电气控制与PLC自动售货机的控制设计

电气控制技术

课程设计

题目: 自动售货机的控制设计

院系名称：电气工程学院

专业班级：电气F1201

学生姓名：邹海宏

学号： 201223910311 指导教师：王艳芳

电气控制与PLC课程设计任务书

目录

1 系统概述 (1)

2 方案论证 (2)

2.1PLC系统控制介绍 (2)

2.2 总体设计思路 (3)

3硬件设计 (4)

3.1 系统的原理方框图 (4)

3.2 主电路 (5)

3.3 I/O分配 (6)

3.4 I/O接线图 (6)

3.5 元器件选型 (7)

3.5.1 PLC的选型 (8)

3.5.2 CD4511 七段数码管译码器 (9)

4 软件设计 (10)

4.1 主流程 (10)

4.2 梯形图 (11)

5 系统调试 (15)

设计心得 (16)

参考文献 (18)

1 系统概述

自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算，并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反映。本次设计的自动售货机设有6个按钮，分别可以实现启动、停止、选择三种饮料和退币六种操作，并且有3个投币孔，投入的钱的总额和剩余的钱的总额可以通过外接的两片LED数码管显示，同时可以根据消费者投入的总额限制可购买的商品，可以退回多余的钱币。本次设计能很好的完成对自动售货机的控制，使用起来快速方便，可以满足使用者的需求。

可编程控制器（PLC）是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主的自动控制装置；它具有存储控制程序的存储器，能够按照控制程序，将输入的开关量（或模拟量）进行逻辑运算、定时、计数和算术运算等处理后，以开关量（或模拟量）的形式输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC 得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。

PLC控制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器、六个按钮开关（分别为启动按钮、停止按钮、退币按钮、汽水选择按钮、花茶选择按钮和咖啡选择按钮）、三个指示灯（分别为汽水指示灯、花茶指示灯和咖啡指示灯）、和两个七段数码管。传感器用来接收投币信号，传送投币量的多少；按钮开关分别对系统功能进行控制，当投入的钱币够某一种饮料时，按下这种饮料的选择按钮时才会有饮料送出，有剩余钱币时，还可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币；三个指示灯分别用来只是哪种饮料可以选择，只有投币量大于或等于这种饮料的价格时，这种饮料的指示灯才会亮；同时，还有两个七段数码管，用于显示当前剩余的总钱币。具体对自动售货机的控制要求如下：

1．自动售货机有3个投币孔，分别为1元、5元和10元。

2．售货共有3种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡。

3．如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额。

4．投币总额或当前值显示在7段数码管上。

5．投币值等于或大于12元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。

6．投币值等于或大于15元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和花茶。

7．投币值等于或大于20元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示3种均可选择。

8．按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，3s后自动停止，表示饮料已经掉出。

9．动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于10元，则先退10元再退1元，如果小于10元则直接退1元的。

2 方案论证

2.1 PLC控制系统介绍

PLC是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主，具有存储控制程序的存储器，能够按照控制程序，将输入的开关量（或模拟量）进行逻辑运算、定时、计数和算术运算等处理后，以开关量（或模拟量）的形式输出，控制各种类型的机械或生产过程的自动控制装置。具有以下特点:

1) 可靠性高，抗干扰能力强；无触点免配线，采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施，适应于各种恶劣的工业环境。

2) 编程简单，容易掌握；采用梯形图方式编写程序，与继电器控制逻辑的设计相似。

3) 功能完善，灵活方便；不仅有开关量逻辑控制功能和步进、计数功能，还具有模拟量处理、温度、位置、通信等功能。

4) 体积小，质量小，能耗低；采用大规模集成电路芯片构成。

图2.1 PLC控制系统设计步骤流程图

2.2 总体设计思路

自动售货机是可以完成无人自动售货的商业自动化设备。他不受任何场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及，传统的自动售货采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。PLC不但可以实现类似控制功能，还具有高可靠性，编程简单，功能强，能耗低，调试方便等优点。自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次课程设计的要求是可识别三种钱币，

分别是1元、5元、10元，采用三个按钮进行模拟，自动售货机共出售三种货物，其价格分别定为12元、15元、20元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，三种货物分别用三个小灯泡代替进行模拟。除此之外，本次设计还涉及了了显示、找零、出货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零退币，且退币指示灯闪烁。由于售货机的全部功能是在下位机上模拟的，而监控是用上位机组态王进行实时监控。所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟替代的，这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实售货机的运行。

图2.1 自动售货机的顺序功能图

3 硬件设计

3.1 系统原理方框图

自动售货机是售汽水、花茶和咖啡这三种饮料，它的售货过程是：首先由顾客按下商品选择开关，然后顾客投入的硬币（投入硬币的面值和剩余值由PLC 驱动数码管显示）经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬

币。然后由顾客选择，同时PLC 控制，使PLC 的输出口上有相应的信号输出。最

后输出饮料。

自动售货机控制系统硬件组成原理方框图如图所示：

图3.1 自动售货机控制系统硬件组成原理方框图

3.2 主电路

图3.2 自动售货机的主电路

3.3 I/O分配

输入输出单元通常也叫I/O单元，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对象，以实现控制目的。此次设计的PLC控制的自动售货机控制系统的I/O分配表如下：

表3.3 自动售货机 I/O分配表

3.4 I/O接线图

根据要求，将输出均用指示灯代替，由此绘出PLC控制电路接线图，如图所示。

图3.4 自动售货机I/O接线图

3.5 元器件选型

自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次课程设计的要求是可识别三种钱币，分别是1元、5元、10元，采用三个按钮进行模拟，自动售货机共出售3种货物，其价格分别定为12元、15元、20元，当投币数大于等于货物价格时，该种货物的指示灯亮，表示可以进行购买，3种货物分别用3个信号灯进行指示。除此之外，本次设计还涉及了显示、找零等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，PLC的外围接口由两个CD4511连接两个数码显示管，以显示投币总数和购买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进

行清零。整个系统由三个可以感受到投币量的传感器、六个按钮开关、三个指示灯、和两个七段数码管和两片CD4511组成。

图3.5.1 PLC硬件结构图

3.5.1 PLC的选型

PLC的硬件主要由中央处理器，存储器，输入单元，输出单元，通信接口，扩展接口，电源等几部分组成。其中，CPU是PLC的核心；输入/输出单元是CPU 与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器，上位计算机等外部设备。

现在世界上PLC的生产厂家有200多家，提供400多个品种的PLC供用户选择，目前我国市场上主要的PLC产品有：西门子公司的S7-400/300/200系列、施奈德公司的momentum等、还有就是日本的欧姆龙、三菱、松下等公司的产品。西门子公司生产的PLC可靠性高，特别适用于大的工业控制系统，造价比较高，

对于小型的自动售货机的控制系统来说成本过高。

相反，目前我国市场上主流的小型的三菱PLC就比较合适，三菱公司生产的小型PLC的代表为FX-2N系列的PLC、它具有丰富的内部资源：程序存储器具有16K步的最大存储容量，128种应用指令，还具有184点8进制编号的输入点数，184点8进制编号的输出点数，普通型、掉电保持性和赋予特殊用途型三种内部继电器，以及状态寄存器、定时器、计数器、数据寄存器、常数与指针等功能与资源。可靠性高、造价低，对于自动售货机的控制中心就特别的合适。因此，本次设计采用的PLC为三菱公司生产的FX-2N系列单片机。

3.5.2 CD4511七段数码管译码器

CD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。其引脚图，其各引脚功能如下：

LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。

BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。

LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0 时(LT=1 且 BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0转为1以前的资料。

图3.5.2 CD4511引脚图

4 软件设计

4.1 主流程

系统的总体结构流程图如下：

图4.1 系统总体结构流程图4.2 梯形图

系统梯形图如下图所示：

5 系统调试

首先接好系统的硬件电路，然后将梯形图下载到PLC中，再运行程序。在整个程序的调试过程中，我遇到了一些问题，最初的设计比较简单，只是将投币，购买的过程考虑进去，而没有将投币后显示模块加进设计的方案中，后来在仔细阅读设计要求后，我又将显示模块加进设计的方案中，用了两个七段数码管和两个CD4511七段数码管译码器构成了PLC的外接显示部分，这样投入的总钱币和剩余的钱币数量就可以在数码管上显示出来。

在数码显示的过程中也遇到了一些问题，数码显示需要两片七段数码管，如果使PLC直接连接七段数码管的话，需要14个输出，输出接口过多，系统变得复杂化，在查找各方面的资料后，决定采用两片七段数码管译码器CD4511来驱动两片七段数码管，大大减少了输出点数，程序运行也简单得多，数码显示功能顺利实现。

在找零阶段，按下找零按钮后直接没有设计将数码显示清零功能，后来经过思考和仔细探讨整个系统，将找零部分又逐步进行了完善，将找零的过程在数码管上显示了出来，找零时只找两种钱币，即10元的和1元的，先找大面额的10元的钱币，后找小面额的1元的钱币，其内部进行减法运算，使得整个找零的过程清晰可见。

经过认真的调试，使整个系统能够按照要求完成各种工作，FX-2N系列PLC 控制的自动售货机的设计工作也最终完成。

图5.1 自动售货机调试图

设计心得

通过这一周的控制系统课程设计，可以说感受颇深啊！在自己的努力下，最终完成FX-2N系列PLC控制自动售货机系统的设计。本控制系统就是充分利用了PLC、接口电路芯片以及显示模块。实现了对自动售货机的控制，达到了设计的目的。这次设计的PLC控制自动售货机系统的主要内容包括设计出了硬件系统的接线图、梯形图等；并且系统具有启动、停止功能；运用功能指令进行PLC控制程序设计；还进行了系统调试，实现自动售货机的控制要求。这设计中的酸甜艰辛与成功的喜悦并不能用言语去表达。与其说完成这次课程设计，不如说学会关于PLC的一点点皮毛，因为在这一周的时间里，自己可以明显的感觉到认知的改变。之前从PLC和工程组态的老师那了解一些关于工程上的应用，现在通过大家的课程设计题目上，可以发现PLC的确离我们的生活很近。

在设计中运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。综合运用了所学的知识，理论与实际相结合，提出并论证设计方案，然后进行软、硬件的设计、制作与调试，最后获得正确的结果。加深了对所学理论知识的巩固，加强了建立PLC控制工业机械和生产过程系统的整体概念，初步掌握了PLC控制工业生产和社会生活的软、硬件开发方法，为以后进行实际的PLC软、硬件应用开发奠定了良好的基础。与此同时，也加强了我们对问题的分析解决能力，为以后的毕业设计和毕业后的工作做了充分的准备。作为一位电气工程及其自动化专业的学生，控制系统是我们的必修课，怎样使我们所控制变得更简便而又不影响控制效果，这是我们不论在工作还是在学习上都应该时刻注意的问题。关于这个问题，在这次的课程设计中，自己是深有体会。首先是分析课程设计要求，画出相应的流程图，这是所有设计都必须考虑，它的明确与否关系到后面的编程思路是否正确简便。其次是在编程的过程中使用简便的语句，在这次课程设计的编程中，对于这点，我可伤透脑筋。由于我在编程时

是从单个模块开始的，所以导致之前设计好的各个组合在一起时就变得不那么的让人满意。好在我有一颗好奇摸索的心，尝试去解决问题，只有这样才能最终从根本上解决所有的难题。重要的不是结果而是在过程中学会了什么！总体来说,这次课设我受益匪浅。在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次控制系统课程设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高。同时,非常感谢老师的指导和同学们的帮助,我才能顺利完成这次的课程设计,谢谢大家!

电气控制与PLC(设计题)

《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路

3．为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵能同时控制两台电动机的停止； ⑶当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止 4．试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出梯形图程序

5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动

6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制，画出PLC的I/O端子接线图，并写出 梯形图程序

7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求： 1）能实现启、停的两地控制； 2）能实现点动调整； 3）能实现单方向的行程保护； 4）要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动，行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求： 1）能自动实现前进—后退—停止到原位； 2）工作台前进到达终点后停一下再后退； 3）工作台在前进中可以立即后退到原位；

4）有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2，要求： 1） M1启动后，M2才能启动； 2） M1停止后，M2延时30秒后才能停止； 3） M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图，并编写梯形图控制程序

电气PLC控制系统设计任务书

电控及PLC课程设计 任务书 电气工程及其自动化专业 盐城工学院电气工程学院

课程设计总体要求安排 一.教学目的与任务 电气控制与PLC是一门实践性要求较高的课程，学生除了在课堂内理解掌握本课程相关的理论知识外，必须通过一定实验室环境内的课题训练，实际动手设计和调试应用程序，进一步加深和强化课程理论知识应用。 课程设计要求根据电气控制设备的工艺要求，运用所学过的电气控制的基本控制环节、典型控制线路及PLC的基础知识，以及电气控制系统设计的基本方法、步骤，查找有关资料，设计电气控制线路，选择电器元件，整理设计资料。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为全面提高学生的综合素质及增强工作适应能力打下一定的基础。 鉴于本课程设计的重要性，要求每一位参加设计的同学必须做到态度端正积极，发挥自己的主动性，在课程设计过程中严谨认真的独立完成自己的课题设计，不得出现抄袭他人设计的现象，一经发现，该生课程设计成绩以不及格论处。 二.主要内容 1）PLC的认识与使用： PLC的外观、电源、输入/输出端口、COM端、通信接口、外部负载、负载电源、扩展单元、模块、编程器； 2）基本操作练习： 启动、停止、编程与程序传送、电源与输入/输出端口接线； 3）编程与仿真软件的学习与使用； 4）应用程序的设计与调试运行及演示。 三.基本要求 本课程设计共设10个应用设计题，每个学生选作1题，独立完成。 在课程设计中，学生是主体，应充分发挥他们的主动性和创造性。教师的主导作用是引导其掌握完成设计内容的方法。 为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点： 1）在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。 2）在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。

PLC电梯控制系统的设计

河南工业职业技术学院 毕业设计 题目 PLC电梯控制系统的设计系院电气工程系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师

前言 随着电子技术的发展，当前数字电器系统的设计正朝着速度快、容量大、体积小、重量轻的方向发展。推动该潮流发展的引擎就是日趋进步和完善的PLC设计技术。目前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能的要求，自上而下的完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直接生成器件。上述设计过程除了系统行为和功能描述以外，其余所有的设计几乎都可以用计算机来自动完成，也就说做到了电器设计自动化这样做可以大大的缩短系统的设计周期，以适应当今品种多、批量小的电子市场的需求。 电器设计自动化的关键技术之一是要求用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路，即要用所谓的硬件语言来描述硬件电路。所谓硬件描述语言及相关的仿真、综合等技术的研究是当今电器设计自动化领域的一个重要课题。 PLC的设计和开发，已经有多种类型和款式。传统的PLC各有特点，它们适合在现场做手工测量，要完成远程测量并要对测量数据做进一步分析处理，传统PLC是无法完成的。然而基于PC 通信的PLC，既可以完成测量数据的传递，又可借助PC，做测量数据的处理。所以这种类型的PLC无论在功能和实际应用上，都具有传统PLC无法比拟的特点，这使得它的开发和应用具有良好的前景。

目录 1.前言 2.电梯控制基本概念 3.电梯控制的组成 4.电梯控制的移动 5.电梯PLC系统的模拟组态 6.货运电梯重量超载的控制 7.总结 8.参考文献

2. PLC电梯控制的基本概念 电梯控制系统可分为电力拖动系统和电气控制系统两个主要部分。电力拖动系统主要包括电梯垂直方向主拖动电路和轿箱开关电路。二者均采用易于控制的直流电动机作为拖动动力源。主拖动电路采用PWM调试方式，达到了无级调速的目的。而开关门电路上电机仅需一种速度进行运动。电气控制系统则由众多呼叫按钮、传感器、控制用继电器、指示灯、LED七段数码管和控制部分的核心器件（PLD）等组成。PLC集信号采集、信号输出及逻辑控制于一体，与电梯电力拖动系统一起实现了电梯控制的所有功能。 电梯控制系统原理框图如图1所示，主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。 电梯控制系统的硬件结构如图2所示。包括按钮编码输入电路、楼层传感器检测电路、发光二极管记忆灯电路、PWM控制直流电机无线调速电路、轿箱开关电路、楼层显示电路及一些其他辅助电路等。为减少PLC输入输出点数，采用编码的方式将31个呼叫及指层按钮编码五位二进制码输入PLC PLC系统的其它设备 1 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。 2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 3 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

基于PLC的铣床电气控制系统设计

摘要 PLC是一种通用的自动控制装置其主要是以计算机技术为技术核心，它具有很强的抗干扰能力，高可靠性，直观而简单的编程，适应性强，完善的功能，接口功能强等一系列优点。因此在各行各业中得到了广泛的应用。铣床的传动装置主要是以各种电动机为动力其重要的是实现生产过程自动化的技术装置。在电气系统中是主干部分，也在国民经济中占到主导的低位得到广泛的应用。在我国早起的大多数铣床都是采用传统的继电器控制，而其接触器触点受机械运动的影响，触点的寿命会受到很大的影响，故障率也很高，可靠性远不及PLC控制。为此，提出了用PLC来对我们铣床进行电气控制，铣床我们主要是对我们工业应用中广泛的X62W万能的铣床进行控制，系统的介绍利用PLC对这种铣床进行控制的方法和方案。其中主要进行功能的分析，原理图的设计，梯形图的设计与编写进行调试，提高铣床的性能，提升经济效益及产品质量。 关键词：X62W铣床；电气控制；PLC；梯形图 目录 第一章绪论 0 1.1课题研究的目的和意义 0 1.2自动铣床的发展及现状 0 1.3 铣床简单介绍 (1) 1.3.1 铣床的选型 (1) 1.3.2 X62W万能铣床的特点 (2) 第二章可编程序控制器(PLC)简介 (2) 2.1 PLC工作原理 (2) 2.2 PLC的编程语言--梯形图 (2) 2.3 可编程序控制器PLC的优点 (3) 2.4 PLC选型标准 (3) 第三章 X62W万能铣床的硬件设计 (4) 3.1 X62W万能铣床电力拖动的特点及控制要求 (4) 3.2 X62W万能铣床元件选型 (4) 3.3 X62W万能铣床的主要结构及运动形式 (5)

皮带运输机PLC电气控制系统设计

皮带运输机电气控制系统设计

任务书 姓名：专业： 设计课题：皮带运输机电气控制系统设计 设计条件及要求： 设计条件:（1）起动：起动时为了避免在前段运输皮带上造成物料堆积，要求逆物料流动方向按一定时间间隔顺序起动。其起动顺序 为： （2）停止：停止时为了使运输皮带上不残留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止。其停止顺序为： （3）紧急停止：紧急情况下无条件地把PD-1、PD-2、YV全部同时停止。 （4）故障停止：运转中，当M1过载时，应使PD-1、PD-2、YV 同时停止。当M2过载时，应使PD-2、YV同时停止；PD—1在PD-2停止后延迟10s后停止。 （5）M1和M2电机功率都是5.5KW。 设计要求: 1、掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力；2、掌握可编程控制器的工作原理及结构特点；3、熟练掌握基本逻辑指令的应用；4、绘制系统的主电路图、继电接触器控制线路图（一张）； 5、编写设计说明书（一份）。 设计时间：自20**年**月**日至20**年**月**日 设计指导人（签字）：_________________________ 教研室主任（签字）：_________________________ 年月日

前言 (4) 一、机床电气控制技术课程设计的目的 (5) 二、设计的内容与步骤 (5) （一）设计的基本原则 (5) （二）设计的内容 (6) 三、系统传动方式的确定 (6) （1）往复运动工作机构传动方式的确定 (7) （2）传动方式的选择应使调速性质与负载特性相适 (8) （3）电动机起动方式的确定 (8) （4）电气系统的保护 (8) 四电气控制方案的确定 (13) （一）电气逻辑控制装置的选择 (13) （二）控制方式的选择 (14) （三）系统动作要求 (15) （四）确定I/O点数及PLC的选型 (16) 设计总结 (25) 感谢信 (26) 参考文献 (27)

基于PLC的机器人电气控制系统的设计

基于PLC的机器人电气控制系统的设计 摘要：随着电气自动化技术的日益成熟，其已逐步渗透入各行各业，并以机械化、可编程、误差小等优势大大提高了工作效率，促进了相关行业的发展。自20世纪70年代起，相关学者借助着计算机的独特优势研究电气工程技术，使其朝着自动化、智能化的方向发展。如今电气自动控制技术日益完善，改变了相关人员的工作方式，减少资源消耗并提高了工作效率。但随着工业产品及生产设备日新月异，诸多传统电气设备在设计方面存在着不足，我国自动化控制水平一定程度上低于欧美国家，不仅难以满足当今产品的质量需求，更影响了电气设备的正常使用。于是本文根据实际生产情况中对不同运行参数要求存在差异，而选择不同的监控方式并分析其各自存在的优缺点;另外对系统硬件、输入/输出电路进行设计，提出一种妥善的电气自动化设计，并与传统存在的自动控制系统进行对比分析。 关键词：PLC的机器人；电气控制；系统的设计 引言 机器人在专用机床及自动化生产线上应用十分广泛，主要用于搬动或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。本设计中的机器人采用关节式结构，它模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配，动作由液压驱动，并由电磁阀控制，动作顺序及各动作时间的间隔采用按时间原则控制的电气控制系统。PLC以其可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，使用方便可靠等特点，在机械制造业得到了广泛的应用。选用三菱公司的FX2N—32MR可编程序控制器对机器人的电气控制系统进行设计，提高了自动化程度和可靠度，效果良好。 1PLC技术简介 PLC技术是随着微机技术发展而出现的产物,该技术充分利用了微处理器技术的优点,弥补了传统控制技术中的功耗高、可靠性低等缺陷不足。PLC技术由美国科研人员在20世纪60年代提出,技术应用简单,无需进行采用专业的计算机语言进行编程,通过简单的继电器梯形图指令即可实现操作。PLC技术是一种可编程逻辑控制器,将其应用在电气自动化控制系统中,简化了控制程序,降低了自动化控制的能源消耗,提高了自动化控制的灵敏度,经过这些年的发展,PLC技术也越来越成熟,应用的领域也在不断扩大,提高了工业生产中的自动化控制水平,推动了社会经济的发展。 2PLC设计原则 PLC系统作为一个整体的设计，必须要符合有关设计原则，只有这样，才能真正提高设计效率，并有效减少运行错误。也就是说，一个良好的设计效果是很重要的。首先，在实际设计中，必须要尊重安全原则，提升系统可靠性，确保系统的正常运行。其次，在保证系统良好性能的基础上，尊重最低成本原则，提高制造企业的经济效益。 3PLC技术的优势 ①编程方便，操作简单。PLC技术编程采用简单的梯形图、逻辑图等基础编程语言，在程序编译和修改中不需要太过复杂的信息技术知识，为操作人员提供了便利。在程序修改调试中可以随时进行程序增减，容易操控，方便应用。②功能性强，性价比高。随着科技的发展，我国PLC技术也在进一步提高。一台小型的PLC中就可以囊括成百上千个编程元件，麻雀虽小五脏俱全，PLC完全可以实

基于PLC的数控车床电气控制系统设计

摘要 数控机床是一种机电一体化的数字控制自动化机床。早期的数控机床是依靠继电器逻辑来实现相应的功能。由于继电器逻辑是一种硬接线系统，布线复杂，体积庞大，更改困难，一旦出现问题，很难维修。这样的系统，其可靠性往往也不高，影响正常的生产。 本文正是针对这一问题展开工作的。本文介绍了用三菱FX2N微型可编程控制器对CK9930机床的电气控制部分的改造设计，重点阐述了数控机床PLC的功能、机床的电气控制原理及相应的PLC程序编制与调试三方面的问题。并且详尽地展示了PLC控制程序的开发过程。 根据数控车床所承担加工任务的特点，可知其操作过程比较复杂。要用PLC 控制车床动作，必须将PLC及其控制模块和相应的执行元件加以组合。所以在该控制程序的开发过程中，采用了模块化的结构设计方法。 本文主要完成了主轴控制、坐标轴控制、自动换刀控制、定时润滑控制以及报警处理等功能的PLC控制程序的开发。并且利用FXGP_WIN-C软件编写了该机床的PLC控制程序，并借助其运行、监控功能，通过相关设备，观察了程序的运行情况。 关键词：PLC控制，数控车床，梯形图

目录 第一章概述 (1) 1.1 数控系统的工作原理 (1) 1.1.1 数控系统的组成 (1) 1.1.2 数控系统的工作原理 (2) 1.2 PLC的硬件与工作原理 (3) 1.2.1 PLC的简介 (3) 1.2.2 PLC的基本结构 (3) 1.2.3 PLC的工作原理 (4) 第二章数控车床的PLC (5) 2.1 数控车床PLC的信息传递 (5) 2.2 数控车床中PLC的功能 (6) 2.2.1 PLC对辅助功能的处理 (6) 2.2.2 PLC的控制对象 (6) 2.3 用PLC实现车床电气控制系统的功能 (7) 2.4 利用PLC代替继电器—接触器控制方式的优越性 (8) 第三章 CK9930数控车床电气控制分析 (9) 3.1 车床主要结构和运动方式 (9) 3.2 车床对电气控制的要求 (9) 3.3 车床的电气控制电路分析 (10) 3.3.1 主电路分析 (11) 3.3.2 控制电路分析 (11) 第四章 PLC控制程序的设计 (12) 4.1 PLC程序设计方法 (12) 4.1.1 PLC的程序设计步骤 (12) 4.2 PLC程序的模块化设计 (12) 4.3 输入输出分配 (12) 4.4 梯形图程序设计 (15) 4.4.1 梯形图总体框图 (15)

PLC某车床电气控制系统设计

电气控制与PLC 课程设计 题目: 某车床电气控制系统设计 院系名称：电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： 20104682 指导教师：

目录 1 系统概述 (1) 1.1 系统描述 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 方案论证 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 方案选择 (2) 3 硬件设计 (3) 3.1系统的原理方框图 (3) 3.2 主电路 (3) 3.3 I/O分配 (5) 3.4 I/O接线图 (6) 3.5元器件选型 (7) 4 软件设计 (9) 4.1主流程 (9) 4.2梯形图 (11) 5 调试结果 (13) 设计心得 (14) 参考文献 (15)

1 系统概述 1.1 系统描述 在国民经济中占重要地位的制造业领域健康快速的发展，制造装备的改进，使得作为工业重要设备的各类机械工艺装备也有了许多新的变化，尤其是金属切削机械产品，其在今天机械产品的地位越来越重要。传统的制造装备由于技术落后、可靠性差、工作效率低、故障率高、故障诊断和排除困难，已严重影响企业的生产效率。因此，更新改造旧机床等制造装备很有必要。 更新改造旧机床是最近几年发展起来的一个新兴产业，在国外己形成一定规模和市场，涌现出了许多专门从事机床改造的公司。国外旧机床改造费用大约为同类型新机床价格的60%，尽管费用较高，但由于机床改造后使用效果好，所以仍然受到机床用户的欢迎。 此次更新改造设计是对某卧式车床的控制系统的PLC控制改造的研究设计。采用连线少、体积小、功耗小、控制速度快、可靠性高、功能完善的PLC控制系统，来代替电气控制系统中继电器控制逻辑，配以合适的数控装置，可使机床控制功能更加丰富，自动化水平大大提高。此次设计从被控对象的I/O点数和性价比高、综合成本低这几个主要原则出发，主要进行了控制装置选型， PLC的地址分配和用梯形图编辑的PLC控制程序设计。 1.2 设计要求 某车床主轴电机采用三相异步电动机：Y112M-4-85 4KW 380V 50HZ；冷却泵电动机0.125KW 380V 50HZ，主轴电机采用电气正反转，冷却泵单向运转。主轴电机有SA1（3个位置正、停、反和3对触头）控制，冷却泵电机有SA2（2个位置1对触头）控制。 具体要求如下： 1、采用PLC进行车床的控制。 2、应有电源有信号指示。 3、应有局部照明必要的保护环节。

基于PLC的机器人电气控制系统的设计

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/9711180285.html, 基于PLC的机器人电气控制系统的设计 作者：刘晓云 来源：《电子技术与软件工程》2016年第22期 摘要 科学信息技术的不断发展，机器人应用的已经越来越广泛。本文将基于PLC的机器人电气控制系统作为研究方向，对机器人电气控制系统硬件、软件设计过程中的主要方法分别进行了分析和研究，通过PLC控制技术的应用，提高了它的可靠性以及稳定性，取得较好的效果，对机器人设计的进一步发展具有非常重要的意义。 【关键词】机器人 PLC 电气控制系统 机器人被广泛应用在专用机床及自动化生产线上，主要被用来搬取以及装卸零件，以实现生产的自动化。本文中选取的是关节式结构的机器人，它可以模拟人手臂的一些动作，能够按预先设定的程序实现抓取、搬运等行为，液压驱动实现动作的实行，电磁阀来控制，按时间原则控制的电气控制系统实现其动作的顺序以及动作间的间隔。 1 机器人的硬件控制系统设计 基于PLC的机器人能够实现抓取、搬运以及装卸等一系列的动作，这些动作都是在气缸的驱动下实现的。在实现动作的过程中，需要进行加工的工件从初始位置到达1#工作台，将 待操作的工件传输到2#工作台，从而回到1#工作台，完成对下一个工件的操作。如图1所示即为整个机器人装置的工作流程示意图。 如图1所示，机器人装置自初始位置，手腕向下移动，操作手指夹紧1#工作台上待操作 的工件，进而对其进行上行移动。到位之后，机器人手指、手腕在手臂引导下沿右侧轨迹移动，移动至预定位置后再次沿下行轨迹移动，最后控制机器人装置手指放松，并将该工件放置于2#工作台当中。再次回到1#工作台的动作顺序与上述流程相反，进而实现一个完整的工作周期循环。 根据机器人装置的动作要求，通过限位开关装置来实现控制系统中的位置检测信号工作，准确对机器人的手臂动作进行定位。并且，当待操作工件被机器人夹紧时，必须预先设置夹紧力，只有当夹紧力达到设定值时，才能够进行下一步的动作。通过在油缸下属液压回路中设置压力继电器来未完成压力洗脑的检测。通断按钮实现机器人的启动和停止。电磁阀部件实现上限位上升及左右向移位的动作。 2 PLC控制的软件设计

电气控制与PLC课程设计报告精选文档

电气控制与P L C课程 设计报告精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

× × × ×大学 《电气控制与PLC》课程设计说明书 专业： 班级： 姓名： 学号：

指导教师： 目录

第一部分: 电气线路安装调试技能训练 技能训练题目一:三相异步电机的可逆控制实验 在笼型电动机正反转控制线路中，只要改变电动机的三相电源进线的任意两相的相序，电动机即可反转。本实验给出电动机的“正-反-停”控制线路如图1所示，具有如下特点： 1、电气互锁 实验电路中采用了两个接触器KM1和KM2，分别进行正转和反转的控制。为了避免接触器KM1、KM2同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM2（KM1）辅助常闭触头，保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电，电路能够可靠工作。

2、机械互锁 实验电路中采用了复合按钮SB1为正转按钮，复合按钮SB2为反转按钮，停止按钮SB3。采用按钮SB1与SB2组成机械互锁环节，以求线路能够方便操作。 电气原理图: 电气安装接线图: 本人完成的安装线路实物图片一: 技能训练题目二:三相异步电机Y-△降压启动控制 从主回路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y连接；而当接触器KM1和KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作△连接。因此，所设计的控制线路若能先使KM1和KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。该线路具有以下特点: (1) 接触器KM2与KM3通过辅助常闭触点KM2与KM3实现电气互锁，保证接触器KM2与KM3不会同时得电，以防止三相电源的短路事故发生。

《消防》水泵PLC电气控制系统设计(OMRON----CPM1A)

课程设计任务书（B） 题目消防水泵PLC电气控制系统设计 （OMRON CPM1A） 学院(部) 电控学院 专业电气工程及其自动化 班级32040901 学生姓名 学号 6 月11 日至 6 月1 7 日共 1 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 2012年 5 月26 日

目录 一．设计内容及要求 (3) 二．设计原始资料 (3) 三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理 (3) 四、计算说明及元件选型 (5) 1、接触器的选择 (5) 2、热继电器的选择 (5) 3、空气开关的选择 (5) 4、控制柜的选择 (5) 5、信号继电器的选择 (5) 6、其他元件的选择 (5) 五、PLC的选择及I/O分配表 (6) 六、PLC外部接线图 (6) 七、梯形图 (7) 八、指令系统 (7) 九、柜内外安装布置图 (8) 十、元件明细表 (8) 十一、图纸部分 (8)

一．设计内容及要求 通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，能够设计出满足控制要求的电气原理图，以及安装布置图、接线图和控制箱的设计，具有电气控制系统工程设计的初步能力。 根据系统的控制要求，采用OMRON CPM1A PLC为中心控制单元，设计出满足控制要求的控制系统。 二．设计原始资料 1. 2台消防泵，7.5KW，互为备用。当工作泵出现故障时，备泵自投。 2. 发生火灾时，打开消火栓箱门，击碎面板玻璃，起动消防泵。手动停泵。 3. 当消防给水管网水压过高时，停泵并报警。 4. 当低位消防水池缺水，停泵并报警。 5. 自动、手动、检修工作方式。 6. 设置必要的各种电气保护。 三、主电路图、控制电路图、电气原理图及其工作原理 根据设计要求绘出电气原理图，见附图1-1,1-2. 工作原理： 两台泵互为备用，备用泵自动投入，正常运行时电源开关 QK1,QK2,S1,S2均合上，S3为水泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，SB10~SBn为各消火栓箱消防起动按钮，无火灾时，按钮被

基于PLC的龙门刨床电气控制系统设计

摘要 传统的龙门刨床控制系统可靠性差，维护困难，加工质量及生产效率低。如今PLC 技术的不断发展，用PLC设计电气控制系统是简便可行的方法。本文介绍的用PLC 设计龙门刨床的电气控制系统，不但满足了所需的各种控制功能，而且在节省资金的前提下，还具有结构简单，运行稳定和便于维护等特点。特别是其硬件简单可靠,软件丰富灵活,运行效果好。以可编程控制器检测速度过零为换向条件实现了工作台的无冲击换向。以精密电位计为速度给定元件，可手动实时精确地调节主电机转速，从根本上克服了龙门刨床换向冲击大、工作效率不高、耗电量大等一系列缺点。系统以数字显示输出主电机实时转速和电枢电流值，显示准确、直观。 利用PLC对龙门刨床电控系统进行设计的途径和方法，为改进机床设计提供了新的思路, 对促进工业企业技术进步具有一定意义。 关键词：可编程逻辑控制器；龙门刨床；控制系统；直流调速；刨台运动控制

ABSTRACT The traditional control system of gantry planer has the shortcomings in reliability, maintenance,processing of quality and efficiency of production. Now as a result of the PLC technology unceasing development, designing the electrical control system with PLC is a simple and feasible method.This paper presents the design of gantry planer with PLC for the electrical control system,which will satisfy the needs of control functions.Moreover, under the premise of saveing money it is also simple, stable and easy to maintain operational characteristics.Especially its hardware is simple and reliable,and its software is rich and nimble.The movement effect is good.The system realizes zero-speed reversing of the work platform and eliminates the impact of original system.The precise potentionmeters are in this system as the speed regulating elements.It can regulate the real-time rotational speed of the main electromotor accurately,and the disadvantages of the original system are hurdled in this system.The real-time rotational speed and the armature current of the main electromotor can be shown accurately and digitally. The ways and means that designing gantry planer electrical control system with PLC provide a new approach for improving the machine's design and promote industrial enterprises with a certain sense of technological progress. Key words: Programmable Logic Controller (PLC)；Gantry Planer；Control System；Direct Current Speed Regulating；Table Movement Control

基于PLC 的机床电气控制系统设计

基于PLC 的机床电气控制系统设计 1 引言 1.1研究背景及意义 生产中广泛采用各种机床设备，不过传统的机床电气控制系统一般采用继电器接触器控制方式。这种控制方式由于控制方法简单、成本低等特点，在传统机械设备中应用广泛。但是由继电器构成的电气控制系统有着体积大、耗电多、可靠性差、寿命短等明显缺点。尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计并改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。 随着科学技术的发展，PLC 技术被逐渐引入到各种生产机械设备中。与传统继电器控制相比，可编程控制器具有可靠性高、柔性好、编程灵活、开发周期短以及故障自诊断等特点，特别适合应用于机床控制系统的开发和应用，通过使用PLC设计机床控制系统，可以减少强电元器件数目，提高电气控制系统的稳定性和可靠性，从而提高产品的品质和生产效率。目前，国内许多厂家的自动控制系统及加工机床都采用PLC代替继电器控制。 可编程逻辑控制器(PLC)，是计算机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速，应用最广泛的工业自动控制装置之一。目前PLC 技术很成熟，所以基于PLC 的机床电气控制系统设计具有良好的可行性。在我国PLC 的应用比例还不足10％，有广阔的市场前景。因此该课题的研究具有一定的应用价值。

2 铣床概述 2.1 铣床简介及主要特点 铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。铣床具有工作平稳可靠，操作维护方便，已成为现代生产中的主要设备。铣床主要是用于加工零件的平面、斜面、沟槽、成型面的加工机床。可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、传动箱、铣夹头、平口钳等附件。其用途广泛，在机械行业的机床设备中占有相当大的比重。 铣床主要特点 (1）工作台沿床鞍移动实现纵向运动、床鞍沿升降台移动实现横向运动、其垂向运动由升降台沿床身导轨移动实现。 (2）机床具有基础铸件钢性好，能承受重负荷切削。(3）主轴传动和进给传动均采用18级齿轮变速，具有较宽的变速范围和很宽的加工范围。 (4）机床电气控制贯彻了国家GB5226.1-2002标准，提高了安全性和可靠性。 (5）机床通用性强、互换性好，可以配置分度头、圆工作台、镗刀架、铣夹头等附件，进一步扩大机床加工范围。 (6）容易磨损的部分都有消除间隙的调整装置。保证机床的精度和工作平稳。铣床的作用及其结构运动 (1）作用：铣床是用于成形面加工的机床，如加工平面、键槽、斜面、球面等。常见的铣床有平面铣床、立式铣床、仿形铣床、专用铣床等。在机床中，铣床使用量除车床外，位居第二。 (2）结构：铣床的主要组成部件有：底座、工作台、铣刀架、主轴变速箱、进给变速箱等。 (3）运动：主运动：铣刀的旋转运动 辅运动：进给运动和冷却泵旋转运动 进给运动可以按以下几种方式分类： 速度 方式方向 工作进给，简称工进 快速进给，简称快进 左右 上下圆工作台进给 矩形工作台进给