卸料小车的PLC自动控制.doc

湘潭大学湘潭大学 毕业设计说明书毕业设计说明书 题题 目 目 小车装卸料小车装卸料 PLC 系统系统 学学 院 院 职业技术学院职业技术学院 专专 业 业 机电一体化技术机电一体化技术 学学 号 号 2009920214220099202142 姓姓 名 名 徐徐 宇宇 指导教师 指导教师 张志纯张志纯 完成日期 完成日期 20112011 年年 5 5 月月 1010 日日 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 论文 设计 题目 小车装卸料运行 plc 控制系统 学 号 20099202142 学生姓名 徐 宇 专 业 机电一体化技术 指导教师姓名 张志纯 系主任 黄祯祥 一 主要内容及基本要求 在一些自动化生产线上 为了实现多地点随机卸料或者多地点随机搜集成 品或 废品 经常会用到一台装卸料小车 如下图所示的装卸料小车可以根据 请求在 5 个位置停车 进行装卸料 SQ1 SQ5 为 5 个停车位置的行程开关 小 车压上时为 ON 小车离开时为 OFF SB1 SB5 为互锁的琴键开关 用于选择 小车的位置 小车在电动机的拖动下运行 电动机正转时小车右行 电动机反转时小车左行 具体控制如下 1 当选择按钮号与小车位置压下的行程开关号同时 按下启动按钮 小车停止 不动 2 当选择按钮号大于小车位置压下的行程开关号时 按下启动按钮 小车向右 运行直至两者相等时 小车停止 3 当选择按钮号小于小车位置压下的行程开关号时 按下启动按钮 小车向左 运行直至两者相等时 小车停止 4 撰写设计说明书 论文 二 重点研究的问题 1 料的感应的 PLC 程序编写 2 整个装卸聊过程的 PLC 控制程序的编写 3 PLC I O 借口的连接线路 三 进度安排 指导教师填写 序号各阶段完成的内容 完成时间 1查阅资料 调研4 月 1 日到 5 日 2开题报告 制订设计方案4 月 6 日到 10 日 3实验 设计 4 月 10 日到 12 日 4分析 调试等4 月 13 日到 15 日 5写出初稿 4 月 16 日到 1 日 6修改 写出第二稿 5 月 1 日到 5 日 7写出正式稿 5 月 6 日到 10 日 四 应收集的资料及主要参考文献 1 于庆广 可编程控制器原理与系统设计 北京 清华出版社 2004 2 齐荣 可编程计算机控制器原理及应用 西安 西北工业大学出版社 2002 3 夏辛明 黄宏 高光 可编程控制器技术及应用 北京 北京理工大学出版社 2005 4 汪晓平 plc 可编程控制器系统开发实例导航 北京 人民邮电出版社 2004 5 江秀汉 杨楠 plc 可编程控制器原理及应用 北京 机械工业出版社 1998 6 孙振强 可编程控制器原理与应用教程 北京 清华大学出版社 2005 7 李建兴 可编程控制器件应用技术 北京 机械工业出版社 2004 8 Daibida geller 可编程控制器原理与设计 北京 清华大学出版社 2006 9 郁汉琪 郭建 可编程控制器原理与应用 北京 中国电力出版社 2004 10 周美兰 周封 王岳宇 plc 电气控制与组态设计 北京 科学出版社 2005 11 廖常初 PLC 编程及应用 北京 机械工业出版社 2005 1 12 现代电气控制及 PLC 应用技术 北京航空航天大学出版社 2005 13 高钟毓 机电控制工程 清华大学出版社 2002 第二版 14 Jingwen Tian Meijuan Gao Hao Zhou The Intelligent Control System of Flocculation Process of Sewage Treatment Based on Wavelet Neural Networks Intelligent Systems Design and Applications 2006 6 15 Li Yan Zhang Long Hua Ma Model and control of N removal in sewage treatment based on mixed logical dynamic method Machine Learning and Cybernetics 2003 International Conference on Volume 2003 2 湘潭大学毕业论文湘潭大学毕业论文 设计设计 评阅表评阅表 学号 20099202142 姓名 徐 宇 专业 机电一体化技术 毕业论文 设计 题目 小车装卸料运行 plc 控制系统 评价项 目 评 价 内 容 选 题 1 是否符合培养目标 体现学科 专业特点和教学计划的基本要求 达到综合训练的目的 2 难度 份量是否适当 能 力 1 是否有查阅文献 综合归纳资料的能力 2 是否有综合运用知识的能力 3 是否具备研究方案的设计能力 研究方法和手段的运用能力 4 是否具备一定的外文与计算机应用能力 5 工科是否有经济分析能力 论文质 量 1 立论是否正确 论述是否充分 结构是否严谨合理 实验是否正确 设计 计算 分析处理是否科学 技术用语是否准确 符号是否统一 图表是否完备 整洁 正确 引文是否规范 2 文字是否通顺 有无观点提炼 综合概括能力如何 3 有无理论价值或实际应用价值 有无创新之处 工作量工作量是否饱满 含论文篇幅 图纸等是否达到规定要求 综 合 评 价 该论文符合培养目标 基本达到学科 专业特点的基本要求和综 合训练的目的 难度 份量适当 具有一定的查阅文献和综合归纳资 料的能力 立论较为正确 符号统一 文字 图表格式一致 程序表 述较为规范 但综合概括能力一般 论文内容有一定的参考意义 但 在创新之处和实际应用中仍需探讨 工作量较为饱满 论文篇幅 图 纸等基本达到要求 评阅人姓名 职称 年 月 日 湘湘 潭潭 大大 学学 毕业论文 设计 鉴定意见毕业论文 设计 鉴定意见 学 号 20099202142 学生姓名 徐 宇 专 业 机电一体化 毕业论文 设计说明书 28 页 图 00 张 论文 设计 题目 小车装卸料运行 plc 控制系统 内容提要 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 须有专人负责操作 将 PLC 应用到运料小车电气控制系统 可实现运料小车 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 可扩展到多达 128I O 点 且能增加特殊 功 能模块或扩展板 通信和数据连接功能选项使得 FX1N 在体积 通信和特殊功 能 PLC 在运料小车控制系统中的应用 已经在国内外工程 工厂中得到实际 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 指导教师评语 该论文符合培养目标 满足学科专业特点及教学大纲要求 也达到专 业综合训练的目的 论文设计要求有一定难度 设计内容及参数完成较好 立论较为正确 符号统一 文字较为规范 设计内容具有一定的参考意义 工作量较为饱满 论文篇幅 图纸等达到要求 该生设计态度认真 设计 任务基本完成 从论文完成情况看该生具有一定的查阅文献和综合归纳资 料的能力 但创新和实际应用能力有待进一步提高 建议成绩评定为 指导教师姓名 职称 副教授 年 月 日 答辩委员会意见 经答辩委员会讨论 同意该毕业论文 设计 成绩评定为 评定等级 答辩委员会主任 年 月 日 摘要摘要 可编程逻辑控制器 简称 PLC 是一种工业控制微型计算机 它的编程 方便 操作简单尤其是高通用性等优点 使它在工业生产过程中得到了广泛 的应用 其中的一个应用便是运料小车的控制 主要用到的便是他的逻辑控 制功能 本文主要介绍三菱的 PLC 产品以及其对应的软件 并且用它来进行 五个控制台作业的运料小车的控制编程 关键词 三 菱 PLC 运料小车 前前 言言 大学生涯就要以这篇毕业论文作为结局 将所学的东西融会贯通 恰好 所做的毕业设计是课程开过的 PLC 是同一个类型的 但是所编的程序是不 相同的 但是我对应毕业设计的上手还是可以比较快 这论文的时候 自己还是写作前期还是一叶蔽目 毫无头绪 但是在查 阅了相关的资料后也是对三菱的硬件及其软件有了比较好的认识 这篇论文是以三菱的 PLC 为主要载体 结合它来对运料小车的控制进行编 程 虽然没有具体的见到他的硬件 但是也对这样一个程序对应的接口做了 了解 本文主要是在对 PLC 进行系统的介绍后 进入具体三菱的 PLC 针对这个 型号进行硬件及其软件的介绍 最后写出运料小车对应 PLC 的接口图及其对 应的程序 由于个人或时间等因素 还不能将这篇论文写的完美 所以有错误的地方 还请指导老师同学不吝指教 目 录 1 1 运料小车的发展概况运料小车的发展概况 2 2 2 可编程控制器 可编程控制器 PLCPLC 概述 概述 3 2 12 1 PLCPLC 的概述的概述 3 2 22 2 PLCPLC 的发展的发展 4 2 32 3 PLCPLC 的特点的特点 4 2 42 4 PLCPLC 的基本组成及各部分作用的基本组成及各部分作用 5 3 3 控制系统设计控制系统设计 9 3 1 3 1 运料小车的运动分析运料小车的运动分析 9 3 1 1 设备控制要求 9 3 1 2 小车运动分析 10 3 23 2 运料小车控制系统的运料小车控制系统的 PLCPLC 选型和资源配置选型和资源配置 13 3 2 1 控制系统图 13 3 33 3 系统资源分配系统资源分配 14 3 3 1 I O 地址分配 14 3 3 2 数字量输入部分 14 3 3 3 数字量输出部分 15 3 3 4 内部继电器部分 15 3 43 4 系统硬件设计系统硬件设计 16 3 53 5 系统软件源程序设计系统软件源程序设计 17 3 5 1 行程开关 17 3 5 2 小车启停辅助继电器 18 3 5 3 呼叫按钮 18 3 5 4 比较 20 3 5 5 向左运动 21 3 5 6 向右运动 21 4 4 控制系统的调试控制系统的调试 22 4 14 1 编程软件编程软件 22 4 24 2 程序的构成程序的构成 22 4 34 3 程序的下载 安装和调试程序的下载 安装和调试 24 总结总结 25 致谢致谢 28 参考文献参考文献 29 一一 胡学林 可编程控制器应用技术 高等教育出版社胡学林 可编程控制器应用技术 高等教育出版社 29 二二 谢剑英 微型计算机控制技术谢剑英 微型计算机控制技术 M M 国防工业出版社国防工业出版社 29 三三 史国生 赵阳等史国生 赵阳等 电气控制与可编程控制器技术电气控制与可编程控制器技术 M M 北京北京 化学工业出版社化学工业出版社 29 四四 胡学林胡学林 可编程控制器教程可编程控制器教程 M M 北京北京 电子工业出版社电子工业出版社 29 五五 刘美俊刘美俊 通用变频器应用技术通用变频器应用技术 M M 福建福建 福建科学技术出版社福建科学技术出版社 29 六六 幻刘国光幻刘国光 提高提高 PLCPLC 控制系统可靠性的软件设计控制系统可靠性的软件设计 机床电器机床电器 J J 29 七七 秦虹秦虹 PLC PLC 控制系统的编程方法简述控制系统的编程方法简述 机床电气机床电气 J J 29 0 文献综述文献综述 随着 PLC 技术的不断发展 它的应用也越来越广泛了 这次的毕业设计要求做的 是其在运料小车中的应用 这个在工业生产过程中起着很重要的作用 他是向工业自 动化迈出的很重要的一步 运料小车通过 PLC 的控制 达到能自动装卸运料以及及时 响应呼叫的请求 对于这样一个 PLC 程序的设计 我先了解施耐德的欧姆龙系列 PLC 的编程方法以 及其相应的软件 在这个基础上 确定小车运料站点的数目 重而确定 I O 接口的数 目以确定 PLC 的具体选型 然后熟悉其他运料小车的 PLC 设计程序 再结合自己所学 的将程序达到设计所要求的 可编程控制器 PLC 是在计算机技术 通信技术和继电器控制技术的发展基础上 开发出来的 现已广泛应用于工业控制的各个领域 它以微处理器为核心 用编写的 程序进行逻辑控制 定时 计数和算术计算等 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 如今 PLC 在我国各个工业控制领域中的应用越来越广泛 在就业竞争日趋激烈 的今天 掌握 PLC 设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术 PLC 的学习比一般编程学习困难的地方就在于 要完成一个控制系统不仅需 要掌握一定的编程技术 更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合 理的 PLC 的型号 然后进行资源配置 并以此为基础 设计控制系统 1 1 1 运料小车的发展概况运料小车的发展概况 由于 PLC 的不断发展和革新 使得生产线的运输控制也将得到不断的改善 和生产率的不断提高 运料小车控制经历了以下几个阶段 1 手动控制 在 20 世纪 60 年代末 70 年代初期 便有一些工业生产采用 PLC 来实现运料小车的控制 但是由于当时的技术还不够成熟 只能够用手动 的方式来控制机器 而且早期运料小车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 2 自动控制 在 20 世纪 80 年代 由于计算机的价格下降 这时的大型 工控企业将 PLC 充分的与计算机相结合 通过机器人技术 自动化设备终于实 现了 PLC 在运料小车控制系统在自动方面的应用 3 全自动控制 现阶段 由于 PLC 技术的向高性能 高速度 大容量发展 大型 PLC 大多采用多 CPU 结构 不断向高性能 高速度和大容量方向发展 将 PLC 运用到运料小车控制系统 可实现运料小车的全自动控制 降低系统的运 行费用 PLC 运料小车自动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 维修和改造方便等优点 2 2 2 可编程控制器 可编程控制器 PLCPLC 概述 概述 2 12 1 PLCPLC 的的概述概述 PLC 即可编程控制器 Programmable logic Controller 是指以计算机技 术为基础的新型工业控制装置 在 1987 年国际电工委员会 International Electrical Committee 颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义 PLC 是 一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编 制程序的存储器 用来在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算 术运算等操作的指令 并能通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的 机械或生产过程 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一 个整体 易于扩展其功能的原则而设计 可编程控制器实际上是一种工业控制计算机 它的硬件结构与一般微机控制 系统相似 甚至与之无异 可编程序控制器主要由CPU 中央处理单元 存储器 RAM 和EPROM 输入 输出模块 简称为I O模块 编程器和电源五大部分组成 近年来 发展极为迅速 应用面极广的工业控制装置 它按照成熟而有效的继电器控制概 念和设计思想 利用不断发展的新技术 新电子器件 逐步形成了具有特色的各 种系列产品 3 2 22 2 PLCPLC 的发展的发展 1968年美国GM 通用汽车 公司提出取代继电器控制装置的要求 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 输入可以是交流115V 8 输出为交流115V 2A以上 能直接驱动电磁阀 接触器等 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序控制器 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懂 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技术的发展 现在已有了第五代PLC产品 2 32 3 PLCPLC 的特点的特点 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 4 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 5 体积小 重量轻 能耗低 4 2 42 4 PLCPLC 的基本组成及各部分作用的基本组成及各部分作用 PLC 是一种通用的工业控制装置 其组成与一般的微机系统基本相同 按结构形式的不同 PLC 可分为整体式和组合式两类 图 2 2 PLC 的组成框图 PLC 是一种通用的工业控制装置 其组成与一般的微机系统基本相同 按结构形式的不同 PLC 可分为整体式和组合式两类 整体式 PLC 是将中央处理单元 CPU 存储器 输入单元 输出单元 电源 通信接口等组装成一体 构成主机 另外还有独立的 1 0 扩展单元与 主机配合使用 主机中 CPU 是 PLC 的核心 1 0 单元是连接 CPU 与现场设 备之间的接口电路 通信接口用于 PLC 与编程器和上位机等外部设备的连接 组合式 PLC 将 CPU 单元 输入单元 输出单元 智能 1 0 单元 通信 单元等分别做成相应的电路板或模块 各模块插在底板上 模块之间通过底 板上的总线相互联系 装有 CPU 单元的底板称为 CPU 底板 其它称为扩展底 板 CPU 底板与扩展底板之间通过电缆连接 距离一般不超过 10m 无论哪种 结构类型的 PLC 都可以根据需要进行配置与组合 1 中央处理单元 CPU 5 CPU 在 PLC 中的作用类似于人体的神经中枢 它是 PLC 的运算 控制中 心 它按照系统程序所赋予的功能 完成以下任务 1 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据 2 诊断电源 PLC 内部电路的工作状态和编程的语法错误 3 用扫描的方式接收输入信号 送入 PLC 的数据寄存器保存起来 4 PLC 进入运行状态后 根据存放的先后顺序逐条读取用户程序 进 行解释和执行 完成用户程序中规定的各种操作 5 将用户程序的执行结果送至输出端 现代 PLC 使用的 CPU 主要有以下几种 通用微处理器 如 8080 8088 Z80A 8085 等 通用微处理器的价格 便宜 通用性强 还可以借用微机成熟的实时操作系统 丰富的软硬件资源 2 单片机 如 8051 等 单片机由于集成度高 体积小 价格低和可 扩充性好 很适合在小型 PLC 上使用 也广泛地用于 PLC 的智能 UO 模块 3 位片式微处理器 如 AMD2900 系列等 位片式微处理器是独立于微 型机的另一分支 它主要追求运算速度快 它以 4 位为一片 用几个位片级 联 可以组成任意字长的微处理器 改变微程序存储器的内容 可以改变计 算机的指令系统 位片式结构可以使用多个微处理器 将控制任务划分为若 干个可以并行处理的部分 几个微处理器同时进行处理 这种高运算速度与 可以适应用户需要的指令系统相结合 很适合于以顺序扫描方式工作的 PLC 使用 2 存储器 根据存储器在系统中的作用 可以把它们分为以下 3 种 系统程序存储器 和各种计算机一样 PLC 也有其固定的监控程序 解释 程序 它们决定了 PLC 的功能 称为系统程序 系统程序存储器就是用来存 放这部分程序的 系统程序是不能由用户更改的 故所使用的存储器为只读 存储器 ROM 或 EPROM 6 用户程序存储器 用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程 序 用户程序存放在用户程序存储器中 由于用户程序需要经常改动 调试 故用户程序存储器多为可随时读写的 RAM 由于 RAM 掉电会丢失数据 因此 使用 RAM 作用户程序存储器的 PLC 都有后备电池 铿电池 保护 RAM 以免 电源 掉电时 丢失用户程序 当用户程序调试修改完毕 不希望被随意改动时 可将用户程序写入 EPROM 目前较先进的 PLC 如欧姆龙公司的 CPMIA 型 PLC 采用快闪存储器作用户程序存储器 快闪存储器可随时读写 掉电时数据不 会丢失 不需用后备电池保护 工作数据存储器 工作数据是经常变化 经常存取的一些数据 这部分 数据存储在 RAM 中 以适应随机存取的要求 在 PLC 的工作数据存储区 开 辟有元件映象寄存器和数据表 元件映象寄存器用来存储 PLC 的开关量输入 输出和定时器 计数器 辅助继电器等内部继电器的 ON OFF 状态 数据表 用来存放各种数据 它的标准格式是每一个数据占一个字 它存储用户程序 执行时的某些可变参数值 如定时器和计数器的当前值和设定值 它还用来 存放 A 0 转换得到的数字和数学运算的结果等 根据需要 部分数据在停电 时用后备电池维持其当前值 在停电时可保持数据的存储器区域称为数据保 持区 3 1 0 单元 I 0 单元也称为 I 0 模块 PLC 通过 I 0 单元与工业生产过程现场相联 系 输入单元接收用户设备的各种控制信号 如限位开关 操作按钮 选择 开关 行程开关以及其他一些传感器的信号 通过接口电路将这些信号转换 成中央处理器能 够识别和处理的信号 并存到输入映像寄存器 运行时 CPU 从输入映像 寄存器读取输入信息并进行处理 将处理结果放到输出映像寄存器 输出映 像寄存器由输出点对应的触发器组成 输出接口电路将其由弱电控制信号转 换成现场需要的强电信号输出 以驱动电磁阀 接触器 指示灯被控设备的 执行元件 7 4 电源部分 PLC 一般使用 220V 的交流电源 内部的开关电源为 PLC 的中央处理器 存储器等电路提供 5V 12V 24V 的直流电源 使 PLC 能正常工作 电源部件的位置形式可有多种 对于整体式结构的 CPU 通常电源封装 到机壳内部 对于模块式 PLC 有的采用单独电源模块 有的将电源与 CPU 封 装到一个模块中 5 扩展接口 扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连 使 PLC 的配置 更加灵活以满足不同控制系统的需要 6 通信接口 为了实现 人一机 或 机一机 之间的对话 PLC 配有多种通信接口 PLC 通过这些通信接口可以与监视器 打印机和其他的 PLC 或计算机相连 当 PLC 与打印机相连时 可将过程信息 系统参数等输出打印 当与监视器 相连时 可将过程图像显示出来 当与其他 PLC 相连时 可以组成多机系统或 连成网路 实现更大规模的控制 当与计算机相连时 可以组成多级控制系 统 实现控制与管理相结合的综合性控制 7 编程器 编程器的作用是提供用户进行程序的编制 编辑 调试和监视 编程器有简易型和智能型两类 简易型的编程器只能联机编程 且往往 需要将梯形图转化为机器语言助记符后 才能输入 它一般由简易键盘和发 光二级管或其他显示管件组成 智能型的编程器又称为图形编程器 它可以 联机编程 也可以脱机编程 具有 LCD 或 CRL 图形显示功能 可以直接输入 梯形图和通过屏幕对话 还可以利用 PC 作为编程器 PLC 生产厂家配有相应 的编程软件 使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图 语句表 功能块图和顺序功能图程序 并可以实现不同编程语言的互相转换 程序被 下载到 PLC 也可以将 PLC 中的程序上传到计算机 程序可以存盘或打印 8 通过网络 还可以实现远程编程和传送 现在很多 PLC 已不再提供编程器 而是提供微机编程软件了 并且配有相应的通信连接电缆 3 3 控制系统设计控制系统设计 3 1 3 1 运料小车的运动运料小车的运动分析分析 某自动生产线上运料小车的运动如图 3 1 所示 运料小车由一台三相异 步电动机拖动 电机正转 小车向右行 电机反转 小车向左行 在生产线 上有 5 个编码为 1 5 的站点供小车停靠 在每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 个行程按钮开关 HJ1 HJ5 分别与 5 个停车位置的按钮相对应 1 号站2 号站3 号站4 号站5 号站 运料小车 自动化生产线 图 3 1 运料小车示意图 9 3 1 13 1 1 设备控制要求设备控制要求 运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下 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扭 HJ 的编码时 小车向右运行 运行到按钮 HJ 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扭 HJ 的编码时 小车向左运行 运行到按钮 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扭 HJ 的编码时 小车保持不动 呼叫按钮开关 HJ1 HJ5 应具有互锁功能 先按下者优先 3 3 1 21 2 小车运动分析小车运动分析 小车在行程开关按钮之间的运动如图 3 2 所示 图 3 2 小车在行程开关按钮之间的运动 10 根据生产工艺要求设计出小车在运料过程中的速度变化情况如图3 3所 示 图3 3 小车在两个行程开关按钮之间运料过程中速度变化情况 根据料车运料过程中速度曲线图 确定变频器的频率变化情况如图3 4所示 11 图3 4 变频器的频率变化情况 根据系统控制要求 分析出如下系统控制流程图 12 图 3 5 控制系统流程图 13 3 23 2 运料小车控制系统的运料小车控制系统的 PLCPLC 选型和资源配置选型和资源配置 3 2 13 2 1 控制系统图控制系统图 控制系统如图3 5所示 a 启动按钮 停止按钮 5 个呼叫按钮 5 个行程开关 三菱 P L C 三相异步电动机变频器 b 3 6 运料小车控制系统图 3 7PLC框架配置图 14 3 33 3 系统资源分配系统资源分配 3 3 13 3 1 I I O O 地址分配地址分配 由于 CPU 模块有 14 点数字量输入 10 点数字量输出 所以不再需要输入 输出 模块 采用 I O 自动分配方式 模块上的输入端子对应的输入地址是 X000 X015 输 出端子对应的输出地址是 Y000 Y011 3 3 23 3 2 数字量输入部分数字量输入部分 这个控制系统的输入有 1 个启动按钮开关 1 个停止按钮开关 5 个呼 叫按钮开关 5 个行程开关 共 12 点输入 具体的输入分配如表 3 1 所示 X000 启动按钮开关 X001 停止按钮开关 X002 1 号站呼叫按钮开关 X003 2 号站呼叫按钮开关 X004 3 号站呼叫按钮开关 X005 4 号站呼叫按钮开关 X006 5 号站呼叫按钮开关 X007 1 号站行程开关 X010 2 号站行程开关 X011 3 号站行程开关 X012 4 号站行程开关 X013 5 号站行程开关 表 3 1 输入地址分配 15 3 3 33 3 3 数字量输出部分数字量输出部分 这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机 但是电机有正转和反转两种状态 分别对应正转继电器和反转继电器 所以 输出点有 2 个 具体的输出分配表如表 3 2 所示 输出地址输出地址对应外部设备对应外部设备 Y000电机反转继电器 Y001电机正转继电器 表 3 2 输出地址分配 3 3 43 3 4 内部继电器部分内部继电器部分 内部继电器地址分配如表 3 3 所示 内部继电内部继电 器地址器地址 功能说明功能说明 M0M0 小车运行停止 M1M1 1 号站呼叫 M2M2 2 号站呼叫 M3M3 3 号站呼叫 M4M4 4 号站呼叫 M5M5 5 号站呼叫 M6M6 小车所在站编号 呼叫编号 M7M7 小车所在站编号 呼叫编号 M8M8 小车所在站编号 呼叫编号 表 3 3 内部继电器地址分配 16 3 43 4 系统硬件设计系统硬件设计 系统硬件接线图如图 3 8 所示 图 3 8 主电路 图 3 9 辅助电路 17 图中 KM1 和 KM2 分别是控制电机正转运行 小车前进 和反转运行 小车后退 的交流接触器 用 KM1 和 KM2 的主触点改变进入电动机的三 相电源的相序 即可以改变电动机的旋转方向 图 3 中 KM1 的线圈串联了 KM2 的辅助常闭触点 KM2 的线圈串联了 KM1 的辅助常闭触点 组成了硬件互 锁电路 可以避免由于正反转 小车前进 后退 切换过程中电感的延时作 用 导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时 另一个接触器的主触点已 经合上而造成交流电源瞬间短路的故障 通过主电路与 PLC 的控制电路的接 线 才能实现 PLC 对系统的控制 3 53 5 系统软件源程序设计系统软件源程序设计 3 5 13 5 1 行程开关行程开关 在该程序中 5个站的行程开关分别用数字0 4来表示 当小车在1号站 时 行程开关X007得电 将数字0传送到数据寄存器D0 当小车在2号站时 行程开关X010得电 将数字1传送到数据寄存器D0 依次类推 当小车在5号 站时 行程开关X013得电 将数字4传送到数据寄存器D0 它的助记符程序 为 LD X007 MOV K0 D0 小车在 1 号站 LD X010 MOV K1 D0 小车在 2 号站 LD X011 MOV K2 D0 小车在 3 号站 LD X012 MOV K3 D0 小车在 4 号站 LD X013 MOV K4 D0 小车在 5 号站 18 3 5 23 5 2 小车启停辅助继电器小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时 小车开始运动 该辅助继电器M0得电 当按下停止 按钮时 小车停止运动 该辅助继电器M0失电 它的助记符程序为 LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 小车启停辅助继电器 3 5 33 5 3 呼叫按钮呼叫按钮 在该程序中 5个站的呼叫按钮分别用数字0 4来表示 而且由于5个呼 叫按钮开关SQ1 SQ5具有互锁功能 先按下者优先 所以需5个辅助继电器 M1 M5 当按下1号站呼叫按钮开关时 行程开关X002得电 数字0传送到数 据寄存器D1 同时1号按钮开关辅助继电器得电 当按下2号站呼叫按钮开关 时 行程开关X003得电 数字1传送到数据寄存器D1 同时2号按钮开关辅助 继电器得电 依次类推 当按下5号站呼叫按钮开关时 行程开关X006得电 数字4传送到数据寄存器D1 同时5号按钮开关辅助继电器得电 它的助记符 程序为 LDI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X007 AND M0 LD X002 OR M1 ANB MOV K0 D1 1 号站呼叫按钮开关 19 OUT M1 1 号站呼叫按钮开关辅助继电器 LDI M1 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X010 AND M0 LD X003 OR M2 ANB MOV K1 D1 2 号站呼叫按钮开关 OUT M2 2 号站呼叫按钮开关辅助继电器 LDI M1 ANI M2 ANI M4 ANI M5 ANI X011 AND M0 LD X004 OR M3 ANB MOV K2 D1 3 号站呼叫按钮开关 OUT M3 3 号站呼叫按钮开关辅助继电器 LDI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M5 ANI X012 AND M0 LD X005 20 OR M4 ANB MOV K3 D1 4 号站呼叫按钮开关 OUT M4 4 号站呼叫按钮开关辅助继电器 LDI M1 ANI M2 ANI M3 ANI M4 ANI X013 AND M0 LD X006 OR M5 ANB MOV K4 D1 5 号站呼叫按钮开关 OUT M5 5 号站呼叫按钮开关辅助继电器 3 5 43 5 4 比较比较 按下启动按钮和呼叫按钮后 开始对行程开关数据寄存器D0和呼叫按钮 数据寄存器D1中的数据进行比较 当 D0 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 它的助记符程序为 LD M0 CMP D0 D1 M6 21 3 5 53 5 5 向左运动向左运动 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 它的助记符程序为 LD M6 LD M1 ANI X007 LD M2 ANI X010 ORB LD M3 ANI X011 ORB LD M4 ANI X012 ORB LD M5 ANI X013 ORB ANB OUT Y000 小车向左运动 3 5 63 5 6 向右运动向右运动 小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时 小车向右运行 运 行呼叫按钮所对应的停靠站时停止 它的助记符程序为 LD M8 LD M1 ANI X007 22 LD M2 ANI X010 ORB LD M3 ANI X011 ORB LD M4 ANI X012 ORB LD M5 ANI X013 ORB ANB OUT Y001 小车向右运动 4 4 控制系统的调试控制系统的调试 4 14 1 编程软件编程软件 编程软件采用三菱公司的编程软件GX Developer 它适用于 Q QnU QS QnA AnS AnA FX等全系列可编程控制器 支持梯形图 指 令表 SFC ST及FB Label语言程序设计 网络参数设定 可进行程序的 线上更改 监控及调试 具有异地读写PLC程序功能 4 24 2 程序的构成程序的构成 将对应程序转换成相应梯形图输入编程软件中 如下所示 23 24 开始运行程序 PLC将运行已经设置好的程序和参数 按下启动按钮和 呼叫按钮后 小车到达呼叫的那个站点 4 34 3 程序的下载 安装和调试程序的下载 安装和调试 将各个输入和输出端子和实际控制中的按钮 所需控制设备正确连接 完成硬件的安装 打开GX Developer编程软件 打开运料小车程序 即可在 线调试 最终调试结果符合设计要求 如图4 1所示 25 图4 1 程序调试 总结总结 如何选购PLC产品成为系统设计和系统功能要求的重要环节 1 系统规模首先应该确定系统用PLC单机控制 还是用PLC形成网络 由此计算机PLC输入 输出点数 并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础 上保留一定的余量 2 确定负载类型根据PLC输入端所带的负载是直流型还是交流型 是大 电流还是小电流 以及PLC输出点数动作频率等 从而确定输出端采用继电 器输出 还是晶体管输出 或是晶闸管输出 不同的负载选用不同的输出方 式 对系统的稳定运行是很重要的 3 存储量与速度尽管国外各个厂家的PLC产品大体相同 但也有一定的 26 区别 目前还未发现各个公司之间完全兼容的产品 各个公司的开发软件都 不相同 而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标 一般存 储容量越大 速度越快的PLC产品价格就越高 但应该根据系统懂得大小合 理选用PLC产品 4 编程器的选购 PLC编程可采用三种方式 一是 用一般的手持编程器编程 他只能用商家规定的语句表中的语言 编程 这种方式效率低 但对于系统容量小 用量小的产品比较适宜 并且 体积小 容易现场调试 造价也较低 二是 用图形编程器编程 该编程器采用梯形图编程 翻遍直观 一般 的电气人员短期内就可以应用自如 但该编程器造价较高 三是 用个人计算机加PLC软件包编程 这种方式是效率最高的一种方 式 基于电脑 笔记本的普及和PLC软件包编程的方便性 并且易于现场调 试 这种方式是用户最喜欢的一种方式 因此 应根据系统的大小与难易 开发的周期长短以及资金的情况合理 选购PLC产品 5 尽量选用大公司的产品 其质量有保障 且技术支持好 一般售后服 务也好 还有利于你的产品扩展与软件升级