PLC控制运料小车

1、南京化工职业技术学院毕业设计（论文）南京化工职业技术学院 毕业论文设计题目：PLC控制运料小车姓 名： 所在系部： 班级名称： 学 号： 指导老师： 2012年 12 月目录摘要III第1章 三相异步电动机11.1电动机的发明过程11.2三相异步电动机基本结构21.2.1定子（静止部分）21.2.2转子（旋转部分）31.2.3三相异步电动机的其它附件41.3三相异步电动机原理4第2章 可编程控制器52.1 PLC的公司52.2 PLC的基本结构62.1.1 CPU模块72.1.2 I/O模块72.1.3 编程器72.1.4存储器82.1.5 电源82.3 可编程控制器的物理结构82.2.1 整

2、体式可编程序控制器82.2.2 模块式可编程控制器102.2.3 叠装式可编程控制器102.4 开关量I/O模块的外部接线方式102.5 输入模块112.6 输出模块132.7 本地I/O和远程I/O142.7.1本地I/O142.7.2远程I/O152.8 PLC的特点及应用152.8.1 PLC特点152.8.2 PLC应用16第3 章 控制运行设计183.1控制要求183.2主要设备183.2.1电动机183.2.2 PLC183.2.3电磁阀193.2.4行程开关193.3 I/O分配表203.3.1输入元件分配203.3.2输出元件分配203.4 辅助元件213.5 PLC外部接线图

3、213.6 程序梯形图22第4章 系统调试244.1手动运行244.2自动运行244.3 自动手动切换24结束语25致谢27参考文献28I摘要PLC（可编程序控制器）是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置。具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。在冶金、交通、化工、电力等领域获得了广泛的应用，被成为现代工业技术的三大支柱之一。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。故障也就大大降低。本毕业设计将利用三

4、菱公司的FX2N系列的PLC，设计一个三相异步电动机控制运料小车的系统。关键词：PLC，三相异步电机，运料小车1第1章 三相异步电动机1.1电动机的发明过程电动机使用了通电导体在磁场中受力的作用的原理，发现这一原理的的是丹麦物理学家奥斯特，1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。18011803年去德、法等国访问，结识了许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授，1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在

5、哥本哈根逝世。他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21日以关于磁针上电冲突作用的实验为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域电磁学。1812年他最先提出了光与电磁之间联系的思想。1822年他对液体和气体的压缩性进行了实验研究。1825年提炼出铝，但纯度不高。在声学研究中，他试图发现声所引起的电现象。他的最后一次研究工作是抗磁性。他是一位热情洋溢重视科研和实验

6、的教师，他说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。1908年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”，以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以“奥斯特”命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会

7、运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。1.2三相异步电动机基本结构1.2.1定子（静止部分）（1）定子铁心 作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般由0.350.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。半开口型

8、槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。（2）定子绕组作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。构造：由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。电动机接线盒内的接线：

9、电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。（3）机座作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。1.2.2转子（旋转部分）（1）三相异步

10、电动机的转子铁心：作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。构造：所用材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在300400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。（2）三相异步电动机的转子绕组作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形

11、像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。1.2.3三相异步电动机的其它附件（1）端盖：支撑作用。（2）轴承：连接转动部分与不动部分。（3）轴承端盖：保护轴承。（4

12、）风扇：冷却电动机。1.3三相异步电动机原理当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差12

13、0度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。26第2章 可编程控制器可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Programmable Logic Contr

14、oller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继

15、电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势。在80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC(IPC)的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/

16、造纸(11.3%)等行业。2.1 PLC的公司国内PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿元人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品: (1) 施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Mome

17、ntum等产品；(2) 罗克韦尔公司(包括AB公司)PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；(3) 西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；(4) GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。 从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS(计算机集成制造系统)，在机械制造厂要形成FMS柔性

18、制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。 PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。PLC在90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为：* 微型PLC: 32 I/O* 小型PLC: 256 I/O * 中型PLC: 1024 I/O * 大型PLC: 4096 I/O * 巨型PLC: 8195 I/O 近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统对应中型PLC以上，均采用16位32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯

19、等方面要求，有的也改用16位32位CPU。由于I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。2.2 PLC的基本结构 可编程控制器的主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成如图2.1所示。图2.1可编程控制器组成图2.1.1 CPU模块CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成，在可编程控制器系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输。存储器用来储存程序和数据。2.1.2 I/O模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/

20、O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用接收和采集输入信号，输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拔码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化 的模拟量输入/输出信号电压一般较高，如直流24V 和交流220V。从外部引入的尖锐电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使用权可编程控制器不能正常工作。在I/O模块中，用光电耦合器，光电可控硅、小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载，I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。2.1.3 编程器编程器除了

21、用来输入和编辑用户程序外，还可以用来监视可编程控制器运行中各种编程元件的工作状态 。编程器可以永久地连接在可编程控制器上，将编程取下来后系统也可以运行。一般只在程序逻辑输入、调试和检修时使用编程器，一台编程器可供多台编程序控制器公用。2.1.4存储器 存储器（简称内存），用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。 PLC配有系统程序存储器和用户程序存储器，分别用以存储系统程序和用户程序。系统程序存储器用来存储监控程序、模块化应用功能子程序和各种系统参数等，一般使用ROM；用户程序存储器用作存放用户编制的梯形图等程序，一般使用RAM，若程序不经常修改，也可写入到

22、EPROM中；存储器的容量以字节为单位。系统程序存储器的内容不能由用户直接存取。因此一般在产品样本中所列的存储器型号和容量，均是指用户程序存储器。2.1.5 电源可编程控制器使用220V交流电源或24V直流电源。可编程控制器内部的直流稳压电源为各模块内的电路供电，某些可编程控制器可以输入电路和外部电子检测装置（如接近开关）提供24V真流电源，驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。2.3 可编程控制器的物理结构根据硬件结构的不同，可以将可编程控制器分整体式、模块式和叠装式。2.2.1 整体式可编程序控制器整体式又叫做单元式或箱体式CUP模块、I/O模块和电源装在一个箱状机壳内，结构非常紧凑，

23、它的体积小，价格低，小型可编程序控制器一般采用整体式结构。图2.2中示出三菱公司的F1系列整体式可编程序控制器，上面是编程器，后面的小开头是模拟调试用户程序用的。整体式可编程序控制器提供多种不同I/O点数的基本元和扩展单元供用户选用，基本单元内有CPU模块，I/O模块和电源，扩展单元内只有I/O模块和电源，基本单元之间用扁平电缆连接。各单元的输入点与输出点的比例一般是固定的，有的可编程序控制器有全输入型和全输出型的扩展单元。选择不同的基本单和扩展单元，可以满足用户的不同要求。整体式可编程控制器一般配备有许多专用的特殊功能单元 ，如模拟量I/O单元、位置控制单元、数据输入输出单元等，使可编程控制

24、器的功能得到扩展。图2.2 整体式可编程控制器图 2.3 模块式可编程控制器2.2.2 模块式可编程控制器大、中型可编程控制器和部分小型可编程控制器采用模块式结构。模块式可编程控制器用搭积木的方式组成系统，它由框架和模块组成（见图2.3）。模块插在模块插座上，后者焊在框架中的总线连接板上，可编程控制器厂家备有不同的槽数的框架供用户选用，如果一个框架容纳不下所选用的模块，可以增设一个或数个扩展框架，各框架之间用I/O扩展电缆相连。有的可编程控制器没有框架，各各种模块安装在基板上。用户可以选用不同档次的CPU模块，品种繁多的I/O模块和特殊功能模块，对硬件配置的选择余地较大，维修时更换模块也很方便

25、。2.2.3 叠装式可编程控制器三菱公司的FX系列可编程控制器吸取了整体式和模块式可编程控制器的优点，它的基本单元 、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，但是宽度不同，它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体，输入，输出点数的配置也相当灵活，有人将这种结构称为叠装式。2.4 开关量I/O模块的外部接线方式开关量I/O模块的输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V，12V，24V，48V，110V和交流110V，220V等。各I/O点的通/断状态用发光二极管显示，外部接线一般接在模块面板的接线端子上，某些模块使用可拆装的插座型端子板，不需断开端子板上的外部连线

26、，就可以迅速地更换模块。点数很多的高密度I/O模块的外部接线一般用插座连接，用户可选用连接插座的电缆和端子板。开关量I/O模块的点数一般是2的n次方，如4，8，16，32，64点。I/O模块的外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式三种如图2.3所示。 图 2.3 I/O模块 汇点式模块的各I/O电路有一个公共点，所有I/O点共用一个电源。分组式模块的I/O点分为若干个组，每一组的各I/O电路有一个公共点，它们共用一个电源。各组之间是分隔开的，可分别使用不同的电源。分隔式模块的各I/O点之间相互隔离，每一I/O点都可以使用单独的电源，将它们的COM端连接起来，几点可以使用同一个电源。2.5 输入模

27、块输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。滤波电路延迟时间的典型值为1020ms（信号上升沿）和2050ms(信号下降沿)，输入电流约510mA。图2.4 直流输入模块图2.4是某直流输入模块的内部电路和外部接线图。在本节输入电路和输出电路中一般只画出了一路，COM是各路的公共点。图中的输入触点直接在公共点和输入端X001之间，不需要外接输入回路的电源，有的可编程序控制器还可以为接近开关、光电开关之类的传感器提供24V电源（见图2.6）。当图2.6中的外接触点接通时，光电耦合器中的发光二极管亮，光敏三极管饱和导通；外接触点断开时，光电耦合器中的发光二

28、极管熄灭，光敏三极管截止，信号经内部电路传送给CPU模块。开关量输入模块外接电子传感器的输出信号时，应注意传感器的输出电路与可编程序控制器输入电路的配合，对于图2.6中输入模块的内部电路，传感器的输出电路应为NPN管集电极开路的共发射极电路。图2.5是另一种交流输入电路，光电耦合器中有两个反并联的发光二极管，显示用的两个发光二极管也是反并联的，所以这个电路可以接收外部的交流输入电压。图2.6所示的交流/直流输入电路的输入触点的接通后，输入信号被滤波和整流，交流电压或直流电压被转换为直流电流，送给显示用的发光二极管和光电耦合器。图2.5 交流输入电路 图2.6 交流/直流输入电路2.6 输出模块

29、输出模块内可能设置有熔断器，并在模块面板上用发光二极管显示熔断的状态。某些新式的模块用非破坏性的电子保护电路代替熔断器。图2.7(a)是继电器输出电路，继电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只给用户提供一对常开触点。与触点并联的RC电路和压敏电阻用来消除断开时产生的电弧。图2.7（b）是晶体管集电极输出电路。输出信号送给内部电路中的输出储存器，再经光电耦合器送给输出晶体管，后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。图中的稳压管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管，晶体管输出电路的延迟时间1ms。c) 双向可控硅型图2.7 PLC的输出电路图2.7（c）是双向可控制硅输出电

30、路，它用光电可控硅实现隔离。图中的 RC电路和压敏电阻，用来抑制可控硅的关断过电压和外部的浪涌电压。双向可控硅由关断变为导通的延迟时间小于1ms，由导通变为关断的延迟时间小于10ms。可控硅在负载电流过小不能导通，遇到这种情况时可以在负载两端并用电阻。除了输入模块和输出模块，还有一种既有输入电路又有输出电路的模块，输入、输出的点数一般相同，这种模块使用户确定可编程序控制器、的硬件配置更为方便。2.7 本地I/O和远程I/O2.7.1本地I/O可编程序控制器的本地I/O框架一般距CPU框架很近，它们往往装在同一个控制柜内。对于单台机械设备，如中小型机床，一般只有本地I/O。本地I/O用多芯电缆（

31、一般是扁平电缆）实现扩展I/O框架与CPU框架之间的通信。扁平电缆可能多达数十根导线，信息是并行传送的，这种通信方式实际上是总线通信的扩展，其主要优点是数据传输速度快，在某些情况下可以同步地刷新CPU模块中的I/O映象表。“本地“(Local)这一名词不是很确切的，因为有时本地I/O与CPU模块的距离可能长达数百m。本地I/O模块的主要特征是框架之间采用并行通信方式，通常用编程器可以直接对本地I/O存取数据，对系统调试和查错特别方便。但是多芯电缆价格很贵，对于改造旧设备，电缆的安装（如穿管）可能不是很方便。2.7.2远程I/O远程I/O模块包括一系列的功能模块、系统接口模块和中文组态软件，即可

32、独立构成完整的工控系统，又可作为DCS、PLC系统的远程I/O模块使用，构成功能更强大的测控系统。产品广泛应用于发电厂的热工自动化改造和热网供热计量监视系统。产品特点：低价格、免维护、一线网络、10公里通讯距离、分布式安装。 一线网络：一线通模块产品采用全新的CAN现场总线网络，以一根普通双绞线为通讯介质，最远通讯距离10公里，不需任何网络设置，只需将所有一线通模块挂接在双绞线上，即自动构成一线网络系统。模块类型包括AI类、AO类、DI类和DO类等，每种类型的模块最多可挂接63个。一线通模块可安装在工业现场附近，就近采集现场数据，通过一线网络传输数据，节省大量信号电缆，实现万点数据一线连通。独

33、立应用：一线通网络通过PC-BUS模块可以连接多台上位主机，构成完整的测控系统。中文组态软件运行于WIN98/NT平台，轻松构成美观逼真的人机界面，实时趋势、历史曲线一应俱全，具有历史报警和各类报表输出，同时还可通过INTERNET、INTRANET在远程IE浏览器上浏览。2.8 PLC的特点及应用2.8.1 PLC特点（1）编程简单，使用方便 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序，梯形图语言形象直观，易学易懂，。（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性 可编程序控制器产

34、品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。（3）功能强，扩充方便，性能价格比高 可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只要加上需要的扩展单元即可，扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。（4）控制系统设

35、计及施工的工作量少，维修方便可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接外部接线。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。（5）可靠性高，抗干扰能力强 可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司S7-200系列PLC内部EEPROM中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190小时）

36、，所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存200天。软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校验。从而提高了系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。2.8.2 PLC应用目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面：（1）逻辑控制 可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻

37、辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。（2）运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。（3）过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模

38、拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 （4）数据处理可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5）构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台

39、可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金。第3 章 控制运行设计3.1控制要求运料小车能对物件进行自动装、卸运行。如图3.1。小车由一台三相异步电动机，能自动、手动运行。图3.1运料小车运行图（1）自动运行小车在装料处装满料后自动右行自卸料处开始自动卸料，卸料完成后自动左行自装料处又自动装料并开始循环。（2）手动运行小车能手动左行、右行、装料

40、、卸料。并且在运行中手动、自动能切换运行。自动运行时手动下的步指令没作用。3.2主要设备3.2.1电动机本论文将采用安徽皖南电机有限股份公司生产的三相异步电动机，型号为Y2-132M-4,功率为7.5KW。3.2.2 PLC本论文将采用三菱FX2N-48MR的PLC进行设计如图3-1所示：图3.2三菱PLC3.2.3电磁阀电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞

41、杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。3.2.4行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。机床上有很多这样的行程开关，用它控制工件运动或自动进刀的行程，避免发生碰撞事故。有时利用行程开关使被控物体在规定的两个位置之间自动换向，从而得到不断的往复运动。比如自动运料的小车到达终点碰着行程开关，接通了翻车机构，就把车里的物料翻倒出来，并且退回

42、到起点。到达起点之后又碰着起点的行程开关，把装料机构的电路接通，开始自动装车。总是这样下去，就成了一套自动生产线，用不着人管，日以继夜地工作，节省了人的体力劳动。3.3 I/O分配表3.3.1输入元件分配这个控制系统的输入有自动运行按扭、手动运行按扭、停止按钮、手动右行按钮、手动左行按钮、手动装料按钮、手动卸料按钮、右限位开关、左限位开关、共9个输入点。具体的输入分配如表3-1所示：表3-1输入元件分配 元件名称元件符号 输入点编号自动选择开关SB0X0手动选择开关SB1X1停止开关SB2X2手动右行开关SB3X3手动左行开关SB4X4手动装料开关SB5X5手动卸料开关SB6X6右限位开关SQ

43、2X7左限位开关SQ1X103.3.2输出元件分配这个控制系统需要控制的外部设备有电动机正转、电动机反转、装料电磁阀、卸料电磁阀。输出点应该有4个。具体的输出分配如表3-2所示：表3-2输出元件分配 元件名称元件符号 输入点编号小车右行KM1Y0小车左行KM2Y1装料电磁阀KM3Y2卸料电磁阀KM4Y33.4 辅助元件在控制设计中会用到2个辅助元件，如表3-3所示：表3-3 辅助元件说明元件名称元件符号作用辅助继电器M0辅助自动运行状态辅助继电器M1辅助手动运行状态3.5 PLC外部接线图这里所用的是三菱FX2N系列的PLC，接线方式如下图4-1所示： 图4.1 PLC外部接线图3.6 程序梯

44、形图本程序将采用三菱公司为其生产的PLC而设计的编程软件GX-Developer来编程。第4章 系统调试4.1手动运行按下手动运行按钮SB1，此时可以进行手动操作运料小车。按住右行按钮SB3，小车右行，放开右行按钮SB3，小车停止。按住左行按钮SB4，小车左行，放开左行按钮SB4，小车停止。只有当小车在装料处时，按住装料按钮SB5才有作用，放开装料按钮SB5，装料停止，当装料满时会自动停止。只有当小车在卸料处时，按住卸料按钮SB6才有作用，放开装料按钮SB6，装料停止，当卸料完成时会自动停止。在进行任何一步动作时，其他动作均无法实现。4.2自动运行小车初始在装料处，左限位开关动作。按下自动运行

45、按钮SB0，开始自动运行。装料电磁阀会自动打开，开始装料，装料满时，装料电磁阀会自动关闭，停止装料，同时小车开始自动右行。当到达卸料处时，右限位开关动作，右行自动停止。卸料电磁阀会自动打开，开始卸料，卸料完成时，卸料电磁阀会自动关闭，停止卸料，同时小车开始左行。当小车左行到装料处时，又开始自动装料。这样循环运行。在自动运行时，手动步指令无法实现。4.3 自动手动切换在进行手动操作时，按下自动按钮，小车转为自动运行。小车在自动运行时，按下手动按钮小车。小停止运行，并等待手动指示。结束语可变成控制器PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用等使我深入了解PLC在工业生产过程中的应用以及对包生产设备的改造，以提高生产效率的重大作用，我所设计的题目是控制运料小车。通过这次毕业论文的设计的完成，我也在做毕业论文中学到了更多的知识，对电气控制及PLC技术的了解更加深入，并且掌握了更加多的、更深层次的知识。据我了解到，在我国工业生产过程中，电气控制及PLC技术方面的运用还不广泛，大多数还停留在继电器控制等简单的控制系统，继电器控制技术和电气控制及PLC技术相比，电气控制及PLC技术有着突出的众多优点，我国