PLC课程设计小车供料系统的设计.doc

目录一、方案论证11.1设计思路11.2任务详解11.3 方案设计流程2二、系统硬件设计42.1 系统原理组成框图42.2 器件选择42.3 电路原理图52.4 PLC接线图5三、系统软件设计73.1 系统流程图 73.2 I/O分配表73.3 梯形图程序83.3.1小车运行部分83.3.2四级皮带运行部分103.3.3故障报警部分12四、系统调试144.1 调试步骤及方法144.2 调试过程中问题的发现及解决15五、结果分析及展望15附录：梯形图16一、方案论证1.1 设计思路小车的送料和皮带机运输往往是一个整体，如果送料小车出现故障，则皮带将没有货物运输；如果有一台电动机出现故障就会造成货物的堆积，影响生产。而且一个完整的供配系统之间要有很好的联系，这样才能环环相扣，自动循环，所以，我们在设计保护功能齐全的四级皮带控制电路及小车送料系统时，预先考虑系统具有以下功能：（1） 电机顺序启动，逆序停止；（2） 电机的降压启动；（3）具有短路、缺相、过载、急停功能为一体的保护功能。保证电机出现故障后货物不堆积。解除故障后能重新启动；（4）具有单动、循环选择功能；（5）皮带的启停要与小车送料系统相联系；（6）小车运料具有位置显示；（7）小车的装料、卸料点及路线行驶要能实现甲地装料丙地卸料乙地装料丙地卸料往返，自动循环；（6）出现故障后，报警系统启动。1.2任务详解1、小车供料系统的设计用一辆小车分别在甲地或乙地两地装货，装货完成后都在丙地卸货。具体控制要求如下： 按下右行开关，小车从甲地装料出发，直接右行到丙地卸货。卸货延时5S，卸货完成小车自动左行，回到乙地或者回到甲地装料，装料延时5S，装料完成，小车自动右行到丙地卸料，如此自动循环运行。 按下左行开关，小车回到甲地或乙地装料，装料延时5S，装料完成，小车自动右行到丙地卸料，卸料延时5S后，自动左行，如此自动循环运行。 小车右行时只能到丙地，左行时若按下位置选择开关，则小车回到甲地，若不按位置选择，则小车按照甲地装料丙地卸料乙地装料丙地卸料循环运行。 按下停止开关，小车立即停止运行。2、四级传送带送料系统的设计分别用四台电机带动四级传送带，组成一个四级送料系统，具体控制要求如下： 小车卸料信号发出后，延时5S皮带开始启动。启动时，最先启动第四级皮带，经过3S延时，再启动第三级皮带，如此直到一级皮带启动后，经过2S延时，Y5得电，丙地开始下料到皮带上。 当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止且Y5也立即停止下料，而该皮带机以后的皮带机依次延时5S后分级停止。例如M2故障，Y5、M1、M2立即停，经过5S延时后，M3停，再过5秒，M4停。 按下急停按钮后，所有的皮带机立即停止。想要重新启动，只需按下启动按钮X6即可。 当皮带因发生故障而停止后，故障解除，按下复位按钮X5，故障锁存复位，选择循环/单动，再按启动按钮，皮带重新依次启动。3、控制功能：单动与循环控制形成互锁，即任何一个单动按钮“ON”，循环控制不能建立，反之，如果循环控制已建立，单动按钮的动作对循环操作没有任何影响；当“手动/循环”旋转按钮置“手动”位置时，方可对电机进行单动；循环控制时，如果某台皮带起动失败，则其上级设备不能启动，下级设备可保持运行状态；发生故障时，对应的故障等级报警灯亮，且蜂鸣器报警；不论循环控制还是单动控制，急停按钮均起作用，即按下急停按钮X17，皮带立即停止运行；一旦有皮带停止运行，Y5立即停止下料，防止货物堆积。1.3 方案设计流程1、小车送料系统：图1-1 小车送料系统说明：小车起始点在甲地，按下X21，开始右行，到丙地限位开关X25停止，开始卸料，卸料延时5S后，自动左行；到乙地限位开关X24停止，开始装料，装料延时5S后，自动右行；到丙地限位开关X25停止，开始卸料，延时5S后，自动左行；到甲地限位开关X23停止，开始装料，装料延时5S后，自动右行，如此自动循环运行，实现三地循环往返。2、四级皮带传送系统：图1-2 四级皮带传送系统说明：SQ5选择循环，丙地卸料完成或按下SB1后，M4启动，依次延时3S启动M3、M2、M1，再过2S开始下料。按下SB2，停止下料，M1即停，依次延时5S停止M2、M3、M4。按下SQ6，四台电机同时即停。发生几级故障，那么本级及以上的电机即停，延时3S停止其以下的电机。SQ5选择手动，单动按钮有效，对应的电机可单独启动。2、 硬件设计 2.1 系统原理组成框图 图2-1系统框图说明： 通过小车的位置输入，经过PLC处理后显示相关信息和命令其他器件运行，比如小车到达丙地，PLC控制四极电机逆序延时启动，一级电机启动后延时2秒启动下料开关。2.2 器件选择根据设计要求，需要以下器件：表2-1 所用器件序号代号名称数量1M三相异步电动机42FU熔断器13KM1-KM4交流接触器44SQ位置开关65KA中间继电器若干6KT时间继电器若干7SB按钮若干2.3 电路原理图图2-2 电机原理图说明：M1-M4为控制四级皮带运行的电机，KM1-KM4分别为接触器的主触头，控制电路通断。2.4 PLC接线图图2-3 PLC接线图图2-4 实物接线图说明：由于实验室条件有限，图中所有电机运行和信号输出全部都由发光二极管代替，小车的左、右行由电机正反转指示灯顺、逆时针转动表示，限位开关也由按钮手动操作模拟。上图PLC接线图中对应的输入输出接线端口对应实物接线图中的接线端口。三、软件设计3.1 系统流程图 图3-1四级皮带运行流程图 图3-2小车运行流程图 3.2 I/O分配表表3-1 I/O分配表输入功能输出功能X1电机一级故障（SQ1）Y1一级电机（KM1）X2电机二级故障（SQ2）Y2二级电机（KM2）X3电机三级故障（SQ3）Y3三级电机（KM3）X4电机四级故障（SQ4）Y4四级电机（KM4）X5复位按钮（SB11）Y5下料指示灯（HL5）X6启动按钮（SB1）Y6一级故障报警（HL1）X0/X10循环/单动选择开关（SQ5）Y7二级故障报警（HL2）X11单动一级皮带（SB2）Y10三级故障报警（HL3）X12单动二级皮带（SB3）Y11四级故障报警（HL4）X13单动三级皮带（SB4）Y12小车右行 (HL6)X14单动四级皮带（SB5）Y13小车左行 (HL7)X17急停按钮（SB6）Y15装料 (HL8)X20左行开关（SB7）Y16卸料 (HL9)X21右行开关 (SB8)Y17蜂鸣器X23甲地限位开关 (SQ6)Y20甲地显示X24乙地限位开关（SQ7）Y21乙地显示X25丙地限位开关（SQ8）Y22丙地显示X26小车停止按钮（SB9）3.3 梯形图程序3.3.1小车运行部分说明：按下X21或T21装料延时时间到，Y12得电，小车右行；按下X26或到丙地限位开关X25，Y12断电，小车停止。说明： 到甲地触到限位开关X23，输出Y20指示小车在甲地；到甲地触到限位开关X24，输出Y21指示小车在乙地；到甲地触到限位开关X25，输出Y22指示小车在丙地；说明：按下X20或T20卸料延时时间到，Y13得电，小车左行。按下X26、到乙地限位开关X24或到甲地限位开关X23，Y13断电，小车停止。说明：右行时，触到限位开关X25，Y12断电，小车停在丙地,Y16得电，开始卸料；左行时，触到限位开关X24或触到限位开关X23，Y13断电，小车停在乙地，Y15得电，开始装料。3.3.2四级皮带运行部分说明：按下X10，单动启动，M100常开闭合，分别按下X11、X12、X13、X14进行皮带电机单动，按下X15，单动下料；按下X0，循环启动，M101常闭断开，单动按钮X11-X15无效。 说明： 按下停止键X5，T14开始计时，5S后，M2输出，常闭断开，Y001失电，一号电机停止。四个时间继电器依次工作，延时停下所有电机。 说明：卸料延时T20时间到，或按下启动键X6，M150输出，M1输出，Y4得电，启动四级电机。同时T0计时，延时3S，Y3得电，启动三级电机；同时T1延时3S后，Y2得电，启动二级电机；同时T2延时3S后，Y1得电，启动一级电机；同时T13延时3S后，M71、M72得电；同时T61延时2S后，M73、Y5得电，丙地开始下料。3.3.3故障报警部分 说明：X1-X4分别为一至四级故障按钮，输入X1后，M14输出，延时4S,M15输出，5S后M6输出，5S后M7输出，从而依次断电Y5、Y1、Y2、Y3、Y4。输入X2后，M15输出，Y5、Y1、Y2立即断电，延时5S依次输出M6、M7，从而延时断电Y3、Y4。输入X3，Y5、Y1、Y2、Y3立即断电，延时5S，Y4断电。输入X4，M7输出，Y1-Y5同时断电。当输入X1时，一级报警灯Y6输出，输入X2时，二级报警灯Y7输出，输入X3时，三级报警灯Y10输出，输入X4时，四级报警灯Y11输出。且报警灯亮的同时蜂鸣器报警。输入X5，复位所有的M，使系统回到初始状态。四、系统调试4.1 调试步骤及方法1、调试步骤：先在试验台上对照PLC的硬件接线图，把输入输出接好。由于我们用的三菱PLC输入本身带有按钮和开关，所以只用接PLC的输出和电机。因为实验设备有限，除了四台电机的输出接的继电器外，其他输出都用灯来代替。 在PC上安装MELSOFT系列GX Developer编程软件，梯形图编好后，先关掉PLC，把程序下载进PLC里面，下载完成，打开PLC，就可以进行调试。 在调试过程中，为了便于发现问题，我们可以在程序界面打开程序监控。2、 调试方法：首先对自动控制进行调试，按下自动控制按钮X0，然后按下X21，2S后小车右行指示灯亮，然后按下X24，指示继续右行，然后按下X25，右行指示灯灭，卸料指示灯亮，5S后，左行指示灯亮，同时四级电机启动，依次延时3S启动三级、二级、一级电机，所有电机正常运转。2S后下料指示灯亮，开始下料。再次按下X24，左行指示灯灭，同时装料指示灯亮，5S后，右行指示灯亮，再次按下X25，右行指示灯灭，同时卸料指示灯亮，5S后，小车左行指示灯亮，再次按下X24，指示继续左行，按下X23，左行指示灯灭，同时装料指示灯亮，5S后，右行指示灯亮，如此自动循环运行。3、 实际运行图： 图4-1四级皮带顺序延时启动 图4-2 四级皮带逆序延时停止4.2 调试过程中问题的发现及解决问题：在初次调试时，发现小车无法完成三地循环往返运行，仅仅实现了甲丙两地循环往返运行。解决方法：在控制乙地限位开关X24对小车起停时，发现与X24并联的M201常开需要用丙地限位开关控制M201的通断。修正后实现了甲乙丙三地循环往返运行。问题：电机故障停止后，输入启动信号，电机不能重新启动。解决方法：在程序中添加了一个复位按钮，能把所有的M复位。电机故障解除后，按一次复位键，再启动，就可以运行了。5、 结果分析及展望在此次的设计中，基本实现了三地循环配送料系统的自动化运行。前期的设计过程很艰难