注塑机PLC可编程控制器设计（自动送料装车系统）.doc

中北大学课程设计任务书 2008/2009 学年第 一 学期学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 课程设计题目： 自动送料装车系统 起 迄 日 期： 12 月 22日12 月 26 日 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 2008年12月22日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：用PLC构成系统自动送料装车系统。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：控制要求：初始状态：红灯L1灭，绿灯亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电动机M1、M2、M3皆为OFF。当汽车到来时（用S2接通表示），L1亮，L2灭，M3运行，电动机M2在M3通2s后运行3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：本课题应完成以下设计内容：1)完成梯形图。2)调试并运行程序。3)课程设计说明书 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 常斗南.可编程序控制器原理、应用、实验.北京：机械工业出版社出版社，19985设计成果形式及要求：完成课程设计说明书一份，要求：1）写出主要设计思路，工作原理；2）画出梯形图；3）调试出现的问题及解决方法；4）提交程序清单。6工作计划及进度：2008年12月22日 12月23日：查阅相关文献资料，总体方案设计12月24日 12月25日：编制程序、上机调试12月26日：答辩或成绩考核系主任审查意见： 签字： 年 月 日目录1 引言11.1设计任务与要求11.2 实用价值和理论意义12 PLC介绍12.1 PLC 的发展历程12.2 PLC的结构22.3 PLC的分类22.4 PLC的特点22.4.1 功能完善22.4.2 模块化结构，硬、软件开发周期短22.4.3 维护操作方便，扩展容易22.4.4 性能稳定，可靠性高32.5 PLC的工作原理32.6 PLC的应用领域32.7 松下PLC简介33 PLC控制系统设计原则44 PLC编程基本原则45 设计过程55.1 自动装车送料系统示意图55.2 功能要求55.3 自动送料装车系统流程图65.4 I/O分配65.5 外部接线图75.6 梯形图75.6 梯形图85.7 程序清单95.8 工作过程105.9 程序调试106 总结10参考文献11致谢121 引言1.1设计任务与要求本设计的任务是用PLC构成系统自动送料装车系统。要求如下：初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电动机M1，M2，M3，皆为OFF。当汽车到来时（用S2接通表示），L1亮，L2灭，M3运行，电动机M2在M3通2S后运行，M1在M2通2S后运行，K2在M1通2S后打开出料。当料满后（用S2断表示），料斗开关K2关闭，电动机M1延时2S后关断，M2在M1停2S后停止，M3在M2停2S后停止，L2灯亮，L1灭，表示汽车可以开走。1.2 实用价值和理论意义自动送料装车系统在冶金、采矿运输和生产制造等许多领域中都得到普遍的应用。它通过自动输送设备实现物料的自动化，把工厂中的各个部分、各个生产工位、各存储点连结起来，为工厂控制系统的投入运行带来极大的方便和经济性。自动送料装车系统是工厂自动化物流系统的重要组成环节，对于提高企业经济效益具有重要作用。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料，产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力。课程设计是我们接受实践考验的一个重要环节，是对学生独立工作之前的技能培训，很好的帮助我们对可编程序控制器应用技术从感性认识上升到理性认识的飞跃阶段，通过这一过程可以使我们进一步掌握、应用理论知识，增强自身的实际操作能力。2 PLC介绍 可编程序控制器简称PLC机。可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用一种可编程序的存储器，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，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备和生产过程。可编程控制器及其有关设备的设计原则是他易于与工业控制系统连成一个整体和具有扩充功能。2.1 PLC 的发展历程 可编程序控制器于60年代末在美国问世，1968年美国GM（通用汽车） 公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。到70年代中期，随着半导体技术的发展，各种位片机和八位微处理器相继问世，由于CPU的引入，使可编程序控制器技术产生了飞跃发展，成为工业控制计算机的一个重要分支。70年代末和80年代，可编程序控制器进入成熟阶段，向大规模，高速度，高性能方面继续发展。90年代，可编程序控制器仍迅速发展，各公司进一步完善了自己原有产品并开发新的产品系列，与局域网建成整体分布系统，不断向上发展并与计算机系统兼容。2.2 PLC的结构 目前PLC生产厂家很多，产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同，都包括：中央处理单元（CPU），存储器，输入、输出接口电路，电源单元，编程单元等。2.3 PLC的分类 按容量和功能分为：小型机、中型机、大型机；按硬件结构分为：整体式结构、插件式结构、叠装式结构。2.4 PLC的特点2.4.1 功能完善 PLC的输入/输出系统功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。在PLC内部具备许多控制功能，诸如时序、计数器、主控继电器以及移位寄存器、蹭继电器等腰三角形。由于采用了微处理机，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转和强制I/O等诸多功能，它不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转换以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能。2.4.2 模块化结构，硬、软件开发周期短PLC的硬件结构全部采用模块化结构，可以适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的控制要求。硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，为控制系统的硬件设计提供了方便、快捷的途径，可以大大缩短硬件系统的开发工作量。2.4.3 维护操作方便，扩展容易PLC的输入/输出能够直观地反映现场信号的变化状态，PLC不能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态、电源状态等，均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员监视系统的工作状态。PLC采用梯形图逻辑编程，有利于电气操作人员对PLC的编程，可以方便地调整系统的程序和组态。PLC的模块化结构，可以允许维护人员方便地更换故障模块或在生产工艺流程改变时更改系统的结构和配置。2.4.4 性能稳定，可靠性高PLC产品都有严格的核技术标准，这些标准保证了PLC能在恶劣的工业环境下正常运行。它在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路，在机械结构上对耐热、防潮、等都有精心考虑，所有这些使得PLC具有较好的性能和较高的可靠性。2.5 PLC的工作原理 PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环。PLC扫描过程包括：内部处理、通讯操作、程序输入处理、程序执行、输出处理。2.6 PLC的应用领域PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力，机械制造、汽车装卸、造纸、纺织、环保及娱乐等各行各业。它的应用大致可分为以下几种类型：1、用于开关逻辑控制;2、用于机械加工的数字控制；3、用于机器人控制；4、用于闭环过程控制及构成DCS；5、用于实现工厂的无人化管理。2.7 松下PLC简介在使用松下PLC之前，要先了解PLC内部寄存器及I/O配置情况等其他相关理论知识。松下电工FP1系列可编程控制器的一些相关的知识:FP1系列是日本松下电工生产的一种体积小巧,功能齐全的PLC,它的功能有:1.CPU运行速度1.6s/步2.程序容量高达2700步/500步3.最多可控152点加4通道A/D,4通道D/A主机有14.16.24.40.56.72点六种,还有8.16.24.40点四种扩展单元4.主机上配有RS232C通讯口及机内时钟5.通过C-NET网络模块可方便地将最多32台PLC联成网络,距离达1.2km 。另外，FP1系列内部使用了EPROM.900步的程序容量，适用于比较简单的I/O控制。FP1的主要特点可概括如下：1）程序容量可多达5000步，数据区最多达6144字，有1008个内部继电器，144个定时器/计数器。2）基本指令81条，高级指令111条。3）完善的高级功能。4）具备强大的网络功能。3 PLC控制系统设计原则1 应能满足控制对象的工艺要求，保证能按照工艺流程准确，可靠 地工作；2 系统构成应力求简单，实用，系统易操作，调整，检修方便；3 设计合理，经济，能发挥PLC控制的特点。4 PLC编程基本原则1. 输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。2. 梯形图每一行都是从左母线开始的，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。3. 除步进程序外，任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都要被执行的程序段，可以通过特殊的内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。4. 在程序中，不允许编号相同的线圈两次出现。5. 不允许出现桥式电路。 6. 程序的编写顺序应按自上而下、从左至右的方式编写，为了减少程序的步数，程序应为“左大右小，上大下小。5 设计过程 5.1 自动装车送料系统示意图 5.2 功能要求初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电动机M1，M2，M3，皆为OFF。当汽车到来时（用S2接通表示），L1亮，L2灭，M3运行，电动机M2在M3通2S后运行，M1在M2通2S后运行，K2在M1通2S后打开出料。当料满后（用S2断表示），料斗开关K2关闭，电动机M1延时2S后关断，M2在M1停2S后停止，M3在M2停2S后停止，L2灯亮，L1灭，表示汽车可以开走。5.3 自动送料装车系统流程图5.4 I/O分配输入设备输入端子号S2 X1输出设备输出端子号K2 Y0L1 Y2L2 Y3M1 Y4 M2 Y5M3 Y65.5 外部接线图5.6 梯形图5.7 程序清单5.8 工作过程初始状态：红灯L1灭，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2，电动机M1，M2，M3，皆为OFF。当料不满（S1为OFF），灯灭，料斗开关K2关闭（OFF），灯灭，不出料，进料开关K1打开（K1为ON）进料，否则不进料。当汽车到来时，M3运行，电动机M2在M3运行2秒后运行，M1在M2运行2秒后运行，K2在M1运行2秒后打开，出料。当汽车装料满后（用S2表示），电动机M1延时2秒后关断，M2在M1停2秒后停止，M3在M2停2秒后停止，L2灯亮，L1灭，表示汽车可以开走。5.9 程序调试选择好PLC的类型，根据PLC外部电气原理图,将PLC与实验板正确接线,经检验无误后,接通PLC电源,点击下载,将编译正确的程序下载至PLC上(程序要确保编译无错误，否则无法下载),打开监控,以便观察程序运行中各触点的开合情况,方便检查程序错误,最后将PLC置于运行模式,运行程序,开始操作。若操作成功后，先把PLC置于停止状态，关闭监控，再拔PLC电源。调试过程中，发现阀门K1在进料满检测开关S1闭合以后关闭，但S1一打开阀门K1又开始打开进料，同时出料阀门K2在S1闭合时打开，S1打开后就闭合了，无法满足送料装车的要求，经检查发现是出料阀门K2没有通电自锁，而进料阀门是靠出料阀门的常闭触点来给它长期断电的，所以就造成了上述现象，得出结论，通过按钮给线圈通电的，如果不是点动就一定要加该线圈的自锁触点6 总结 通过这次自动送料装车系统课程设计我对可编程控制器这门课有了更进一步的了解和认识，对可编程控制器的控制系统的设计原则、梯形图的设计规则及其各种指令功能有了更深刻的了解，并且掌握到了更多书本外的知识。通过这次自动送料装车系统课程设计使我了解到如何将自己学到的知识与生活中实际遇到的问题结合起来，并能运用自己所学的知识去解决实际生活中出现的问题。通过这种训练为我们以后的工作打下了基础。参考文献1 张凤珊 祖龙起. 电气控制及可编程序控制器. 中国轻工业出版社.20032 常斗南. 可编程控制器原理、应用、实验. 北京：机械工业出版社.19983 余雷声. 电气控制与PLC应用. 北京：机械工业出版社.1996致谢感谢学校给予的这次训练机会。感谢老师的热心辅导、指点。硕士论文 是硕士研究生所撰写的学术论文，具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。硕士论文是硕士研究生所撰写的学术论文。优秀的硕士论文能够反映出作者对所学习专业的理论知识掌握的程度和水平，能够帮助作者构建起良好的完整的知识体系，还能够反映作者独立的科研能力和学术理论的应用水平，对研究的课题的思考和独立见解。较之学士论文，硕士论文应当具有一定的理论深度和更高的学术水平，更加强调作者思想观点的独创性，以及研究成果应具备更强的实用价值和更高的科学价值。因而撰写硕士论文将对作者提出更高的要求数据资料翔实充分、论证分析详尽缜密、推理演算思路清晰、论文结构规范清晰、专业词汇运用准确。电路与系统 学科研究电路与系统的理论、分析、测试、设计和物理实现。它是信息与通信工程和电子科学与技术这两个学科之间的桥梁，又是信号与信息处理、通信、控制、计算机乃至电力、电子等诸方面研究和开发的理论与技术基础。因为电路与系统学科的有力支持，才使得利用现代电子科学技术和最新元器件实现复杂、高性能的各种信息和通信网络与系统成为现实。信息与通讯产业的高速发展以及微电子器件集成规模的迅速增大，使得电子电路与系统走向数字化、集成化、多维化。电路与系统学科理论逐步由经典向现代过渡，同时和信息与通讯工程、计算机科学与技术、生物电子学等学科交叠，相互渗透，形成一系列的边缘、交叉学科，如新的微处理器设计、各种软、硬件数字信号处理系统设计、人工神经网络及其硬件实现等。 广告提案 广告提案 广告提案的准备工作 创意、表现提案 广告实施计划提案 策略提案 广告策划大师 广告策划的含义、特