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PLC教學實習設備的設計與製作-自动化毕业论文

2013-05-19 01:08

 

摘要
 由论是国内还是国外，可编程式控制器（简称PLC）都已成为工业控制领域中最主要的自动化装置之一，它代表了当前电气程控技术的世界先进水平，传统的继电器式控制正面临巨大的挑战。PLC是一种采用集成电路和大规模集成电路等电子技术，专门为在工业环境下应用而设计的工业专用微机。它比继电器控制更可靠、功能更齐全、响音速度更快、使用和操作也更灵活方便。由于PLC采用面向问题、面向用户的指令语言来完成工业现场的逻辑运算、顺序控制、定时计数、数据运算和模拟控制；由于PLC可靠性高、抗干扰能力强、扩展方便以及它与数控技术、工业机器人看作机械工业自动化的三大支柱。有鉴于此，故本组专题制作之设计理念，均朝一大方向去思考与研究，希望藉由本组所设计制作出的作品，能达到快速学习PLC于各种工业控制技术的目标。
致谢
 感谢老师给我们这次机会且指导我们，在我们遇到瓶颈时，给予适时的鼓励与建议，使我们学到遇到困难就必须努力解决，且对PLC有更进一步的了解。
 
 
 壹、前言
一.发展过程
 随着机械和其它设备在工厂自动领域中，多种整合快速变化的影响，设计省时、省力、自动化控制是必然的趋势。在欧美早期的自动化机械，其控制部门，是由继电器、按钮开关、计时器、计数器及感测开关等所构成，已达到控制目的。但是在生产线上，为应付各种管是的控制，其控制器经常面临需要修改的情况，而且计时器或计数器，也无法达到同步操作于是要求下列条件设计可程式控制器：

1.体积小
2.容易维修，可靠性高
3.可重复使用
4.容易设定或更变程式
5.适用于工厂恶劣环境 （科教范文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
6.价格低
7.能与电脑链结操作
于是工程师们开始将继电器控制相同或相近的动作功能归纳，写出了动作流程图，称为阶梯流程图，虽然符合上述一些条件，但价格高，体积庞大，而且继电器接触不良，所以再经过改良，当时由于半导体业，建议用微处理机(CPU)为主的控制方式处理，因而第一台可程式就诞生。

可程式共控器简称PC或PLC，为了与个人电脑PC区别，所以国人惯用PLC称呼。
由于为处理机技术进步，可程式控制器加入了人机介面功能、演算与通信功能等，始可程式控制器更弹性化与功能化，由于CMOS的技术不断的进步，记忆体容量的增加，于是程序控制的石化工厂或制程工厂亦大量使用可程式控制器，并与电脑连线，结合图控系统，作更完善的监控系统图面。
二.优点与应用
可程式控制器的使用，改善了很多传统继电器的缺点，其设计更趋人性化，所以是值得去了解与使用的控制器 它具有下列的姓优点
1.利用微处机处理资料，运算与通信能力强
2.可程式化的设计，修改程式容易
3.体积小，适合各种环境
4.抗杂讯
5.模组化设计，扩充容易
6.自我诊断功能强
7.系统可信度高，稳定
8.人性化设计与亲和力
三.未来发展
由于科技的进步，可程式控制器的功能亦随着增强，而且CPU的处理速度不断的提高，往后PLC的资料演算处理将更快，以往集中控制管理的方式，会随着通信能力的提升而成为分散式控制系统。
图控与人机介面对可程式控制系统亦是相当重要。未来的PLC并不是只有顺序控制功能，而是配合电脑、控制、通讯成为一个全能性，具容易操作的控制器。

贰、设计原理
一.基本原理
可程式控制器在日本发展相当快速，因为它是由顺序控制演变而来，所以有人称为顺序器或称为顺序控制器

（转载自科教范文网http://fw.nseac.com）

工业自动控制依其应用的特性，可分为两种(1)为数值控制，俗称NC控制，它是强调量测与定位的精准度，(2)顺序控制，俗称SC控制，它强调的是阶段、进步、程序过程等等。NC控制讲求的每一动作的尺寸或物理量的精准度。而顺序控是先讲求先后顺序的过程，其定位或物理量的量测是由外部装置例如光电感测器，进阶开关等来决定。
制于顺序控制器，大致亦可分成两类型(1)单纯进行ON/OFF反覆动作的顺序控制器，(2)依据某条件，作ON/OFF控制的条件控制。
二.概念设计
对目标和目的的控制方式，赋予明确的概念与方向的阶段。如要组立生产线的自动化时，将自动化的目的、规模、生产效益、投资效果等，与自动化案对照，并用图表方式表示，如有修正，必须立即在图表上表示，以减少问题的发生。

三.功能设计
对控制内容要进行评估分析，并对各种控制设备的规格要明确化阶段。例如在立组生产线上，决定零件供给方式，输送带速度等规格，都要明确化，而且在施工期间工程、机器、控制等部门介面部分，事先要获得充分沟通协调，以免日后出问题。

四.具体设计
具体对应所需的硬体设备，包括可程式控制器的机种、感测器的型态，输出的机件与操作的机件等细部的设计阶段。
在软体方面要对时序图与流程图，作确认合规格整理，并进行程式设计与编码作业。
其他有关操作方式，例如手动操作移向自动操作或自动操作移向手动操作的条件要明确，各方面的安全性要检讨，然后反映到系统设计上。

五.可程式控制设计
在此阶段，并不是立即化电路图，而是先将各种规格再一次详细分析，然后掌握正确的时序图和流程图，再作电路的设计工作。
时序图很适合顺序控制的程序，因为它是每一段时间变化的阶梯控制。 （转载自http://www.ＮＳＥＡＣ.com中国科教评价网）
流程图是将控制设备和资讯流程，依据处理顺序付于图形标记，所以称它为流程图，一般用于流程图的图形标记，会因形状不同而其含意不相同
流程图越详细，对于设计电路越能够完善，所以在进入绘制电路图(阶梯图)前，流程图与时序图示不能缺少的。
参、制作过程
 一.硬体加工程流程：
1.首先，先大略将系统架构大略设计会出再将零件与零件之间的相关位子大致拟定，以便组装。
2.再将绘图完成的木板，钻洞、研磨、喷漆。
3.依序把按钮、开关、灯座、固定于木板上。
4.完成按钮、开关、灯座以及PLC之配线组装。

1.基板设计规划→裁切→钻孔→喷漆

 

 

              
                木板
2.电器元件选购

 

 

 

 

             

              开关及按钮

 

                 

                  电线

 

 

 

 

 

                 灯座

 

 

               端子座
3.组装→测试→完成
完成照与组合照

肆、实验测试
名称：抢答电路 （科教作文网http://zw.ΝsΕac.cOM编辑）
设备需求：
1. A1 PLC      1只   
2.PB 按钮开关 4只
3.灯泡        3只
三.实习说明:
模拟综艺节目机智问答时，每位来宾桌前有一抢答按钮与一灯号，当主持人说明完题目后开放抢答，只要有一位来宾抢先按钮，该位来宾桌前之灯号即亮起，此时其他来宾即使按钮，其桌前之灯号也不会亮。当主持人重新启动其桌前之归零按钮，则来宾前灯号熄灭，此时可以进行下一回之抢答。
四:PLC硬体配线图
1.将灯泡1.2.3号采用共COM并联方式连接于A1PLC输出接点430.431.432上，如上图。
2.将按钮开关PB0.1.2.3采用无电压输入连接于A1PLC，输入接点400.401.402.403上，如上图。
五:PLC阶梯图:

六:PLC程式:
1  LD    x401
2  OR    y430
3  ANI   y431
4  ANI   y432
5  ANI   x400
6  OUT   y430
7  LD    x402
8  OR    y431
9  ANI   y430
10 ANI   y432
11 ANI   x400
12 OUT   y431
13 LD    x403
14 OR    y432
15 ANI   y430
16 ANI   y431
17 ANI   x400
18 OUT   y432

伍、结论
   这次实验让我们了解到PLC在生活上面是能有非常多的应用可能，让我们更方便许多。能应用在汽车、粮食加工、化学制药…等行业都有使用到。而且编程容易、抗干扰能力强、体积小不占空间、使用方便、适应面广、可靠性高…等等优点。可预见将来PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，是无可取代的。

陆、参考文献

 [1] 吴炳煌，PLC可程式控制器原理与实习，高立书局，1994。
[2] 雅虎奇摩知识