PLC课程设计-舞台灯光的模拟及机械手的模拟控制工程设计

设计报告应包括以下几点:
PLC 课程设计课题舞台灯光的模拟及机械
手的模拟控制工程设计
院系电子信息工程学院专业电气自动化（船舶电气）班级电气095
姓名
学号
完成日期2011年9月25日指导教师
实训地点
论文概述：
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源； b. 中央处理单元(CPU)；
c、存储器；
d、输入输出接口电路；
e、功能模块;
f、通信模块。

PLC作为一种特殊形式的计算机控制装置, 比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性．在自动化领域有着广泛的应用，而本文所介绍的舞台灯光和机械手程序，就是其中典型的代表。

课题一：舞台灯光的模拟控制
一、课程设计目的与要求：
随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC在工业控制领域内得到十分广泛地应用。

从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从柔性制造系统、工业机器人到分散式网络化控制系统，PLC都承担着及其重要的角色。

从应用的角度来说，学习PLC技术不仅要靠掌握系统配置和编制程序的方法，更需要通过具体的编程操作实践训练，系统集成（PLC外部接线、输入信号处理、输出控制对象、功能模块组装）实训，系统的调试、纠错和运行等实践环节，才能不断加深对PLC指令功能及特点的理解和认识，掌握编程方法，提高编程技巧，真正具备PLC技术的综合应用和设计能力。

二、设计内容及控制要求（流程图及文字说明）
（1）本实验是用PLC构成舞台灯光控制系统，按启动按钮，按以下规律显示：
1--2--3—4—5—6—7—8—9—10-11-12-13-14-15-16-15-......-1-12-123-1234 -......至全亮间隔1S闪烁3次,78-6789-5678910-全亮闪烁3次,1-13-135-......至奇数灯全亮，2-24-246......至偶数灯全亮，116-215-314- (78)
78-69-510-……-116
如此循环。

以上闪烁以间隔一秒为准。

按下停止按钮，程序马
上停止运行。

（2）舞台灯光的
模拟实验面板图
(3)流程图
按下停止按钮SB2后,程序马上停止运行。

三、仪器设备：
FX2N-48MR控制器、FX20P-E型编程器、输入输出接口单元、通信单元、电脑及编程软件、控制对象设备等等。

四、PLC硬件接线图：
五、PLC控制输入输出分配表、梯形图及指令表，及其工作原理：
（1）输入输出分配表
（2）梯形图
（3）指令表
（4）工作原理
当按下启动按钮X1时，按照如下规律显示：1—2-3—4—5—6—7—8—9—10-11-12-13-14-15-16-15-……-1-12-123-1234-……至全亮间隔1S闪烁3次,78-6789-5678910-全亮闪烁3次,1-13-135-……至奇数灯全亮，2-24-246……至偶数灯全亮116-215-314……-78,78-69-510……-116如此循环，以上闪烁以间隔一秒为准。

当按下停止按钮x1时，此时Y0——Y17全部被复位，舞台灯光全部熄灭，同时计数器T0——T11、辅助继电器M0——M16、计数器C0——C2被清零等待下次的启动。

课题二：机械手动作的模拟控制
一、课程设计目的与控制要求（流程图及文字说明）：
1、课程简介：
机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动化装置，它能部分的代替人的手工劳动。

较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。

在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

本文的设计是利用PLC控制灯泡的开与关来实现机械手对物体的搬运过程。

通过按钮来进行对机械手的控制，不仅有自动控制简单方便，而且还有手动控制以满足条件的需要。

2、设计要求：
图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。

另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：
为了满足生产的需要，很多工业设备要求设置多种工作方式，例如手动放式和自动方式。

自动方式又分为自动返回原点、单步、单周期和连续等工作方式。

各种运行方式的含义如下：
手动运行：用各自的按钮使各个负载单独接通或断开的方式。

回原点运行：该方式下按回原点按钮时，机械自动向原点回归。

单步运行：按一次起动按钮，前进一个工步（或工序）。

单周期运行：在原点位置按起动按钮，自动运行一个周期后再在原点停止。

在中途按停止按钮时就停止运行，再按起动按钮则从断点处开始运行，完成之后原点自动停止。

连续运行：在原点位置按起动按钮，开始连续的反复运行。

若中途按停止按钮，动作将继续到原点为止才停。

3、机械手动作的模拟实验面板图
此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。

4、流程图
按下停止按钮SB2后,程序马上停止运行。

三、仪器设备：
FX2N-48MR控制器、FX20P-E型编程器、输入输出接口单元、通信单元、电脑及编程
软件、控制对象设备等等
四、PLC 硬件接线图：
五、PLC 控制输入输出分配表、梯形图及指令表，及其工作原理：
（1）输入输出分配表
下限位 上限位 右限位 左限位 上行 左行 松开 下降 右行 加紧 手动 回原点 单步 单周期 连续 回原点启动
启动 停止
输入输出启动按钮X000 下限开关X001 下降Y000 上限开关X002 右限开关X003 加紧、放松Y001 左限开关X004 复位按钮X005 上升Y002 停止按钮X006 手动X007 右行Y003
单步X010 单周期X011 左行Y004
自动X012 回原点X013 原点指示Y005 下降按钮X014 上升按钮X015 ————
右移按钮X016 左移按钮X017 ————
夹紧按钮X020 放松按钮X021 ————（2）梯形图
（3）指令表
六、收获、体会
本次课题的设计基本是根据PLC及电气的相关知识来完成的，可以看出在工业生产过程中自动化控制的应用是多么的广泛。

考虑到可编程控制的诸多优势以及方便调试与修改，本设计选用了此方法来实现控制。

PLC的程序设计是PLC应用的最关键问题，也是整个电气控制系统设计的核心。

当拿到一个课题时首先要对它进行系统分析，熟悉系统控制对象确定控制范围，然后制定控制方案，进行PLC选型，接着对硬件和软件进行设计，所有这些确定后才能开始真正的设计即编制程序。

程序的编制一定要和硬件的设置对应起来，否则就算编程正确也不能正确输出。

就一个课题而言它的要求只是个大概的控制情况，而在设计中一些具体的细节类控制方案要靠自己去完善，有时候为了方便观看运行后的效果可以添加一些辅助元件，如指示灯之类的输出元件。

整个设计过程实际是对我们所学知识的综合考核，除次之外，论文的写作其中使用到许多计算机的知识和专业知识，例如使用CAD软件来画图截图，熟练操作WORD 以及EXCEL软件，以及其他相关知识等等。

设计的完成不仅巩固和提高了我们的专业知识还使我们学到了许多书本以外的东西，遇到问题先自己分析考虑再和同学讨论并向老师请教，在实际运行时锻炼了自己的动手能力，调试过程
也是发现错误和改正错误的过程，在实践中不断完善。

当真正的调试成功时内心的激动是无法言表的，只有真正亲身体验才能明白，设计的成功是对自己的一个肯定，对在学校三年所学知识的一个考验，虽然只是很小的一个方面却也达到了真正意义上的锻炼。

现在该课题的设计已经结束，虽然设计内容不算复杂，但对我来说还是一个巨大的挑战。

在这期间，我努力的向同学请教，和同学交流，积极借阅资料，这些都让我有了很大的进步。

又经过老师的耐心讲解和指导，该设计得以顺利的完成。

七、列出参考文献
1. 《可编程控制器教程》王兆义主编．北京：机械工业出版社， 2004 2．《电机控制与供电基础》张继和等编．成都：西南交通大学出版社， 2000 3．《电气控制及可编程控制器》张风珊主编．北京：中国轻工业出版社， 1999 4．《PLC技术及应用》齐从谦等编．北京：机械工业出版社， 2001 5．《可编程控制器原理与程序设计》谢克明等编．北京：电子工业出版社， 2002 6．《可编程控制器》常斗南主编．北京：机械工业出版社， 2002。