湖北文理学院机械与汽车工程学院课程设计成绩评定表
课程名称 专 业 项 目 机电传动控制课程设计 机械设计制造及其自动化 课程编号 姓 名 评分等级 优秀 良好 中等 及格 不及格 优秀 良好 中等 及格 不及格 07ZX091122 得分 折合分 班 级 0912 评 分 标 准 1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。 平时成绩2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。（占3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。 4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。 5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。 1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。 20％） 图纸质量2、绘图较规范、准确，结构基本合理，图纸质量较好。 成绩（占3、绘图基本规范、准确，结构基本合理，图纸质量一般。40％） 4、绘图不够规范、准确，结构不太合理，图纸质量较差。 5、绘图不规范、准确，结构不合理，图纸质量差。 1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练，设计详尽优秀 细致，按要求完成设计。 设计报告2、撰写较规范，设计思路基本清晰，知识运用较熟练，成绩（占40％） 设计基本详尽细致，能按要求完成设计。 3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，良好 中等 设计基本详尽细致，能按要求完成设计。 4、撰写不够规范，设计思路不太清晰，知识运用一般，及格 1
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设计不够详尽细致，基本完成设计。 5、撰写不规范，设计思路不够清晰，知识运用不熟练，不及格 设计不够详尽细致，没有按要求完成设计。 总评成绩 指导教师： 2012年 月 日 注：
1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的最后； 2、指导教师按课程设计大纲的要求评定成绩，并给出总评成绩；
3、折合分：优秀≥90分,良好80-89分,中等70-79分,及格60-69分,不及格<60分。
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设计要求及任务
1、元件选型、绘制主电路原理图。
2、完成PLC接口地址分配、外围线路、绘制I/O图。 3、绘制操纵面板图。 4、梯形图的设计。
5、梯形图的设计、调试。
6、编写设计（实习）说明书、答辩。
用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。
如果三台风机中有两台在工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作， 信号灯就以0.5HZ的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以2Hz 频率闪
光；如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。 （1） 风机M1、M2、M3 要求有启动和停止。 （2） 风机M1、M2、M3 要求有点动。
动 力 分 配 功率 型号 台数 5KW（M1） Y200L2-4 1 30KW（M2） Y250L2-4 1 3KW（M3） Y200L2-4 1
1、机床照明（电压AC 24V） 2、信号灯（电压DC 24V） 3、PLC 电源（电压AC 110V）
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目 录
第一章 概述 ............................................................................................... 1.1 引言 .............................................. 1.2 PLC的由来及定义 ................................... 1.3 PLC的发展历程 ..................................... 1.4 PLC的特点......................................... 第二章 设计分析及方案确定 ................................. 2.1 控制要求 .......................................... 2.2 任务分析 .......................................... 2.3 方案确定（包括控制规则、操作方法和设计思想） ...... 2.4 输入输出点数的确定及PLC选型 .............................................. 第三章 系统设计梯形图及I/O接线图 .................................................... 3.1 系统设计梯形图及其设计说明 ........................ 3.2 PLC I/O输入输出说明 ............................... 第四章 PLC程序设计及其设计说明 ......................................................... 参考文献 ....................................................................................................... 总结 ...............................................................................................................
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第一章 概述
1.1引言
本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理、PLC控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器—接触器控制和PLC控制的基本原理、设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力
电气控制系统是由各种低压电器和 PLC 控制器按一定要求组成的控制系统。通过机电传动系统课程设计，进一步掌握各种低压电器和 PLC 的结构原理、选用及使用；正确处理使用中出现的各种问题；了解器件和系统的关系；培养正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、分析问题和解决问题的能力、运用标准与规范的能力、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
1.2 PLC的由来及定义
PLC的由来：
在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即： 1） 编程简单方便，可在现场修改程序； 2） 硬件维护方便，最好是插件式结构； 3） 可靠性要高于继电器控制装置； 4） 体积小于继电器控制装置； 5） 可将数据直接送入管理计算机； 6） 成本上可与继电器柜竞争； 7） 输入可以是交流115V；
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8） 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀； 9） 扩展时，原有系统只需做很小的改动；
10） 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP—14型 ），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。
PLC的定义：
在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。” 国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、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，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，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。”
定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。
1.3 PLC的发展历程
1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而必须有一种新的工业控制装置，它可以随
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着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。1969年，著名的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。
从1968年到现在，PLC经历了四次换代：第一代PLC大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只有逻辑控制功能。在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器，PLC产品开始系列化。第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展。第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC（Reduced instruction set computer）精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个处理器，进行多通道处理。同时生产了大量内含微处理器的智能模板，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。同一时期，由PLC组成的PLC网络也得到飞速发展。PLC与PLC网络成为工厂企业中首选的工业控制装置，由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS（computer-integrated manufacturing system）系统不可或缺的基本组成部分。人们高度评价PLC及其网络的重要性，认为它是现代工业自动化的三大支柱之一。
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1.4 PLC的特点
可编程逻辑控制器（PLC）具有以下鲜明的特点。
一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
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第二章 设计分析及方案确定
2.1 控制要求
（1）用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。
（2）有两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。 （3）风机M1 M2 M3要求有启动和停止。 （4）风机M1 M2 M3要求有点动功能。
2.2 任务分析
a. 风机M1 M2 M3要求有启动和停止，风机M1 M2 M3要求有点动功能。
b. 两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。
2.3 方案确定（包括控制规则、操作方法和设计思想）
1) 风的反馈信号采用风机接触器上常开触头，当风机运转接触器吸合，就反馈信号反馈到PLC 2）风机的启动采用常开触头按钮 3）风机的停止采用常闭触头
4）风机既要有点动，又要有连续运转之后停止功能，可以采用选择开关进行点动择和连续运转。
5）两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。经过计算得知指示灯以0.5hz频率闪烁时，它周期是2S，我们采用fx1n系列plc中的系统定时器T201(k25) T202(K25)进过两个定时器组合即可实现灯以0.5HZ频率闪烁。同理我们通过T203（k100） T204（K100）实现灯以2HZ频率闪烁。
2.4 输入输出点数的确定及PLC选型
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1）输入点数
风机的启动停止按钮需要6个三台风机的运转反馈信号是3 输入。自动运转与连续运转选择开关是1总共有10入。 2）输出点数
三台风机运转接触器的线圈是3个输出，还有1指示灯输出 共需要4输出。
根据输入、
输出点数选用FX2N-32MR-UA1/UL
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第三章 系统设计梯形图及I/O接线图
3.1 系统设计梯形图及其设计说明
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3.2 PLC I/O输入输出说明
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X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 Y0 Y1 Y2 Y3
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临视开关 风机1启动 风机1停止 风机2启动 风机2停止 风机3启动 风机3停止 风机1点控 风机2点控 风机3点控 指示灯报警 风机1接触器线圈 风机2接触器线圈 风机3接触器线圈 湖北文理学院 课程设计报告纸
第四章 PLC程序设计及其设计说明
1，风机点动的实现
当风机自动和点动选择开关X7 X8 X9选择点动，此时按下风机启动按钮，风机连续运转信号M0 M1 M2不会得电。风机接触器线圈Y1 Y2 Y3会在启动按钮按下的时候得电，这样接触器触头吸合，风机会转动起来，按钮松开，线圈失电，触点断开，风机就会停下来。
2，风机的停止
按下按钮X4，此时风机连续运转信号M0得电，接触器触头吸合，是Y1得电，实现了风机的连续转动。按下按钮X5，即风机的停止开关，M0失电，线圈失电，接触点松开，致使Y1失电，风机停止。风机2和风机三同理。
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3，有两台风机运行，指示灯常亮。一台风机运行，指示灯以0.5HZ频率闪烁，没有风机运行，指示灯以2hz频率闪烁。
(1)当没有风机运行时，风机没有运行反馈信号反馈到PLC，这时辅助继电器M4得电。使得Y0得电，T450开始计时，到0.5S时触头松开，使T450失电，然后以此循环。如此没有电机运行时，指示灯以2HZ频率闪烁。
(2)当有两台风机运行时，风机运行反馈信号（Y1Y2或Y1Y3或Y2Y3）反馈到PLC，只是辅助继电器M3得电，此时Y0得电，灯常亮。
（3）当只有一台风机运行时（说明有风机运行但是不是两台风机运行）。此时辅助继电器M3 M4都不得电，T451得电，开始计时，2S后，T451接触触头松开，再得电，以此循环如此。只有一台电机运行时。指示灯以0.5HZ频率闪烁。
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参考文献
[1]陈宏钧.可编程控制器课程设计指导书[M].天津：天津大学出版社.2001 [2]钟肇新，王灏.可编程控制器入门教程[M].广州：华南理工大学出版社.1999 [3]邓星钟.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社.2001
[4]三菱电机株式会社.三菱 PLC 编程手册[Z]. 日本：三菱电机株式会社.2003 [5]谭维瑜.电机与电气控制[M].北京：机械工业出版社.1999 [6]许缪.工厂电气控制设备[M].北京：机械工业出版社.1999
[7]石玉珍.电气制图及图形符号国家标准汇编[M].上海：中国标准出版社.1989 [8]姜培刚，盖玉先.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社.2004. [9]张海根.机电传动控制[M].北京：高等教育出版社.2001. [10]何存兴，张铁华.液压传动与气压传动[M].武汉：华中科技大学出版社.2000.
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总 结
通过此次课设，让我了解了PLC梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。
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