电气自动化毕业论文

甘肃畜牧工程职业技术学院 毕业设计 (论文 )开题报告 题 目： 自动卸料小车 PLC 控制 系 部： 电子信息工程系 专 业： 电气自动化技术 班 级： 电气 11.1 班 学 生 姓 名： 汝文飞 学 号 ： 1104310474 指 导 老 师： 王昭同 日 期： 2013-10-20 (本报告一式三份，一份交指导教师，一份存系上，一份存学生设计档案袋 ) 甘肃畜牧工程职业技术学院 毕业设计 (论文 )开题报告 题 目： 自动卸料小车 PLC 控制 系 部： 电子信息工程系 专 业： 电气自动化技术 班 级： 电气 11.1 班 学 生 姓 名： 刘晓庆 学 号 ： 1104310434 指 导 老 师： 王昭同 日 期： 2013-10-20 (本报告一式三份，一份交指导教师，一份存系上，一份存学生设计档案袋 ) 1 目录 目录 .1 毕业论文（设计） 任务书 .2 开题报告 .3 摘要 .5 关键字 .7 第一章 绪论 . 10 1.1课题的研究背景及意义 . 10 1.2 设计任务与总体方案的确定 . 10 1.2 1设计任务 . 10 第二章 PLC 概述 2.1 PLC的发展史 . 12 2.2 PLC的发展趋势 . 12 2.3 PLC的应用特点 . 13 2.4 PLC应用中应注意的问题 . 14 第三章 自动卸料系统的设计 3.1 自动卸料系统的特点 . 16 3.2 自动卸料系统实现的功能 . 16 3. 2. 1 卸料小车走行位置检测。 . 16 3.3 自动卸料系统的应用范围 . 16 3.4 目前存在的问题和自动定位的必要性 . 16 3.5 卸料小车的工作原理 . 17 3.5.1控制系统图设计如图 3-2所示 . 17 3.6 小车运动 流程图 . 18 第四章 控制系统硬件与软件设计 . 19 4.1 主电路图 . 19 第五章 控制系统软件设计 5.1梯形图的概述 . 24 5.2 行程开关 . 24 2 5.2.1 小车启停辅助继电器 . 25 5.2.2 呼叫按钮 . 25 5.2.3 比较 . 26 5.2.4 向左运动 . 26 5.2.5 向右运动 . 27 5.2.6 卸料小车完全控制梯形图 . 27 第六章 元件明细表 . 28 6.1 PLC 设备元件明细表 . 28 第七章 结 论 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 31 附 录 1 . 32 3 毕业论文（设计）任务书 学生姓名 汝文飞 专业班级 电气自动化 11.1班 指导教师 王昭同 论文题目 自动卸料小车 PLC 控制系统 研究的目标、内容及方法 任务： 1、进行 PLC 选型 2、确定 I/O 端口 3、绘制 PLC 控制系统梯形图 4、绘制小车卸料装置的 PLC控制系统硬件接线图 5、对系统所需的元件进行选择，编制元器件明细表 6、编写设计说明书 要求； 1、 起动时小车在 0位，按下起动按钮料斗打开装料，延时 10S，料斗关闭。 2、 小车卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5 五个位置，用五个位置开关确定，可以通过五个按钮来选择卸料位置，小车到达指定位置后开始卸料，延时 5S 后卸料完毕，同时停在该处。 3、 如果其它处要卸料，所按按选择小车位置的按钮号与小车压下行程开关号相等时，小车仍停车。 4、 如果所按小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，小车右行，直到两者相等时停车开始卸料，延时 5S后卸料完毕，同时停在该处。 5、 如果所按小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时，小车左行，直到两者相等时停车，延时 5S后卸料完毕，同时停在该处。 7、系统要有必要的电气保护环节， 同时显示正常工作的停车位置。 分阶段完成的工作 1、 2013年 7月查阅资料，进行功能设计，完成总体方案的设计。 2、 2013年 8月完成各功能模块的设计，程序编写与程序调试。 3、 2013年 9月完成硬件的安装与调试。 4、 2013年 10月完成设计报告的编写。 5、 2013年 11月之前完成设计的改进、完善工作。 6、 2013年 11月进行毕业答辩。 系（部）主 任意 见 4 开题报告 一、 课题来源： 来自指导老师提供自动卸料小车 PLC 控制系统 二 、设计目的和意义 本设计将 PLC 应用到工业 送料小车的电气控制系统中 ,实现运料小车的自动化控制，使运料小车不再需要人工控制，降低系统的运行费用 ,提高系统的自动化程度。 PLC运料小车电气控制系统具有连线简单 ,控制速度快 ,精度高 ,可靠性和维护性好 ,安装、维修和改造方便等优点。 随着我国工业自动化的不断发展 ,运料小车成为了工业运料的主要设备之一。由于其工作效率高、运行稳定、大大降低了工人的劳动强度、减少了工人的体力劳动 ,在冶金、有色金属、煤矿 、 港口、码头、工业自动化生产线等领域得到了广泛的应用。 20 世纪以来随着人类科技的迅猛发展 ,各种工业化自动控制产品都 在向着控制可靠，操作简单 ,通用性强 ,价格低廉等方向发展 ,使自动控制的实现越来越容易。 PLC（可编程逻辑控制器）应运而生。 三、 卸料小车的 PLC 控制系统发展趋势 随着生产自动化程度的不断提高 ,卸料小车的 PLC控制系统在各行各业中得到了广泛的应用 ,它以微处理器为核心 ,用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术计数等 ,并通过数字量和模拟量的输入 /输出来控制机械设备或生产过程 ,在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高 ,逐渐进入过程控制领域 ,比如卸料小车的控制等 。 卸料小车控制系统已应用到冶金、 有色金属、煤矿、车站、港口、码头仓库、矿井等各行业的主要设备之中。它经历了手动控制、自动控制、全自动控制。利用 PLC 控制技术 ,可实现卸料小车装料卸料的自动控制 ,可实现在线参数和控制过程的调整 ,克服了继电器控制系统的可靠性差 ,维修控制不方便等不足。极大地提高了设备控制灵活性、稳定性以及维护保养性能和工作效率。 四、设计任务与总体方案的确定 （一）设计任务 1、使用三菱公司的可编程序控制器及组态软件。设计系统的要求： 2、进行 PLC的选型。 3、确定 I/O端口。 4、绘 制 PLC流程图及梯形图。 5、绘制小车卸料装置的 PLC控制系统硬件接线图。 6、对系统所需的元件进行选择 ,编制元器件明细表。 7、编写设计说明。 5 （二）控制要求 起动时小车在 0 位 ,按下起动按钮料斗打开装料 ,延时 10S,料斗关闭。 小车卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5五个位置，用五个位置开关确定 ,可以通过五个按钮来选择卸料位置 ,小车到达指定位置后开始卸料 ,延时 5S 后卸料完毕 ,同时停在该处。如果其它处要卸料 ,所按选择小车位置的按钮号与小车压下行程开关号相等时 ,小车停车。如果所按 小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时 ,小车右行 ,直到两者相等时停车开始卸料 ,延时 5S后卸料完毕 ,同时停在该处。如果所按小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时 ,小车左行 ,直到两者相等时停车 ,延时 5S 后卸料完毕 ,同时停在该处。 系统要有必要的电气保护环节 ,同时显示正常工作的停车位置。 （三）总体方案的确定 1、小车位置：启动位置、装料位置、卸料的各个站点、小车的停靠位置； 2、采用液压电磁阀控制小车的装卸料； 3、根据控制对象选择呼叫按钮； 4、进行行程开关的选择和配置来确定小车的卸料位置； 5、自动卸料小车用电动机来驱动运行； 6、计算 I/O点数的确定； 7、卸料小车的控制系统用 PLC来控制； 8、根据卸料小车控制系统的发展趋势 ,选择基本扩展型的机型。 （四）研究路径 利用实验室学习以及查找资料和文献 ,根据 PLC自动卸料小车的控制系统原理，再进行主电路的设计和硬件系统的接线设计 ,根据 I/O 口端的接线选择进行接线图的确定 ,最后进行程序的编程与调试。了解选用器材的原理 ,然后完成设计报告的编写 ,并进行完善 、改进。最后将整个设计过程完善，整理排版设计报告 ,完成设计答辩。 五、设计工作的主要阶段、进度和指标 1、 2013年 7月查阅资料 ,进行功能设计 ,完成总体方案的设计。 2、 2013年 8月完成各功能模块的设计 ,程序编写与程序调试。 3、 2013年 9月完成硬件的安装与调试。 4、 2013年 10月完成设计报告的编写。 5、 2013年 11月之前完成设计的改进、完善工作。 6、 2013年 11月进行毕业答辩。 六、最终目标及完成时间 通过对系统的调试和模拟仿真 ,找到实现自动送料的方法 ,采用 PLC 控制来提高停车位置的精 度 ,在保证人身安全的情况下实现自动装料、送料和卸料 ,并且尽量使其成本低 ,易控制 ,安全可靠 ,效率高。 完成时间： 2013 年 10月底完成“自动卸料小车 PLC控制”。 6 七、现有条件及必须采取的措施 PLC 试验台 ,装有 PLC 编程软件的计算机一台等仪器。学院还建有此系统专题资料库。 必须措施：现有条件上还需开发基于自动卸料小车 PLC控制系统控制算法及相关程序，设计并制作出操作模块，并编制相应控制软件。 八、协作单位及要解决的主要问题 协作单位：甘肃畜牧工程职业技术学院 PLC实验室。 所要解决本课题的主要问题 是：控制策略的开发和仿真 ,以及 PLC 的设计、制作和调试。如条件允许 ,需解决：购买专用于基于自动卸料小车 PLC控制系统开发软件。 7 摘 要 早期运料小车电气控制系统多为继电器 接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷 ,无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将 PLC 应用到运料小车电气控制系统 ,可实现小车的自动化控制 ,降低系统的运行费用 ,PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单 ,控制速度快 ,可靠性和可维护性好 ,易于安装、维修和改造等优点。随着经济的发展 ,运料小车不断的扩大到各个领域 ,从手动到自动 ,逐渐形成了机械化、自动化。 将 PLC 应用到运料小车电气控制系统 ,可实现运料小车的自动化控制 ,降低系统的运行费用。它功能强大 ,可扩展到 128 I/O 点 ,且能增加特殊功能或扩展板。通信和数据连接功能选项使得 FX2N 在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常的完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统控制要求； PLC选型；确定系统的I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。 PLC在运料小车控制系统中的应用 ,已经在国内外工程、工公司中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值 ,其智能化和 自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。 Abstract Traditional transport materials are mostly car relay control, relay control wiring has numerous shortcomings of the high failure rate is not easy to maintain the shortcomings. As a control of the curret domestic market, the mainstream controller, PLC in the market, technology ,industry has an important role in the impact of the use of PLC control to replace the relay control has become a trend. The rapid development of PLC in the international situation, the majority of our PLC manufacturers do not have independent intellectual property rights, to participate in international competition PLC products , one of which is the development of strength is not enough. Although the capital investment, production and quality management and other factors also account for a very large proportion, but the quality of the product plays a decisive role in the R 8 &； D investment ,research and development products and production of crafts . The technology is a part of each of which runs through ,PLC core technology development, product follow-up development and production process is to determine the product quality and technical level of the premise, how to further enhance their technical strength. Domestic brands gain market will be the key to competitive advantage. Based on obtained samples for analysis and preliminary results are being used in many brands in the PLC, Siemens, Mitsubishi and omron take absolute advantage, 60% of the users of these brand of PLC products, Rockwell / a b, ge-fanuc, and Fuji and other brands also has a considerable market share. 9 关键词 PLC，顺序控制，顺序功能图， 梯形图。 Keywords PLC, the order of control, Sequential Function Chart, ladder, instructions. 10 第一章 绪论 1.1 课题的研究背景及意义 随着我国工业自动化的不断发展 ,运料小车成为了工业运料的主要设备之一。由于其工作效率高、运行稳定、大大降低了工人的劳动强度、减少了工人的体力劳动，在冶金、有色金属、煤矿、港口 、码头、工业自动化生产线等领域得到了广泛的应用。 早期运料小车电气控制系统多为“继电器一接触器”组成的复杂系统 ,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷 ,几乎无数据处理和通信功能 ,必须有专人负责操作。而 20世纪以来随着人类科技的迅猛发展 ,各种工业化自动控制产品都在向着控制可靠 ,操作简单 ,通用性强 ,价格低廉等方向发展 ,使自动控制的实现越来越容易。PLC（可编程逻辑控制器）应运而生。 PLC 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 ,PLC 及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一 个整体、易于扩充其功能的原则设计。因而可以说 PLC 是近乎理想的工业控制计算机。 PLC的输入 / 输出接口是已经按不同需求做好的 ,可直接与控制现场的设备相连接。如输入接口可以与各种开关、传感器连接；输出接口具有较强的驱动能力 ,可以直接与继电器、接触器、电磁阀等连接。同时 ,PLC 具有很强的监控功能 ,利用编程器、监视器或触摸屏等人机界面可对 PLC 的运行状态进行监控。随着 PLC 技术的成熟、性价比的不断提高 ,其应用范围不断扩大 ,在工业自动化中发挥着越来越重要的作用。 本设计将 PLC 应用到工业送料小车的电气控制系 统中 ,实现了运料小车的自动化控制 ,使运料小车不再需要人工控制 ,降低了系统的运行费用 ,提高了系统的自动化程度。 PLC 运料小车电气控制系统具有连线简单 ,控制速度快 ,精度高 ,可靠性和可维护性好 ,安装、维修和改造方便等优点。 1.2 设计任务与总体方案的确定 1.2 1 设计任务 使用三菱公司的可编程序控制器及组态软件。设计系统的要求： 1、 进行 PLC的选型。 2、 确定 I/O端口 . 3、 绘制 PLC流程图及梯形图。 11 4、 绘制小车卸料装置的 PLC控制系统硬件接线图。 5、 对系统所需的元件进行选择 ,编制元器件明细表。 6、 编写设计说明。 1.2 2 控制要求 起动时小车在 0 位，按下起动按钮料斗打开装料，延时 10S，料斗关闭。 小车卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5五个位置，用五个位置开关确定 ,可以通过五个按钮来选择卸料位置 ,小车到达指定位置后开始卸料 ,延时 5S后卸料完毕 ,同时停在该处。 如果其它处要卸料 ,所按选择小车位置的按钮号与小车压下行程开关号相等时，小车停车。 如果所按小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时 ,小车右行 ,直到两者相等时停车开始卸料 ,延时 5S后卸料完毕 ,同时停在该处。如果所按小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时 ,小车 左行 ,直到两者相等时停车，延时5S后卸料完毕 ,同时停在该处。 系统要有必要的电气保护环节 ,同时显示正常工作的停车位置。 1.2.3 总体方案的确定 1、小车位置：启动位置、装料位置、卸料的各个站点、小车的停靠位置； 2、采用液压电磁阀控制小车的装卸料； 3、根据控制对象选择呼叫按钮； 4、进行行程开关的选择和配置来确定小车的卸料位置； 5、自动卸料小车用电动机来驱动运行； 6、计算 I/O点数的确定； 7、卸料小车的控制系统用 PLC来控制； 8、根 据卸料小车控制系统的发展趋势 ,选择基本扩展型的机型。 12 第二章 PLC 概述 2.1 PLC 的发展史 1968年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制的要求 ,并公开招标提出十项标准： （ 1） 编程方便，现场可修改程序； （ 2） 维修方便，采用模块化结构； （ 3） 可靠性高于继电器控制装置； （ 4） 体积小于继电器控制装置； （ 5） 数据可以直接送入管理计算机； （ 6） 成本可与继电器控制装置竞争； （ 7） 输入可以使交流 220V； （ 8） 输出为交流 220V， 2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器； （ 9） 在扩展时，原系统只要很小变更。 （ 10） 用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1969 年，美国数字公司（ DEC）研制出了第一台可编程控制器 ,满足了 GM 公司装配线的要求。这种新型的工业控制装置简单易学、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长 ,很快在美国其它工业领域推广使用。随着集成电路技术和计算机的发展技术的发展 ,现在已有了第五代 PLC 产品。 2.2 PLC 的发展趋势 (一 )PLC 网络化技术的发展，其中有两个趋势： PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统 ,而是迅速向开放式系统发展，各大品牌 PLC除了形成自己各具特色的 PLC网络系统 ,完成设备控制任务之外 ,还可以与 上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分；另一方面，现场总线技术得到广泛的采用 ,PLC 与其他安装在现场的智能化设备 ,比如智能化仪表、传感器、智能型电磁阀、智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线、同轴电缆、光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息 ,由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的 PLC远程网络相比，配置更灵活，扩容 更方便，造价更低 ,性能价格比更好 ,也更具开放意义。 13 2.3 PLC 向高性能小型化方向发展 PLC 的功能正越来越丰富 ,而体积则越来越小。比如 三菱的 FX-1S 系列 PLC,最小的机种 ,体积仅为 60 90 75mm,相当于一个继电器 ,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及 16位四则运算等能力 ,还具有可调电位器时间设定功能。 PLC 已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了 ,而是具有越来越强的模拟量处理能力 ,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力 ,如浮点数运算、 PID 调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说， PLC 系统与 DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小了，用 PLC同样可以构成一个过程控制系统。 2.4 PLC 操作 向简易化方向发展 目前 PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商 PLC所用编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握多种编程语言，难度较大。 PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了 PLC 的进一步推广应用。 PLC的发展必然朝着操作简易化方向迈进，比 如使用编程向导简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了先行者，西门子 S7-200的编程软件设计了大量的编程向导，只需要在对话框中输入一些参数，就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的使用。 （ 1） PLC的应用特点 较 高 的 可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的 FX-2N 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 14 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC大多具有完善的数据运算 能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC的功能单元大量涌现，使 PLC渗透到了位置控制、温度控制、 CNC等各种工业控制中。加上 PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 1、 可靠性高，抗干扰能力强 2、 配套齐全，功能完善，适用性强 3、 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用 PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现 继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4、 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5、 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是 实现机电一体化的理想控制设备。 2.4 PLC 应用中应注意的问题 PLC 是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证 PLC的正常运行，要提高 PLC控制系统可靠性，一方面要求 PLC 生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多 方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题： 1.工作环境 15 （ 1）温度 PLC要求环境温度在 055 ，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。 （ 2）震动 应使 PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为 1055Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。 （ 3）空气 避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将 PLC安装在封闭性较好的控制室或控制 柜中。 （ 4）电源 PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般 PLC都有直流 24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使 PLC接收到错误信息。 16 第三章 自动卸料系统的设计 全自动卸料控制系统在各行业的应用已屡见不鲜，如：冶金，有色金属，化工，建材，食品等行业。它是成品生产的首要环节，特别是有连续供料要求的行业，其运行的过程 控制直接影响了产品的生产速度，它是企业取得最佳经济效益的先决条件。虽然行业各自不同的工艺特点对卸料控制要求也不同，但其高可靠性，先进性，开方性，免维护性，可扩展性是工厂自动化 FA所追求的一致目标。 3.1 自动卸料系统的特点 (1) 卸料用时短，且安全方便。 (2) 绝对位置检测。 (3) 通信适用范围广。 (4) 卸料可能受环境温度、湿度影响。 (5) 兼容性好。 (6) 适用于恶劣的工业环境。 3.2 自动卸料系统实现的功能 1、卸料小车走行位置检测。 2、卸料小车走行自动控制。 3、配料点位置检测。 4、实现卸料小车车地间双向数据交换。 5、实现卸料小车与地下设备间联锁控制。 3.3 自动卸料系统的应用范围 卸料小车主要用于散状物料处理、矿山系统、堆场系统、矿石处理、装载系统，输送系统以及港口设备系统中将物料卸在不同的料棚或仓位之中。 卸料小车的作用就是在输料系统中将上料皮带机上的料卸在指定的仓位或料棚里。为达到一台卸料小车能给不同的料仓或料场卸料，卸料小车能沿着上料皮带机运行方向进行正反方面的运行。 3.4 目前存在的问题和自动定位的必要性 目前对卸料小车的控制是通过在每个料仓 /矿槽处安装限位开关，利用 其提供的几个点的位置信号在专门的操作室内进行远程控制；最直接的控制是使用手动控制卸料小车来实现对料仓的卸料，岗位操作人员通过人眼观测每个料仓的料位，根据需要 17 将小车开到合理的料仓卸料。主控室调度需要时刻同岗位操作人员进行联系，以确定卸料情况和料仓的仓容，以便掌握生产情况和用料情况，互相之间的沟通占用了大量的时间，给提高设备的整体作业率带来了大量的不便。岗位操作人员在操作卸料小车时，由于现场粉尘严重，作业环境非常恶劣，同时也是为安全考虑，不适宜工人直接在现场操作。 3.5 卸料小车的工作原理 卸料系统的设计包括 控 制系统图设计、 控制系统流程图设计、程序的构成、生产线结构方式选择、配料控制系统的设计等。 生产现场中，尤其是在一些自动生产线上，经常会遇到一台送料车在生产线上根据要求，多地点随机卸料；或是装料车多地点搜集成品。 在如图 3-1 所示的卸料小车，可根据要求在五个位置卸料，因此，它有三个状态：左行（电动机正转）、右行（电动机反转）、及停车。 SQ0-SQ5 为五个停车位置的行程开关，小车压上时为 ON，SB1-SB5为选择小车停车位置的按钮。 图 3-1 3.5.1 控制系统图设计如图 3-2 所示 小车 5 号站 3 号站 4 号站 2 号站 1号站 0 号站 启动按钮 停车按钮 6 个呼叫按钮 6 个行程开关 P L C 三相异步电动机 运动小车 小车工作状态指示灯 示示 22 示 小车位置显示数码管 图 3-2 18 3.6 小车运动流程图 小车运动流程如图 3-3 所示 图 3-3 图 3-3 19 第四章 控制系统硬件与软件设计 4.1 主电路图 主电路图：是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成，其电路标号和数字组成。三相交流电源引入线采用 L1、 L2、 L3标号，下图为本设计的主电路原理图，如图示 4-1，该电路图有 KM1和 KM2两个开关，通过分别接通 KM1和 KM2来控制 小车的正反转。假设接通 KM1为反转，接通 KM2 为正转。 图 4-1 4.2 主要硬件设备 4.2.1 PLC 的选型 在此次的运料小车的设计中主要根据工艺要求、控制对象、设备控制要求等方面选择合适的 PLC，以获得最佳的性能价格比，就一个控制系统而言， PLC的选择原则和考虑因素如下： 1. PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。 20 2. 是否与计算机连接，是否要求构成网络信息 系统，以及对远程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。 3. 开关量 I/O点数、模拟量 I/O点数、电压等级及输出功率、内存容量， I/O点数直接关系到 PLC输入 /输出模块的选择， I/O 点数一般要考虑 1 2G的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适合的电压等级可提高 PLC的看干扰能力；主机用户内存容量的大小设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。 4. 其它考虑因素选择 PLC还要对其外型、结构、系统组织、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才 能确定理想的 PLC 产品。 5. 综合以上的参考和计算需要，最终选择三菱 FX2N-48MR的 PLC，此 PLC在各方面都能达到要求而且性能价格可以接受。 4.2.2 电动机的选择 电动机按转子结构形式分类：三相笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机。电动机型号根据以下几个方面选择： 1. 功率的选择 要为某一生产机械选配一台电动机，首先考虑电动机的功率需要选择多大，合理选择电动机的功率具有重大的经济意义。 2. 电动机结构的选择 因为用的是三相交流电源，在交流电动机中，三相笼型异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、工作可靠 、价格低廉；主要的弊端是调速困难，功率因数比较低，启动性能比较差，由于送料小车要求的机械特性比较硬而且没有特殊的调速要求，所以可以采用笼型电动机。 3. 结构形式的选择 生产机械的种类繁多，它们的工作环境也不尽相同。因此，有必要要保证在不同环境中能安全的可靠运行。电动机常有下列几种结构形式 : (1) 开启式：在结构上无特殊防护装置，运用于干燥、无尘场所。通风好。 （ 2）防护式：在机壳或端盖下面有通风罩，以防止杂物掉进去。 （ 3）封闭式：封闭式电动机外壳严密封闭，电动机靠风扇冷却，并且在外壳带有散热片。使用在多、 潮湿、盐碱、腐蚀性强的场所。 （ 4）防爆式：整个电机严密的封闭，多用于矿井中。 21 综上所述，运料小车所处的环境而选择封闭式的电动机。 4. 电动机电压的选择 Y系列的电动机的额定电压只有 380V一个等级。 5. 电动机转速的选择 电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。通常情况下转速不低500r/min,异步电动机通常采用 4个极的 ,则同步转速 n=1500r/min的。见表 4-1所示。 表 4-1 为电动机的选择参数 4.2.3 I/O 地址分配 表 模块上的输入端子对应的输入地址是 X000 X016， 这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、 6个呼叫按钮开关、 6个行程开关共 14输入点。输入端子对应的输出地址是 Y000 Y016。具体的输入 输出 分配如表 4-2所示： 输入地址 对应的外部设备 输出地址 对应的外部设备 X007 启动按钮开关 SB1 Y000 电机反转继电器 KM1 X006 停止按钮 开关 SB2 Y001 电机正转继电器 KM2 X000 0号站呼叫按钮 HJ0 Y002 装料电磁阀 YV1 X001 1号站呼叫按钮 HJ1 Y003 卸料电磁阀 YV2 X002 2号站呼叫按钮 HJ2 Y004 小车左行指示 X003 3号站呼叫按钮 HJ3 Y005 小车右行指示 X004 4号站呼叫按钮 HJ4 Y006 小车装料指示 X005 5号站呼叫按钮 HJ5 Y007 小车卸料指示 X010 0号站位置开关 SQ0 Y10 数码管 A 段显示 X011 1号站位置开关 SQ1 Y11 数码管 B 段显 示 X012 2号站位置开关 SQ2 Y12 数码管 C 段显示 X013 3号站位置开关 SQ3 Y13 数码管 D 段显示 负荷 名称 型号 规格 台数 M 三线异步 电 动机 Y160M1-2 功率 7.5KW额定电流 15.4 A转速1500r/min重量68Kg 1 22 X014 4号站位置开关 SQ4 Y14 数码管 E 段显示 X015 5号站位置开关 SQ5 Y15 数码管 F 段显示 X016 小车装料按钮 SB3 Y16 数码管 G 段显示 4.2.4 内部继电器部分 内部继电器地址分配图见下表 4-3 表 4-3 内部继电器地址分配 内部继电器地址 功能说明 M10 小车运行停止 继电器 M0 0号站呼叫 继电器 M1 1号站呼叫 继电器 M2 2号站呼叫 继电器 M3 3号站呼叫 继电器 M4 4号站呼叫 继电器 M5 5号站呼叫 继电器 M6 小车所在站编号 呼叫编号 M7 小车所在站编号 = 呼叫编号 M8 小车所在站编号 （ D1）时，即小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时， M6得电，小车向左运行；当（ D0） =（ D1）时，即小车 当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时， M7得电，小车停止不动；当（ D0） （ D1）时，即小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时， M8 得电，小车向右运行。它所对应的梯形图如图 5-4所示： 图 5-4 比较梯形图 5.2.4 向左运动 小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。它所对应的梯形图如图 5-5所示： 图 5-5 向左运动梯形图 M10 M6 D1 D0 CMP M1 M0 X10 M6 X12 X13 X11 M5 M4 M3 M2 X14 X15 Y0 27 5.2.5 向右运动 小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码