课程设计说明书题目: 基于PLC的自控成型控制系统设计系别：机械工程学院专业班级：机设10-12班学号：2010302618学生姓名：李文龙指导教师：杜菲2014年0 1 月12日安徽理工大学课程设计（论文）任务书机械工程学院测控教研室2014年01月12日安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表摘要随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。
长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。
在成型机的生产线中应用PLC控制具有结构简单，编程方便，操作灵活，使用安全，工作稳定，性能可靠和抗干扰能力强等特点，是一种很有效的自动控制方式，是材料成型生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。
不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证；而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。
本文就是利用PLC控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。
自控成型系统主要由工作台、液压缸A、B、C以及相应的电磁阀和信号灯等几部分组成。
该自动成型系统是利用油的压力来传递能量，以实现材料（如：钢筋）加工工艺的要求。
该自动成型系统是利用PLC控制液压缸A、B、C的三个电磁阀有序的打开和关闭，以便使油进入或流出液压缸，从而控制各油缸中活塞有序运动，活塞带动连杆运动，给相应的挡块一个压力，这样就可以使材料成型。
关键词：可编程程序控制器；PLC；液压缸目录第一章绪论 (1)1.1课程设计的背景 (1)1.2课程设计任务 (1)1.3课程设计的意义 (2)第二章PLC简介 (3)2.1 PLC的由来 (3)2.2 PLC的定义 (3)2.3 PLC的构成 (4)2.4 PLC的各组成元素的构成及功能 (4)2.5 PLC工作原理 (6)第三章液压传动系统 (8)3.1液压系统基本回路 (8)3.3液压缸 (8)第四章程序设计 (10)4.1设计思想、程序框图、梯形图 (10)4.2程序设计与说明 (12)4.3I/O地址表分配： (13)4.4指令表 (13)4.5 GX Simulator 仿真模拟 (14)第五章实验调试 (17)5.1运行调试 (17)5.2实验步骤 (17)设计总结 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1课程设计的背景目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。
从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：开关量逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信联网等等。
PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。
为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序可变，使用方便；功能强，适应面广；编程简单，容易掌握；减少了控制系统的设计及施工的工作量；体积小、重量轻、功耗低、维护方便等。
因此我们基于PLC自控成型控制系统的设计，来满足生产上的需要，从而大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。
1.2课程设计任务一、控制要求利用PLC构成一个自控成型系统,用LED发光管来演示系统工作状态。
其中S1，S6用于指示油缸到位开关；K1至K4用于指示电磁阀的工作状态。
（1）初始状态,当原料放入成型机时，各油缸为初始状态:K1=K2=K4=OFF,K3=ON，S1=S3=S5=OFF,S2=S4=S6=ON。
（2）按下启动键S0,则K2=ON,上面油缸的活塞B向下运动,使S4=OFF。
（3）当该油缸活塞下降到终点时,S3=ON,此时启动左液压缸,A的活塞向右运动,C的活塞向左运行,K1=K4=ON，K3=OFF,使S2=S6=OFF。
（4）当A缸活塞运行到终点时，S1=ON，并且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各油缸开始返回原位。
首先，A、C油缸返回，K1=K4=OFF，K3=ON，使S1=S5=OFF。
（5）当A、C油缸返回到初始位置，S2=S6=ON时，B油缸返回，K2=OFF，使S3=OFF。
（6）当B油缸返回到初始状态，S4=ON时，系统回到初始状态，取出成品；放入原料后，按下启动按钮，重新启动，开始下一工件的加工。
二、课题要求(1) 按题意要求，画出PLC 端子接线图及控制梯形图。
(2) 完成PLC 端子接线工作, 并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。
(3) 完成课程设计说明书。
1.3课程设计的意义通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对PLC理论知识的理解；培养学生运用所学PLC知识和技能，配合相关技术资料的查询，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对PLC控制系统分析、设计的能力。
通过对PLC自控成型控制系统的设计，使材料成型生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向。
不但能使成型的产品的质量和品质得到了严格的保证；而且还大大提高了生产效率和减轻工人的劳动强度，有非常好的经济效益和社会效益。
本文就是利用PLC控制的方法设计的一种即安全又实用的自控成型系统。
第二章PLC简介2.1 PLC的由来在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。
继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。
为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：(1)编程简单方便，可在现场修改程序；(2)硬件维护方便，最好是插件式结构；(3)可靠性要高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)可将数据直接送入管理计算机；(6)成本上可与继电器柜竞争；(7)输入可以是交流115V；(8)输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；(9)扩展时，原有系统只需做很小的改动；(10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。
根据招标要求，1969年美国数字设备公司(DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP—14型），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。
从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且，在工业发达国家发展很快。
2.2 PLC的定义在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），英文缩写为PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。
它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。
”国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程序控制器标准的草案第一稿，1985年1月又发表了草案第二稿，1987年2月颁布了草案第三稿。
该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令。
并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
”定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。
这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。
2.3 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。
固定式PLC包括CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2.4 PLC的各组成元素的构成及功能CPU.CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。
每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
对使用者来说，不必详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令，但工作节奏由震荡信号控制。
运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
I/O模块.PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。
I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。
I/O种类有开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。
常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
内存.内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
不同机型的PLC期内存大小也不尽相同，除主机单元的已有的内存区外，大部分机型还可根据用户具体需要加以扩展。