1、沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No1沈阳理工大学目录前言 21. 课程设计的任务和要求 31.1、 课程设计的任务 31.2、 课程设计的基本要求 42. 总体设计 52.1 PLC 选型 52.2 端子分配 62.3 端子接线图 72.4 控制面板 8.3. PLC 程序设计 93.1 设计思想 93.2 顺序功能图 103.3 PLC 梯形图 114. 程序调试说明 165. 结束语 176. 参考文献 18沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No2沈阳理工大学前言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
2、器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数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。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC 的 CPU 内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加 1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为 END 指令） ，然后再返回起始步循环运算。PLC 每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的 PLC，循环扫描周期在 1 微秒到几十微秒之间
3、。PLC 用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算 1K 逻辑程序不到 1 毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16 位（也有 32 位的）为一个模拟量。大型 PLC 使用另外一个CPU 来完成模拟量的运算。把计算结果送给 PLC 的控制器。在用户程序执行阶段，PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位
4、的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No3沈阳理工大学1.课程设计的任务和要求1.1 课程设计的任务对 PLC 有深刻地了解，能灵活地运用，掌握其主要的使用方法，设计
5、一套完整的污水处理系统的设计方案，系统有三套子系统。每个子系统组成如图 1.1 所示。（1） 滤水时，打开进水阀和出水阀，污水流经磁滤器中通电的电磁铁，则污水中的氧化铁杂质会附在磁铁上，从水箱流出净化水，实现滤水；（2） 一段时间后，断开电磁铁，关闭进水阀和出水阀，打开排污阀和空气压缩阀，压缩空气将水箱的水打入磁滤器内，冲洗磁铁，污水由排污管流入污水池，进行二次处理，实现反洗。(3)三套子系统同时工作。完成控制循环，整理出梯形图，顺序功能图，IO 端子接线图。外部接线图，按停止按钮，完成当前循环后再停。要求同时控制三套子系统的运行，要求可以实现手动和自动控制。污水净化示意图 1.1沈 阳 理
6、工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No4沈阳理工大学1.2 课程设计的基本要求系统由三台磁滤器等组成，分为三套子系统。每个系统工作均相同。污水净化系统的控制过程：(1)初始放空：在系统通电初始时，所有的闸门均断开，磁滤器也断开。(2)净化过程按下启动按钮，净化系统按以下规律循环工作。 通磁滤器电源 2s，使磁滤器的磁性达到额定值。 2s 后接通出水阀和进水阀，进行滤水工作 40min 40min 后断开进水阀和出水阀。 5s 后，断开磁滤器电源。 2s 后，进行反洗工艺，接通排污阀，空压阀，将氧化铁冲洗倒排污池。 1min 断开空压阀，排污阀和响铃，反洗结束。 5s 后在进行滤洗工作，如此
7、循环。 按下停止按钮，执行完本次循环结束。滤水工艺流程 图 1.2沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No5沈阳理工大学2 总体设计2.1 PLC 选型一、输入输出（I/O）点数的估算I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商 PLC 的产品特点对输入输出点数进行圆整。二、存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量
8、在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 1015 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字） ，另外再按此数的 25%考虑余量。综合，选择 PLC 型号为 216，并扩展两个八位的 EM223 I/O 接口。沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No6沈阳理工大学2.2 端子分配图端子分配图 图 2.1选用 I0.0 和 I0.1 开关作自动，手动。选用 I0.2 和
9、I0.3 开关作启动和停止按钮。选用 I1.0I1.5 作手动程序中的磁滤器，出水阀，进水阀，排污阀，空压阀，响铃的开关。选用 I2.0 作三套系统的公共空气压缩阀的开关。 沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No7沈阳理工大学2.3 外部接线图外部接线图 图 2.2各个开关并联，其中 I0.0 和 I0.1 开关控制整个自动程序的进行，用 I0.2 来控制启动，用 I0.3 控制停止，按下停止按钮 I0.3 后系统在完成当前循环后停止，其中 I1.0I1.5控制手动程序。三套系统各个输出口并联来实现同步工作沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No8沈阳理工大学2.
10、4 控制面板控制面板 图 2.3自动程序通过启动和停止按钮控制手动程序通过 I1.0I1.5 和 I2.0 来实现三套系统相同步骤的同步工作沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No9沈阳理工大学3. PLC 程序设计3.1 设计思想本次课程设计要求可以实现手动，自动。为了能完成这些动作，必须设计主程序和子程序，其中子程序含有手动，自动控制。启动时必须先读主程序，然后调用子程序，加以实现。手动控制时：在控制面板上有一些按钮，I1.0 控制三个系统的磁滤器，I1.1 控制三套系统的出水，I1.2 控制三套系统的进水，I1.3 控制三套系统的排污，I1.4 控制三套系统的空压阀，I1.
11、5 控制三套系统的响铃，I1.6 控制三套系统的空气压缩机开关。 自动时：用 I0.2 来控制启动，用 I0.3 控制停止，按下停止按钮 I0.3 后系统在完成当前循环后停止。自动和手动旋转开关可以切换来同时控制三套子系统的运行沈 阳 理 工 大 学 课 程 设 计 专 用 纸No10沈阳理工大学3.2 自动程序的顺序功能图顺序功能图 图 3.1图 3.1 处理单周期，连续工作方式的顺序功能图。 M0.0 和 M0.1 到 M0.6 用典型的启保停电路控制通磁滤器电源 2s，使磁滤器的磁性达到额定值，2s 后接通出水阀和进水阀，进行滤水工作 40min。40min 后断开进水阀和出水阀。5s 后，断开磁滤器电源。2s 后，进行反洗工艺，接通排污阀，空压阀，将氧化铁冲洗倒排污池。1min 断开空压阀，排污阀和响铃，反洗结束。5s 后在进行滤洗工作，如此循环。按下停止按钮，执行完本次循环结束。
