PLC运料小车__毕_业_论_文_.doc

铜陵学院毕业论文（设计） 学学 号号 0609111060 毕毕 业业 论论 文文 课课 题题 PLC 在运料小车控制系统中的应用在运料小车控制系统中的应用 学生姓名学生姓名 陶陶陶陶 系系 别别 电气工程系电气工程系 专业班级专业班级 06 自动化本科班自动化本科班 指导教师指导教师 杨入超杨入超 二二 0 一一 0 年五月年五月 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 PLCPLC 在运料小车控制系统中的应用在运料小车控制系统中的应用 摘摘 要要 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，这种系统存在设 计周期长、体积大、成本高等缺陷，无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，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、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完 美。 本课题主要包括：分析被控对象和明确系统控制要求；PLC 选型；确定系统的 I/O 设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。 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。 关键词关键词 PLC；运料小车控制系统 铜陵学院毕业论文（设计） Abstract Early electric car control system of the transporter over the relay - contactor complex system composed of The system design cycle, there is a long, bulky, high cost, defects, no data processing and communications functions, must be hand operated, will be applied to transport materials car PLC electrical control system and can realize automatic control operation of the car, reducing the running costs of the system, PLC control system for electric car transporter with a simple connection to control speed, reliability and maintainability is good, easy to install, repair and improvement and so on. With economic development, transport materials to various areas of growing car, from manual to automatic, and gradually formed the mechanization and automation. PLC applied to transport materials to car electrical control system and can realize automatic control operation of the car and reduce system operating costs. It is powerful, can be expanded to as many as 128I / O points, and can increase the special function modules or expansion boards. Communications and data connectivity options make FX1N in volume, communications and special function modules such important applications perfectly. The topics include: analysis of plant and a clear system control requirements; PLC selection; determine the systems I / O device number and type; control process design; control programming. PLC control system in the car transporter in the application, has been in domestic and international projects has been applied in the factory, with huge economic and social value, the intelligence and automation beyond the idea worthy of further research and extension. .Key words ：PLC ; control system for transporter cart 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 .1 1 1.11.1 课题的提出背景课题的提出背景.1 1 1.21.2 运料小车的发展概况运料小车的发展概况 .2 2 1.31.3 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容 .2 2 第二章第二章 可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）概述）概述 .3 3 2.12.1 PLCPLC 的定义的定义.3 3 2.22.2 PLCPLC 的特点的特点.3 3 2.32.3 PLCPLC 的构成的构成.4 4 2.3.1 PLC 的基本构成 .4 2.3.2 PLC 系统的其它设备 .5 2.42.4 PLCPLC 的应用领域的应用领域.6 6 第三章第三章 控制系统设计控制系统设计 .7 7 3.13.1 控制系统工作原理控制系统工作原理 .7 7 3.1.1 运料小车的运动流程.7 3.1.2 设备控制要求.7 3 32 2 小车运动分析小车运动分析 .7 7 3.33.3 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 .9 9 3.3.1 控制系统图.9 3.3.2 PLC 框架配置图 .10 3.43.4 PLCPLC 选型选型.1010 3.4.1 选型分析.10 3.4.2 系统的安装.11 3.4.3 输入/输出模块的选择.11 3.4.5 抗干扰措施.12 3.53.5 系统资源分配系统资源分配 .1212 3.5.1 I O 地址分配 .12 3.5.2 数字量输入部分.12 3.5.3 数字量输出部分.13 3.5.4 内部继电器部分.13 铜陵学院毕业论文（设计） 3.63.6 系统硬件设计系统硬件设计 .1414 3.73.7 系统软件源程序设计系统软件源程序设计 .1515 3.7.1 行程开关.15 3.7.2 小车启停辅助继电器.16 3.7.3 呼叫按钮.16 3.7.4 比较.18 3.7.5 向左运动.18 3.7.6 向右运动.19 第四章第四章 控制系统的调试控制系统的调试 .2020 4.14.1 编程软件编程软件 .2020 4.24.2 程序的构成程序的构成 .2020 4.34.3 程序的下载、安装和调试程序的下载、安装和调试 .2222 总结和展望总结和展望 .2424 5.15.1 本文主要完成的工作及总结本文主要完成的工作及总结 .2424 5.25.2 工作展望工作展望 .2424 致致 谢谢 .2525 参考文献参考文献 .2525 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 图图 表表 清清 单单 图 2-1 PLC 三菱 FX 系列.3 图 2-2 PLC 的组成框图4 图 3-1 运料小车示意图7 图3-2 小车在呼叫按钮之间的运动8 图 3-3 小车在两呼叫按钮之间运料过程中速度变化情况8 图 3-4 变频器的频率变化情况8 图 3-5 控制系统流程图9 图 3-6 运料小车控制系统图10 图 3-7 PLC 框架配置图10 图3-8 主电路14 图3-9 辅助电路15 图4-1 程序调试23 表 3-1 输入地址分配13 表 3-2 输出地址分配13 表 3-3 内部继电器地址分配13 铜陵学院毕业论文（设计） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 课题的提出背景课题的提出背景 随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的 普及和发展,控制器的需求量逐年增大。为了改变落后的生产状态,缓解日趋紧张的供求关 系,我们研究了多功能天车。 。 新中国成立特别是改革开放以来，我国社会主义现代化建设取得了举世瞩目的伟大成 就。同时，必须清醒地看到，我国正处于并将长期处于社会主义初级阶段。全面建设小康 社会，既面临难得的历史机遇，又面临一系列严峻的挑战。经济增长过度依赖能源资源消 耗，环境污染严重；经济结构不合理，农业基础薄弱，高技术产业和现代服务业发展滞后； 自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，经济效益有待提高。在扩大劳动就业、理顺分 配关系、提供健康保障和确保国家安全等方面，有诸多困难和问题亟待解决。从国际上看， 我国也将长期面临发达国家在经济、科技等方面占有优势的巨大压力。为了抓住机遇、迎 接挑战，我 们需要进行多方面的努力，包括统筹全局发展，深化体制改革，健全民主法 制，加强社会管理等。与此同时，我们比以往任何时候都更加需要紧紧依靠科技进步和创 新，带动生产力质的飞跃，推动经济社会的全面、协调、可持续发展。 进入 21 世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距， 还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件。中华民族拥有 5000 年的文明史， 中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化。只要我们增强民族自信心， 贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经 过 15 年乃至更长时间坚韧不拔的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。 科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就 是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越， 就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键 领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发， 着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。引领未来，就是着眼长远， 超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的 发展。这一方针是我国半个多世纪科技发展实践经验的概括总结，是面向未来、实现中华 民族伟大复兴 的重要抉择。 要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。在对外开放条件下推进社会主义 现代化建设，必须认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成果。改革开放 20 多年来，我国 引进了大量技术和装备，对提高产业技术水平、促进经济发展起到了重要作用。但是，必须 清醒地看到，只引进而不注重技术的消化吸收和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉 大与世界先进水平的差距。总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建 设的各个方面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。我国科学技术发展 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 2 的总体目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著 增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强， 取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为 世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特色国家创新体系。 企业现代化生 产规模的不 断扩大和深化，使得生 产物的输送成为生产物流系 统中的一 个重要环节。 运料小车自动控制正是用 来实现输 送生产物的控制系 统，随着PLC的发展，国外生产线上的运输控制系 统 非常广泛的采用 该控制系 统，而且有些制造 厂还开发研 制了出了 专用的逻辑处 理控制芯片，我 国的大部 分工控企 业的运料小车自动控制系 统都是从国外引进的，成本高， 为了满足现代化生 产流通的需要， 让 PLC技术与自动化技术相结合，充分的利用到我 国的工控企 业生产线上，让该系统在各种环境下都能 够工 作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。 1.21.2 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。 1.31.3 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容 通过 PLC 控制运料小车在工作台上各呼叫站间运动，以达到生产实际之用。分析被 控对象和明确系统控制要求；PLC 选型；确定系统的 I/O 设备的数量及种类；控制流程设 计；控制程序设计。 铜陵学院毕业论文（设计） 3 第二章第二章 可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）概述）概述 2.12.1 PLCPLC 的定义的定义 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。” 图 2-1 PLC 三菱 FX 系列 2.22.2 PLCPLC 的特点的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术，采用 严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三 菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平 均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规 模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也 就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的 电路及设备也获得故障自诊断保护。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模 的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可 用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 4 温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使 用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 （3）易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言 易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近， 只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电 子 电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 （4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及 建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序 改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 （5）体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅 数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 2.32.3 PLCPLC 的构成的构成 2.3.1 PLC 的基本构成 从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规 则组合配置。 图 2-2 PLC 的组成框图 （1）CPU 的构成 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统 程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的 状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编 铜陵学院毕业论文（设计） 5 程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再 按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线 构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据， 是 PLC 不可缺少的组成单元。 （2） I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块 将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开 关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和 晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10- 10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基 本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 （3） 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的 为 24VDC）。 （4）底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。 2.3.2 PLC 系统的其它设备 (1)编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编 程、 对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与 现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件） 充当编程器。也就是我们系统的上位机。 (2) 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体 式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 (3) PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自 动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 6 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备 之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接 口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC 的通信现在主要采用通过多点接口 （MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 2.42.4 PLCPLC 的应用领域的应用领域 目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、 轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 (1)开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、 顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、 印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 (2)模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等 都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量 （Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模块， 使可编程控制器用于模拟量控制。 (3)运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关 量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动 步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产品几乎都 有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 (4)过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统中用得较 多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处 理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有 非常广泛的应用。 (5)数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转 换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与 存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的 智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制 造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 (6)通信及联网 铜陵学院毕业论文（设计） 7 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展， 工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的 网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 第三章第三章 控制系统设计控制系统设计 3.13.1 控制系统工作原理控制系统工作原理 3.1.1 运料小车的运动流程 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 15 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 个呼叫按钮开关（HJ1- HJ5）分别与 5 个停靠站点相对应。 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 3.1.2 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； 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 8 （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 32 2 小车运动分析小车运动分析 小车在呼叫按钮之间的运动如图3-2所示， 图3-2 小车在呼叫按钮之间的运动 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 小车在两呼叫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， 铜陵学院毕业论文（设计） 9 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， 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 10 开始 按动启动按钮 停靠站编码呼叫 按钮编码 到达呼叫按钮对 应的停靠站 到达呼叫按钮对 应的停靠站 小车右行小车左行 停靠站编码呼叫 按钮编码 小车停止小车停止 按动启动按钮 结束 是是 是是 否 是 否 否 是 否 否 图 3-5 控制系统流程图 3.33.3 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 3.3.1 控制系统图 控制系统如图 3-5 所示 铜陵学院毕业论文（设计） 11 （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 3.3.2 PLC 框架配置图 运料小车控制采用三菱的 FX2N 系列整体式 PLC。PLC 框架配置如图 3-6 所示。 3-7PLC 框架配置图 3.43.4 PLCPLC 选型选型 3.4.1 选型分析 在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的 PLC，以获得 最佳的性能价格比。就一个控制系统而言，PLC 的选型原则和考虑因素如下: CPU 模块 FX2N-24MR-001 陶陶：PLC 在运料小车控制系统中的运用 12 (1)PLC 一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合于动作频繁、 逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。 (2)是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求。是 否需要中断输入、双机热备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。 (3)开关量 I/O 点数、模拟量 1/0 路数、电压等级及输出功率、内存容量。1/0 点数直 接关系到 PLC 输入/输出模块的选择，I/0 点数一般要考虑 1 件一 2 既的余量，特别是开关 量输入更应考虑多些余量;合适的电压等级可提高 PLC 的抗干扰能力:主机用户内存容量的 大小对设备费的影响不大，故建议内存容量可选大一些。 (4)其他考虑因素选择 PLC 还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术 服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的 PLC 产品。 3.4.2 系统的安装 无远程功能的 PLC 用在单机或控制范围不大的系统，有远程功能的 PLC 则用于大范 围的控制系统。远程系统中，本地站一般设在集中控制室，远程站一般设在低压配电室 或仪表室，这样可使 PLC 的外部接线最短。PLC 忌安装在高温、结凝、特别是有振动冲 击的 场所。 3.4.3 输入/输出模块的选择 模块电源:在选择交流 1/0 模块时，宜采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电 路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距 1ZcM。隔离变压器的容量按 PLC 电源组件 容量的 1.5 一 2 倍选择。直流模块的外接电源，其波纹值应满足模块要求;若是模拟量直 流模块，尚需用稳压电源。 电压等级:在选择 I 角模块时，电压等级是一个比较重要的参数，它要根据现场设备 与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，可选用 AC220V 模块;当外线短且控制相对 集中时可选择优 24V 模块。 输出电路:PLC 的模块输出方式一般有 3 种:晶体管输出、继电器输出、双向可控硅输 出。 确定负载类型根据 PLC 输出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 输出点动作的频率等，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，对系统的稳定运行很重要。每个输出 点、每组输出点、每个输出模块的负载电源不得超过额定电流。其中继电器输出模块的 负载电流以不能太接近额定电流，当接近额定电流时，最好先带动一个小型中继，再通 过中继扩展输出模块的输出容量。采用双向可控硅输出模块，其负载电流必须大于双向 可控硅的维持电流，否则应在负载上并联电阻。对于动作频繁、电感性或功率因素低的 负载，不宜选用继电器输出模块，而应该采用晶体管输出模块。如果 PLC 输出带感性负 载，负载断电时会对 PLC 的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁 铜陵学院毕业论文（设计） 13 边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护 PLC。当频率为 10 次/min 以下时，既可采用继电器输出方式;也可采用 PLC 输出驱动中间继电器或者固态 继电器(SSR)，再驱动负载;对于两个重要输出量不仅在 PLC 内部互锁，建议在 PLC 外部 也进行硬件上的互锁，以加强 PLC 系统运行的安全性、可靠性。输入电路:PLC 输入电路 电源一般应采用 DC24V，这对系统供电安全和 PLC 安全至关重要，同时其带负载(接近 开关等)时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响 PLC 的 运行)，建议该电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC 输入电路电源支路加装适宜熔丝， 防止短路，以直流输入模板为 例。 3.4.4 开关量 I/0 点的节省和模拟量 1/0 模块的代用 相同控制作用且每个接点在编程中仅使用一次的若干个输入接点，可在外部电路进行串、 并联后作为一个输入点处理，编程时用常开编程接点。如某个设备的多个故障信号接点 可在外部电路串联后接在一个输入点上，而不必占用多个输入点。相同控制逻辑的输出， 如集中联锁控制系统发往各现场的启动预告信号，可只用一个输出点，再用接线端子扩 展至各现场设备。 3.4.5 抗干扰措施 由于产生干扰的因素是复杂而多样的，因此采取的抗干扰措施要根据情况而定。PLC 供 电电源一般为 AC85 一 240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件 (如电源滤波器、1:l 隔离变压器等);隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、 次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接 PLC 输入电路的地，以减 小高低频脉冲干扰。设置一个 PLC 信号专用接地装置。该装置不能和防雷接地装置、电 器设备接地装置有金属连接。接地电阻可参见使用说明书，一般小于 100。即可。接地线 进入 PLC 控制柜中的信号接地端