基于PLC的多通道温湿度监控装置课程设计

电控与PLC课程设计报告书

一、设计内容及要求

(1) 基于PLC的多通道温湿度监控装置

用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号，表示为温度、湿度对应的电压信号。分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位，要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。

要保证显示精度。

当某一路电压值大于2V时，LED闪烁显示，以示报警。

同时自动启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。

此外，电动机应能单独手动控制启停。

(2) 基于PLC的刀库捷径方向选择控制

加工中心刀库回台式模拟装置，上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、„„、8。刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按顺时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。这时数码管将显示该刀号对立面的地址，即：若刀号是1，其对立面的为5。拔码开关用来选择刀号。选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转（即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。

LED显示刀号位置。

(3) 基于PLC的挖掘机控制实现

参照西门子挖掘机模型。

让挖掘机总共运行15s，时间到做完所有动作，自动停止，完成手自动即可，但位置要复，原动作衔接。

(1、接线：PLC的输入端I0.0～I0.7以及I1.0、I1.1分别和控制面板上对应的接线孔相连；PLC的输出点Q0.0~Q0.7分别接控制盒面板上的接线孔“Y0~Y7”。PLC主机输入的公共端1M、2M、3M，输出公共端1L、2L、3L以及控制盒的+24V都接到PLC主机的“L+”，控制盒的“COM”接PLC主机的“M”。

(2、开机之前需确认连线正确（注：确认PLC主机的接线没有错误，否则将烧毁主机模块）。

(3、软件部分：安装西门子的编程软件，双击图标

进入编程环境，打开梯形图程序，然后点击“PLC”，选择“清除”，确认；再将程序下载至PLC中（下载程序前先将PLC主机开关置“STOP”。程序下载好以后，将主机置“RUN”。将控制盒的钮子开关打到“手动”。程序开始运行，检查各个功能键所对应的功能。

(4、手动：挖掘机的各个分解动作对应的控制输出触点

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

右退 右进 下挖 上扬 左进 左退 右转 左转

注：手动调试好后，挖掘机要保持“上扬”的动作，挖掘机的头朝前，以保证自动的动作衔接。注：手动时各动作都可独立进行。

(5、自动调试：将控制盒的钮子开关打到“自动”挖掘机将自动进行：启动前进→右转→左进→上扬→下挖→左转→右进→后退到原线停。

禁止挖掘机的过渡角度的动作！

用数码管显示显示挖掘机状态，如“1”代表“上扬”等。

用指示灯亮灭表示工作与否。

二、设计原始资料

PLC实验平台

多通道温湿度监测装置、步进电机自动控制、机械手实验装置

三、设计完成后提交的文件和图表

系统原理说明；

I/O端子分配图；

外部接线结构图；

梯形图及每一网络相应的注释；

使用的中间继电器、定时器、计数器等用途说明；

结合具体使用的I/O，定时器，计数器等做系统原理的详细说明；

设计中遇到的问题，解决方法；

设计心得展望等；

四、主要参考资料

[1] 常晓玲,电气控制系统与可编程控制器,机械工业出版社

[2] 吴作明,PLC开发与应用实例详解,北京航空航天大学

[3] 张万忠,可编程控制器入门与应用实例,中国电力出版社

[4] 宋伯生,PLC编程理论、算法及技巧,机械工业出版社

[5] 电气控制与PLC应用项目教程,机械工业出版社

成绩评定表

指导教师成绩 答辩小组成绩 总评成绩

目录

摘要 ..................................................... 1

第一章 基于PLC的多通道温湿度监控装置 .................... 2

1.1模拟量扩展模块接线图及模块设置 ..................... 2

1.2模拟量扩展模块的寻址 ............................... 3

1.3模拟量值和A/D转换值的转换 ......................... 3

1.4温度实物图 ........................................ 4

1.5 程序 .............................................. 5

第二章 基于PLC的刀库捷径方向选择控制 ................... 10

2.1系统描述及控制要求 ................................ 10

2.2基于PLC的刀库捷径方向选择控制的注释 .............. 11

2.3 刀库捷径方向选择的梯形图 ......................... 12

2.4刀库捷径方向选择的程序设计 ........................ 13

第三章 基于PLC的挖掘机控制实现 ......................... 23

3.1基于PLC的挖掘机工作原理 .......................... 23

3.2系统资源的分配 .................................... 24

3.3挖掘机模型PLC的设计 .............................. 25

3.4程序设计及分析 .................................... 26

3.5手动控制如下图所示 ................................ 31

第四章 设计体会 ......................................... 32

参考文献 ............................................. 32 1 摘要

通过plc的课程设计，了解plc的构造和应用,示例图：

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammablelogicPLC)，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC

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、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。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，无论船上陆上都有其广泛应用。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。

2 第一章 基于PLC的多通道温湿度监控装置

1.1模拟量扩展模块接线图及模块设置

EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。下面以EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图1。

图1

图1演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。 3 1.2模拟量扩展模块的寻址

每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。例如：AIW0，AIW2，AIW4„„、AQW0，AQW2„„。每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从AQW4开始寻址，以此类推。

图4演示了CPU224后面依次排列一个4输入/4输出数字量模块，一个8输入数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块，一个8输出数字量模块，一个4模拟输入/1模拟输出模块的寻址情况，其中，灰色通道不能使用。

图2

1.3模拟量值和A/D转换值的转换

假设模拟量的标准电信号是A0—Am（如：4—20mA），A/D转换后数值为D0—Dm（如：6400—32000），设模拟量的标准电信号是A，A/D转换后的相应数值为D，由于是线性关系，函数关系A＝f（D）可以表示为数学方程：

A＝（D－D0）×（Am－A0）／（Dm－D0）＋A0。

根据该方程式，可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式逆变换，得出函数关系D＝f（A）可以表示为数学方程：

D＝（A－A0）×（Dm－D0）／（Am－A0）＋D0。

具体举一个实例，以S7-200和4—20mA为例，经A/D转换后，我们得到的数值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：

A＝（D－6400）×（20－4）／（32000－6400）＋4 4 假设该模拟量与AIW0对应，则当AIW0的值为12800时，相应的模拟电信号是6400×16／25600＋4＝8mA。

又如，某温度传感器，－10—60℃与4—20mA相对应，以T表示温度值，AIW0为PLC模拟量采样值，则根据上式直接代入得出：

T=70×（AIW0－6400）／25600－10

可以用T 直接显示温度值。

举例说明转换的方式：

某压力变送器，当压力达到满量程5MPa时，压力变送器的输出电流是20mA，AIW0的数值是32000。可见，每毫安对应的A/D值为32000/20，测得当压力为0.1MPa时，压力变送器的电流应为4mA，A/D值为（32000/20）×4＝6400。由此得出，AIW0的数值转换为实际压力值（单位为KPa）的计算公式为：

VW0的值＝(AIW0的值－6400)(5000－100)/(32000－6400)＋100（单位：KPa）

1.4温度实物图