第一篇：plc在内燃机车的应用（最终版）
可编程序控制器在内燃机车上的应用探讨
可编程序控制器(习惯上简称为PLC)。是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有体积小、功能强、灵活通用与维修方便等一系列优点，特别是其高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到了用户的青睐。
PLC在不断发展，尚没有确切的定义，美国电气制造商协会(NEMA)(National E1ectric Manufacturer Association)对PIE的定义是：PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
总起来说，PLC是一种成熟通用的工业控制计算机。其优点是：软硬件功能强、使用维护方便、运行稳定可靠。由于PLC配置方便，特别是简单易懂的图形化编程语言，易于工程技术人员掌握，因此施工设计周期可以大大缩短。另外，PLC的输入输出点均设有状态指示灯，便于故障的查找与处理。
内燃机车的顺序控制一般采用继电器控制电路，中间继电器较多，接线复杂，通用性差。1990年后，液力传动工矿机车开始采用PLC完成顺序控制，取消了大部分中间继问器、计数器和定时器，减少了接线，机车控制电路得到简化，同时运用可靠性得到很大提高。
电传动内燃机车除完成比液力传动机车更多的逻辑控制外，还需要完成大量的模拟量控制。电传动内燃机车的模拟量控制主要是柴油机的恒功率控制，就是保证柴油机在某一恒定转速下，输出功率恒定。最初柴油机的恒功率控制用柴油机调速器上的功调电阻实现，恒功率范围较窄。后来采用电子恒功率控制装置，又采用了微机恒功率控制装置，恒功率范围
得到扩展，但是这些控制装置可靠性很差，故障频繁。随着PLC功能的不断完善，在电传动内燃机车上采用PLC完成恒功率控制成为可能。本文主要介绍PLC在DR型机车上的应用情况。
PLC 控制系统的特点和功能
根据DF5型机车的控制要求，选用日本欧姆龙(OMRON)公司的CQM1H型PLC。
1特点
(1)欧姆龙公司是国际著名PLC生产商，国内应用广泛、部件供应齐全，产品升级换代相兼容，WINDOWS开发界面；
(2)通过PLC控制系统实现整车逻辑控制的无触点化，控制逻辑软件化，提高了整车可靠性；
(3)机车所有开关量输入、输出信号，均采用光电隔离，为PLC的安全运行提供了可靠保证；
(4)机车所有开关量输入、输出信号，均有LED指示灯，指示信号的输入、输出状态，这对了解机车工作状态、快速排除机车故障，提供了有利支持：
(5)提供了对整车从恒功率励磁控制到机车逻辑控制的全套解决方案，有利于数据信息的综合利用；
(6)具有机车的电气保护和故障自动检测、显示功能；
(7)系统结构明晰，有利于排查机车电气系统的故障，简化了系统的常规维护。2功能
(1)机车操作指令、状态的接收和处理；
(2)柴油机恒功率励磁控制；
(3)机车逻辑控制；
(4)柴油机控制；
(5)辅助系统控制；
(6)故障检测、保护及显示记录；
(7)机车参数显示及参数修改等。PLC 控制系统组成PLC控制系统以DF5型机车的控制要求为基础，选用日本OMRON公司的可编程序控制器，其型号为CQM1H。该PLC为完全模块化结构，由直流24 V电源供电。共配置有11个模块。
3．1PLC部分硬件组成该PLC控制系统由6部分组成，各部分的规格及参数分述如下：(1)24 V电源模块。用于连接24 v直流电源。(2)CPU模块。包括两块内插板以及16路开关量输入，内插板1暂时不用，内插板2用于频率信号输入，CPU模块具有运行、故障、通讯指示功能，可通过通讯接口外接显示器。(3)模拟量输入模块。共3块，12路模拟信号输入，该模块将模拟量转换为数字量，其输入范围可根据需要自行设定：-10～10 V；0～10 V；1～5 V(4～20 mA)；模拟量输入模块还具有均值处理功能和断线检查功能，均值处理功能是对每个输入值进行8次转换求平均值。当输入电压低于0．95 V或输入电流低于3．8 mA时判定为断线。(4)开关量输入模块。共3块，用于开关信号的输入，其电路结构如图1所示。(5)模拟量输出模块。共1块，把从CPU来的数据转换为电压或电流信号输出。(6)开关量输出模块。共3块，48路，采用继电器输出，其电路结构如图2所示。．2 外围设备配置
为了保证PLC控制系统可靠工作，需要配置合适的外围设备，包括电源、输出隔离模块等，还包括按钮、开关、传感器、接触器和信号显示灯等用户输入输出设备。4软件开发
PLC控制程序可以采用梯形图或语句编程两种方式，由于梯形图与控制逻辑电路比较相似，易于编制与理解，控制程序大多采用梯形图编制，以机车机油泵的控制为例，其梯形图如图3所示。
图中：13．13为燃油泵控制开关；13．12为柴油机起动按钮；13．14为机油泵控制开关；102．01为机油泵控制接触器。使机油泵投入工作有两种方式：闭合燃油泵控制开关同时按下柴油机起动按钮；闭合机油泵控制开关使机油泵微机输出点IRl02．01得电，然后通过放大模块使机油泵接触器吸合。
5应用情况
该PLC控制系统已成功运用到DF5型机车上，现已推广运用于DF7G型机车，累计装车近百台，从运用情况看，机车的故障率明显下降，PLC本身基本没有出现问题，完全能够满足内燃机车的控制要求。
第二篇：PLC原理及应用
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC D组
一、全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试 1.控制要求：
按下启动按扭及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，关水
（3）2s后开始洗涤
（4）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s（5）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s（6）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍
（7）清洗完成，报警3秒并自动停机
（8）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
输入点： 输出点：
启动 10001 低水位检测 10009 启动洗衣机 00001 停止 10002 手动排水 10010 进水阀 00002 高水位 10003 手动脱水 10011 正转 00003 中水位 10004 反转 00004 低水位 10005 排水 00005 排空检测 10006 脱水 00006 高水位检测 10007 报警 00007 中水位检测 10008 2.若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）3.I/O编址 4.编程并调试
二、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验
十一、实验十五的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
三、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序 1.了解汽车自动清洗过程（可网上查找资料）
设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址 编程并调试 c）I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书
1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图等
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC E组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发 要求：
1.开发实验
九、实验
十二、实验十三的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、自行设计课题
要求：设计十字路口交通灯控制课题及程序
1.观察宜山路中山西路口交通灯（包括左转弯灯和行人灯）的工作时序 2.设计课题：课题名称、控制要求、时序图、I/O编址 3.编程并借助于PLC实验箱的发光二极管（LED）进行调试 4.I/O端子接线图 三、八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层
（2）用九段LED数码管作十进制层楼位置显示，如下图所示：
2.九段码编码示意图、真值表、I/O编址
3.编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试（注意各层之间的显示保持）4.I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书
1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图等
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC F组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验
八、实验
九、实验十五的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、自行设计课题
要求：设计十字路口交通灯控制课题及程序
1.观察桂林路漕宝路口交通灯（包括左转弯灯和行人灯）的工作时序 2.设计课题：课题名称、控制要求、时序图、I/O编址 3.编程并借助于PLC实验箱的发光二极管（LED）进行调试 4.I/O端子接线图
三、花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 1.花式喷水池示意图
图a中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”= 单步，“0”= 连续，其他为单一功能开关。2.控制要求：
（1）水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。
（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。
（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时1.5s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，然后全部停止1s，接着一起喷水15s为一个循环。
b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，然后全部停止0.5s，接着一起喷水30s为一个循环。
c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，1～4号同时喷水20s为一个循环。
d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为： 1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。
（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。
3.I/O编址 4.编程并调试 5.I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书
1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图等
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC G组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：1.开发实验
十、实验十一的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、自动门控制装置PLC梯形图控制程序的设计与调试 1.自动门控制装置的硬件组成：
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为检测到人或物体时为ON，否则OFF。2．控制要求：
（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。
（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
（4）在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
（5）开门与关门不可同时进行 3.I/O编址
4.编程并借助于实验箱的发光二极管LED进行调试 5.I/O端子接线图
三、坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试
1.坐标式机械手动作原理图
2.控制要求：将物体从位置A搬至位置B（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升
至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。
（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。
（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。
（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。
（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。
（6）要求循环工作1小时时，判断机械手是否夹有物体，若没有，则立即自动停止工作并警铃报警；若夹有物体，则继续工作至物体放置到B位后自动停止工作并警铃报警。
3.I/O编址并画出工作框图 4.编程并调试 5.I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书
1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图等
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC H组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验十四的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试 二、三相六拍步进电机PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A
反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A（2）要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
（3）具有两种转速：
#1开关合上，则转过一个步距角需0.5s。#2开关合上，则转过一个步距角需0.05s。
（4）要求步进电动机转动100个步距角后自动停止运行
（5）（选）在完成上述功能的基础上，增加功能：
设置按钮K1，每按一次K1，转速增加一档（即转动一个步距角所需时间减少0.01s）设置按钮K2，每按一次K2，转速减少一档（即转动一个步距角所需时间增加0.01s）I/O编址
3.编程并借助于PLC实验箱的发光二极管（LED）进行调试
三、完成课程设计说明书
1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图等
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC I组
一、霓虹灯广告屏装置PLC控制梯形图的设计与调试 1.霓虹灯广告屏示意图
该广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组，如下图所示：
2.控制要求：：
（1）该广告屏中间8根灯管亮灭的时序为：第1根亮→2亮→3亮→„„→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→„„→1按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→„„→1，时间间隔1s，显示5s，再从1→2→„„→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。
（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从Ⅰ→Ⅱ→„„→Ⅵ按1s时间间隔依次向前移动，且点亮时每相隔1灯为亮，即从Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同时Ⅰ“①、③”灭→Ⅲ“、”亮，同时Ⅱ“⑤、⑦”灭„„，如此移动一段时间（如30s）后，再反过来移动一段时间：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同时Ⅵ“、”灭，„„如此循环往复。（3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。
（4）起动时，灯管和流水灯同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。
（5）在控制要求1中，若要求将全亮后显示10s改为以0.5s间隔同时闪烁5s，试修改程序。
（6）*要求有移位指令的应用 3.编程并模拟调试 4.画出I/O端子接线图
二、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序 1.观察汽车自动清洗过程（可网上查找资料）
2.设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图
三、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC J组
一、MODICON PLC梯形图控制程序的移植
要求：
1.将教材中五层电梯模型的梯形图控制程序三菱FX2N PLC的梯形图控制程序 I/O编址
试画出I/O端子接线图 二、五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 1.控制要求：
（1）五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E , 正转通电顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反转通电顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
（2）用五个开关控制其工作：
#1开关控制其运行(启 / 停)。
#2 开关控制其低速运行(转过一个步距角需 0.5 s)。#3 开关控制其中速运行(转过一个步距角需 0.1 s)。#4 开关控制其低速运行(转过一个步距角需 0.03 s)。#5 开关控制其转向(ON 为正转，OFF 为反转)。2.I/O编址及工作框图（或时序图）
3．编程并借助于PLC实验箱的发光二极管（LED）进行调试 4.I/O端子接线图
三、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验
十、实验十一的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图 3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC K组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验
八、实验
九、实验十一的梯形图程序 2.写出I/O编址
3.写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、霓虹灯广告屏装置PLC控制梯形图的设计与调试 1.霓虹灯广告屏示意图
该广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组，如下图所示：
2.控制要求：：
（1）该广告屏中间8根灯管亮灭的时序为：第1根亮→2亮→3亮→„„→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→„„→1按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→„„→1，时间间隔1s，显示3s，再从1→2→„„→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。
（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从Ⅰ→Ⅱ→„„→Ⅵ按1s时间间隔依次向前移动，且点亮时每相隔1灯为亮，即从Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同时Ⅰ“①、③”灭→Ⅲ“、”亮，同时Ⅱ“⑤、⑦”灭„„，如此移动一段时间（如30s）后，再反过来移动一段时间：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同时Ⅵ“、”灭，„„如此循环往复。
（3）系统有单步/连续控制，单步运行时广告屏只亮一个循环，连续运行时则循环往复运行；有起动和停止按钮。
（4）起动时，灯管和流水灯同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。
（5）在控制要求1中，若要求将全亮后显示10s改为以0.5s间隔同时闪烁5s，试修改程序。
（6）*要求有移位指令的应用 3.I/O编址并工作框图（或时序图）
4.编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试 5.画出I/O端子接线图
三、自动门控制装置PLC梯形图控制程序的设计与调试 1.自动门控制装置的硬件组成：
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为无光导通，有光断开。2．控制要求：
（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。
（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
（4）在门打开后的10s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待10s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
（5）开门与关门不可同时进行 3.I/O编址
4.编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图 3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC L组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：1.开发实验九、十、十二的梯形图程序
2.写出I/O编址、写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、大、小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试 1.大、小球分拣传送机械示意图
2.控制要求：
（1）机械臂起始位置在机械原点（见图），为左限、上限并有显示。
（2）有起动按钮和停止按钮控制运行，设停止时机械臂必须已回到原点。
（3）起动后，机械臂动作顺序为：下降→吸球→上升（至上限）→右行（至右限）→下降→释放→上升（至上限）→左行返回（至原点）。
（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0”）；压着小球时，下限开关LS2接通（=“1”）。
3.I/O编址及工作框图
4.编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试 5.I/O端子接线图
三、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序（1）了解汽车自动清洗过程
（2）设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址（3）编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图 3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得 《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC M组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求：
1.开发实验十、十二、十五的梯形图程序 写出I/O编址
写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、自行设计“全自动洗衣机PLC控制”课题
要求：
1.课题名称 2.控制要求 3.工作框图.4.I/O设置
5.编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试
三、饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作（2）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1s，灌装设备开始工作，灌装过程为5s钟，灌装过程应有报警显示，5s后停止并不再显示报警；报警方式为红灯以0.5s间隔闪烁
（3）以每24瓶为一箱，记录产品箱数
（4）每隔8小时将记录产品箱数的计数器当前值转存至其他寄存器，然后对计数器自动清零，重新开始计数。（*）
（5）可以手动对计数器清零（复位）2.编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试 3.画出I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC N组
一、PLCⅡ型教学实验箱程序的开发
要求： 1.开发实验八、九、十五的梯形图程序 写出I/O编址
写出梯形图程序及语句表程序并调试
二、物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试
某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。1.控制要求：
（1）自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵
工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台。
（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。
（3）手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有
过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）
（4）设置“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。2.画出运行框图，I/O编址
3.编程并借助实验箱上的发光二极管进行调试 4.画出I/O端子接线图。
三、自动门控制装置PLC梯形图控制程序的设计与调试 1.自动门控制装置的硬件组成：
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为无光导通，有光断开。2．控制要求：
（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。
（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
（4）在门打开后的10s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待10s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
（5）开门与关门不可同时进行 3.I/O编址
4.编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图 3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书 MITSUBISHI（三菱）PLC O组 一、八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层
（2）用九段LED数码管作十进制层楼位置显示，如下图所示：
2.九段码编码示意图、真值表、I/O编址 3.用0作故障显示
4.编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试 5.I/O端子接线图 二、三相六拍步进电机PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A 反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A
（2）要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
（3）具有两种转速：
#1开关合上，则转过一个步距角需0.5s。#2开关合上，则转过一个步距角需0.05s。
（4）要求步进电动机转动100个步距角后自动停止运行 I/O编址 编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试
三、自行设计课题
要求：设计十字路口交通灯控制课题及程序
1.观察桂林路漕宝路口交通灯（包括左转弯灯和行人灯）的工作时序 2.设计课题：课题名称、控制要求、时序图、I/O编址 3.编程并借助实验箱上的发光二极管模拟调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图（或时序图）、I/O接线图
3.三菱PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC A组 一、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试 1.控制要求：
（1）系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停
止工作。
（2）控制对象有八个：
东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。
（3）控制规律：
1）高峰时段按时序图二（见附图）运行，正常时段按时序图三（见附图）运行，晚上时段按提示警告方式运行，规律为： 东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 s，暗 0.6 s的规律反复循环。高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图一运行(见附图)。2.编程并调试 3.I/O端子接线图
时序图一
高峰时段 7：00↘ ↙8：15 16：30↘ 正常时段
晚间时段 6：30↗
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 小时
时序图二
00004 R-EW 00001 L——SN 00002 G 00003 Y
00008 R 00005 L 00006 G 00007 Y 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC 时序图三
00004 R-EW 00001 L 00002 G 00003 Y
00008 R—SN —SN —EW —EW —EW
——SN
—SN —SN
—SN —SN 00005 L—EW 00006 G—EW 00007 Y—EW 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SEC
二、车库车辆出入库管理PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）入库车辆前进时，经过1#传感器→2#传感器后，计数器A加1，后退时经过2#传感器→1#传感器后，计数器B减1；（计数器B的初始值由计数器A送来）只经过一个传感器则计数器不动作。
（2）出库车辆前进时，经过2#传感器→1#传感器后，计数器B减1，后退时经过1#传感器→2#传感器后，计数器A加1；只经过一个传感器则计数器不动作
（3）车辆入库或出库时，均应有警铃报警，定时3s钟（4）仓库启用时，先对所有用到的存储单元清零，并应有仓库空显示
（5）若设仓库容量为50辆车，则仓库满时应报警并显示。
（6）若同时有车辆相对入库和出库（即入库车辆经过1#传感器，出库车辆经过2#传感器），应避免误计数。2.I/O编址 编程并调试
I/O端子接线图
三、自动门控制装置PLC梯形图控制程序的设计与调试 1.自动门控制装置的硬件组成：
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为有光导通，无光断开。2．控制要求：
（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。
（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
（4）在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
（5）开门与关门不可同时进行 3.I/O编址 4.编程并调试 5.I/O端子接线图
四、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序 观察汽车自动清洗过程（可网上查找资料）
2.设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图
五、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
程序（包括注释）、框图或时序图、I/O接线图
西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC B组 一、五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试 1.控制要求：
（1）五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E , 正转通电顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB
反转通电顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB
（2）用五个开关控制其工作：
#1开关控制其运行(启 / 停)。
#2 开关控制其低速运行(转过一个步距角需 0.5 s)。#3 开关控制其中速运行(转过一个步距角需 0.1 s)。#4 开关控制其低速运行(转过一个步距角需 0.03 s)。#5 开关控制其转向(ON 为正转，OFF 为反转)。2.I/O编址 3．编程并调试 4.I/O端子接线图
二、饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作
（2）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1s，灌装设备开始工作，灌装过程为5s钟，灌装过程应有报警显示，5s后停止并不再显示报警；报警方式为红灯以0.5s间隔闪烁
（3）用两个传感器分别检测空瓶数和满瓶数，用计数器记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，即开始记录空瓶数和满瓶数
（4）若每24瓶为一箱，记录产品箱数
（5）每隔8小时将空瓶及满瓶计数器的当前值转存至其他寄存器，然后对计数器自动清零，重新开始计数。
（6）可以手动对计数器清零（复位）2.编程并调试 3.画出I/O端子接线图
三、自行设计“全自动洗衣机PLC控制”课题
要求： 1.课题名称 2.控制要求 3.工作框图.4.I/O设置 5.编程并调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求 程序（包括注释）、框图、I/O接线图
西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC C组 一、八层电梯楼层定位及显示的梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：（1）根据各楼层行程开关的状态，确定轿厢所在楼层
（2）用九段LED数码管作十进制层楼位置显示，如下图所示：
2.九段码编码示意图、真值表、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图 二、三相六拍步进电机PLC梯形图控制程序设计与调试 1.控制要求：
（1）三相步进电动机有三个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A
反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A
（2）要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。
（3）具有两种转速：
#1开关合上，则转过一个步距角需0.5s。#2开关合上，则转过一个步距角需0.05s。
（4）要求步进电动机转动100个步距角后自动停止运行
（5）在完成上述功能的基础上，增加功能：
设置按钮K1，每按一次K1，转速增加一档（即转动一个步距角所需时间减少0.01s）设置按钮K2，每按一次K2，转速减少一档（即转动一个步距角所需时间增加0.01s）I/O编址 编程与调试
三、自行设计课题
要求：设计十字路口交通灯控制课题及程序
1.观察桂林路漕宝路口交通灯（包括左转弯灯和行人灯）的工作时序 2.设计课题：课题名称、控制要求、时序图、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图、I/O接线图
3.西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC D组
一、自动门控制装置PLC梯形图控制程序的设计与调试 1.自动门控制装置的硬件组成：
自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为无光导通，有光断开。2．控制要求：
（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。
（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。
（4）在门打开后的10s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待10s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。
（5）开门与关门不可同时进行 3.I/O编址 4.编程并调试 5.I/O端子接线图
二、物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试
某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表
示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。1.控制要求：
（1）自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵
工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台。（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。
（3）手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有
过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）
（4）设置“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。2.画出运行框图，I/O编址，编程并调试 3.画出I/O端子接线图。
三、全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试 1.控制要求：
（1）按下启动按扭及水位选择开关
（2）注水直到高（中、低）水位，关水
（3）2s后开始洗涤
（4）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s（5）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s（6）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍
（7）清洗完成，报警3s并自动停机
（8）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
输入点： 输出点：
启动 10001 低水位检测 10009 启动洗衣机 00001 停止 10002 手动排水 10010 进水阀 00002 高水位 10003 手动脱水 10011 正转 00003 中水位 10004 反转 00004 低水位 10005 排水 00005 排空检测 10006 脱水 00006 高水位检测 10007 报警 00007 中水位检测 10008 2.若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）3.I/O编址 4.编程并调试
四、MODICON PLC梯形图控制程序的移植
要求：
1.将教材中五层电梯模型的梯形图控制程序改成S7-200 PLC的梯形图控制程序
2.I/O编址：设有开关量I/O扩展模块2个，均为8×24VDC输入/8×继电器输出 3.试画出I/O端子接线图
五、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、框图、I/O接线图
3.西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC E组 一、四分频电路梯形图控制程序设计与调试
要求：
1.解读MODICON PLC的二分频电路梯形图程序，用STEP7设计四分频电路梯形图程序并调试，画出四分频时序图。2.控制要求：
输入点引入信号脉冲，输出点输出的脉冲是输入脉冲的四分频信号。
二分频时序图如下： 输入10001 输出00002 MODICON PLC二分频梯形图：
（）10001 00101 00100（）10001 00101（）00100 00002 00102（）00100 00102 00002 00002
二、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序 1.观察汽车自动清洗过程（可网上查找资料）
2.设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图
三、MODICON PLC梯形图控制程序的移植
1.将教材中五层电梯模型的梯形图控制程序改成S7-200 PLC的梯形图控制程序
2.I/O编址：设有开关量I/O扩展模块2个，均为8×24VDC输入/8×继电器输出
3.画出I/O端子接线图
4．完成PLC与电梯模型的接线并运行调试
四、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求 2.程序（包括注释）、框图、I/O接线图
3.西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC F组
一、花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试 1.花式喷水池示意图
图a）中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b）中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”= 单步，“0”= 连续，其他为单一功能开关。2.控制要求：
（1）水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。
（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时1.5s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，然后全部停止1s，接着一起喷水15s为一个循环。
b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，然后全部停止0.5s，接着一起喷水30s为一个循环。
c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，1～4号同时喷水20s为一个循环。
d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为： 1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环。
（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。
3.I/O编址 4.编程并调试 5.I/O端子接线图
二、带有显示的十字路口交通信号灯控制程序的设计与调试 1.系统框图：
2.控制要求：
（1）南北方向为主干道，绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍，黄灯间隔0.5s闪烁3 s后切换到红灯，信号灯工作时序图如下，一次循环共需96s。（2）时序图：
（3）主干道的数码显示应该与红、黄及绿灯同步，且两条主、次干道应该一样显示。比如：南北方向绿灯亮时，东西方向和南北方向均应显示数字63（绿灯亮60s，黄灯亮3s），然后隔秒减1，当减到0时，换成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此时，数码管应显示33，然后隔秒减1，当减到0时，再进行切换，完成一次工作循环。
（4）*有白天/夜间操作转换开关、运行/停止开关、紧急操作开关1#、2#，其功能如下：
白天/夜间操作转换开关在“白天”位置时，按上述时序正常工作，在“夜间”位置时，两边均只有黄灯闪烁
运行开关在接通电源时，方可切换白天/夜间开关
开关在“运行”位置时，系统启动，在“停止”位置时，系统关闭
当有特殊情况（如事故）需某一方向的绿灯一直亮，则应用紧急操作开关实现次功能。比如：1#开关=“1”，则南北方向绿灯一直亮，东西方向红灯一直亮，2#开关=“1”，则东西方向绿灯一直亮，南北方向红灯一直亮，关闭紧急开关，则系统恢复正常。
3.编程并模拟调试
4.画出I/O端子接线图（用一个I/O扩展模块）
.三、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求 2.程序（包括注释）、框图、I/O接线图
3.西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
《PLC原理及应用》课程设计任务书
西门子S7-200 PLC G组
一、霓虹灯广告屏装置PLC控制梯形图的设计与调试 1.霓虹灯广告屏示意图
该广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组，如下图所示：
2.控制要求：：
（1）该广告屏中间8根灯管亮灭的时序为：第1根亮→2亮→3亮→„„→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→„„→1按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→„„→1，时间间隔1s，显示5s，再从1→2→„„→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。
（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从Ⅰ→Ⅱ→„„→Ⅵ按1s时间间隔依次向前移动，且点亮时每相隔1灯为亮，即从Ⅰ“①、③”亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同时Ⅰ“①、③”灭→Ⅲ“、”亮，同时Ⅱ“⑤、⑦”灭„„，如此移动一段时间（如30s）后，再反过来移动一段时间：Ⅵ“、”亮 →Ⅴ“、”亮，同时Ⅵ“、”灭，„„如此循环往复。
（3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。
（4）起动时，灯管和流水灯同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。
（5）要求有移位指令的应用
（6）*在控制要求1中，若要求将全亮后显示10s改为以0.5s间隔同时闪烁5s，试修改程序。3.编程并模拟调试
4.画出I/O端子接线图（用2个I/O扩展模块）
二、自行设计课题
要求：设计汽车自动清洗装置的PLC梯形图控制课题及程序 1.观察汽车自动清洗过程（可网上查找资料）
2.设计课题：课题名称、控制要求、工作框图或时序图、I/O编址 3.编程并调试 4.I/O端子接线图
三、完成课程设计说明书 1.课题名称及要求
2.程序（包括注释）、时序图或框图、I/O接线图
3.西门子PLC与MODICON PLC相关指令的应用比较、运行情况及调试小结等 4.课程设计的心得
第三篇：PLC在恒压供水系统中应用
PLC在恒压供水系统中应用
引言
在供水系统中，恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。本文采用计算机(PC)、可编程控制器(PLC)、变频器组成变频恒压供水监控系统，通过变频调速实现恒压供水、满足节能降耗的要求，而且有利于实现生产的自动化及远程监测。用水量变化具有随机性，用水高峰时水压不足，低谷时又造成能量浪费。变频恒压供水系统根据公共管网的压力变化，通过PLC和变频器自动调节水泵的增减、水泵电机的运行方式及电机的转速，实现恒压供水，既防止了能量空耗，又避免出现电机启动时冲击电流对设备的影响。
二工作原理
变频恒压供水系统采用一台变频器拖动两台大功率电动机，可在变频和工频两种方式下运行;一台低功率的电机，作为辅助泵电机。
启动方式:为避免启动时的冲击电流，电机采用变频启动方式，从变频器的输出端得到逐渐上升的频率和电压。启动前变频器要复位。
变频调速:根据供水管网流量、压力变化自动控制变频器输出频率，从而调节电动机和水泵的转速，实现恒压供水。如设备的输出电压和频率上升到工频仍不能满足供水要求时，PLC发出指令1号泵自动切换到工频电源运行，待1号泵完全退出变频运行，对变频器复位后，2号泵投入变频运行。
多泵切换:根据恒压的需要，采取无主次切换，即“先开先停”的原则接入和退出。在PLC的程序中，通过设置变频泵的工作号和工频泵的台数，由给定频率是否达到上限频率或下限频率来判断增泵或减泵。在用水量较小的情况下，采用辅助泵工作。
为了避免一台泵长期工作，任一泵不能连续变频运行超过3小时。当工频泵台数为零，有一台运行于变频状态时，启动计时器，当达到3小时时，变频泵的泵号改变，即切换到另一台泵上。当有泵运行于工频状态，或辅助泵启动时，计时器停止计时并清零。
故障处理:能对水位下限，变频器、PLC故障等报警。PLC故障，系统从自动转入手动方式。
三PLC控制电路
系统采用S7-200PLC作下位机。S7-200PLC硬件系统包含一定数量的输入/输出(I/O)点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块，在保证系统稳定性的基础上，再减低系统成本，我们选用了UniMAT扩展模块接在CPU后面。输入点为6个，其中水位上、下限信号分别为I0.0、I0.1。输出点为10个，O0.0-O1.0对应PLC的输出端子。对变频器的复位是由输出点O1.0通过一个中间继电器KA的触点来实现的。根据控制系统I/O点及地址分配可知，系统共有5个开关量输入点，9个开关量输出点;1个模拟量输入点和1个模拟量输出点。可以选用CPU224PLC(14DI/10DO)，再扩展一个UniMAT模拟量模块EM235(4AI/1AO)。
四电控程序设计
4.1泵站软件的设计分析
(1)由“恒压”要求出发的工作组数量的管理
为了恒定水压，那么在水压降低时，需要升高变频器的输出频率，并且在一台水泵工作是不能满足恒压要求时，这时需要启动第二台。这样有一个判断标准来决定是否需要启动新泵即为变频器的输出频率是否达到所设定的频率上限值。这一功能可以通过比较指令来实现。为了判断变频器的工作频率达到上限的确定性，应滤去偶然因素所引起的频率波动所达到的频率上限值的情况，在程序中应考虑采取时间滤波情况。
(2)台组泵站泵组的管理规范
由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，有规定各台水泵必须交替使用，那么多台组泵站泵组的投入运行需要有一个管理规范。在本次设计中控制要求中规定任意的一台水泵连续运行不得超过3h，因此每次需要启动新泵或切换变频泵的时候，以新运行泵为变频是合理的。具体的操作时，将现运行的变频器从变频器上切除，并且接上工频电源加以运行，同时将变频器复位并且用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控制，在本设计中所使用的是用泵号加1的方法来实现变频器的循环控制即3加上1等于0的逻辑，用工频泵的总数结合泵号来实现工频泵的轮换工作。
4.2程序的结构及程序功能的实现
根据前面可知，PLC在恒压供水系统中的功能比较多，由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序可以分为三个部分:主程序、子程序和中断程序。
(1)系统的初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能来实现PID控制的定时采样及输出控制。初始化子程序流程框图如图1。在初始化的子程序中仅仅在上电和故障结束时用，其主要的用途为节省大量的扫描时间加快整个程序的运行效率，提高了PID中断的精确度。上电处理的作用是CPU进行清除内部继电器，复位所有的定时器，检查I/O单元的连接。
图1初始化程序
(2)主程序流程图如图2。其功能最多，如泵的切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合及报警处理等等都在主程序中。生活及消防双恒压的两个恒压值是采用数字式方式直接在程序中设定的。生活供水时系统设定为满量程的70%，消防供水时系统设定为满量程的90%。本系统中的增益和时间常数为:增益Kc=0.25，采样时间Ts=0.2s，积分时间Ti=30min。
图2主控制程序
(3)中断程序如图3，其作用主要用于PID的相应计算，在PLC的常闭继电器SM0.0的作用下工作，它包括:设定回路输入及输出选项、设定回路参数、设定循环报警选项、为计算指定内存区域、指定初始化子程序及中断程序。
图3中断程序
五结束语
恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。
水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。
由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。正因为此，系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大。
在实际应用中，采用PLC控制恒压供水，还能容易地随时修改控制程序，以改变各元件的工作时间和工作状况，满足不同情况要求。与继电器或硬件逻辑电路控制系统相比，PLC控制系统具有更大的灵活性和通用性。
第四篇：PLC在恒压供水系统中的应用
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运行与应用 GM
自控与监测 Autocontrol & Monitoring PLC 在恒压供水系统中的应用
华北电力大学机械工程学院(河北 071003)韩庆瑶
李巧红
刘崇伦
【摘 要】 PLC 控制恒压供水的方法 , PLC 控制的恒压供水系统 , 通过设计 PID 控制程序 , 实现系统 用
的 PID 控制 , 从而提高供水质量和供水的可靠性。这种方法在任何需要流量控制的系统中 , 具有推广意义。
【关键词】 PL C 恒压供水系统 PID 控制
一、前言
随着社会的发展和进步 , 城市高层建筑的供水问题 日益突出。一方面要求提高供水质量 , 不要因为压力的 波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和 安全性。针对这两方面的要求 , 这就要求一种新的供水 方式 , 这里采用可编程序控制器(PLC)控制的恒压供 水系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统 , 专为工 业环境而设计。它采用了可编程序的存储器 , 用来在其 内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令 , 并通过数字式和模拟式的输入和输 出 , 控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设 备 , 都应按易于与工业系统联成一个整体 , 易于扩充其 功能的原则设计。PLC 是按集中输入、集中输出、周期 性循环扫描的方式进行工作的。
能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
表 1 PID 回路表格式
地址偏移量数据格式 I/ O 类型 双字 0 I 二、系统方案设计
恒压供水保证了供水的质量 , PLC 能控制大量的过 程参数 , 例如 : 温度、压力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有闭环控制的功能 , 即一个具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制过程。当过程控制中某个变量出现偏 差时 , PID 控制算法会计算出正确的输出 , 把变量保持 在设定值上。以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控 制功能 , 提高了系统的可靠性。在有模拟量的控制系统 中 , 经常用到 PID 运算来执行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可编程序控制器 , 其是目前松下电工推出的具有 多种控制功能的新款小型可编程序控制器 , 配备各种功 能模块 , 具有 PID 调节、各种逻辑控制以及多种通信功 2005 年第 10 期
GM 通用机械 38 过程变量当前值 PV n 给定值 S Pn 输出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法
参数 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 过程变量 010～110 实数 双字
给定值 4 实数 双字 I 8 实数 双字 I/ O 12 实数 I http://www.xiexiebang.comki.net 1本文由cpzt贡献
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【摘 要】 PLC 控制恒压供水的方法 , PLC 控制的恒压供水系统 , 通过设计 PID 控制程序 , 实现系统 用
的 PID 控制 , 从而提高供水质量和供水的可靠性。这种方法在任何需要流量控制的系统中 , 具有推广意义。
【关键词】 PL C 恒压供水系统 PID 控制
一、前言
随着社会的发展和进步 , 城市高层建筑的供水问题 日益突出。一方面要求提高供水质量 , 不要因为压力的 波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和 安全性。针对这两方面的要求 , 这就要求一种新的供水 方式 , 这里采用可编程序控制器(PLC)控制的恒压供 水系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统 , 专为工 业环境而设计。它采用了可编程序的存储器 , 用来在其 内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令 , 并通过数字式和模拟式的输入和输 出 , 控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设 备 , 都应按易于与工业系统联成一个整体 , 易于扩充其 功能的原则设计。PLC 是按集中输入、集中输出、周期 性循环扫描的方式进行工作的。
能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
表 1 PID 回路表格式
地址偏移量数据格式 I/ O 类型 双字 0 I 二、系统方案设计
恒压供水保证了供水的质量 , PLC 能控制大量的过 程参数 , 例如 : 温度、压力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有闭环控制的功能 , 即一个具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制过程。当过程控制中某个变量出现偏 差时 , PID 控制算法会计算出正确的输出 , 把变量保持 在设定值上。以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控 制功能 , 提高了系统的可靠性。在有模拟量的控制系统 中 , 经常用到 PID 运算来执行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可编程序控制器 , 其是目前松下电工推出的具有 多种控制功能的新款小型可编程序控制器 , 配备各种功 能模块 , 具有 PID 调节、各种逻辑控制以及多种通信功 2005 年第 10 期
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一、前言
随着社会的发展和进步 , 城市高层建筑的供水问题 日益突出。一方面要求提高供水质量 , 不要因为压力的 波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和 安全性。针对这两方面的要求 , 这就要求一种新的供水 方式 , 这里采用可编程序控制器(PLC)控制的恒压供 水系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统 , 专为工 业环境而设计。它采用了可编程序的存储器 , 用来在其 内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令 , 并通过数字式和模拟式的输入和输 出 , 控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设 备 , 都应按易于与工业系统联成一个整体 , 易于扩充其 功能的原则设计。PLC 是按集中输入、集中输出、周期 性循环扫描的方式进行工作的。
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能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。表 1 PID 回路表格式
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表 1 PID 回路表格式
地址偏移量数据格式 I/ O 类型 双字 0 I 二、系统方案设计
恒压供水保证了供水的质量 , PLC 能控制大量的过 程参数 , 例如 : 温度、压力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有闭环控制的功能 , 即一个具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制过程。当过程控制中某个变量出现偏 差时 , PID 控制算法会计算出正确的输出 , 把变量保持 在设定值上。以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控 制功能 , 提高了系统的可靠性。在有模拟量的控制系统 中 , 经常用到 PID 运算来执行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可编程序控制器 , 其是目前松下电工推出的具有 多种控制功能的新款小型可编程序控制器 , 配备各种功 能模块 , 具有 PID 调节、各种逻辑控制以及多种通信功 2005 年第 10 期
GM 通用机械 38 过程变量当前值 PV n 给定值 S Pn 输出值 M n 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.11 PID 算法
参数 增益 Kc 0 + Kc d e/ d t 描述 过程变量 010～110 实数 双字
给定值 4 实数 双字 I 8 实数 双字 I/ O 12 实数 I http://www.xiexiebang.comki.net 1本文由cpzt贡献
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运行与应用 GM
自控与监测 Autocontrol & Monitoring PLC 在恒压供水系统中的应用
华北电力大学机械工程学院(河北 071003)韩庆瑶
李巧红
刘崇伦
【摘 要】 PLC 控制恒压供水的方法 , PLC 控制的恒压供水系统 , 通过设计 PID 控制程序 , 实现系统 用
的 PID 控制 , 从而提高供水质量和供水的可靠性。这种方法在任何需要流量控制的系统中 , 具有推广意义。
【关键词】 PL C 恒压供水系统 PID 控制
一、前言
随着社会的发展和进步 , 城市高层建筑的供水问题 日益突出。一方面要求提高供水质量 , 不要因为压力的 波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和 安全性。针对这两方面的要求 , 这就要求一种新的供水 方式 , 这里采用可编程序控制器(PLC)控制的恒压供 水系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统 , 专为工 业环境而设计。它采用了可编程序的存储器 , 用来在其 内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令 , 并通过数字式和模拟式的输入和输 出 , 控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设 备 , 都应按易于与工业系统联成一个整体 , 易于扩充其 功能的原则设计。PLC 是按集中输入、集中输出、周期 性循环扫描的方式进行工作的。
能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
表 1 PID 回路表格式
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恒压供水保证了供水的质量 , PLC 能控制大量的过 程参数 , 例如 : 温度、压力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有闭环控制的功能 , 即一个具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制过程。当过程控制中某个变量出现偏 差时 , PID 控制算法会计算出正确的输出 , 把变量保持 在设定值上。以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控 制功能 , 提高了系统的可靠性。在有模拟量的控制系统 中 , 经常用到 PID 运算来执行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可编程序控制器 , 其是目前松下电工推出的具有 多种控制功能的新款小型可编程序控制器 , 配备各种功 能模块 , 具有 PID 调节、各种逻辑控制以及多种通信功 2005 年第 10 期
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的 PID 控制 , 从而提高供水质量和供水的可靠性。这种方法在任何需要流量控制的系统中 , 具有推广意义。
【关键词】 PL C 恒压供水系统 PID 控制
一、前言 随着社会的发展和进步 , 城市高层建筑的供水问题 日益突出。一方面要求提高供水质量 , 不要因为压力的 波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和 安全性。针对这两方面的要求 , 这就要求一种新的供水 方式 , 这里采用可编程序控制器(PLC)控制的恒压供 水系统。PLC 是一种数字运算操作的电子系统 , 专为工 业环境而设计。它采用了可编程序的存储器 , 用来在其 内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令 , 并通过数字式和模拟式的输入和输 出 , 控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设 备 , 都应按易于与工业系统联成一个整体 , 易于扩充其 功能的原则设计。PLC 是按集中输入、集中输出、周期 性循环扫描的方式进行工作的。
能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
表 1 PID 回路表格式
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恒压供水保证了供水的质量 , PLC 能控制大量的过 程参数 , 例如 : 温度、压力、流量、液位和速度等 , PID 使 PLC 具有闭环控制的功能 , 即一个具有 PID 控制能力 的 PLC 可用于控制过程。当过程控制中某个变量出现偏 差时 , PID 控制算法会计算出正确的输出 , 把变量保持 在设定值上。以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控 制功能 , 提高了系统的可靠性。在有模拟量的控制系统 中 , 经常用到 PID 运算来执行 PID 回路的功能 , PID 回 路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易 , 由此 , 用 FPO 可编程序控制器 , 其是目前松下电工推出的具有 多种控制功能的新款小型可编程序控制器 , 配备各种功 能模块 , 具有 PID 调节、各种逻辑控制以及多种通信功 2005 年第 10 期
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能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
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能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
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能 , 它负担了系统的全部的控制 , 是系统的核心部件。如果一个 PID 回路的输出 M 是时间 t 的函数 , 则 可以看作是比例项、积分项和微分项三项部分之和。即 M(t)= Kc e + Kc e ∫d t + M 0 t 以上各量都是连续量 , 第一项为比例项 , 最后一项 为微分项 , 中间两项为积分项。其中 e 是给定值与被控 制变量之差 , 即回路偏差。Kc 为回路的增益。用计算 机处理这样的控制算式 , 即连续的算式必须周期性地采 样并进行离散化 , 同时各信号也要离散化 , 公式如下 : M n = Kc(S PnPV n)+ M X + Kc(T s/ T d)(PV nPV n)公式中包含 9 个用来控制和监视 PID 运算的参数 , 在 PID 指令使用时要构成回路表 , 回路表的格式如表 1 所示。
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第五篇：PLC在工业机械手中的应用
PLC在工业机械手中的应用
摘要：机械手是模仿着忍受的部分动作，按照给定程序、轨迹和要求恩能够实现自动抓取、搬运的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手叫做“工业机械手”。实际生产中，应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产。尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境下，他代替人进行正常的工作，意义更为重大。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，在机械加工、冲压、锻、铸、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等领域得到越来越广泛的应用。关键词：PLC 机械手
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。机械手的简介
1.1 概述
机械手首先是由美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出了第一台机械手。机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
1.2 机械手的组成
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。1.3 机械手的分类
按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手； 按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；
按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。
1.4 机械手的应用
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。另外，机械手在锻造工业中的应用不仅能进一步发展锻造设备的生产能力，而且还能改善热、累等劳动条件。可编程控制器
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、技术和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力等各个领域，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小、重量轻、价格便宜的特点。该种技术是计算机技术与几点接触控制技术相结合的产物，其解决了传统控制系统内接线复杂，可靠性低，耗能高以及灵活性较差等缺点，因此近年来被广泛应用于电气自动化。要正确、合理地应用PLC去完成机械手的控制任务，首先应了解它的结构特点和工作原理，这对控制系统应用程序的开发设计有着非常重要的作用。2.1 可编程控制器的系统组成
可编程控制器主要由中央处理单元CPU、存储器、输入输出接口、电源、I/O扩展接口、外部设备接口、编程器等几个主要部分。
（1）CPU作为整个PLC的核心骑着总指挥的作用，是PLC的运算和控制中心。它的主要任务：
①诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。②用扫描方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入输入映像寄存器或数据寄存器中。
③在运行状态时，按用户程序存储器中存放的先后书序逐条读取指令，经编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作，根据运算结果存储相应数据，并更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容。（2）存储器
具有记忆功能的半导体电路。分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5年。
（3）输入/输出接口
①输入接口： 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
②输出接口 PLC的继电器输出接口电路 工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。
三种类型： 继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载
晶体管输出：无触点、寿命长、直流负载
晶闸管输出：无触点、寿命长、交流负载（4）编程器
编程器是人与PLC联系和对话的工具，是PLC最重要的外围设备。用户可以利用编程器来输入、读出、检查、修改和调试用户程序，也可用它监视PLC的工作状态，显示错误代码或修改系统寄存器的设置参数等。除采用手持编程和监控外，还可通过PLC的RS232C外设通讯口与计算机，并列用PLC生产厂家提供的专用工具软件，来对PLC进行编程和监控。相比起来，利用计算机进行编程和监控往往比手持编程工具更加直观和方便。2.2 可编程控制器的工作原理
一．PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式
1．每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。2．输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。
3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。
5．扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数
6．由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
二．PLC与继电器控制系统、微机区别
1．PLC与继电器控制系统区别 前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。前者用“软件”，后者用“硬件”。
2．PLC与微机区别
前者工作方式是“循环扫描”。后者工作方式是“待命或中断” 3.PLC 编程方式
PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。
PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。梯形图语言特点： 1．每个梯形图由多个梯级组成。2．梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时，有假想的电流通过。3．继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。4．每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。5．输入继电器受外部信号控制。只出现触点，不出现线圈。PLC在工业领域应用的发展趋势
工业自动化生产线的首要目标是保证产品质量，生产过程不可能进行过多的人工干预，产品质量的保证只能依赖在线质量检查设备和仪器，监视产品质量参数，为控制器提供准确的测量值和检测状态。长期以来PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因在于他能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需求。
在企业方面，国内企业经过多年的努力，工业过程控制经过继电器控制，PLC控制、集中监控，到现在的工业现场的工业现场总线控制技术和管控一体化控制系统，为国内企业自动化、信息化打下了良好的基础。如今，工业企业现代化改造的方向是全面实现企业自动化向信息化方向发展，现代工业企业自动化的特征是自动控制技术、物流技术、信息技术的综合应用。为了满足企业提出的提质降耗、精细加工、管理控制结合，发展企业自动化技术，是提高企业竞争力的现代化发张方向。
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