目录
大作业任务书
一、项目概述
1.1 项目任务
1.2 项目总体框图
1.3 项目方案
1.3.1 继电器控制
1.3.2单片机控制
1.3.3可编程逻辑器控制
二、硬件设计
2.1 硬件选型
2.2 I/O分配表
2.3 PLC接线图
2.4 硬件组态
三、程序设计
3.1 顺序功能图
3.2 程序流程图
四、程序代码
4.1 Main【OB1】程序及注释
4.2 自动模式程序及注释
4.3手动模式程序及注释
五、运行结果
5.1 Main【OB1】运行
5.2 自动模式运行
六、讨论
七、梯形图另外一种设计思路
(写在前面，本次课程作业由本人和刘同学合作完成，在此鸣谢)
大作业任务书
大作业任务要求：
1、采用S7-1200PLC编程设计。现有一套三级输送机，用于货料的传输，每一级输送机由一台交流电动机进行控制，电动机为M1、M2、M3，分别由接触器QA1、QA2、QA3、QA4、QA5、QA6控制电动机的正反转运行。系统的结构示意图如下图所示。控制要求如下：
（1）当装置上电时，系统进行复位，所有电动机停止运行。
（2）当手动/自动转换开关SF0闭合时，系统进入自动状态。按下系统启动按钮SF1时，电动机M3首先正转启动，运转6s以后，电动机M2正转启动，当电动机M2运转6s以后，电动机M1正转启动，此时系统完成启动过程，进入正常运转状态。
（3）当按下系统停止按钮SF2时，电动机M1首先停止，当电动机M1停止5S以后，电动机M2停止，当电动机M2停止5s以后，电动机M3停止。系统在启动过程中按下停止按钮SF2，电动机按启动的顺序反向停止运行。
（4）当手动/自动转换开关SF0断开时，系统只能手动模式控制电动机的运行。通过手动按钮（SF3-SF8），操作员能分别控制三台电动机的正反转运行，实现货物的手动控制传输。其中SF3，SF4控制M1，SF5，SF6控制M2，SF7，SF8控制M3。
5、大作业报告要求有以下几个内容：
（1）、控制方案设计；
（2）、硬件选型（PLC型号与模块选型）；
（3）、PLC接线图；
（4）、I/O分配表；
（5）、硬件组态截图；
（6）、顺序功能图；
（7）、程序（梯形图或SCL）；
（8）、仿真调试结果。
一、项目概述
1.1 项目任务
采用S7-1200PLC编程设计。现有一套三级输送机，用于货料的传输，每一级输送机由一台交流电动机进行控制，电动机为M1、M2、M3，分别由接触器QA1、QA2、QA3、QA4、QA5、QA6控制电动机的正反转运行。系统的结构示意图如下图所示。控制要求如下：
（1）当装置上电时，系统进行复位，所有电动机停止运行。
（2）当手动/自动转换开关SF0闭合时，系统进入自动状态。按下系统启动按钮SF1时，电动机M3首先正转启动，运转6s以后，电动机M2正转启动，当电动机M2运转6s以后，电动机M1正转启动，此时系统完成启动过程，进入正常运转状态。
（3）当按下系统停止按钮SF2时，电动机M1首先停止，当电动机M1停止5S以后，电动机M2停止，当电动机M2停止5s以后，电动机M3停止。系统在启动过程中按下停止按钮SF2，电动机按启动的顺序反向停止运行。
（4）当手动/自动转换开关SF0断开时，系统只能手动模式控制电动机的运行。通过手动按钮（SF3-SF8），操作员能分别控制三台电动机的正反转运行，实现货物的手动控制传输。其中SF3，SF4控制M1，SF5，SF6控制M2，SF7，SF8控制M3。
5、大作业报告要求有以下几个内容：
（1）、控制方案设计；
（2）、硬件选型（PLC型号与模块选型）；
（3）、PLC接线图；
（4）、I/O分配表；
（5）、硬件组态截图；
（6）、顺序功能图；
（7）、程序（梯形图或SCL）；
（8）、仿真调试结果。
1.2 项目总体框图
本项目相对简单，通过外部按钮的通断来为PLC输入信号，PLC接受输入信号后按照设计要求对其进行反馈，产生输出信号控制外部交流电机。总体框图如下：
图 1 总体项目框图
1.3 项目方案
1.3.1 继电器控制
继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，灵活性差，影响速度慢。
1.3.2单片机控制
单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内容布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高，控制功能强，为了满足对对像的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力，IO口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。低电压，低功耗，便于生产便携式产品，为了满足广泛适用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8~3.6V，而工作电流仅为数百微安。易扩展片内具有计算机正常工作所需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。但是，单片机是一片集成电路。不能直接将它与外部UO信号相连。它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和IO接电路，硬件设计﹑制作和程序设计的工作量相当大，正因如此其运行的可靠性也会大大降低。
1.3.3可编程逻辑器控制
可编程逻辑控制器实时性强，信号处理时间短、速度快、信号必理和程序运行的速度快，能满足各种控制目标。可靠性高，抗干扰能力强PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的工艺制造，内部电路采取了非常强的抗干扰技术。具有很高的可靠性。
可编程控制器从上个时间70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开尖量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器，时间继电器等构成开矣量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大的曾加了其功能，现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据必理功能、联网通讯等多钟功能，是名副其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大和性价比高等优点，是本次设计首选控制装置。
二、硬件设计
2.1 硬件选型
由项目任务分析可知，本次仿真至少需要对应于SF0-SF8 9个DI，若考虑热继电器输入，则需要至少12个DI ；DO至少需要6个分别对应于QA1-QA6。因此选择具有14个数字输入量`、10个数字输出量的CPU1215FC，本次仿真没有涉及设备间通信，因此PLC无需安装信号模块。
2.2 I/O分配表
表2.2.1 I/O分配表
| 输入 |
输出 |
||||
| 名称 |
功能 |
地址 |
名称 |
功能 |
地址 |
| SF0 |
手动/自动模式切换按钮 |
I0.0 |
QA1 |
M1正转接触器 |
QA0.1 |
| SF1 |
自动启动按钮 |
I0.1 |
QA2 |
M1反转接触器 |
QA0.2 |
| SF2 |
自动停止按钮 |
I0.2 |
QA3 |
M2正转接触器 |
QA0.3 |
| SF3 |
手动M1正转开关 |
I0.3 |
QA4 |
M2反转接触器 |
QA0.4 |
| SF4 |
手动M1反转开关 |
I0.4 |
QA5 |
M3正转接触器 |
QA0.5 |
| SF5 |
手动M2正转开关 |
I0.5 |
QA6 |
M3反转接触器 |
QA0.6 |
| SF6 |
手动M2反转开关 |
I0.6 |
|||
| SF7 |
手动M3正转开关 |
I0.7 |
|||
| SF8 |
手动M3反转开关 |
I1.0 |
|||
| BB1 |
热继电器1 |
I1.1 |
|||
| BB2 |
热继电器2 |
I1.2 |
|||
| BB3 |
热继电器3 |
I1.3 |
|||
2.3 PLC接线图
电气控制部分电路图：
图2- 1电气控制电路图
PLC外部接线图：
图2- 2 PLC外部接线图
2.4 硬件组态
图2-3 硬件组态
三、程序设计
3.1 顺序功能图
图 3-1 顺序功能图
3.2 程序流程图
图 3-2 程序流程图
开始用M1.0对电机进行上电复位，检测SF0是否按下，SF0闭合时，系统处于自动模式，并进行初始化。若按下自动启动开关SF1，电机M3正转启动，并启动6S定时器T1。此时若检测到按下SF2，电机M3停止运行进入初始步；若没有按下SF2，定时T1-6S到达，则电机M2启动，并启动6S定时器T2。此时若检测到按下SF2，电机M3停止运行并启动5S关断延时，到达后M3停止运行；若没有按下SF2,定时T2-6S到达,电机M1启动。三电机正转运行，启动过程完成。此时若检测到按下SF2，电机M1停止运行并启动5S关断延时T3，T3到达后M2停止运行并启动5S关断延时T4，T4到达后M3停止运行进入初始步，自动模式程序循环结束。
SF0断开时，系统处于手动模式，手动按钮SF3，SF4控制M1正反转运行，SF5，SF6控制M2正反转运行，SF7，SF8控制M3正反转运行。
四、程序代码
4.1 Main【OB1】程序及注释
图4-1 主程序及注释
4.2 自动模式程序及注释
图4-2 自动模式程序段1及注释
图4-3 自动模式程序段2及注释
图4-4 自动模式程序段3及注释
图4-5 自动模式程序段4及注释
图4-6 自动模式程序段5及注释
图4-7 自动模式程序段6及注释
图4-8 自动模式程序段7及注释
图4-9 自动模式程序段8及注释
图4-10 自动模式程序段9
注释：若处于步M2.1、M2.2、M2.3、M2.4、M2.5,输出Q0.5为1，电机M3正转。
图4-11 自动模式程序段10及注释
图4-12 自动模式程序段11及注释
4.3手动模式程序及注释
图4-13 手动模式程序段1
图4-14 手动模式程序段2
图4-15 手动模式程序段3
图4-13~4-15为手动模式运行的电机正反转控制程序，其中手动按钮SF3，SF4控制M1正反转运行，SF5，SF6控制M2正反转运行，SF7，SF8控制M3正反转运行。电路中添加热继电器提供保护作用，保护主回路电流不超过设定值。
五、运行结果
（仿真成功，由于为每一步仿真截图工程太过繁琐，在此仅列举一二。）
5.1 Main【OB1】运行
如图5-1，按下模式切换按钮SF0，将切换到自动模式。
图5-1 Main【OB1】运行结果
5.2 自动模式运行
如图5-2，SF0被按下时，自动模式进入到初始步状态M2.0。
图5-2 自动模式初始步
如图5-3，自动模式下开启按钮SF1,进入步M2.1，输出QA5为1，电机M3正转，并且6S接通延时定时器T1开始计时。
图5-3 自动模式启动，M3正转
如图5-4，定时器T1到达定时时间，T1常开按钮接通，进入步M2.2，输出QA5、QA3为1，电机M3、M2正转；并且6S接通延时定时器T2被启动。
图5-4 T1定时到达，M2、M3正转
如图5-5，在M3正转起动后，且T1未到达定时时间，若按下停止按钮SF2，将进入初始步M2.0，电机都将停止。
图5-5 T1定时未到达按下SF2,M3停转
如图5-6，电机M3、M2正转，定时器T2到达定时时间，进入步M2.3，输出QA1、QA3、QA5为1，电机M1、M2、M3正转。
图5-6 T2定时到达按下SF2，M2停止
六、讨论
随着PLC 技术的飞速发展，人们可以对传送带进行技术改造，提出数据采集、自动控制、运行监视、报警、运行管理等多方面要求。本三级传送带控制系统，采取了一系列可靠的设计方案，利用PLC 实现了对启停过程的精确控制，提高了工作过程的稳定性和自动化程度，具有很高的可靠性与实用性。因此具有广阔的市场前景，适合各中小型厂房内物料的运输。
在项目完成过程首先第一大困难就是由题意画出顺序功能图，在讨论中我们不断结合实际情况完善优化模型。其次就是由于各种限制条件以及联动条件混合在一起，这就造成了理清逻辑比较困难，且牵一发而动全身，最终在不断的仿真试验中才得以将模型完善。结合现实，我们认为该项目还存在可以进一步改善的地方，比如设计一个紧急停止按钮，在出现紧急的情况下，按下该按钮，系统立刻断电，并且通过外部机械装置使由于惯性作用不能立刻停止的电机立刻停止。
当然，由于时间仓促，本项目设计中仍存在一些冗余的地方，程序可读性不佳。需要在实践中结合实际进一步完善。
此次项目让我们很好的将课本与课堂学到的知识运用到现实项目中来掌握工厂常用电器的工作原理、选型和电气控制线–路设计的基本方法，提高电气控制系统分析和设计能力，掌握PLC原理及PLC自动化控制系统的软硬件设计方法，稳步提升PLC程序设计和PLC技术工程应用能力。巩固编程指令和编程语言，理解PLC程序设计方法，并且在PLC控制系统程序设计中体现了出来。掌握TIA博途STEP7和PLC仿真软件PLCSIM的使用，利用STEP7组态工程，设计开发满足工程特定需求的软件，能够利用仿真软件PLCSIM进行软件仿真。
七、梯形图另外一种设计思路
上文涉及的梯形图是在顺序功能图的架构下画出的，在此提供另外一种思路---经验设计法。本梯形图也通过了仿真验证。相较于顺序功能图设计法，经验设计法更难想到，但整体程序要简洁的多。
Main[OB1]:
手动模式[FC2]：
自动模式[FC1]：
其中
Q0.1,0.2对应于接触器QA1,QA2;
Q0.3,Q0.4对应于接触器QA3,QA4;文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-473959.html
Q0.5,Q0.6对应于接触器QA5,QA6文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-473959.html
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