PLC控制系统课程设计 东 北 石 油 大 学
课 程 设 计
课 程 PLC控制系统课程设计 题 目 装瓶流水线的PLC控制
院 系 电气信息工程学院自动化系 专业班级 自动化12-7 学生姓名 林彦超 学生学号 1200601140717 指导教师 康朝海
2015年 11 月 20 日
1
PLC控制系统课程设计 第1章 控制工艺流程分析
1.1 装瓶流水线控制过程描述
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成。大部分PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊任务。
PLC的主要特点：它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
编程方法简单易学 功能强，性能价格高
硬件功能齐全，用户使用方便，适应性强 可靠性高，抗干扰能力强
系统的设计、安装、调试工作量少； 维修工作量小，维修方便 体积小，能耗低
PLC采用的是循环扫描的工作方式，分为采样输入，程序执行和输出刷新三个阶段。三个阶段称为一个扫描周期。PLC完成一个周期后，又重复这个过程，周而复始。
PLC工作过程示意图如下：
扫描输入端送输入状态寄存器 储器用户程序存第一条指令 第二条指令 . . 输出状态寄存器的状态输出
图1-1 PLC工作过程示意图
2
PLC控制系统课程设计 1.2 装瓶流水线控制工艺分析
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
（1）开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
（2）模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
（3）运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
（4）过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
（5）数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
（6）通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
3
PLC控制系统课程设计 第2章 装瓶流水线的PLC控制系统设计
2.1系统硬件组成
按照I/O点的分配和项目描述的控制要求。设计出PLC硬件系统的结构图、接线图、时序图。
图2-1 瓶装流水线的PLC控制结构图
日本欧姆龙公司（OMRON）的SYSMAC CPM1A，是一种小型整体式PLC，在小规模控制系统中已获广泛应用。
CPM1A共有4种主机：10点（6/4），20点（12/8），30点（18/12）点，40（24/16）点。
4
PLC控制系统课程设计 位（Bit）是PLC中逻辑运算的基本元素，通常也称为内部继电器。位实际上是PLC存储器中的一个触发器（存储单元），有两个状态，即“0”和“1”，也称为OFF和ON。位可以作为输出存放逻辑运算的结果，相当于继电器的线圈。在一个程序中一个位只能进行一次输出操作。
PLC可以直接和输入设备相连接的位称为输入点；可以直接和输出设备相连接的位称为输出点。输入点和输出点统称为PLC的I/O点。PLC的I/O点数越多，控制规模越大。PLC中一般有数据区，定时/计数器区，内部继电器区等。不同类型的PLC，所具有的区的种类，容量差别较大。OMRON PLC将整个数据存储器主要分为内部继电器区（IR），特殊辅助继电器（SR），保持继电器(HR),暂存继电器（TR），定时器/计数器(TC),数据存储区(DM)，辅助记忆继电器和链接继电器8个区。 2.2控制方法分析
（1）手动控制方式
1.装瓶流水线控制系统有10道操作工序，用10盏灯来模拟。
即：A5，A1（传送，选瓶）→A6，A2(传送，装瓶)→A7，A3(传送，盖盖)→A8，A4(传送，贴签)→A9(传送)→A10(入库)。
2.启动，停止，移位为控制输入，控制系统的工作状态； 3.按下启动按钮，手动移位完成一道操作工序，循环两次； 4.按下复位按钮，系统回到第一道工序； 5.按下停止按钮，系统停止工作。 （2）自动控制方式
1.装瓶流水线控制系统有5道操作工序，用灯来模拟。
即：A5，A1(传送，选瓶)→A6，A2(传送，装瓶)→A7，A3(传送，盖盖)→A8，A4(传送，贴签)→A9(传送)→A10（入库）。
2.启动，停止，移位为控制输入，控制系统的工作状态； 3.按下启动按钮，每5S完成一道操作工序，循环两次； 4.按下复位按钮，回到初始工序，重新开始运行； 5.按下停止按钮，系统停止工作。 2.3 I/O分配
表2-2 I/O分配表
输入信号 信号元件及作用 启动/停止带锁按钮 移位按钮 复位按钮 0.01 0.02 5
输出信号 信号元件及作用 选瓶操作工序A1 装瓶操作工序A2 盖盖操作工序1.02 1.01 PLC输出口地址 1.00 址 0.00 PLC输入口地