装卸料小车控制系统课程设计

中文摘要可编程控制以其可靠性高、逻辑性能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速计数与控制等高性能模块等的优异性能，正在日益取代大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电器接触器控制系统，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC应用的深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。只要经过精心的布置安排，PLC能够实现几乎所有目前实际生产中的动作。本课题要求三台电动机分别控制小车的加料、卸料和上升下降的动作，在启动后开始加料，5秒后停止，再过1秒小车上升，到位后停止，1秒后自动卸料，需要10秒，然后小车复位并下降，到原位后停止，同时要求能实现单周及连续循环操作。自动装卸线通过PLC控制能够按规定顺序自动完成所要求的所有动作。本设计课题仅较浅层次的讨论了PLC控制自动装卸线的动作控制过程。关键词PLC控制；装卸料；单周控制；循环控制目录第1章引言11设计要求112PLC介绍2121PLC应用2122梯形图介绍3123语句表介绍3第2章继电接触器控制系统设计21主电路设计422流程图设计523控制电路设计6第3章PLC控制系统设计31I/O点的分配与编号732I/O接线图733梯形图834语句表11结论13设计总结14谢辞15参考文献16第1章引言11设计要求电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料。装卸线操作过程是（1）料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作；（2）加料定时5秒，加料结束；（3）延时1秒，料车上升；（4）上升到位，自动停止移动；（5）延时1秒，料车自动卸料；（6）卸料10秒，料车复位并下降；（7）下降到原位，料车自动停止移动。（8）能实现单周装卸及连续循环操作。图1112PLC介绍121PLC应用在PLC中有多种程序设计语言,如梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等。通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用。由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。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，同时日常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而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。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，使用情况主要分为如下几类1开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，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工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量即模拟量，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。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。3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。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，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。122梯形图梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性与原有继电器逻辑控制技术相一致，易于撑握和学习与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是梯形图中的能流POWERFLOW不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此应用时需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互转换和程序检查。123语句表结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的可编程序控制器系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化程序设计语言具有下列特点采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员难以完成。直观性和易操作性等较差常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。部分PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制。同时，提供了与PLC间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。第2章接触器继电器控制系统设计21主电路下图为主电路的电路图，其中KM1控制M2运转加料，KM3控制M3运转卸料，KM2控制M1正转使小车上升，KM4控制M1反转使小车下降。M1，M2，M3均为三相异步电动机。图2122流程图图2223控制电路下图中SB1为停止按钮，SB2为单步启动按钮，QS2为连续循环控制启动转换开关。图23第3章PLC控制系统设计31I/O点的分配与编号表31控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码循环开始信号转换开关QSI00上行程到位信号行程开关SQ1I01关闭信号常开按钮SB1I02单步开始信号常开按钮SB2I03输入信号下行程到位信号行程开关SQ2I04指示灯信号指示灯HLQ00加料信号接触器KM1Q01上升信号接触器KM2Q02卸料信号接触器KM3Q03输出信号下降信号接触器KM4Q0432I/O接线图图3233梯形图通电时，小车停在原位，行程开关闭合，I01闭合，Q00工作，指示灯亮；按下启动按钮，I03闭合，M00工作并自锁；M00触电闭合，Q01得电，开始加料，同时T37开始计时，5秒后T37计时到，停止加料；T37及时到的同时，T38开始计时，一秒后计时到，Q02得电，小车开始上升；上升到顶，行程开关闭合，I04得电，使上升停止，同时使T39开始计时；1秒后计时到，开始卸料，同时T40开始计时；10秒后，T40计时到，小车开始下降并自锁，同时断开M00，即断开前面所有控制；下降到原位时，行程开关闭合，I01得电，下降停止；若需要连续循环动作，只需将转换开关转到通路，I00得电；在下车回到原位的时候，行程开关闭合，I01得电，重新启动循环。34语句表NETWORK1单周或循环选择启动LDI00AI01OI03OM00ANI02ANQ04M00NETWORK2显示原位状态LDI01Q00NETWORK3加料5秒LDM00TONT37,50ANT37Q01NETWORK4停1秒LDT37TONT38,10NETWORK5上升LDNI04AT38Q02NETWORK6停1秒LDI04TONT39,10NETWORK7卸料10秒LDT39TONT40,100ANQ04Q03NETWORK8下降LDT40OQ04ANI01Q04结论本课程设计是关于自动装卸线控制系统设计，要求完成采用继电器接触器控制和PLC控制。继电器接触器控制采用时间继电器进行延时，由行程开关控制自动循环，PLC控制选用CPU222，不需要扩展，采用计时器延时。两种控制都可完成单周和连续循环控制。装卸料采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简单，维修容易。实用该设计不仅准确安全可靠，而且提高了劳动生产率，降低工人劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。可编程控制器PLC以其丰富的I/O接口模块，高可靠性，可以在装卸料控制系统的设计中起到十分重要的作用。PLC不仅可以实现逻辑控制，顺序控制，定时，计时，算数运算，数据处理数据通信等功能，并且具有处理分支，中断，自诊断的能力。逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。PLC可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线开发用户程序使用在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户的执行状态。它提供三种编程语言，即梯形图LAD，语句表STL及功能块FBD,每种语言都有自己的特点。梯形图LAD是在继电器接触器控制基础上演变而来的，是一种的图形化的编程语言，编程人员几乎不必具备计算机的基础知识，不必考虑PLC内部的机构原理，只要有继电器接触器的基础，就能在很短的时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法。设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。在这一次的设计中，也是我的自信心有了很大的提高，使我明白在面对困难时我要轻言放弃，要相信自己，并努力的发现困难解决困难。同时也是我明白在面对一件事情时不要被他的表象所迷惑，不要第一眼看去认为他难他就难，有时只要我们认真的按部就班的来做，所有的问题都能解决，到后来我们也会发现他也并不像我们想象的那么难。谢辞经过一个星期的艰苦奋斗，我们终于顺利完成了课程设计。每一次课程设计都是一次很好的学习机会，在学习的时候最辛苦的自然是我们的老师了，尤其是我们都学的不是很好的情况下，老师的耐心讲解是我们顺利完成课程设计的必要条件。每当我们被一个个问题困惑的时候，老师总是耐心的给我们讲解，这也为我们解开了许多学习中的谜团。在此，首先真诚的感谢老师对我们课程设计的耐心指导。团结是最大的力量，一个人的能力在工作的时候往往表现的那么的力不从心，这时，同学的帮助自然成为了我们课程设计顺利完成的有一个重要因素。即使只是随口的一两句提示，往往就能够让我们从痛苦的思索中解救出来，获得解决问题的更好的办法。更有甚者，在大家都忙着自己的课程设计的时候，大家还能够互相帮助，这更让我们看到班级大家庭的友善与温暖。参考文献【1】王宗才机电传动与控制北京电子工业出版社，20116【2】邓星钟机电传动控制武汉华中科技大学出版社，20