。4.1.4 状态栏、功能键栏和功能图

44、栏编辑区下部是状态栏，用于标示编辑PLC类型、软件的应用状态、和所处的程序不数等。状态栏下为功能键栏，其与编辑区中的功能能栏都很有各种梯形图符号，相当于梯形图绘制的图形符号库。4.2 编程操作4.2.1 采用梯形图方式时的编辑操作，如图所示：图4.2 触点设置对话框4.2.2 采用指令表方式的编辑操作图4.3 功能指令设置对话框4.2.3 该软件还可实现如下功能：1.程序的运行和监视2.位元件的强制状态3.改变PLC字元件的当前值4.3 器件与PLC内部等效继电器地址编号的对照表表4.1 I/O对照表现场接线内部等效继电器地址说明输入SQ1X000光电开关1SQ2X001光电开关2SQ3X00

45、2光电开关3SQ4X003光电开关4Q1-1 X004单刀四掷开关位置1Q1-2X005单刀四掷开关位置2Q1-3X006单刀四掷开关位置3Q1-4X007单刀四掷开关位置4输出反转Y000小车向左运动正转Y001小车向右运动4.4 针对本次设计的程序：由题目要求： 工艺流程图和I/O分配: 向左 向右 输出1 反转 正转 输出0光电开关 SQ1输入 SQ2 输入 SQ3 输入 SQ4输入单刀四掷开关 Q1-2输入 Q1-3输入 Q1-1输入 Q1-4输入图4.4 系统工艺设计图4.5 设计梯形图梯形图说明如下1、按下SB1按钮启动，实现主轴进给，并最终停在SQ1处。2、按下SB2按钮，可使主轴停止进给。3、梯形图中M0M5皆为中间继电器。4.5 指令表附录：图4.6 指令表