运料小车01.doc

运料小车PLC控制PLC控制技术课程设计目录摘要. 2一 设计要求.3二 系统方案的确定.4三 PLC的选择及I/O. 63.1 输入输出（I/O）点数的估算. 63.2 存储器容量的估算63.3 控制功能的选择. 63.4 机型的选择.7四 运料小车的程序设计.8 4.1 I/O地址分配表.8 4.2 PLC电气连接图.9 4.3 运料小车控制系统流程图.10 4.4 控制程序梯形图.11 4.5 模拟调试图.14五 总结.17六 参考文献. 18 摘要可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC1。大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。SummaryProgrammable controller is a dedicated computer designed to control industrial machinery, has been widely used in a variety of automatic control system, which is in the relay control and computer control based on the development of products, and gradually developed into a microprocessor as the core, the new industrial automatic control device automation technology, computer technology, communication technology integration. Early in the programmable controller function only logic control, which is called a programmable logic controller program (Programmable Logic Controller) referred PLC 1.Appear LSI and VLSI development makes the PLC after the advent of extremely rapid. Now, PLC logic control functions not only to achieve the relay, also has digital and analog acquisition and control, PID regulation, communications networking, fault diagnosis and DCS production monitoring.关键词： 可编程控制器 三相异步电动机 运料小车 一 设计要求：本课程设计是PLC课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右行，电机反转，小车左行。在生产线上有5个编码为15的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫开关（HJ1HJ5）分别与5个停靠点相对应。二 系统方案的确定图2-1 送料小车的模拟图运料小车是工业逗料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线 冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。本系统的结构工作原理图如图2-1，包括带导轨的运行工作台，DC24V电机，行程开关，起停按钮，可编程控制器，DC24V继电器，DC12V直流电源等。图2-1是一个运料小车工作示意图，每个工作台设有一个到位开关(SQ)和一个呼叫按钮(HJ)。系统的设计要求为：（1）按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止；（3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；（4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，小车保持不动；（5）呼叫按钮开关应具有互锁功能，先按下者优先。图2-2中采用2个DC24V继电器和1个12V直流电源来实现直流电机的正反转，2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。当继电器线圈1得电时继电器1的触点由k1转换到k2，而继电器线圈2的触点状态不变，电流流向如I1所示，驱使DCI2V电机按一定方向运转：当继电器线圈2得电时，继电器线圈I触点状态不变，而继电器线圈2的触点由k3转换到k4，电流流向如I2所示驱使DC12V电机按相反的方向运转。 图2-2 实现电机正反转电路图三 PLC的选择及I/O在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。l 3.1 输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入12点，输出2点。l 3.2 存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储5000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。l 3.3 控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所设计的自动门控制的需要，主要介绍以下几种功能的选择。（1）控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。（2）编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。（3）诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。l 3.4 机型的选择（1）PLC的类型FX2系列可编程控制器主机分为16、24、32、64、80、128点六档，还有各种输入和输出扩展单元，这样在增加I/O点数时，不必改变机型，可以通过扩展模块实现，降低了经济投入。本课题设计的立体仓库控制系统有输入信号12个，输出信号2个。其中，外部输入元件包括：检测元件、按钮、取、送、急停、限位开关、超限位保护等等；输出有三个步进电机的正反向、动作指示、错误显示等等。按照上述配置，所选I/O点不得低于14点，结合实际情况，所选I/O点为24点。因此我所选型号为FX2N-24MR。（2）经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。本课题所设计的立体仓库属于小型控制系统，结合经济性的考虑因此选择整体型PLC。四 运料小车的程序设计l 4.1 I/O地址分配表表1 系统I/O资源配置表序号元件名设备名作用1X000S1启动按钮开关2X001S2停止按钮开关3X002SQ11号站行程按钮开关4X003SQ22号站行程按钮开关5X004SQ33号站行程按钮开关6X005SQ44号站行程按钮开关7X006SQ55号站行程按钮开关8X007HJ11号站呼叫按钮开关9X010HJ22号站呼叫按钮开关10X011HJ33号站呼叫按钮开关11X012HJ44号站呼叫按钮开关12X013HJ55号站呼叫按钮开关13Y000KMO电机正转继电器14Y001KM1电机反转继电器l 4.2 PLC电气连接图图4-1 电气连接图l 4.3 运料小车控制系统流程图图4-2 控制系统流程图l 4.4 控制程序梯形图（1）图4-4梯形图为小车起停的程序，按下启动按钮小车运动，M0得电并且保持，按下停止按钮，M0失电。图4-4 起停梯形图（2）图4-5梯形图为五个行程开关梯形图，5个行程开关用数字04表示，当小车到达1号时，I0.2得电，将数字0传入MW0(用R0运料小车表示)中；以此类推。 图4-5 行程开关梯形图（3）图4-6梯形图为五个呼叫按钮梯形图，5个呼叫用数字04表示，当一号按钮被按下时，I0.7得电，将数字0传入MW1（用R1表示）中，以此类推，M4是实现自锁功能的作用，将在下面的梯形图中讲到。图4-6 呼叫按钮梯形图（4）图4-7梯形图用于实现自锁功能，当按下某个呼叫按钮时，同时触发M4，并保持，使获得优先权，按下别的按钮将无效，M2是当小车位置和按钮编码相同时触发，使M4失电，恢复到最初的情况。 图4-7 自锁梯形图（5）图4-8梯形图为比较梯形图，当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时，M1得电，小于时M3得电，等于时M 2得电，同时失M4失电。图4-8 位置比较梯形图（6） 图4-9梯形图为小车控制运动梯形图，当M1得电时，Q0.0输出，小车左行，当M2得电时，Q0.1输出，小车向右行。图4-9 运动方向梯形图l 4.5 模拟调试图 五 总结经过一周的奋斗，课程设计终于完成了，时常保持着前进的同时思考一路过来的沉淀。欢欣喜悦辛劳愁苦是瞬时，留在记忆里的总是深刻的。这次PLC设计，我感受到一项自我工程的努力过程。对于PLC的学习，三菱软件的摸索，到认识，当然由于自己所编的程序的相对比较简单，所以对这个软件的认识也不是十分的深入，但是通过的这次的自我学习，也学到了许多的知识