第一篇：基于PLC的自動洗車機課程設計

電氣控制與PLC課程設計

院 系：工學院電氣與電子工程系專 業：電氣工程及其自動化班 級：電氣工程姓 名：學 號：指導教師：

題目：自動洗車機

XXXX班 XXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXX

二〇一五年六月

PLC課程設計任務書

一、基本情況

學時：1周學分：1學分

適應班級：

二、進度安排

本設計共安排1周，合計30學時，具體分配如下： 實習動員及準備工作：

1學時 總體方案設計：4學時 硬件設計：10學時 軟件設計：10學時 撰寫設計報告：4 學時 總結：

1學時

教師輔導：

隨時

三、基本要求

1、課程設計的基本要求

電氣控制與PLC課程設計的主要內容包括：理論設計與撰寫設計報告等。其中理論設計又包括總體方案選擇，硬件系統設計、軟件系統設計；硬件設計包括單元電路，選擇元器件及計算參數等；軟件設計包括模塊化層次結構圖，程序流程圖，應用程序。程序設計是課程設計的關鍵環節，通過進一步完善程序設計，使之達到課題所要求的指標。課程設計的最后要求是寫出設計總結報告，把設計內容進行全面的總結，若有實踐條件，把實踐內容上升到理論高度。

2、課程設計的教學要求

電氣控制與PLC課程設計的教學采用相對集中的方式進行，以班為單位全班學生集中到設計室進行。做到實訓教學課堂化，嚴格考勤制度，在實訓期間累計曠課達到6節以上，或者遲到、早退累計達到6次以上的學生，該課程考核按不及格處理。在實訓期間需要外出查找資料，必須在指定的時間內方可外出。

課程設計的任務相對分散，每3-4名學生組成一個小組，完成一個課題的設計。小組成員既有分工、又要協作，同一小組的成員之間可以相互探討、協商，可以互相借鑒

或參考別人的設計方法和經驗。但每個學生必須單獨完成設計任務，要有完整的設計資料，獨立撰寫設計報告，設計報告雷同率超過50%的課程設計考核按不及格處理。

四、設計題目及控制要求

題目：自動洗車機 要求：

1.按下啟動按鈕，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。2.洗車機右移到達右極限開關后，開始左移，噴水及刷子繼續工作。

3.洗車機左移到達極限位置后，開始右移，噴水機及刷子停止工作，清洗機設備開始動作噴灑清洗劑。

4.洗車機右移到達極限位置，開始左移，繼續噴灑清潔劑。

5.洗車機左移到達極限位置，開始右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往右移3s后停止，刷子開始洗刷。

6.刷子洗刷5s停止，洗車機繼續右移3s，刷子又開始洗刷5s停止，洗車機繼續右移，到達右極限開關后停止，然后往左移。

7.重復上面第6步，左移碰左極限開關停止。

8.洗車機往右移，風機設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機往左移，直到碰到左極限開關，重復2次動作。洗車整個過程完成。啟動燈熄滅。

9.原點復位設計

若洗車機正在動作時發生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下[復位按鈕]，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。

五、設計報告

設計完成后，必須撰寫課程設計報告。設計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規范。設計報告的格式如下：

1、封面

2、摘要

3、目錄

4、正文

(1)所作題目的意義、本人所做的工作及系統的主要功能；(2)方案選擇及論證；

(3)硬件電路設計及描述（包括硬件的選型及電路圖、輸入輸出接線圖等的設計）；(4)軟件設計流程及描述（流程圖及文字說明；(5)源程序代碼及調試；

5、心得體會

6、參考文獻

六、考核方法

電氣控制與PLC技術課程設計的考核方式為考查，考核結果為優秀、良好、中等、及格和不及格五等，分數在90-100之間為優秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。

考核分三個方面進行：平時表現20%；設計過程25%；設計報告 40%；設計答辯15%。

有下列情形之一者，課程設計考核按不及格處理：

1、設計期間累計遲到、早退達8次；

2、設計期間累計曠課達6節；

3、設計報告雷同率超過50%或無設計報告；

4、不能完成設計任務，達不到設計要求。

摘 要

本文PLC的課程設計采用西門子S7-300PLC來實現自動洗車機的自動清洗任務。并利用Microsoft Visio 繪圖工具，進行主電路圖、I/O接線圖和流程圖的繪制，最后利用SIMATIC Manager編程軟件完成梯形圖的程序設計。在老師的指導下，對PLC的編程程序進行仿真和調試。

本次設計中，自動洗車控制系統采用了四個輸入信號（I0.0-I0.3），八個輸出信號（Q0.0-Q0.7）。其中噴水、刷子動作和噴灑洗潔劑等電動機的運行由PLC的程序控制執行。自動洗車機啟動后能按順序完成要求動作，結束后自行停止，若斷電停止在得電后不會自行啟動，用PLC實現了洗車的自動化。PLC的程序設計和編程文中選擇西門子S7-300型PLC進行操作，該型號西門子為中小型，有著模塊化結構、易于實現分布式的配置以及性價比高等優點，有助于本文設計實現。

關鍵詞：自動洗車機

西門子S7—300 PLC設計

目錄

第1章緒論................................................................................................................................1

1.1 課題簡述....................................................................................................................1 1.2 課題背景和意義........................................................................................................1

1.2.1 背景.................................................................................................................1 1.2.2 課題研究的必要性.........................................................................................1 1.3 課題要求....................................................................................................................1 第2章硬件電路設計................................................................................................................3

2.1 熱繼電器的選擇........................................................................................................3 2.2 接觸器的選擇............................................................................................................3 2.3 總電路圖....................................................................................................................3 2.4 PLC的選擇.................................................................................................................4 2.5 PLC輸入、輸出口分配（I/O分配）......................................................................5 2.6 PLC I/O接線圖.........................................................................................................6 第3章軟件設計........................................................................................................................8

3.1 流程圖........................................................................................................................8 3.2 PLC梯形圖...............................................................................................................11 3.3 仿真調試..................................................................................................................15 心得體會..................................................................................................................................19 參考文獻..................................................................................................................................20

第1章

緒論

1.1 課題簡述

如今，PLC技術已非常成熟，不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程I/O和通信網絡、數據處理以及圖象顯示的發展，使PLC向用于連續生產過程控制的方向發展，成為實現工業生產自動化的一大支柱[2]。

而我們本次設計的自動洗車機，也是應運而生，隨著汽車種類的增多和汽車均價的下降，有車族人數不斷攀升，而隨之興起的汽車周邊產業中，洗車行業則算是龍頭。我們的生活中見到的大都是人力洗車，所以我們需要研究和設計自動洗車系統，來優化洗車行業、提升洗車效率。

1.2 課題背景和意義 1.2.1 背景

經過多年的發展，為滿足工業自動化各種控制系統的需要，近年來，PLC廠家先后開發了不少新器件和模塊，如智能I/O模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測PLC外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發和應用不僅增強了功能，擴展了PLC的應用范圍，還提高了系統的可靠性。

SIMATIC S7-300 PLC是中小型化的PLC，它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-300 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現復雜的控制功能。本次設計是將PLC用于自動洗車機的運行和實現，對學習和實用是很好的結合[3]。

1.2.2 課題研究的必要性

（1）可以促進我國PLC產業與當下熱門行業的結合（2）研究自動洗車機可以推動洗車行業的發展和自動化；（3）使有車族對汽車的使用和保養更加方便快捷（4）解放勞動力，讓洗車行業更加高效 1.3 課題要求

（一）本次課題的設計要求為：

1.進行總體設計規劃，合理分配I/O點，并繪出電氣控制線路的原理草圖； 2.繪制電氣原理圖，計算并選擇電器元件； 3.編寫PLC軟件清單并進行模擬調試； 4.編寫課程設計說明書。

（二）本設計的主要研究范圍及要求達到的技術參數有： 1.是自動洗車機可以按照規定的程序運行； 2.滿足PLC對所有裝置的控制；

3.對自動洗車機實現的設計和個人程序調試。

本課題應解決的主要問題是如何使PLC實現自動洗車機洗車的功能和多種要求，在實際當中對PLC運用于洗車技術并不多見，以致人們難以根據它的具體情況正確選用參數進行系統控制，也就難以滿足如何實現并且達到高效可靠的要求，本設計就是基于以上問題進行的一些探討。

第2章

硬件電路設計

2.1 熱繼電器的選擇

熱繼電器的工作原理是由流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹系數的雙金屬片發生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現電動機的過載保護。繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優點在生產中得到了廣泛應用[4]。

我們選用JR16B-60/3D型熱繼電器。其中“J”表示繼電器，“R”為熱的諧音，“16”表示設計序號，“60”表示額定電流，“3D”表示三相保護。相關元件主要技術參數如下：

（1）額定電流為20（A）；

（2）熱元件額定電流為32/45（A）。2.2 接觸器的選擇

CJX2系列交流接觸器主要用于交流50Hz或60Hz、額定絕緣電壓690V,在AC-3使用類別下，額定工作電壓380V、額定工作電流至620A的電力系統中，供遠距離接通和分斷電路及頻繁地起動和控制交流電動機。并可與適當的熱過載繼電器或電子式保護裝置組合成電磁起動器，以保護可能發生過載的電路。

選用CJl0Z-40／3型接觸器，其中“C”表示接觸器，“J”表示交流，10為設計編號，“40”為額定電流，“3”為主觸點數目[5]。

2.3 總電路圖

由題目可知，我們需要設置的裝置有：洗車機、清洗機、刷子、風機和噴水機。分別設置交流接觸器來開斷和控制電路，設置熔斷器和隔離開關保護電路，根據題意和選擇好的器件，我們最終設計出的總電路圖如圖2.1所示。

FuL1L2L3KM1KM2KM3KM4KM5KM6FR1FR2FR3FR4FR5M13~M23~M33~M43~M53~洗車機噴水機清洗機刷子風機

圖 2.1 自動洗車機電路圖

2.4PLC的選擇

生活中常見的洗車一般都是人力清洗，用時較長，而且由于工作時間較長會導致疲勞，工作精度下降。基于此，我們考慮利用PLC的知識，設計一個可以自動清洗車輛的自動洗車機，在工作效率、工作精度和工作時間上為洗車這一行業提供便利及創新。

隨著PLC應用領域日益擴大，PLC技術及其產品結構都在不斷改進，功能日益強大，性價比越來越高。在產品規模方面，向兩極發展。一方面，大力發展速度更快、性價比更高的小型和超小型PLC。以適應單機及小型自動控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術完善的大型PLC方向發展。隨著復雜系統控制的要求越來越高和微處理器與計算機技術的不斷發展，人們對PLC的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲器容量也越來越大。而其中，西門子PLC的優勢也很明顯，第一，西門子PLC抗干擾能力比較強，也比較耐用，維護率，損壞率比較低；第二，西門子PLC的通信效果特別好；第三，西門子PLC的軟件SIMATIC Manager比較好用；第四，技術支持服務比較好；第五，網上資料比較多。所以我們選用了課程所學的西門子PLC，型號為S7-300。西門子的S7系列有快速的CPU處理速度，大程序容量，以及編程及監控功能強大，維修簡單，所以性價比比較高[6]。

西門子PLC的一般結構如圖2.2。

電源主機CPU輸入 模塊EPROM掃描程序 I/O管理輸出模塊RAM用戶儲存器編程器圖2.2 PLC一般結構圖

（1）中央處理單元（CPU）與通用計算機中的CPU一樣，PLC中的CPU也是整個系統的核心部件，主要有運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的地址總線、數據總線和控制總線構成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關電路。

（2）存儲器10存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。PLC常用的存儲器類型有RAM、EPROM、EEPROM等。

（3）I/O模塊

輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC的對外功能主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯系而實現的。

（4）電源模塊輸入、輸出接口電路是PLC與現場I/O設備相連接的部件。它的作用是將輸入信號轉換為PLC能夠接收和處理的信號，將CPU送來的弱電信號轉換為外部設備所需要的強電信號。

2.5 PLC輸入、輸出口分配（I/O分配）

根據圖2.1總電路圖，我們設置PLC的I/O分配，其中I0.0-I0.3共4個輸入端點，Q0.0-Q0.7共8個輸出端點，如表2.1所示。

表2.1 I/O分配表

輸入點地址

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

功能 SB1啟動開關 復位按鈕 左側極限開關 右側極限開關

輸出點地址

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7

功能 洗車機左移 洗車機右移 噴水機噴水 刷子動作 清潔劑噴灑 風機動作 啟動燈 復位燈

2.6 PLC I/O接線圖

根據I/O分配和電路圖，我們設計出I/O接線圖，如圖2.3所示。其中SB1、SB2分別為啟動和復位兩個手動按鈕，Q0.2-Q0.5為噴水、刷子等電動機，Q0.6和Q0.7為啟動燈、復位燈。

N(-)1M1MSB1SB2 I0.0 I0.1I0.2Q0.5啟動燈KM3KM1KM2Q0.0Q0.1KM4噴水機Q0.2刷子MM清洗機Q0.3Q0.4風機MMI0.3Q0.6復位燈Q0.72LC1Q1.0C2Q1.1C3Q1.2C4Q1.3MDC24VL+圖2.3 I/O接線圖

第3章

軟件設計

3.1 流程圖

自動洗車機執行流程為：

（1）按下啟動按鈕，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。（2）洗車機右移到達右極限開關后，開始左移，噴水及刷子繼續工作。（3）洗車機左移到達極限位置后，開始右移，噴水機及刷子停止工作，清洗機設備開始動作噴灑清洗劑。

（4）洗車機右移到達極限位置，開始左移，繼續噴灑清潔劑。

（5）洗車機左移到達極限位置，開始右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往右移3s后停止，刷子開始洗刷。

（6）刷子洗刷5s停止，洗車機繼續右移3s，刷子又開始洗刷5s停止，洗車機繼續右移，到達右極限開關后停止，然后往左移。

（7）重復上面第6步，左移碰左極限開關停止。

（8）洗車機往右移，風機設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機往左移，直到碰到左極限開關，重復2次動作。洗車整個過程完成。啟動燈熄滅。

（9）原點復位設計：

若洗車機正在動作時發生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下[復位按鈕]，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。

設計流程圖如圖3.1。

啟動是否存在故障？NY停止啟動指示燈亮右極限？N復位Y洗車右移、噴水、刷子洗刷右極限？YN洗車左移、噴水、刷子洗刷左極限？YN洗車右移、噴灑清潔劑右極限？N

洗車左移、噴灑清潔劑N左極限？Y洗車右移？ 3s ？YN洗車停止右移、刷子洗刷N5s?YN右極限？Y洗車左移N3s？Y洗車停止左移、刷子洗刷5s？YN左極限？N

Y洗車右移、風機吹風N右極限？Y洗車左移、風機吹風左極限？YN吹風3次?NY洗車結束、指示燈滅

圖3.1 流程圖

3.2 PLC梯形圖

根據流程圖（圖3.1），我們在SIMATIC Manager編程軟件中，進行梯形圖的編程，具體程序如圖3.2所示。

圖3.2 梯形圖

3.3 仿真調試

由編程完成的梯形圖進行運行操作，我們可以得到程序仿真圖，模擬自動洗車機的運行過程。

點擊I0.0啟動按鈕，啟動后實現Q0.1右移，Q0.2噴水，Q0.3刷子動作，Q0.6啟動燈亮（運行過程中，啟動燈Q0.6一直亮）。

右移直至觸碰到I0.3右極限開關，此時運行Q0.0左移、Q0.2噴水、Q0.3刷子動作。

左移到觸碰左極限開關I0.2后，開始Q0.1右移、Q0.4清潔劑噴灑。

右移直至觸碰右極限開關I0.3，開始Q0.0左移、此時Q0.4清潔劑繼續噴灑。

左移直至觸碰左極限開關I0.2，停止噴灑清潔劑，Q0.3刷子開始動作。

Q0.1右移3s，Q0.3刷子動作5s停止再次右移，交替進行，直至再次右移至極限。

右移觸碰右極限開關I0.3，此時Q0.3刷子繼續動作。

Q0.0左移3s、Q0.3刷子動作5s停止再次左移，交替進行，直至左移至左極限。

左移觸碰左極限開關I0.2，此時刷子停止動作，實現Q0.1右移、Q0.5風機動作。

右移觸碰右極限開關I0.3，開始Q0.0左移，此時Q0.5風機繼續動作。

左右移動往返重復2次，Q0.5風機持續動作，Q0.6啟動燈一直亮。

動作2次后，直至再次觸碰到I0.2左極限開關，完成整個洗車過程，停止時Q0.6啟動燈滅，無電動機動作。

心得體會

經過小組4人的研究與討論，最終我們完成了基于西門子S7-300PLC的自動洗車機簡單設計。在本次設計中，我們先在書籍和網絡上調查了洗車機的背景和發展概況，對自動洗車機有了初步的了解，之后我們進行了硬件的電路圖繪制，對各個電機進行了保護。再根據繪制的總電路圖，選擇主要的硬件器件，主要包括熱繼電器和接觸器。之后是設計重點，相關于PLC的選擇和設計，我們選用了常見的西門子S7-300型號PLC，相對于三菱等牌子更加智能和優化，基于此PLC選擇，我們對洗車機的要素進行了I/O分配，然后繪制出I/O接線圖，完成了硬件設計。軟件設計是重點也是難點，我們先根據題目要求寫出工作流程圖，然后根據流程圖編程梯形圖，在編程的過程中，我們在左移、右移、風干和復位編程上面沒有遇到阻礙，但是在噴水、刷子工作和噴灑清潔劑上面遇到了問題，導致第一次沒能成功運行，最后經過咨詢老師和同學，我們又設計了計時器，然后重新編程了噴水、刷子工作和噴灑清潔劑，才得以成功運行，得到了最后的仿真模擬圖，完成了本文的設計。

在本次設計中，我不僅僅是鞏固實踐了PLC的學習內容，更是充分了解到了自己在PLC方面的不足，我在I/O接線圖和梯形圖編程上還有一些漏洞，比如不會設置時間和對程序重復設置的錯誤，在老師的耐心指導下，我改正并且牢牢記住了。感謝老師和同學的幫助，也感謝學校提供給我一個實踐編程的機會，相信在不久的將來，我會在PLC上更大的進步。

參考文獻

[1] 柳春生.電器控制與PLC[M].北京:機械工業出版社,2010.[2] 程子華.PLC原理與實例分析[M].北京:國防工業出版社,2006.[3] 高欽和.可編程控制器應用技術[M].北京:高等教育出版社，2004.[4] 廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2005.[5] 易傳祿.可編程控制器應用指南[M].上海:科普出版社,2002.[6] 廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].北京:機械工業出版社,2012.[7] 程憲平.現代電氣控制及PLC應用技術[M].武漢:華中科技大學出版社,2003.

第二篇：基于PLC的自助洗車機設計

摘 要

隨著我國汽車保有量的迅速提高，汽車清洗行業迎來了一個重要的發展機遇，自助洗車機作為洗車工作必不可少的設備，其清洗效果，清洗速度，清洗成本以及對節水和環境保護的要求，成為其開發和生產必須要考慮的內容。

本文主要通過對自助洗車機功能要求和運行分析，確定了自助洗車機的總體設計方案。并主要進行了自助洗車機的驅動和控制系統的設計，針對自助洗車機的特點，采用自助投幣，噴水，洗刷，噴灑清洗劑和風干等過程，應用了可編程控制技術對自助洗車機PLC控制系統進行了硬件設計和軟件編程。PLC采用梯形圖編程語言，并應用了組態王軟件，對其運行過程實行監控，最終達到了實現自助洗車機的傳動和控制要求。

關鍵詞：可編程控制器；自助洗車機； 控制

目 錄 緒論...........................................................1 2 系統的硬件配置................................錯誤！未定義書簽。2.1 PLC簡介...................................................1 2.2 PLC的分類.................................................2 2.3 編程元件地址分配...........................................2 3 系統軟件設計...................................................4 4 調試過程......................................................13 5 組態示例......................................................14 6 課設總結......................................................15 參考文獻........................................................15

第 1 頁 緒論

當今的社會汽車行業發展迅猛，汽車維修保養行業競爭更是愈演愈烈，洗車機由此得以廣泛應用。自助洗車機分為龍門往復式和隧道式兩種機型，通過對毛刷，水泵，機體行走機構和風機等部件的驅動控制，全自動完成對車輛的刷洗和風干。龍門往復式洗一輛車僅耗時1.5min~4min，隧道式滿負荷運行時每輛車僅耗時1.5min左右，避免了手工洗車用水的隨意性。洗車機配備專用的水處理設備后，可對洗車污水進行回收凈化循環利用，可以節約水資源，是一個很有發展前景的符合現代化建設需要的機電一體化產品。PLC可靠性高，編程簡單且易維護，用作自助洗車機控制系統的核心，更能體現它的這些完美品質。以下是自助洗車機的優點：

（1）使用自助洗車機效率高，能大大減少勞動力、降低勞動強度，節省成本。（2）一般使用新科技研發的自助洗車機清洗與人員手洗比起來更容易吸引客戶，在提高整體形象的同時，又能大幅度提高的經濟收入。

（3）自助洗車機完全可以采用循環水設備，水用量在原有上可減少1/3，更可有效的合理利用水資源，節能環保。

本次的總體設計選用西門子PLC控制，組態王來實現界面顯示，使監控更為方便，達到對洗車機洗車過程中自助投幣，噴水，洗刷，噴灑清洗劑和風干等過程的全面監控。

2.1 PLC簡介

PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強；易學易用，深受工程技術人員歡迎；系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造； 體積小，重量輕，能耗低等特點。廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業。

第 1 頁 2.2 PLC的分類

世界上PLC產品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產品，一個流派是歐洲產品，一個流派是日本產品。美國和歐洲的PLC技術是在相互隔離情況下獨立研究開發的，因此美國和歐洲的PLC產品有明顯的差異性。而日本的PLC技術是由美國引進的，對美國的PLC產品有一定的繼承性，但日本的主推產品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。

本次課設綜合實驗臺及其性能指標，最后決定采用西門子PLC S7-200系列。以下為西門子PLC系列產品簡介：

西門子PLC主要產品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC，最多可配置到256個I/O點；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024個I/O點；S5-115UH是中型機，它是由兩臺SS－115U組成的雙機冗余系統； S5-155U為大型機，最多可配置到4096個I/O點，模擬量可達300多路；SS－155H是大型機，它是由兩臺S5-155U組成的雙機冗余系統。而S7系列是西門子公司在S5系列PLC基礎上近年推出的新產品，其性能價格比高，其中S7-200系列屬于微型PLC、S7-300系列屬于中小型PLC、S7-400系列屬于中高性能的大型PLC。

2.3 編程元件地址分配

根據要求，本次課程設計投幣100元自助洗車機。有3個投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計100元時，按啟動開關洗車機開始動作，啟動燈亮起。洗車機動作流程：

1）按下啟動開關之后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。2）洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，噴水機及刷子繼續動作。3）洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設備開始動作——噴灑清潔劑。

4）洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，繼續噴灑清潔劑。

5）洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往朽移3s后停止，刷子開始洗刷。

第 2 頁 6）刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，到達右極限開關停止，然后往左移。

7）洗車機往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續往左移3 s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續往左移，直到碰到左極限開關后停止，然后往右移。

8）洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右極限開關時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續動作，直到碰到左極限開關后停止，并開始往右移。

9）洗車機往右移，風扇設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機停止并往左移，風扇繼續吹干動作，直到碰到左極限開關，則洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。

表1 I/O分配表

輸入信號 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6

信號元件及作用 左極限開關 投幣5元按鈕 投幣10元按鈕 投幣50元按鈕 啟動開關 投錢復位按鈕 右極限開關 復位按鈕 右移 左移 噴水 刷子洗刷 噴灑清潔劑 風扇吹干 復位燈 系統軟件設計

第一部分：投幣程序（網絡1~網絡6）

第 3 頁

第 4 頁

將MW10中的總錢數與100元比較，大于100元，按啟動開關，啟動燈亮

第二部分：洗車程序（網絡7~網絡40）

第 5 頁

第 6 頁

第 7 頁

第 8 頁

第 9 頁

第 10 頁

第 11 頁

第 12 頁

復位程序（網絡41~網絡43）

第 13 頁 調試過程

為了準確發現系統存在的問題，需要進行系統調試，調試的順序按照先硬件后軟件，先局部后整體的順序來完成。

（一）硬件調試

系統的硬件安裝過程及針對各單元模塊的硬件電路調試，檢驗其是否符合設計初衷，能否達到相應指標。硬件調試主要包括按鍵電路的調試、驅動電路的調試、電源部分的調試幾部分。為保證整個系統能夠正常工作，首先要保證電源系統正常工作。

其次是驅動電路的調試，這一部分調試主要是I/O口的檢查。調試的關鍵在于確定數碼管電路連接是否正確。再次是按鍵電路的調試，這一部分主要是按鈕是否對應好，接線是否正常，特別是相關復位按鈕。最后是洗車部分的調試，這一部分占了設備的絕大部分。

（二）軟件調試

本部分主要介紹了自助洗車機控制系統的軟件調試過程，檢驗其是否符合設計初衷，能否達到相應的指標。首先是投幣子程序的調試，這一部分的調試的關鍵是投幣時程序是否能得到信號，在滿足條件的情況下能否得到響應等。最后是主程序的調試，通過假定輸入一定的初值看看程序運行是否正常。

（三）整機調試

整個系統調試順序按照先硬件后軟件，先局部后全部的順序調試，當軟件與硬件都調試無誤之后，就可以整機調試，整機調試也就是整個系統設計的功能測試。組態示例

下

（一），（二）兩圖，為自助洗車機啟動工作后向左至左極限的兩次洗車過程的組態示例圖，如下所示（向右至右極限同理）：

第 14 頁

。。組態畫面示例圖

（一）組態示例圖

（二）第 15 頁 6 課設總結

通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯系實際，與具體項目、課題相結合開發、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。

在本次設計中，還學習到了大量以前沒有學到過的知識。在查閱資料的過程中，我懂得了要判斷優劣、取舍相關知識，不知不覺中使我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。在平時，我所學習的知識是有限的，在以后的工作中肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我受益非淺。

在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發現一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經驗，增強了信心。

參考文獻

[1] 趙相賓.可編程控制器技術與應用系統設計.機械工業出版社，2002 [2] 廖常初.PLC編程及應用.機械工業出版社，2005 [3] 胡學林.可編程控制器原理及應用.電子工業出版社，2007 [4] 苗常初.PLC編程及應用.機械工業出版社，2003 [5] 易傳祿.可編程控制器應用指南.上海科普出版社，2002 [6] 王兆義.可編程控制器教程.上海交通大學出版社，2006

第 16 頁

第三篇：plc課程設計

一、基本要求

1、PLC實踐實訓的基本要求

PLC實踐實訓的主要內容包括：理論設計與撰寫設計報告等。其中理論設計又包括總體方案選擇，硬件系統設計、軟件系統設計；硬件設計包括單元電路，選擇元器件及計算參數等；軟件設計包括模塊化層次結構圖，程序流程圖，應用程序。程序設計是課程設計的關鍵環節，通過進一步完善程序設計，使之達到課題所要求的指標。課程設計的最后要求是寫出設計總結報告，把設計內容進行全面的總結，若有實踐條件，把實踐內容上升到理論高度。

2、PLC實踐實訓的教學要求

PLC實踐實訓的教學采用相對集中的方式進行，以班為單位全班學生集中到設計室進行。做到實訓教學課堂化，嚴格考勤制度，在實訓期間累計曠課或者遲到、早退累計達到2次以上的學生，該課程考核按不及格處理。在實訓期間需要查找資料，可到圖書館查閱。

課程設計的任務相對分散，每1-3名學生組成一個小組，完成一個課題的設計。小組成員既有分工、又要協作，同一小組的成員之間可以相互探討、協商，可以互相借鑒或參考別人的設計方法和經驗。但每個學生必須單獨完成設計任務，要有完整的設計資料，獨立撰寫設計報告，設計報告雷同率超過50%的課程設計考核按不及格處理。

三、設計報告

設計完成后，必須撰寫課程設計報告。設計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規范。設計報告的格式如下：

1、封面

2、內容提要

3、目錄

4、正文

(1)所作題目的意義、本人所做的工作及系統的主要功能；(2)方案選擇及論證；(2)硬件電路設計及描述；

(3)軟件設計流程及描述；(4)源程序代碼；

5、心得體會

6、參考文獻

四、考核方法

PLC實訓的考核方式為考查，考核結果為優秀、良好、中等、及格和不及格五等，分數在90-100之間為優秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。

考核分三個方面進行：平時表現20%；設計過程25%；設計報告 40%；設計答辯15%。

五、設計題目（參考：http://）

項目一 停車場車位控制...........................................3 項目二 病床呼叫系統.............................................4 項目三 自動雙層停車場控制設計...................................5 項目四 自助洗車機控制設計.......................................6 項目五 自動售貨機的控制設計.....................................7 項目六 電子計算器設計...........................................8 項目七 臺車呼叫控制.............................................9 項目八 自動噴泉的PLC控制......................................10 項目九 氣動機械手操作控制......................................11 項目十 小車多方式運行的PLC控制................................12 項目十一 裝瓶流水線的PLC控制..................................13 項目十二 工業洗衣機的PLC控制..................................14 項目十三 包裝生產線的PLC控制..................................15 項目十四 彩燈廣告屏的PLC控制..................................16 項目十五 自動門控制裝置........................................18 項目十六 全自動洗衣機PLC控制..................................19 項目十七 汽車自動清洗裝置PLC控制..............................20

項目一 停車場車位控制

一、控制要求

二、設計任務

學生根據控制

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告 要求”。

項目二 病床呼叫系統一、控制要求 13病人不適時緊急呼叫。23鈕時，房緊急呼叫并閃爍指示燈。4緊急呼叫按鈕，并要具有優先級判別的能力。5的緊急指示燈方町被重置。

二、設計任務

識

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.4個床位。每一病床床頭均有緊急呼叫按鈕及重置按鈕，以利

5s內按下重置按5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目三 自動雙層停車場控制設計

1.雙層停車場控制的配置如圖所示，上下共可聽5部車。

2.本停車場設計的規則為1、2、3車位只能上下移動，不能左右移動，4、5車位只可左右移動不可上下移動。

3.下排車位只需直接將車子開出即可

4.如要呼叫上排車子，只要按下1至3的按鈕，再按下[叫車]按鈕，則所按車位將降至下層，而下排車位將左右移動，讓出車位讓上層車位降下。

二、設計任務

知識工程應用能力、1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目四 自助洗車機控制設計

一、控制要求 1100元自助洗車機。23個投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計100元或超過時，按啟動，開關洗車機才會動作嗎，啟動燈亮起。7段數碼管會顯示投幣金額，用BCD碼，當投幣超過100元時，可按退幣按鈕，這時7段數碼管會退回零，表示找回余額，退幣選作。

洗車機動作流程。

123開始動作——噴灑清潔劑。

5，開始往左移，繼續噴灑清潔劑。

洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往朽移3s，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。，開始往左移，噴水機及刷子繼續動作。，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設備6刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續往右移，到達右極限開關停止然后往左移。

78洗車機往左移3s5s洗車機開

5ss后停止

洗開始往右移。

3[復位按鈕]水、洗刷、風扇及清潔

復位動作。

二、設計任務

移、噴

1.2.3.運用功能指令進行PLC4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目五 自動售貨機的控制設計

一、控制要求 I3個投幣孔，分別為1元、5元和10元。23種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡。3，將可由退幣按鈕找回余額。45678經掉出。

元，如果小于10元則直接退1元的。

二、設計任務 學生根據控制要求進行自動售貨機運行

1.2.3.運用功能指令進行PLC

10元再退

7段數碼管上。

12元時，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水。

15元時，汽水和花茶指示燈亮，表示只可選擇汽水和花茶。20元時，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇。，則相對應的指示燈開始閃爍，3s后自動停止，表示飲料 已4.5.三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目六 電子計算器設計

一、控制要求

123

4二、設計任務 行

7=

4位數。

7段數碼管上。

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進 電子計算器設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知

1.2.識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目七 臺車呼叫控制

一、控制要求

一部電動運輸車供8 PLC

(下稱呼車)時

表的工位呼車無效。如停車位呼車時，臺車不動，呼車工位號大于停車位時，臺車自動向高位停車時間為30s車不會自行啟動。

PLC硬件安排及軟件規劃 為了區別工位依1-8，系統設啟動及停機按鈕各1個，臺車設正反轉接觸器各1個。每工位設呼車指示燈1個，但并聯接于各個輸出口上。系統布置圖如圖所示。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行 臺車呼叫控制設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目八 自動噴泉的PLC控制

一、控制要求

有16個彩燈代表16

4二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行自動噴泉的PLC設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：1.2.3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目九 氣動機械手操作控制

一、控制要求

氣動機械手的動作示意圖如圖1所示，氣動機械手的功能是將工件從A處移送到B處。控制要求為：

1、氣動機械手的升降和左右移行分別由不同的雙線圈電磁閥來實現，電磁閥線圈失電時能保持原來的狀態，必須驅動反向的線圈才能反向運動；

2、上升、下降的電磁閥線圈分別為YV2、YV1；右行、左行的電磁閥線圈為YV3、YV4；

3、機械手的夾鉗由單線圈電磁閥YV5來實現，線圈通電時夾緊工件，線圈斷電時松開工件；

4、機械手的夾鉗的松開、夾緊通過延時1.7S實現；

5、機械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4來實現；

機械手的操作面板如圖所示。機械手能實現手動、回原位、單步、單周期和連續等五種工作方式。

1、手動工作方式時，用各按鈕的點動實現相應的動作；

2、回原位工作方式時，按下“回原位”按鈕，則機械手自動返回原位；

3、單步工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手向前執行一步；

4、單周期工作方式時，每按下一次啟動安鈕，機械手只運行一個周期；

5、連續工作方式時，機械手在原位，只要按下啟動安鈕，機械手就會連續循環工作，直到按下停止安鈕；

6、傳送工件時，機械手必須升到最高點才能左右移動，以防止機械手在較低位置運行時碰到其他工件；

7、出現緊急情況，按下緊急停車按鈕時，機械手停止所有的操作。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識進行氣動機械手操作控制設計運行原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.系統有

3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，4.5.進行系統調試，實現自助洗車機的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰、論述清楚、圖表正確、書寫工整。詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十 小車多方式運行的PLC控制

一、控制要求

小車系統由直流電機、繼電器、小車和4個站臺等組成，每個站臺有檢測傳感器、指示燈和按鈕，控制要求如下：

小車起始位置停在x(x=1~4)號站臺，SYx傳感器為ON;假如y(y=1~4)號站臺呼叫，如果：

x>y，小車左行到呼叫站臺停車；

x

x=y，小車停止；

小車在SY1和SY4處要有可靠的保護功能，自動往返或準確停車，不能向外撞；

小車路過每個站臺要有指示燈顯示；但LB1和LB4燈要閃3次；

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行小車多

方式運行的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動、停止功能；

3.運用功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現小車多方式運行的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十一 裝瓶流水線的PLC控制

1、控制要求

有A1~A10選瓶、裝瓶、蓋蓋、貼簽、傳送、成品入庫生產線操作工序，用10盞燈來模擬；并有啟動/停止、移位、復位按鈕進行操作，如下圖所示。實現手動，自動等四種以上的裝瓶流水線工序控制。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行裝瓶流水線運行的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.2.3.4.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十二 工業洗衣機的PLC控制

1、設計要求：

全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用；內桶可以旋轉，作脫水甩干用。內桶的四周有很多小孔，使內、外桶的水流相通，全自動洗衣機實物示意如圖所示。從圖可見洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執行。進水時，通過電氣控制系統使進水閥打開，經進水管將水注入外桶；排水時，電控系統把排水閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正、反轉是由洗滌電機驅動波盤正、反轉實現的，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統將離合器合上，由洗滌電機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用于檢測高、低水位。起動按鈕用來起動洗衣機工作；停止按鈕起手動停止進水、排水及報警等作用，排水按鈕用來實現手動排水。

全自動洗衣機實物示意圖

控制流程如下：接通電源PLC投入運行，系統處于初始狀態，準備起動。按下起動按鈕，洗衣機開始進水，當水滿即水位到達所設定的高度時，停止進水并開始正轉洗滌。正洗15 s后暫停，暫停3 s后就進行反轉洗滌，反洗15 s后暫停，待3 s后，此時如果正、反洗沒有滿3次，則返回從正洗開始的動作；若正、反洗已滿3次，則開始排水，水位下降到低水位時開始脫水并繼續排水，脫水10s即完成一次從進水到脫水的大循環過程。如果沒有完成3次大循環，則返回從進水開始到脫水的全部動作，進行下一次的循環；若完成了3次大循環，則進行洗完報警。10s報警后結束全部洗衣過程，自動停機。另外，還可以按排水按鈕實現手動排水，按停止按鈕實現手動停止進水、排水脫水及報警。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十三 包裝生產線的PLC控制

一、控制要求

某包裝生產線上，包裝物品由傳送帶1隨時運來，運送時間不固定，因此包裝物品的間隔是不確定的，有的包裝距離較遠，有的包裝則靠在了一起。在傳送帶1的電動機軸上安裝一個旋轉編碼器E6A，電動機轉動1圈，旋轉編碼器發出1個脈沖。每個包裝物品的寬度是4個脈沖，當光電檢測器SP1檢測到包裝物品，且旋轉編碼器發出4個脈沖時，表示有1個包裝物品通過傳送帶1到傳送帶2。這樣就可以通過對旋轉編碼器發出的脈沖數的計數，實現對包裝物品的準確計數。

說明 ：

按下啟動按鈕SB1后，傳送帶1和傳送帶2運轉，傳送包裝物品到傳送帶2。當傳送帶2上有3個物品后，擋板電動機M1正轉，驅動擋板上升，阻止后面的包裝物品繼續運送到傳送帶2上。當擋板上升到位，上限位開關SQ3動作，擋板停止上升，推動器電動機M2正轉，將3個包裝物品向前推出。

當推動器到達前限位開關SQ2動作，推動器停止向前，推動器電動機M2反轉，驅動推動器后退。當推動器后退到位時，后限位開關SQ1動作，推動器停止后退，推動器電動機M2停轉。此時擋板電動機M1反轉，驅動擋板下降。

當擋板下降到位，下限位開關SQ4動作，擋板回到初始位置。

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十四 彩燈廣告屏的PLC控制

一、控制要求

彩燈在我們日常生活中隨處可見的，無論是美化，亮化工程，還是企業的廣告宣傳，都借助與彩燈的形勢，使得各個城市的夜晚光彩奪目，繽彩紛呈。這些彩燈可以是用霓虹燈管制成各種形狀和各種顏色的燈管，也可以是用白熾燈或者日光燈做光源，照亮大幅或巨幅的宣傳畫彩燈控制可以達到宣染效果，是通過控制全部或者部分彩燈的亮和滅，閃爍的頻率，燈的亮度及燈光流的方向來實現。在不太復雜的彩燈控制中，一般可以采用單片機或者各種專用的彩燈控制器來實現，設計是采用PLC來完成課題設計的。

彩燈廣告屏,其示意圖如(圖1)所示：

彩燈廣告屏示意圖

彩燈和流水燈的時序圖如圖所示：

廣告屏中間部分有81-2-3-4-5-6-7-8后按照8-7-6-5-4-3-2-1從88-7-6-5-4-3-2-120等待2分成61-2-3-4-5-6-7-8-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ-Ⅴ--廣告屏四周安裝有2

1-8。系統啟動以后燈管點亮的101秒。燈管全熄滅后等待

141秒點亮并循環。18直到系統停止工作。電壓均為220VAC

-/連續控制各個彩燈的工作

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.4.5.6.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十五 自動門控制裝置

一、課題內容：

1．自動門控制裝置的硬件組成：

自動門控制裝置由門內光電探測開關K1、門外光電探測開關K2、開門到位限位開關K3、關門到限位開關K4、開門執行機構KM1（使直流電動機正轉）、關門執行機構KM2（使直流電動機反轉）等部件組成。

2．控制要求：

1）當有人由內到外或由外到內通過光電檢測開關K1或K2時，開門執行機構KM1動作，電動機正轉，到達開門限位開關K3位置時，電機停止運行。

2）自動門在開門位置停留8秒后，自動進入關門過程，關門執行機構KM2被起動，電動機反轉，當門移動到關門限位開關K4位置時，電機停止運行。

3）在關門過程中，當有人員由外到內或由內到外通過光電檢測開關K2或K1時，應立即停止關門，并自動進入開門程序。

4）在門打開后的8秒等待時間內，若有人員由外至內或由內至外通過光電檢測開關K2或K1時，必須重新開始等待8秒后，再自動進入關門過程，以保證人員安全通過。

二、設計任務 學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.4.5.6.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

程序結構與控制功能自行創新設計；

用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”

項目十六 全自動洗衣機PLC控制

一、控制要求：

（1）按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水直到高（中、低）水位，關水2秒后開始洗滌。

（3）洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒

（4）如此循環5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒（5）開始清洗，重復（1）～（4），清洗兩遍（6）清洗完成，報警3秒并自動停機

（7）若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數）

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

項目十七 汽車自動清洗裝置PLC控制

一、控制要求

二、設計任務

學生根據控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行系統的控制原理設計、硬件系統設計、軟件系統設計、創新設計，提高理論知識工程應用能力、系統調試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內容包括：

1.設計出硬件系統的結構圖、接線圖、時序圖等；

2.系統有啟動/停止、移位、復位功能按鈕；

3.運用移位等功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；

4.程序結構與控制功能自行創新設計；

5.用組態王監控組態軟件，設計出上位監控系統；

6.進行系統調試，實現裝瓶流水線的控制要求。

三、設計報告

課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求”。

PLC實訓實踐報告

題

目： 專業班級： 姓 名： 學 號： 同組成員： 指導教師：

2014 年12月22日至2014年12月28日

課程設計報告正文內容要求

一、系統總體方案設計 1 系統功能 系統硬件配置及組成原理（要有系統組成圖）3 系統變量定義及分配表 4 系統接線圖設計

二、控制系統設計 1 控制程序流程圖設計 2 控制程序時序圖設計 3 控制程序設計思路 4 創新設計內容

三、系統調試及結果分析 1 系統調試及解決的問題 2 結果分析

四、結束語參考文獻

附錄（帶功能注釋的源程序）

第四篇：plc課程設計

班《PLC及應用》課程設計內容及評分標準要求

----生產過程自動化技術專業 一．課程設計目的： 按照控制要求，分析控制過程，通過可編程控制器進行系統的整體設計。通過實際工程設計，達到應用PLC技術的實際控制工程技術訓練，掌握可編程序控制器控制實際過程的設計基本原則、方法和步驟，為畢業設計和實際工作技術設計打下基礎。二．課程設計時間：

2010—2011學年第二學期第1--2周。三．課程設計地點：

自習教室和PLC控制實驗室。四．課程設計任務要求：

1.任選設計內容（見第五項）中的一題，或自命題（需經指導教師審核同意）。2.完成設計題目內容：

熟悉題目，了解題目中生產裝置或設備的控制要求。根據控制要求，給出生產裝置的整體電氣控制系統設計方案，采用PLC控制。要求給出I/O地址編號分配表，PLC控制梯形圖，寫出指令程序。通過可編程控制器實驗裝置模擬調試程序。（1）畫出PLC外部接線圖。（2）.畫出PLC梯形圖。

（3）給出控制盤面板示意圖、控制盤的接線圖。（4）給出課程設計報告。

（5）通過在可編程控制器實驗裝置上操作，驗證其可編程的正確性。五．課程設計題目：（任選一題，若自命題需經老師同意）

1.設計一個智力競賽搶答控制裝置，當出題人按下開始按鈕SB1后，在10 S之內，4個參賽者只有最早按下的人搶答有效，搶答桌上的燈亮3 S，賽場上的燈亮2 S，而且SB1復位，使定時器復位。12 S后搶答無效，SB1及定時器復位，設計出原理接線圖，設計出梯形圖，并模擬調試。

2．用PLC對自動售貨機進行控制，根據工作要求，寫出梯形圖及指令表。工作要求：（1）

此售貨機可投入1元、2元或10元硬幣。

（2）

當投入的硬幣總值超過12元時，汽水按鈕指示燈亮；又投入的硬幣總值超過15元時，汽水及咖啡按鈕指示燈都亮。

（3）

當汽水按鈕燈亮時，按汽水按鈕，則汽水排出7s后自動停止，這段時間內，汽水指示燈閃動。

（4）

當咖啡按鈕燈亮時，按咖啡按鈕，則咖啡排出7s后自動停止，這段時間內，咖啡指示燈閃動。

（5）

若投入硬幣總值超過按鈕所需德錢數（汽水12元，咖啡15元）時，找錢指示燈亮，表示找錢動作，并退出多余德錢。（6）

I/O編號：

輸入

輸出

1元識別口：X0

咖啡出口：Y10 5元識別口：X1

汽水出口：Y11 10元識別口：X2

咖啡按鈕指示燈：Y12 咖啡按鈕：X3

汽水按鈕指示燈：Y13 汽水按鈕：X4

找錢指示燈：Y14 計數動復位：X5 3.利用PLC做一電機轉速檢測顯示及控制裝置，寫出梯形圖及指令表。電機上裝有一個轉速檢測裝置（每轉輸出10個脈沖），電機轉速由PWM輸出控制。設計一個程序：（1）檢測電機轉速，并在7段數碼顯示器上顯示。

（2）當檢測值與給定值不同時改變PWM輸出，使實際轉速與給定值相等。(3)加上16鍵輸入電路，用于輸入給定值。

4.某設備：粉末冶金制品壓制，在初始狀態時，沖頭和模具在最上面，裝好金屬粉末后，按下啟動按鈕X0,Y0變為ON,沖頭下行。將粉末壓緊后，壓力繼電器X1為1狀態，開始保壓延時，5s后，Y1變為ON，沖頭上行。上限位開關X2變為1狀態時，沖頭停止上行，Y2變為ON，模具下行。碰到下限位開關X3時，停止下行。工人取走成品后，按下按鈕X5，Y3變為ON，模具上行。限位開關X4變為1狀態時，系統返回初始狀態。畫出控制順序功能圖，原理接線圖，設計出梯形圖。5.設計某醫院呼叫系統：

醫院護士站，需要照顧所有多個病房的病人，請設計一個由電子電路實現的、16個病房使用的遠距離傳輸、床位對應、集中提示的“醫院病人緊急呼叫系統”，每個病房四位病床，要求：

(1)每個病床有一個呼叫的按鍵。

(2)能夠存儲醫生處理之前的呼叫狀態。

（3）設計優先編碼電路，根據病人病情設置優先級別。當有多人呼叫時，病情嚴重者優先。（此功能可選）

（4）當病人緊急呼叫時，產生聲、光提示，并按優先級別顯示病人編號。

（5）設計呼叫清除電路，當醫生處理完當前（最高優先級）顯示的病號后，可將該呼叫清除，系統能自動顯示優先級病床呼叫信號。

6.在街道、商場或公共場所，通常裝有各種五彩斑斕的燈飾，美化人們的生活空間。用可編程序控制器控制設計一個彩燈控制器，控制紅綠黃三個燈，按如下規律依次點亮。

1.紅、黃、綠三組彩燈循環閃亮，變化規律是：紅燈亮0.5秒－紅燈、綠燈亮0.5秒－綠燈亮0.5秒－黃燈、綠燈亮0.5秒－黃燈亮0.5秒－黃燈、紅燈亮0.5秒－所有燈全亮1秒－紅燈亮0.5秒??，如此循環產生“流水”般的效果。2.設計檢測裝置控制彩燈白天不亮，晚間自動亮。3.能夠控制停止燈亮，可以啟動從初始狀態開始。六．主要參考教材

1.《可編程控制器原理及應用》上海交通大學出版社，王整風等主編。2.《可編程控制器原理及應用方法》重慶大學出版社，廖常初 主編。七．進度安排

第一周的周三至周日，查閱資料，設計接線圖；第二周的周一到周三設計梯形圖程序并模擬調試程序，周四到五編寫設計說明書，考核驗收答辯。八．成績考核

依據考核學生的可編程控制器（PLC）的編程設計能力，圖紙和設計報告，結合答辯情況給定成績。

1.設計報告 60%，2.動手實驗模擬調試 20%，3.創新能力 10%，4.平時學習和答疑 10%。

成績評定：優秀

良好

中等

及格

不及格五檔。九．注意事項 1.實驗時注意安全，通電前必須仔細檢查。2.3月12日前完成設計。

第五篇：PLC課程設計

課程設計(論文)

三層電梯PLC控制系統設計

THREE LAYERS OF THE ELEVATOR PLC CONTROL SYSTEM DESIGN

學生姓名 學院名稱 學號 班級 專業名稱 指導教師

喬浩 信電工程學院 20110501146 11電氣1

電氣工程及其自動化

曹言敬

2014年 12月 15日

徐州工程學院課程設計

摘要

本論文闡述了可編程控制器PLC在電梯控制系統中的應用，介紹了3層樓電梯的PLC控制系統的總體設計方案、設計過程、組成，列出了具體的主要硬件電路、I/O分配表、電梯的控制梯形圖及指令表，并給出了系統組成框圖和程序流程圖。在分析處理隨機信號邏輯關系的基礎上，進行了PLC的編程方法，設計了一套完整的電梯控制系統方案。

電梯的電氣系統由拖動系統和控制系統兩部分組成。目前電梯設計使用可編程控制器(PLC)，功能變化靈活，編程簡單，故障少，噪音低。維修保養方便，節能省工，抗干擾能力強，控制箱占地面積少，使電梯運行更加安全、方便、舒適。本課程設計基于西門子（SIEMENS）S7-200 PLC對三層電梯的控制進行了模擬，形成了電梯升降的系統PLC在電梯升降的過程中，主要體現在邏輯開關的功能。由于PLC具有邏輯運算、記數、定時以及輸出輸入輸出的功能，在電梯升降的過程中各種邏輯開關控制與PLC很好的結合，對電梯實現了控制。

關鍵詞

PLC ；電梯控制；程序設計；梯形圖

Ⅰ

徐州工程學院課程設計

目

錄 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 背景知識...............................................................................................................................1 1.1.1 電梯基本結構.................................................................................................................1 1.2 課程設計目的.......................................................................................................................3 1.3 課程設計要求.......................................................................................................................3 1.4 課程設計任務.......................................................................................................................4 1.4.1 控制要求.........................................................................................................................4 1.4.2 系統分析.........................................................................................................................4 1.4.3 硬件設計.........................................................................................................................4 1.4.4 軟件設計.........................................................................................................................4 2 電梯控制系統硬件設計.............................................................................................................5 2.1模擬設備面板圖展示............................................................................................................5 2.2選擇機型................................................................................................................................6 2.3 I/O分配表.............................................................................................................................6 2.4 PLC外部接線圖...................................................................................................................7 2.5電梯控制系統的安全保護....................................................................................................8 2.5.1 短路保護.........................................................................................................................8 2.5.2 過載保護.........................................................................................................................8 2.5.3 失電壓保護.....................................................................................................................8 2.5.4 超程保護.........................................................................................................................9 3 電梯控制系統軟件設計...........................................................................................................10 3.1 軟件設計流程圖.................................................................................................................10 3.2 源代碼設計.........................................................................................................................10 3.3 MCGS組態設計..................................................................................................................15 3.4 系統調試.............................................................................................................................17 結論...............................................................................................................................................18 致謝...............................................................................................................................................19 參考文獻.......................................................................................................................................20

Ⅰ

徐州工程學院課程設計 緒論

1.1 背景知識

隨著城市建設的不斷發展，高層建筑不斷增多，電梯在國民經濟和生活中有著廣泛的應用。電梯作為高層建筑中垂直運行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。在許多交通設備中，電梯是自動化程度最高的先進設備的一種。隨著現代化生產規模的不斷擴大和人民生活水平的不斷提高，電能供需矛盾日益突出，節電呼聲日益高漲。有關統計數據表明，電動機拖動負載消耗的電能占總耗電量的70%以上。因此，電動機拖動系統節約電能具有特別的社會意義和經濟效益。電動機拖動系統節約電能的途徑主要有：一是提高電動機拖動系統的運行效率，如風機、水泵調速是以提高負載運行效率為目標的節能措施，再如電梯曳引機采用變頻調速取代異步電動機調壓調速是以提高電動機運行為目標的節能措施；二是將運動中負載上的機械能（動能、勢能）通過能量回饋器變化成電能（再生電能）并回送給交流電網，供附近其他用電設備使用，使電動機拖動系統在單位時間內消耗電網電能下降，從而達到節約電能的目的。

以前的電梯主要采用單片機控制，其性能等各方面都不太完善，現在電梯控制系統多采用PLC，從電梯的性能、器件的靈活性及安全保障方面等都有了很大的提高。實際上電梯是根據外部呼叫信號以及自身控制規律等運行的，而呼叫是隨機的，電梯實際上是一個人機交互式的控制系統，單純用順序控制或邏輯控制是不能滿足控制要求的，因此，電梯控制系統采用隨機邏輯方式控制。目前電梯的控制普遍采用了兩種方式，一是采用微機作為信號控制單元，完成電梯信號的采集、運行狀態和功能的設定，實現電梯的自動調度和集選運行功能，拖動控制則由變頻器來完成；第二種控制方式用可編程控制器（PLC）取代微機實現信號集選控制。由PLC控制代替傳統繼電器控制已成為發展定局PLC是集計算機控制、自動控制技術、通信技術為一體的新型自動控制裝置。它的編程軟件采用易學易懂的梯形圖語言，控制靈方便，抗干擾能力強，運行穩定可靠，通過對電梯控制系統的研究和設計，可以更加深入的了解和認識PLC技術的核心和未來發展的方向。

1.1.1電梯基本結構

從總的來講，電梯由機械系統和電氣控制系統兩部分組成：而電器部分由電力拖動系統，運動邏輯功能控制系統和電器安全保護等系統組成。

1.曳引系統

電梯曳引系統的功能是輸出傳動和傳遞動能，驅動電梯運行。主要由曳引機、曳引鋼絲繩導向輪和反繩輪組成。

(1)曳引機

曳引機為電梯的運行提供動能，由電動機、曳引輪和電磁制動器組成。(2)曳引鋼絲繩

Ⅰ

徐州工程學院課程設計

曳引鋼絲繩由曳引鋼絲、繩股和繩心組成。(3)導向輪和反向輪

導向輪是將鋼絲繩向對重或轎廂的鋼絲繩輪，安裝在曳引機架或承重梁上。反繩輪是設置再機房上的定滑輪，其作用是根據需要，將曳引鋼絲繩繞過反繩輪，用以構成不同的曳引繩傳動比。

(4)根據電梯的使用要求和建筑物具體情況，電梯曳引繩傳動比、曳引繩在曳引輪上的纏繞方式以及曳引機的安裝位置都有所不同。

2.橋廂和門系統(1)轎廂

轎廂是用來安全運送乘客及物品到目的的箱體裝置，它的運行軌跡是在曳引機鋼絲繩的牽引下沿導軌上下運行。

(2)門系統

電梯門分為轎廂門和廳門,轎廂門是用來封住出入口，廳門是為了確保在候梯廳的安全而設置的開閉裝置只有在轎廂停層和平層時才能被打開。

3.重量平衡系統

對重是平衡轎廂重量的平衡重，與轎廂分別懸掛在曳引鋼絲繩的兩端。對重由以槽鋼為主所構成的對重架和用灰鑄鐵制造的對重快組成。轎廂側的重量為轎廂自重與負載之和，而負載的大小卻在空載與額定負載之間隨機變化。因此只當轎廂自重與載重之和等于對重重量時，電梯才處于完全平衡狀態。此時的載重稱為電梯的平橫點，而在電梯處于負載變化范圍內的相對平衡狀態時，應使曳引繩兩端張力的差值小于由曳引繩與曳引輪槽之間的摩擦力所限定的最大值，以保證電梯曳引傳動系統工作正常。

4.導向系統

導向系統由導軌、導靴和導軌架組成，導軌用來在井道中確定轎廂與對重的相互位置，并對他們的運動起導向作用。

5.保護系統

對現代電梯的運行必須保證安全。為此，設置了由電氣安全保護裝置和機械安全保護裝置組成的電梯安全保護系統。

(1)電氣安全保護裝置

為了保證電梯的安全運行，在井道中設置有終端超越保護裝置。實際上，這是一組防止電梯超越下端或上端站的行程開關，能在轎廂或對重撞底、沖頂之前，通過轎廂打板直接觸碰這些開關來切斷控制電路或總電源，在電磁制動器的制動抱閘作用下，迫使電梯停止運行。

(2)機械安全保護裝置

當電梯電氣控制系統由于出現故障而失靈時，會造成電梯超速運行。如果電氣超速保護系統也失靈，甚至電磁制動器也不起作用，就會使電梯失控而出現“飛車”，甚至會出現

Ⅰ

徐州工程學院課程設計

曳引鋼絲繩嚴重打滑等嚴重事故，這時就要靠機械安全保護裝置提供最后的安全保護。對于電梯超速的失控現象的機械安全保護裝置是限速器和安全鉗，這兩種裝置總是相互配合使用。

6.電力拖動系統

電力拖動系統由曳引電動機、速度反饋裝置、電動機調速控制系統和拖動電源系統等部分組成。其中曳引電動機為電梯的運行提供動力；速度反饋裝置是為電動機調速控制系統提供電梯運行速度實測信號的裝置，一般為與電動機同軸旋轉的測速發電機，或電光脈沖發生器。

7.運行邏輯控制系統

電梯的電氣控制系統由控制裝置、操縱裝置、平呈裝置和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據電梯的運行邏輯功能要求，控制電梯的運行，設置在機房中的控制柜（屏）上。

1.2 課程設計目的

1.了解常用電氣控制裝置的設計方法、步驟和設計原則。

2.通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。

3.本次課程設計應強調，在獨立完成課程設計的同時，培養學生查閱書籍、參考資料、產品手冊、工具書的能力，上網查詢信息的能力，運用計算機進行工程繪圖的能力，編制技術文件的能力等，從而提高學生解決實際工程技術問題的能力。

1.3 課程設計要求

1.確定控制方案，設計電氣控制裝置的主電路。

2.應用PLC設計電氣控制裝置的控制程序。可分為5個步驟：

(1)選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統配置并校驗主機的電源負載能力；(2)根據工藝流程圖繪制順序功能圖；

(3)列出PLC的I/O分配表，畫出PLC的I/O接線圖；(4)設計梯形圖并進行必要的注釋；(5)輸入程序并進行室內調試及模擬運行。

3.設計電氣控制裝置的照明、指示及報警等輔助電路。系統應具有必要的安全保護措施，例如，短路保護、過載保護、失電壓保護、超程保護等。

4.選擇電氣元件的型號和規格，列出電氣元件明細表。選擇電氣元件時，應優先選用優質新產品。

5.繪制正式圖樣，要求用計算機繪圖軟件繪制電氣控制電路圖，用STEP 7-Micro/Win32編程軟件編寫梯形圖。要求圖幅選擇合理，圖、字體排列整齊，圖樣應按

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徐州工程學院課程設計

電氣控制圖國家標準有關規定繪制。

6.編寫設計說明書及使用說明書。內容包括闡明設計任務及設計過程，附上設計過程中有關計算及說明，說明操作過程、使用方法及注意事項，附上所有的圖表、所用參考資料的出處及對自己設計成果的評價或改進意見等。

1.4 課程設計任務

1.4.1控制要求

1.電梯由安裝在個樓層電梯口的上升下降呼叫按鈕（U1、U2、D2、D3），電梯橋廂內樓層選擇按鈕（S1、S2、S3），上升下降指令（UP、DOWN）,各樓層到位行程開關（SQ1、SQ2、SQ3）組成。電梯在上升過程中只響應向上的呼叫，在下降的過程中只響應向下的呼叫，電梯向上或向下的還哦執行完成后再執行反向呼叫。

2.電梯等待呼叫時，同時有不同呼叫時，誰先呼叫執行誰。3.具有呼叫記憶、內選呼叫指示功能。

4.具有樓層顯示、方向指示、到站聲音提示功能。

1.4.2系統分析

為了實現上述要求，首先列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖，然后選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統配置并校驗主機的電源負載能力。

根據控制要求，編寫梯形圖及語句表，調試程序直到準確無誤。

1.4.3硬件設計

1.列出PLC的I/O分配表，并畫出PLC的I/O接線圖；

2.選擇PLC的機型及I/O模塊的型號，進行系統配置并校驗主機的電源負載能力； 3.設計必要的安全保護措施，例如，短路保護、過載保護、失電壓保護、超程保護等。

1.4.4軟件設計

1.采用模塊化程序結構設計軟件，首先將整個軟件分成若干功能模塊； 2.編寫控制系統的邏輯關系圖； 3.繪制各種電路圖；

4.編制PLC程序并進行模擬調試； 5.現場調試；

6.編寫技術文件并現場試運行。

Ⅰ

徐州工程學院課程設計 電梯控制系統硬件設計

2.1 模擬設備面板圖展示

圖2-1 面板圖

+如圖2-1，其中S1、S2、S3分別為轎廂內一層、二層、三層電梯內選按鈕；D2、D3分別為二層、三層電梯外下降呼叫按鈕；U1、U2分別為一層、二層電梯外上升呼叫按鈕；SQ1、SQ2、SQ3分別為一層、二層、三層行程開關，模擬實際電梯位置傳感器的作用。

L1、L2、L3分別為一層、二層、三層電梯位置指示燈；DOWN為電梯下降狀態指示燈；UP為電梯上升狀態指示燈；SL1、SL2、SL3分別為轎廂內一層、二層、三層電梯內選指示燈。

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徐州工程學院課程設計

2.2 選擇機型

PLC的種類非常繁多，不同種類之間的功能設置差異很大，這既給PLC機型的挑選提供了十分廣闊的空間，同時也帶來了一定的難度。機型選擇的基本原則應是在功能滿足要求的前提下，力爭最好的性價比，并有一定的升級空間。

考慮到本次設計的電梯系統只有3層，且開關量居多，模擬量較少；對于開關量控制為主的系統而言，一般PLC的響應速度足以滿足控制的要求，在小型PLC中整體式比模塊式的價格便宜，體積也小，但是在設計活動中，經常碰到一些估計的指標，在設計活動中需要進行局部調整，另外模塊式PLC排除故障所需時間短；我們估算輸入輸出接口比較多；由于考慮到本次設計的電梯系統只有3層，考慮到工廠造價，我們采用離線編程的方式，以減小軟硬件的開銷。

統計輸入、輸出點數并選擇PLC型號：

輸入信號有10個，考慮到有15％的備用點，即10×（1＋15％）＝11.5，取整數11，因此共需11個輸入點。

輸出信號有9個，考慮到有15％的備用點，即9×（1＋15％）＝10.35，取整數10，因此共需10個輸出點。

因此可選用CPU224類型可編程控制器，它有14個輸入點，10個輸出點，滿足本例的要求。

2.3 I/O分配表

表2-3 I/O分配表

電氣符號

序號 PLC地址（PLC端子）

（面板端子）

456

I0.3 I0.2 I0.1 I0.7 I0.5 I0.6 I0.4 I1.2 I1.1

S3 S2 S1 D3 D2 U2 U1 SQ3 SQ2

三層內選按鈕 二層內選按鈕 一層內選按鈕 三層下呼按鈕 二層下呼按鈕 二層上呼按鈕 一層上呼按鈕 三層行程開關 二層行程開關 功能說明

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徐州工程學院課程設計

電氣符號

續表2-3 序號 PLC地址（PLC端子）

（面板端子）

功能說明

112

314

516

I1.0 Q0.3 Q0.2 Q0.1 Q1.0 Q1.1 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7

SQ1 L3 L2 L1 DOWN UP UP1 DN2 UP2 DN3

一層行程開關 三層指示 二層指示 一層指示 轎廂下降指示 轎廂上升指示 一層呼叫燈 二層向下呼叫燈 二層向上呼叫燈 三層呼叫燈 電源正端 主機1M、面板V+接電源+24V 主機1L、2L、3L、面板COM

21電源地端

接電源GND 表2-3電梯由安裝在各樓層門口的上升和下降呼叫按鈕進行呼叫操縱，其操縱內容為電梯運行方向。電梯轎箱內設有樓層內選按鈕S1～S3，用以選擇需停靠的樓層。L1為一層指示、L2為二層指示、L3為三層指示，SQ1～SQ3為到位行程開關。電梯上升途中只響應上升呼叫，下降途中只響應下降呼叫，任何反方向的呼叫均無效。例如，電梯停在由一層運行至三層的過程中，在二層轎箱外呼叫時，若按二層上升呼叫按鈕，電梯響應呼叫；若按二層下降呼叫按鈕，電梯運行至二層時將不響應呼叫運行至三層，然后再下降，響應二層下降呼叫按鈕。

2.4 PLC外部接線圖

Ⅰ

徐州工程學院課程設計

圖2-4 PLC外部接線圖

PLC的輸入輸出模塊與外部用戶設備的接線方式分為匯點式和分割式，兩種方式的區別在于：選用匯點式接法的系統使用的電源電壓唯一，而選用分割式接法的系統電源電壓不唯一。

2.5 電梯控制系統的安全保護

電梯控制系統的安全保護主要包括四個方面：短路保護、過載保護、失電壓保護和超程保護等。

2.5.1 短路保護

短路時熔斷器FU的熔體熔斷而切斷電路起保護作用。

2.5.2 過載保護

采用熱繼電器FR。由于熱繼電器的熱慣性較大，即使發熱元件流過幾倍于額定值得電流，熱繼電器也不會立即動作。因此在電動機啟動時間不太長的情況下，熱繼電器不會動作，只有在電動機長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。

2.5.3 失電壓保護

通過接觸器KM的自鎖環節來實現。當電源電壓由于某種原因而嚴重欠電壓或失電壓

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（如停電）時，接觸器KM斷電釋放，電動機停止轉動。當電源電壓恢復正常時，接觸器線圈不會自行通電，電動機也不會自行啟動，只有在操作人員重新按下啟動按鈕后，電動機才能啟動。

2.5.4超程保護

超程也叫超行程，術語多用于電力設備斷路器。

超程是真空開關觸頭完全閉合后，動或靜觸頭所能移動的距離。超程的作用主要有以下幾點：

1.保證觸頭在電磨損后仍能保持一定的接觸壓力； 2.觸頭閉合時能利用觸頭彈簧力緩沖，減小彈跳；

3.在觸頭分閘時，使動觸頭獲得一定的初始的動能，拉斷熔焊點，提高初始分閘速度，減小燃弧時間，從而提高介質恢復的速度。

如果超程太小，就不能保證觸頭在燒損后應有的觸頭壓力，同時，初始分閘速度變小，會影響真空開關的開斷關合和動熱穩定性能，甚至產生重合閘彈振。若超程太大，會增加操作機構的合閘功，使合閘變得極不可靠。真空開關的超程取額定開距的15%～40%左右，10 kV級真空開關的超程一般取3～4 mm。

現在的真空開關動靜觸頭之間的接觸一般采用平板接觸，要保證接觸良好，就要保證相當的接觸壓力，超程是指開關動靜觸頭接觸后，觸頭彈簧的壓縮行程，其目的是為了保證接觸壓力，從而保證開關接觸良好。

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徐州工程學院課程設計 電梯控制系統軟件設計

3.1 軟件設計流程圖

圖3-1 軟件設計圖

如圖3-1，電梯啟動時，檢測電梯是否停在二或三樓層且有呼叫信號，如果是就等待呼叫信號，如果不是時，電梯自動下降到一層等待呼叫信號。當檢測到有呼叫信號時，例如：電梯停在一層時檢測到三層呼叫信號，電梯離開一層經過二層，接著到達三層，電梯停止。當電梯停前檢測到呼叫信號，例如：電梯停在一層時檢測到三層呼叫信號，電梯離開一層經過二層，準備到達三層時檢測到二層呼叫信號，電梯停在三層后繼續下降到二層等待呼叫信號。

3.2 源代碼設計及MCGS組態設計

由于PLC是由取代繼電器開始產生并發展起來的，且早期的PLC絕大部分用于順序控制，于是許多人習慣把PLC看作是繼電器、定時器、計數器的集合。把PLC的作用局限地等同于繼電控制系統順控器等，其實PLC就是工業控制計算機PLC系統具有一切計算機控制系統的功能，大型的PLC系統就是當代最先進的計算機控制系統。

小型的PLC由于運算速度及存貯容量的限制．功能自然稍弱。但為了使PLC在其基本邏輯功能 順序步進功能之外具有更進一步的特殊功能．以盡可能多地滿足PLC用戶的Ⅰ

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特殊要求，從80年代開始PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令或稱為應用指令。這些功能指令實際上就是一個個功能不同的子程序。隨著芯片技術的進步，小型PLC的運算速度、存貯容量不斷增加，其功能指令的功能也越來越強。許多技術人員夢寐以求甚至以前不敢想象的功能，通過功能指令就成為極容易實現的現實．從而大大提高了PLC的實用價值。具體程序如下：

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3.3 MCGS組態設計

MCGS是一套基于windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統，為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺，能夠完成現場數據采集、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業監控網絡等功能。

該界面是用來在教學過程中演示三層電梯工作過程的，全部的運行都在MCGS上控制完成，也就是說用MCGS代替了PLC的程序控制運行過程，所以制作簡單，且能很好的展示PLC實訓目標。具體步驟如下：

1.建立MCGS工程

進入組態環境后，建立新工程，在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項，把新建工程存為：D：MCGSWORK三層電梯演示。

2.設計畫面流程

新建窗口，設置窗口屬性后，進入動畫編輯窗口。繪制三層電梯演示界面如下：

圖3-1電梯演示圖

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3.動畫鏈接

由對象搭制而成的圖像界面是靜止不動的，需要對這些對象元件進行動畫設計，實時地描述外界對象的狀態變化，達到實時監控的目的。實現圖像動畫設計的主要方法是將用戶窗口中元件對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的屬性。在系統運行過程中，元件對象的外觀和運動特性，由數據對象的實時采集數據驅動，從而實現了圖像的動態效果。

(1)指示燈的屬性設置

在用戶窗口中，雙擊五層電梯組態設計窗口進入，選中一層內選指示圖標并雙擊，彈出單元屬性設置窗口。

圖3-2 指示燈屬性設置

(2)轎廂屬性設置

雙擊界面中表示電梯上升下降的轎廂，彈出屬性設置窗口，屬性設置如下：

圖3-3 轎廂屬性設置

(3)數值型變量的設置

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數值型變量一共有六個，以變量F1LEFT 為例：一層左門的屬性設置如下圖所示。

圖3-4 數值型變量屬性設置

3.4 系統調試

1.檢查實訓設備中器材及調試程序。

2.按照I/O端口分配表或接線圖完成PLC與實訓模塊之間的接線，認真檢查，確保正確無誤。

3.打開示例程序或用戶自己編寫的控制程序，進行編譯，有錯誤時根據提示信息修改，直至無誤，用PC/PPI通訊編程電纜連接計算機串口與PLC通訊口，打開PLC主機電源開關，下載程序至PLC中，下載完畢后將PLC的“RUN/STOP”開關撥至“RUN”狀態。

4.將行程開關“SQ1”撥到ON，“SQ2”、“SQ3”撥到OFF，表示電梯停在底層。5.選擇電梯樓層選擇按鈕或上下按鈕。例：按下“D3”電梯方向指示燈“UP”亮，底層指示燈“L1”亮，表明電梯離開底層。將行程開關“SQ1”撥到“OFF”，二層指示燈“L2”亮，將行程開關“SQ2”撥到“ON”表明電梯到達二層。將行程開關“SQ2”撥到“OFF”表明電梯離開二層。三層指示燈“L3”亮，將行程開關“SQ3”撥到“ON”表明電梯到達三層。

6.重復步驟5，按下不同的選擇按鈕，觀察電梯的運行過程。

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結論

在設計過程中，理論聯系了實際。逐漸了解及掌握了電梯的機械設備的結構,控制運動的組成及工作原理。例如在電梯的運動控制過程中，為了滿足當今人們的需求，要求電梯運動必須達到“穩、準、快”的要求，這就需要根據整個系統的實際應用和工作情況，讓電梯的運行速度、反映時間和停層的準確度達到一定的標準，而對梯的速度、運行狀態、安全、可靠進行合理的設計。因此系統的設計要綜合考慮曳引機的放置、占用空間及控制系統的可靠性等。這樣才能保證系統的正常運行。再次回顧及加深了PLC的學習，了解了PLC的起源，發展及在各種場合上的應用，清楚了如今PLC的動向。

總的來說這次PLC課程設計，考驗了我對理論知識的運用能力，鍛煉了對故障排除的分析能力，值得感謝的是當我們遇到困難時，老師耐心指導，幫我們一起分析故障，共同解決困難。另外，這課程設計也為了我們以后的畢業設計提供了很好的經驗，建立基礎，可以說是意義重大，影響深遠。

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致謝

整個設計過程很快過去了，我學到了很多可編程控制器的知識，以及許多的課外知識。尤其是在導師指導和同學協助下，才會順利完成這次設計。在這次設計中，我也發現了自己很多不足之處，例如：知識面較窄，思考問題過于狹隘，思路過于陳舊。因此，在以后的學習生活中，應廣泛的學習各種知識，并把它們與自己所學的專業聯系在一起，大膽地放開思路，勇于創新求實。我還要感謝舍有對我的幫助與支持，在我遇到困難時總是他們在一旁鼓勵我堅持下去。

本文是在指導教師的悉心指導下完成的，從論文選題、實驗指導、理論分析到論文修改，無不傾注了老師的辛勤汗水。在此，向所有曾經關心和幫助過我的老師、同學和朋友致以誠摯的謝意！

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參考文獻

[1]陳建民.電氣控制與PLC應用[M].北京：電子工業出版社，2011.[2]林德杰.過程控制儀表及控制系統[M].北京：機械工業出版社，2010.[3]劉剛.Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設計[M].北京：電子工業出版社，2009.Ⅰ