电动运输小车PLC控制设计.doc

目录之中。机电工程学院课程设计说明书 设计题目: 电动运输小车PLC控制设计 学生姓名： 学 号： 20094805 专业班级： 机械设计制造及其自动化09 指导教师： 2012年 12 月 13 日内容摘要 本设计分析了现代工业运送小车的操作，结合了产品分选装置的工作原理，给出了一种简单实用的产品分选装置控制系统的PLC设计方案。送料车的出现帮助了我国很大程度上改善了工农业运料的方式，很大程度上减少了运料的时间和强度，方便了工人操作，节省了人力物力。实验证明该系统实现简单、经济，在工作中能更快、更准确的工作。这样，节约了人力物力，提高了工作效率。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。对早期的PLC，凡是有继电器的地方，都可采用。而对当今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。尤其是近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。 运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的PLC控制设备。特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。本项目运用plc（可编程逻辑控制）控制运料小车的运行，取代了传统的继电器控制，实现了运料过程的自动化控制。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。本文通过分析可知，用plc控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高关键字：送料小车；PLC控制；8站点目 录第1章 引言11.1设计任务与要求.1第2章 PLC控制送料小车设计22.1 PLC在控制送料小车时的运用22.2 PLC控制送料小车运行工作原理2第3章 PLC控制系统设计43.1 PLC的选择43.2 I/O地址分配53.3流程图63.4接线图73.5主电路83.6 按控制要求设计梯形图93.7调试过程123.8按控制要求设计指令表15结 论18设计总结19致 谢20参考文献2121第1章 引言1.1设计任务与要求. 关于送料小车PLC控制设计任务为：送料小车给8个工位送原材料。PLC上电后，车停止在某工位，若没有用车呼叫（下称“呼车” ）时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。若某工位呼车（按本位的呼车按钮）时，各位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。停车位呼车则小车不动。当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。小车到达某位时应停留30s供该位使用，不能立即被其他工位呼走。临时停电后再复电，小车不会自行启动。关于送料小车PLC控制设计要求为：1、能够根据功能要求选择PLC的类型及其根据I/O点的要求选择该类PLC的型号。2、根据所选的PLC的类型，掌握该PLC的编程软件并能够利用该软件绘制设计课题的梯形图。3、根据绘制的梯形图，编写完整的程序清单。4、根据I/O点的定义，绘制PLC外部电气接线图。第二章 PLC控制送料小车设计2.1 PLC在控制送料小车时的运用 PLC（Programmable Logic Controller），是可编程逻辑控制器,是一种工业控制装置。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 1987年，国际电工委员会（IEC）定义：“可编程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。可编程控制器及其有关外围设备，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”2.2 PLC控制送料小车运行工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段：在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段：在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段：当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。第三章 PLC控制系统设计3.1 PLC的选择 目前在国内市场上有从美国、德国、日本等国引进的多种系列PLC，国内也有许多厂家组装、开发数十种PLC，故PLC系列标准不一，功能参差不齐，价格悬殊。在此情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，负载能力合适，经济实惠的PLC。据对多种因素的分析比较及监控系统、输入、输出点数的要求，选用西门子S7-200，CPU226.3.2 I/O地址分配 分析PLC的输入和输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用PLC的I/O点。有控制开关输入的启停信号控制各按钮的开关，行程开关的闭合；控制输出的指示灯亮灭。控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号呼叫按钮0信号常开按钮SB1I0.0呼叫按钮1信号常开按钮SB2I0.1呼叫按钮2信号常开按钮SB3I0.2呼叫按钮3信号常开按钮SB4I0.3呼叫按钮4信号常开按钮SB5I0.4呼叫按钮5信号常开按钮SB6I0.5呼叫按钮6信号常开按钮SB7I0.6呼叫按钮7信号常开按钮SB8I0.7工位0信号行程开关SQ1I1.0工位1信号行程开关SQ2I1.1工位2信号行程开关SQ3I1.2工位3信号行程开关SQ4I1.3工位4信号行程开关SQ5I1.4工位5信号行程开关SQ6I1.5工位6信号行程开关SQ7I1.6工位7信号行程开关SQ8I1.7输出信号工位0的指示灯信号指示灯HL1Q0.0工位1的指示灯信号指示灯HL2Q0.1工位2的指示灯信号指示灯HL3Q0.2工位3的指示灯信号指示灯HL4Q0.3工位4的指示灯信号指示灯HL5Q0.4工位5的指示灯信号指示灯HL6Q0.5工位6的指示灯信号指示灯HL7Q0.6工位7的指示灯信号指示灯HL8Q0.7小车前进信号接触器KM1Q1.0小车后退信号接触器KM2Q1.1 表31 I/O分配表3.3流程图图31 送料小车流程图3.4 PLC外部接线图PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。控制外部接线图如图32所示。图32 PLC外部接线图3.5主电路由题目要求，需要前进和后退，因此主电路需要正反转，正反转电路如图33所示：图33 正反转主电路图3.6 按控制要求设计梯形图 由STEP7-MICRO/WIN32调试程序如下：3.7调试过程 由STEP7-MICRO/WIN32调试程序如下：1 选定CPU型号为226类型，24个输入16个输出，运行如下图2刚上电时，运行结果如下图，八个指示灯都亮。3高位工位呼车时，Q1.0通电，小车向高位行驶。运行结果如下图。4低位工位呼车时，Q1.1通电，小车向低位行驶。运行结果如下图。5当到达工位时，定时器T37开始计时，30S后M1.0断电，其它工位可以呼车。3.8按控制要求设计指令表 由STEP7-MICRO/WIN32调试程序如下： 结 论 本设计是送料小车PLC控制设计。它的控制方案我选择的采用可编程控制器（PLC）控制。该设计设计简明扼要，尤其是延迟30s的设计编程元件丰富和编程语言灵活，系统扩展容易，部件少且系统稳定性占用输入点少、成本低、且直观、整体性能强、操作方便。经模拟运行，状态良好。由于经验不足，该设计仍有缺陷的地方，有待以后完善。 本设计分析了现代工业运送小车的操作，结合了产品分选装置的工作原理，给出了一种简单实用的产品分选装置控制系统的PLC设计方案。送料车的出现帮助了我国很大程度上改善了工农业运料的方式，很大程度上减少了运料的时间和强度，方便了工人操作，节省了人力物力。实验证明该系统实现简单、经济，在工作中能更快、更准确的工作。这样，节约了人力物力，提高了工作效率。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。 设计总结 通过此次课程设计，培养了我综合运用所学的基础理论课，技术基础课，专业课的知识和实践技能分析和解决实际工作中的一般工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想学会了如何把几年来所学的理论知识运用到实践当中去。掌握了PLC控制系统的原理，并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论，基本知识和基础技能，提高了我的逻辑思维能力。 本设计分析了现代工业运送小车的操作，结合了产品分选装置的工作原理，给出了一种简单实用的产品分选装置控制系统的PLC设计方案。送料车的出现帮助了我国很大程度上改善了工农业运料的方式，很大程度上减少了运料的时间和强度，方便了工人操作，节省了人力物力。 特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。本项目运用PLC（可编程逻辑控制）控制运料小车的运行，取代了传统的继电器控制，实现了运料过程的自动化控制。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。本文通过分析可知，用plc控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高 通过对PLC送料小车的设计，使我对所学PLC内容更加熟悉，在设计的过程中遇到了一些自己暂时还无法解决的问题，通过老师的帮助和查阅相关书籍，对遇到的问题进行分析解答，在这个过程中受益匪浅。 并且让我充分的意识到PLC在实际生活中有很多的用处，激起了我在今后的生活中继续学习和运用PLC的兴趣，我也希望我能够把它运用的生活当中比如自己改造家里的电器让它拥有更多的功能等等。 一个团队的合作同样很重要，对于不清楚的问题大家可以集体讨论。整个设计过程中我们这个小组配合的比较好，工作效率得到很大的提升。同时感谢辅导老师细心及时地辅导，使我们能及时解决设计过程中遇到的问题。致 谢 本次课程设计过程中，我首先要感谢我的指导老师王宗才老师，他平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段都给予了我悉心的指导并且细心的找出我设计中的错误，然后引导我走向正确的设计方向。 王老师每天都准时来给我们指导，在每一步的教学中为我们指引方向。从开始的选题，王老师悉心给我们每个人讲解了每个题的要点，重点，大致的PLC设计理念，这为我们在日后的自我设计当中指明了方向。让我们在考虑方法和设计思路上有了大致了解。然后在对自己各自的题目进行具体分析。老师每天都来看我们的进展，在设计的过程中一旦遇到不懂的问题，总能第一时间找到老师解决。老师总是首先给我们一