装卸料小车PLC控制设计.doc

编号编号 电气控制与电气控制与 PLC 课课 程程 设设 计计 级本科 级本科 题题 目 目 装卸料小车装卸料小车 PLC 控制设计控制设计 院院 系 系 物物理理与与机机电电工工程程学学院院 专专 业 业 电电气气工工程程及及其其自自动动化化 作者姓名 作者姓名 指导教师 指导教师 职职 称 称 完成日期 完成日期 年年 月月 日日 2 课程设计任务书 3 学生姓名 学号 专业方向电气工程及其自动化班级 题目名称装卸料小车 PLC 控制设计 一 设计内容及技术要求 1 完成运料小车控制要求 一辆小车在 A B 两点之间运行 在 AB 两点之间各设一个限位开关 如图 所示 小车在 A 点时 后限位开关受压动作 操作控制按钮可使小车前行至 料都下碰到前限位开关停止 装料后再返回 A 点将料卸下 小车要求有 3 种控 制方式 1 手动控制方式 2 单周期运行控制方式 3 自动循环运行控制方式 A 手动方式 在手动控制方式下 可用 4 个控制按钮控制小车向前 向后运行 以及车 门的打开和料斗门的代开 小车的运行有三相异步电动机控制 小车的车门和料斗的车门由电磁铁控 制 当电磁铁得电时料斗门或车门打开 失电关闭 1 手动控制要求 a 小车向前运行 小车在料斗下面时不能向前运行 小车的车门在打开不 能运行 小车采用点动控制 按下向前运行按钮 小车向前进 当小车行至料 斗下时碰到前限位开关时应停下来 b 小车向后运行 小车在 A 地点时不能后退 小车的车门在打开时不能运 5 行 小车采用点动控制 料斗门未关闭时不能运行 按下向后运行按钮时 小 车向后运行至 A 地点时小车碰到后限位开关时应停下来 c 料斗门打开控制 小车必须在 B 地点时 才能打开车门 以保证将料卸 在地上 按下料斗门打开按钮 控制料斗门的电磁铁得电 斗门打开 延时十 秒后电磁铁失电斗门关闭 d 车门打开控制 小车必须在 A 地点时 才能打开车门 以保证将料卸在 规定地点 按一下车门打开按钮 控制车门的电磁铁得电 车门打开 延时十 秒后电磁铁失电 车门关闭 B 单周期运行控制要求 小车在 A 地点 并且在车门关好的情况下 按一下向前运行按钮 小车 就从 A 地点运行到 B 地点停下来 然后料斗门打开装料十秒钟 之后小车自 动向后运行到 A 地点停止 车门打开卸料 4 秒钟后 车门关闭 C 自动循环控制要求 小车在 A 地点时 按一下向前运行按钮 小车将自动重复单周期运行过 程 断开运行开关时 小车将在完成一个循环后 结束运行 在手动控制方式下不能运行单周期 双周期 自动运行方式 反之 单 周期 双周期和自动运行方式下也不能运行手动控制 2 可编程控制器输入输出接线图设计 3 控制面板原件布置图设计 4 控制梯形图和程序设计 5 编写设计说明书 6 绘制必要的图纸 二 课程设计说明书撰写要求 1 设计应根据原始资料 满足控制要求 2 设计说明书书写工整 整齐 图纸应清洁规范 电气符号和文字符号符合国 标 3 完成设计说明书 包括封面 目录 设计任务书 设计思路 硬件设计图 程序清单 总结体会 参考文献等 三 设计进度 6 目录目录 第一周 星期一 二 讲解设计课题内容 布置课程设计任务 星期三 四 PLC 输入输出接线图 初步设计 星期五 梯形图 控制面板初步设计 第二周 星期一 二 PLC 输入输出接线图 梯形图 控制面板修改完善 星期三 四 绘图 编写说明书 装订说明书 星期五 答辩 指导老师签字 7 前言 6 一 设计目的和任务 6 1 1 设计目的 7 1 2 设计任务 7 二 硬件设计 7 2 1 I O 点数分配 7 2 2 CPU 选择 8 2 3 小车往复运动控制 8 2 4 控制面板设计设计如下 8 2 5 控制面板与 PLC 接线 9 三 软件设计 10 3 1 手动控制方式 10 3 2 单周期控制方式 11 3 3 自动控制方式 12 四 程序设计 13 4 1 手动程序设计 13 4 2 单周期控制方式 15 4 3 自动控制方式 16 五 程序调试仿真结果 18 六 小结 20 七 参考文献 21 附录 22 前言前言 8 PLC 是基于电子计算机 且适用于工业现场工作的电控制器 它源于继电 控制装置 但它不像继电装置那样 通过电路的物理过程实现控制 而主要靠 运行存储于 PLC 内存中的程序 进行入出信息变换实现控制 PLC 基于电子计 算机 但并不等同于普通计算机 普遍计算机进行入出信息变换 多只考虑信 息本身 信息的入出 只要人机界面好就可以了 而 PLC 则还要考虑信息入出 的可靠性 实时性 以及信息的使用等问题 特别要考虑怎么适应于工业环境 如便于安装 抗干扰等问题 随着电子技术的飞速发展 人们对于生产过程提出了更高的要求 然而 由于控制过程与对象越加复杂 因此要实现生产加工过程的理想控制就更加困 难 可编程控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 它是 20 世 纪 70 年代以来 随着社会生产的发展和技术进步 工业生产自动化水平的日益 提高及微电子技术的飞速发展 PLC 的功能和性能已经有了很大的提高 从当 初用于逻辑控制和顺序控制领域 扩展到运动控制和过程控制领域 现在的可 编程控制器 PLC 是以微处理器为基础 综合了计算机技术 半导体集成技术 自动控制技术 数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装 置 它以其功能强大 可靠性高 编程简单 使用方便以及体积小 功耗低等 突出的优越性 迅速普及并成为当代工业自动化的支柱设备之一 这次课程设 计服从于 电气控制与 PLC 课程设计指导书及任务书的要求 编写时力求结 合编程及调试实际过程 突出 PLC 应用及特点 一一 设计目的和任务设计目的和任务 9 1 11 1 设计目的设计目的 传统的运料小车大都是继电器控制 而继电器控制有着接线繁多 故障率 高的缺点 且维护维修不易等缺点 作为目前国内控制市场上的主流控制器 plc 在市场 技术 行业影响等方面有重要作用 利用 PLC 控制来代替继电器 控制已是大势所趋 所以本设计采用 plc 作为运料小车的核心控制器件 1 21 2 设计任务设计任务 本设计的任务设计一个运料小车往返运动 PLC 控制系统 系统控制要求如 下 能实现如下三种控制要求 1 手动控制方式 2 单周期运行控制方式 3 自动循环运行控制方式 二二 硬件设计硬件设计 2 12 1 I OI O 点数分配点数分配 分析控制要求 确定输入 输出设备系统的起动 SD 停止 ST 需要 2 个按 钮 起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的 也应作 为输入设备 RX 小车右行起动按钮 LX 小车左行起动按钮 ZL 装料按钮 XL 卸料按钮 S2 卸料指示灯 A1 单周期开关 A2 双周期开关 A3 手动按钮 A4 自动按钮 SQ1 右限位开关 SQ2 左限位开关 总计 12 个输入点数 S1 装料指示灯 S2 卸料指示灯 L1 左行指示灯 R1 右行指示灯 总计 4 个输出点数 10 I O 点数分配表如下表 表 2 1 I O 点数分配 2 22 2 CPUCPU 选择选择 经分析控制要求得到需要具有 12 个输入 4 个输出的 PLC 因此选择西门子 S7 200 系列中的 CPU224 此型号 CPU 具有 14 个输入 10 个输出 所以此型号 能够满足要求 且留有一定的余量 2 32 3 小车往复运动控制小车往复运动控制 要实现小车的左右往复运动 只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即 可 这里用两个接触器分别控制小车右行 KM1 左行 KM2 图 2 1 电动机正反转控制 2 42 4 控制面板设计设计如下控制面板设计设计如下 11 S S1 1 S S2 2 S SQ Q 1 1S SQ Q 2 2 A A1 1 A A2 2 A A4 4 A A3 3 R RX X S ST T S SD D R R1 1 L L1 1 X XL L Z ZL L L LX X 2 24 4V V C C O O M M S S2 2 S S1 1 L L1 1 R R 1 1 S ST T S SD D Z ZL L X XL L R R X X L LX X A A1 1 A A2 2 A A3 3 A A4 4 S SQ Q 1 1S SQ Q 2 2 图 2 2 控制面板示意图 2 52 5 控制面板与控制面板与 PLCPLC 接线接线 12 图 2 3 控制面板与 PLC 接线 三三 软件设计软件设计 3 13 1 手动控制方式手动控制方式 3 1 1 手动控制要求 A 小车向前运行 小车在料斗下面时不能向前运行 小车的车门在打 开时不能运行 小车采用点动控制 按下向前运行按钮 小车向前进 当小车行至料斗下时碰到前限位开关时应停下来 B 小车向后运行 小车在 A 地点时不能后退 小车的车门在打开时不 能运行 小车采用点动控制 料斗门未关闭时不能运行 按下向后运行 按钮时 小车向后运行至 A 地点时小车碰到后限位开关时应停下来 C 料斗门打开控制 小车必须在 B 地点时 才能打开车门 以保证将 料卸在地上 按下料斗门打开按钮 控制料斗门的电磁铁得电 斗门打 开 延时十秒后电磁铁失电斗门关闭 D 车门打开控制 小车必须在 A 地点时 才能打开车门 以保证将料 卸在规定地点 按一下车门打开按钮 控制车门的电磁铁得电 车门打 开 延时十秒后电磁铁失电 车门关闭 3 1 2 控制流程图 13 图 3 1 手动控制流程图 3 23 2 单周期控制方式单周期控制方式 3 2 1 单周期控制要求 小车在 A 地点 并且在车门关好的情况下 按一下向前运行按钮 小车 就从 A 地点运行到 B 地点停下来 然后料斗门打开装料十秒钟 之后小车自 动向后运行到 A 地点停止 车门打开卸料 4 秒钟后 车门关闭 完成双周期 3 2 2 控制流程图 14 图 3 2 单周期控制流程图 3 33 3 自动控制方式自动控制方式 3 3 1 自动控制要求 小车在 A 地点时 按一下自动运行按钮 小车将自动重复双周期运行过程 断开运行开关时 小车将前在完成一个循环后 结束运行 在手动控制方式下不能运行双周期 自动运行方式 反之 双周期和自动 运行方式下也不能运行手动控制 3 3 2 控制流程图 15 图 3 3 自动控制流程图 四四 程序设计程序设计 4 14 1 手动程序设计手动程序设计 16 17 4 24 2 单周期控制方式单周期控制方式 18 4 34 3 自动控制方式自动控制方式 19 五五 程序调试仿真结果程序调试仿真结果 图 5 1 自动运行 右行 按下右行按钮 20 图 5 2 自动运行 右行 右行输出 图 5 3 自动运行 装料 按下右限位开关 图 5 4 自动运行 装料 装料输出 图 5 5 自动运行 左行 21 图 5 6 自动运行 卸料 按下左限位开关 图 5 7 自动运行 卸料 卸料输出 六六 小结小结 课程设计的过程 是一次将大学本课程所学理论知识与实际相结合的过程 通过课程设计我学会了如何把理论知识与工程实际相联系 这将对以后走上工 作岗位打下基础 另外 在设计过程中 用到了如 word AutoCAD 等软件 这 大大提高了自己的计算机水平 在设计的过程中得到了老师和同学的帮助 增 进了师生之间的感情 由于设计过程中需要用到许多工程手册 这也提高了自 22 己查找资料运用资料的能力 在完成课程设计之后我不仅对工程实际有所了解 同时也巩固了自己所学的理论知识 通过课程设计我是受益匪浅 本文的设计工作是在我的老师的精心指导和悉心关怀下完成的 在我的学 业和设计的研究工作中无不倾注着老师辛勤的汗水和心血 老师的严谨治学态 度 渊博的知识 无私的奉献精神使我深受的启迪 从尊敬的老师身上 我不 仅学到了扎实 宽广的专业知识 也学到了做人的道理 在此我要向我的老师 致以最衷心的感谢和深深的敬意 在此 向所有关心和帮助过我的领导 老师 同学和朋友表示由衷的谢意 衷心地感谢在百忙之中评阅设计和参加答辩的各位老师 七七 参考文献参考文献 1 章文浩 可编程控制器原理及实验 国防工业出版社 2003 2 鱼雷声 电气控制与 PLC 应用 北京 机械工业出版社 2003 3 章文浩 可