S7-200PLC课程设计1

S7-200PLC课程设计1
《可编程控制器》
课程设计指导书
（西门⼦S7-200）
PLC课程设计选题：
设计⼀停车场车位控制
设计⼆病床呼叫系统
设计三⾃动双层停车场控制设计
设计四⾃助洗车机控制设计
设计五机械⼿臂搬运加⼯流程控制
设计六⾃动售货机的控制设计
设计七⼗⼈投票机设计
设计⼋电⼦计算器设计
设计九电动机顺序启动/停⽌控制
设计⼗三相电热器控制
设计⼗⼀三部电动机启动停⽌控制程序设计
设计⼗⼆两部抽⽔机控制程序设计
设计⼗三绕线转⼦电动机正逆转控制程序设计
设计⼗四三相感应电动机定时正逆转
设计⼗五附直流剃车三相感应⽬电动机Y-△启动控制程序设计设计⼗六台车呼叫控制设计⼗七摇臂钻床控制器
设计⼗⼋液压传动组合机床控制
设计⼗九PLC在注塑机控制中的应⽤
设计⼆⼗PLC在MB322型联合烫剪机上的应⽤
设计⼆⼗⼀⾃动喷泉的PLC控制
设计⼆⼗⼆四层电梯模型的PLC控制
设计⼆⼗三⼩车多⽅式运⾏的PLC控制
设计⼆⼗四装瓶流⽔线的PLC控制
设计⼆⼗五⾃动旋转检测的PLC控制
设计⼆⼗六步进电机的PLC控制
设计⼆⼗七交流电机的PLC控制
设计⼆⼗⼋基于软PLC的步进电机控制
设计⼆⼗九基于软PLC的交通信号灯控制
设计三⼗基于软PLC的多种液体混合控制
⼀、PLC控制系统设计概要
学习PLC的最终⽬的是能把它应⽤到实际控制系统中去。

对于初学者来说，不知如何⼊⼿设计⼀个控制系统。

若遇到实际的⼯业控制项⽬，需采⽤PLC控制，往往不知所措。

本指导书将课程设计的选题提供给⼤家，就是通过⾃⼰所学的电⽓控制及PLC 的基础知识以及PLC的基本实验的体会，来进⾏分析综合、全⾯地考虑问题，联系实际，设计⼀个经济、实⽤及可靠的控制系统。

（⼀）、PLC控制系统设计的基本原则
在PLC控制系统设计时，应遵循以下基本原则：
1、⼤限度地满⾜被控对象的控制要求。

设计前，应深⼊现场进⾏调查研究，
搜索资料，并与机械部分的设计⼈员和实际操作⼈员密切配合，共同拟定电⽓控制⽅案，协同解决设计中出现的各种问题。

2、在满⾜控制要求的前提下，⼒求使控制系统简单、经济、使⽤及维修⽅便。

3、保证控制系统的安全、可靠。

4、考虑到⽣产发展和⼯艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。

（⼆）、PLC控制系统设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与⽤户输⼊、输出设备连接⽽成的。

因此，PLC控制系统的基本内容包括：
1、择⽤户输⼊设备（按钮、操作开关、限位开关和传感器等）、输出设备（继
电器、接触器和信号灯等执⾏元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。

这些设备属于⼀般的电⽓元件，其选择的⽅法在其它课程及有关书籍中已有介绍。

2、PLC的选择。

PLC是PLC控制系统的核⼼部件，正确选择PLC，对于保证整
个系统技术经济性能指标起着重要作⽤。

选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、I/O点数（模块）的选择、电源模块以及特殊功能模块的选择等。

3、分配I/O点，绘制电⽓连接接⼝图，考虑必要的安全保护措施。

4、设计控制程序。

包括设计梯形图、语句表（即程序清单）或控制系统流程
图。

控制程序是控制整个系统⼯作的软件，是保证系统正常⼯作、安全可靠的关键。

因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满⾜要求为⽌。

5、必要时还需设计控制台（柜）。

6、编制系统的技术⽂件。

包括说明书、电⽓图及电⽓元件明细表等。

传统的电⽓图，⼀般包括电⽓原理图、电⽓布置图及电⽓安装图。

在PC控制
系统中，这⼀部分图可以统称为“硬件图”。

它在传统电⽓图的基础上增加了PLC部分，因此，在电⽓原理图中应增加PLC的I/O 输⼊、输出电⽓连线图（即I/O接⼝图）。

此外，在PLC控制系统中，电⽓图还应包括程序图（梯形图），可以称之为“软件图”。

向⽤户提供“软件图”，可便于⽤户在⽣产发展或⼯艺改进时修改程序，并有利于⽤户在维修时分析和排除故障。

（三）、PLC控制系统设计的⼀般步骤
设计PLC控制系统的⼀般步骤见下图所⽰。

1、流程图功能说明：
①根据⽣产的⼯艺过程分析控制要求。

如需要完成的动作（动作顺序、动作
条件及必须的保护和联锁等）、操作⽅式（⼿动、⾃动；连续、单周期及单步等）。

②根据控制要求确定所需的⽤户输⼊、输出设备。

拒此确定PLC的I/O点数。

③选择PLC。

④分配PLC的I/O点，设计I/O电⽓接⼝连接图（这⼀步也可结合第2步进⾏）。

⑤进⾏PLC程序设计，同时可进⾏控制台（柜）的设计和现场施⼯。

在设计传统继电器控制系统时，必须在控制线路（接线程序）设计完成后，才能进⾏控制台（柜）设计和现场施⼯。

可见，采⽤PLC控制，可以使整个⼯程的周期缩短。

2、PLC程序设计的步骤
①对于较复杂的控制系统，需绘制系统流程图，⽤以清楚的表明动作的顺序和条件。

对于简单的控制系统，也可省去这⼀步。

②设计梯形图。

这是程序设计的关键⼀步，也是⽐较困难的⼀步。

要设计好梯形图，⾸先要⼗分熟悉控制要求，同时还要有⼀定的电⽓设计的实践经验。

③根据梯形图编制程序清单。

④⽤编程器将程序键⼊到PLC的⽤户存储器中，并检查键⼊的程序是否正确。

⑤对程序进⾏调试和修改，直到满⾜要求为⽌。

⑥待控制台（柜）及现场施⼯完成后，就可以进⾏联机调试。

如不满⾜要求，再回去修改程序或检查接线，直到满⾜为⽌。

⑦编制技术⽂件。

⑧交付使⽤。

⼆、PLC控制系统设计选题
题⽬⼀、卧式车床电⽓控制系统
1．设备概况
车床是机床中应⽤最⼴泛的⼀种，它可以⽤于切削各种⼯件的外圆、内孔、端⾯及螺纹。

车床在加⼯⼯件时，随着⼯件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。

但⽬前中⼩型车床多采⽤不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，所以它的控制电路⽐较简单。

为满⾜加⼯的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，这个要求⼀般是通过改变主轴电动机的转向或
采⽤离合器来实现的。

进给运动多半是把主轴运动分出⼀部分动⼒，通过挂轮箱传给进给箱来实现⼑具的进给。

有的为了提⾼效率，⼑架的快速运动由⼀台进给电动机单独拖动。

车床⼀般都设有交流电动机拖动的冷却泵，来实现⼑具切削时冷却。

有的还专设⼀台润滑泵对系统进⾏润滑。

2．控制要求
(1) 主要控制电器为三台电机：主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。

三台电机都要有短路保护措施。

主电动机和冷却泵电机采⽤热继电器进⾏过载保护
主电动机要采⽤降压起动⽅式起动
主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采⽤反接制动
主回路负载的电流⼤⼩能够监控，但要防⽌启动电流对电流表产⽣冲击。

机床要有照明设施
表3-1 车床控制系统信号说明
3．设计任务
1) 根据控制要求，进⾏卧式车床电⽓控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。

2) 根据控制要求，编制卧式车床控制PLC应⽤程序。

3) 编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。

②基于PLC的卧式车床电⽓控制系统电路图。

③PLC控制程序（梯形图和指令表）。

④电器元器件的选择和有关计算。

⑤电⽓设备明细表。

⑥参考资料、参考书及参考⼿册。

⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决⽅法、对设计的认识和建议等。

课题⼆、摇臂钻床电⽓控制系统
1．设备概况
钻床可以进⾏多种形式的加⼯，如；钻孔、镗孔、铰孔及攻螺纹。

因此要求钻床的主轴运动和进给运动有较宽的调速范围。

Z3040型摇臂钻床的主轴的调速范围为50:1，正转最低转速为40 r/min，最⾼为2000 r/min，进给范围为0.05～1.60 r/min。

它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。

也有的是采⽤多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。

钻床的种类很多，有台钻、⽴钻、卧钻、专门化钻床和摇臂钻床。

台钻和⽴钻的电⽓电路⽐较简单，其他型式的钻床在控制系统上也⼤同⼩异。

摇臂钻床适合于在⼤、中型零件上进⾏钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等⼯作，在具有⼯艺装备的条件下还可以进⾏镗孔。

摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由⼀台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。

故主电动机只有⼀个旋转⽅向。

摇臂钻床除了主轴的旋转和进给运动外，还有摇臂的上升、下降及⽴柱的夹紧和放松。

摇臂的上升、下降由⼀台交流异步电动机拖动，主轴箱、⽴柱的夹紧和放松由另⼀台交流电动机拖动。

通过电动机拖动⼀台齿轮泵，供给夹紧装置所需要的压⼒油。

⽽摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采⽤⼿动。

此外还有⼀台冷却泵电动机对加⼯的⼑具进⾏冷却。

2．控制要求
(1) 主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。

(2)主电动机和液压泵电机采⽤热继电器进⾏过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时⼯作，不设过载保护。

(3)摇臂的升降，主轴箱、⽴柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。

(4)摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压⼒油，经分配阀体进⼊摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。

同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。

如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂
的可靠松开后⽅可使摇臂上升或下降，可使⽤限位开关控制。

当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停⽌上升。

当持续1~3s后，液压泵电动机反转，使压⼒油经分配阀进⼊的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停⽌，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。

(5)摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进⾏，否则将造成电源两相间的短路。

摇臂钻床电器元件列表
(6)因为摇臂的上升或下降是短时的调整⼯作，所以应采⽤点动⽅式。

(7)摇臂的上升或下降要设⽴极限位置保护。

(8)⽴柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与⽴柱的松开及夹紧控制可以单独进⾏，也可以同时进⾏。

由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进⾏控制。

SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进⾏，扳到左边位置时为⽴柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。

SB5是主轴箱和⽴柱的松开按钮，SB6为主轴箱和⽴柱的夹紧按钮。

(9)主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：⾸先将组合开关SA2扳向右侧。

当要
主轴箱松开时，按下按钮SB5，经1～3s后，液压泵电动机正转使压⼒油经分配阀进⼊主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。

主轴箱和⽴柱松开指⽰灯HL2亮。

当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6，经1～3s后，液压泵电动机反转，压⼒油经分配阀进⼊主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。

同时指⽰灯HL3亮，HL2灭，指⽰主轴箱与⽴柱夹紧。

(10)当将SA2扳到左侧时，⽴柱松开或夹紧。

SA2在中间位置按下SB5或SB6
时，主轴箱和主柱同时进⾏夹紧或放松。

其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。

(11)机床要有照明设施
3．设计任务
1) 根据控制要求，进⾏摇臂钻床电⽓控制系统硬件电路设计，包括主电路、
控制电路及PLC硬件配置电路。

2) 根据控制要求，编制摇臂钻床控制PLC应⽤程序。

3) 编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。

②基于PLC的摇臂钻床电⽓控制系统电路图。

③PLC控制程序（梯形图和指令表）。

④电器元器件的选择和有关计算。

⑤电⽓设备明细表。

⑥参考资料、参考书及参考⼿册。

⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及
解决⽅法、对设计的认识和建议等。

三、PLC控制系统设计说明书
1.课题名称及要求
2.设计⽅案论证(包括设计框图或时序图)
3.PLC的选择
4.I/O地址分配
5.程序设计（梯形图、语句表。

包括注释）
6.PLC的I/O接线图
7.系统调试及分析
8. 课程设计的⼼得
9. 参考资料。