自动装卸线控制系统设计

1、目录之中。机电工程学院课程设计说明书 设计题目: 自动装卸线控制系统设计 学生姓名： 学 号： 2010 专业班级： 机制F1007 指导教师： 薛东彬 2013 年 12 月 12 日内容摘要本课题当中的自动装卸线包括了装料，运输，卸料，返回工作，在现代企业不断追求效率的前提下，得到广泛的应用。但是同时也带来了很多问题：在高危、量多的货料的装载，运输，卸载工作，这些高强度的工作人能否承受的了？怎样在保证安全，准确的达到工作目的的前提下，减轻工作人员的劳动强度而提高工作效率呢？提高自动程度成了我们现在面临的首要问题。在科技发展迅速的今天，继电器控制已经逐步被可编程控制器（PLC）控制所代替。本

2、课题中所设计的自动装卸线控制系统就是一种通过运用(PLC),实现了对运输小车的装料，运输，卸料，返回一系列工作自动控制的能力的PLC系统，从而可以大大的提高工作效率和工作人员的安全。车的装料，运输，卸料，返回一系列工作自动控制的能力，从而可以大大的提高工作效率和工作人员的安全。关键词：自动装载线；可编程控制器；效率；安全目 录第1章 引言1第2章 继电接触器控制系统设计22.1设计要求22.2流程图设计32.3主电路设计 3第3章 PLC控制系统设计53.1控制要求分析53.2确定I/O信号数量，选择PLC类型53.3 I/O点的分配与编号53.4 I/O接线图63.5梯形图与语句表63.6调

3、试7结论10设计总结11谢辞12附录13参考文献18第1章 引言从自动装载线的发展趋势来看，它的出现是由于高强度，高危险的工作越来越多，而工作人员的劳动强度也同时增加，企业为了提高工作效率和减少生产危险应运而生的。现在，自动装载线正在走向更加信息化并且进一步实现合理化。而自动装载线的核心技术是自动装载线控制系统，它也向着现代企业高效率、人性化的要求发展。本课题就是通过设计自动装卸线控制系统来对自动装卸线进行智能化控制，从而提高生产效率和安全。1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来

4、取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：（1）编程简单方便，可在现场修改程序；（2）硬件维护方便，最好是插件式结构；（3）可靠性要高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制装置；（5）可将数据直接送入管理计算机；（6）成本上可与继电器柜竞争；（7）输入可以是交流115V；（8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；（9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；（10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。PLC问世以来，其发展极为迅速。由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟。目前，世界上有PLC

5、生产厂200多家，比较著名的有美国的A-B公司、通用电气公司，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等。生产的PLC品种繁多，产品的更新换代也极快，著名的生产公司几乎每12年即可推出一种新产品。展望未来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展。一方面，大型PLC不断向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制。另一方面，小型PLC向超小型、简易、廉价方向发展，能真正完全取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。另外，不断增强PLC的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现；大力开发智能I/O模块，

6、极大地增强PLC的过程控制能力，提高它的适应性和可靠性；不断使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展。第2章 继电接触器控制系统设计2.1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2-1 PLC控制自动装卸线2.2流程图设计控

7、制流程图可以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。根据课程设计的具体要求，分析并设计如下图2-2：图2-2 流程图2.3主电路设计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2-3 三相异步电动机主电路第3章PLC控制系统设计3.1控制要求分析本次设计主要是通过对PLC的设计来实现控制电动机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。同时能过精确地控制小车装料时间，运输到达目的地之后能够达到精确地相应卸料然后返回原点来实现循环和单周循

8、环的工作。所以要用三个输入端口对三个电动机的控制。还要用计时继电器来实现对装料，停歇时间的控制。用行程开关来反应小车到达目的地。3.2确定I/O信号数量，选择PLC类型通过对控制要求的分析，本次设计需要五个输入端口和五个输出端口对整个控制线路的控制，所以选用CPU222。3.3 I/O点的分配与编号I/O信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础，只有分配I/O点地址以后才可以进行编程。对控制柜及PLC的外围来说，只有I/O点地址确定以后，才可以绘制电气接线图，所以只有准确、合理的进行I/O地址的分配与编号，才方便进行后续的设计。其分配如表3-1所示。表3-1三线异步电动机

9、I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号循环开始信号转换开关QSI0.0上行程到位信号行程开关SQ1I0.1关闭信号常闭按钮SB1I0.2单步开始信号常开按钮SB2I0.3下行程到位信号行程开关SQ2I0.4输出信号指示灯信号指示灯PGQ0.0加料信号接触器KM1Q0.1上升信号接触器KM2Q0.2卸料信号接触器KM3Q0.3下降信号接触器KM4Q0.43.4 I/O接线图通过对控制要求的分析，I/O信号的具体的接线图如下：图3-1 I/O接线图3.5 梯形图与语句表梯形图（见附录2）与语句表（见附录3），控制过程如下：通电时，小车停在原位，行程开关闭合，I0.1闭合，

10、Q0.0工作，指示灯亮；按下启动按钮，I0.3闭合，M0.0工作并自锁；M0.0触电闭合，Q0.1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，Q0.2得电，小车开始上升；上升到顶，行程开关闭合，I0.4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M0.0，即断开前面所有控制；下降到原位时，行程开关闭合，I0.1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，I0.0得电；在下车回到原位的时候，行程开关闭合，I0.1得电，

11、重新启动循环。3.6 调试硬件调试：接通电源，检查可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。 软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。 运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看按下题中所说按钮时是否按要求工作。程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP7-Micro/WIN32模拟器进行了本程序的调试。西门子S7200的仿真软件Simulation1.2版是

12、从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。调试方法如下：1.将在STEP7-Micro/WIN32中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件；2.打开仿真软件，点“配置”-“CPU型号”，然后选择CPU 222；3.点“程序”-“载入程序”；4.选择STEP7-Micro/WIN32的版本；5.将先前导出的AWL文件打开；6.点“PLC”-“运行”，开始调试程序。手动运行工作台调试程序，部分运行情况如下：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，P

13、LC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。通电时，小车停在原位，行程开关闭合，I0.1闭合，Q0.0工作，指示灯亮；按下启动按钮，I0.3闭合，M0.0工作并自锁；M0.0触电闭合，Q0.1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，Q0.2得电，小车开始上升；上升到顶，行程开关闭合，I0.4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M0.0，即断开前面所有控制；下降到原位时，行程开

14、关闭合，I0.1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，I0.0得电；在下车回到原位的时候，行程开关闭合，I0.1得电，重新启动循环。通过PLC控制，可以精确的对小车装料，卸料的时间，数量控制。并且省去人工操作时的误差。为现代工业控制的生产起到了积极作用，整个系统结构简单，操作方便、灵活，具有较好的实际价值和使用性。本设计完成了课程设计说明书上的要求，实现了料车装料-上升-卸料-复位-下降的功能，设计简单、清晰、明了。但是，本设计还是存在着纰漏：当外部突然停电之后，料车停止工作；再次恢复供电时，料车不能工作，这是正确的。但是当按下启动按钮后，料车很可能还是不能动。因为本设计

15、要求是当小车在起始位置碰到原位行程开关的前提下按下起始按钮，料车才会启动。而断电时料车可能处于任意位置，这就是我认为的最大问题所在，需要后需改进。设计总结这次的课程设计对我们而言是对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，对所学内容的综合应用能力的检验，它培养和训练了我们的编程能力，进而提高了我们对学习和实际应用相关专业知识的兴趣。本次课程设计的内容是自动装卸线控制系统的设计，针对现在的PLC技术，实现控制的设计。通过这次的设计，让我更进一步学习了基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法有了较深入的了解。同时在对理论知识的应用中，也学会了同实际情况的结合。在这次的课程设计中也遇到了不少的问题和困

16、难，我们大家一起讨论，不仅增加了对基本知识的深入记忆，而且增进了同学之间的友情。但是最终我们磕磕碰碰的走了过来，获得了预期的结果。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月异，PLC已经成为当今计算机应用中的领域，生活中可以说是无处不在。因此对于二十一世纪的大学生来说掌握PLC技术是十分重要的。回顾此次PLC课程设计，我感慨颇多，的确，通过这次对自动装卸线控制系统的PLC控制，让我们对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来

17、源于实际，从中找出做适合的设计方法。从理论到实践，在一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学的知识，而且学到了很多在书本上没有的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把理论与实践结合起来，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的问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，比喻说不懂一些元器件的使用方法，对PLC编程掌握的

18、不好通过这次课程设计之后，一定要把以前的知识重新温习。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益浅。谢辞经过两个星期的艰苦奋斗，我们终于顺利完成了课程设计。通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次课程设计，通过查阅资料以及在薛东彬老师和同学的帮助下，最终基本达到了设计目的。通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能

19、力，还积累了许多宝贵的经验。特别是老师严谨的态度给我启发不小。在这次的设计实践过程中，我认识到不管做什么事，都需要大胆假设，小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。每一次课程设计都是一次很好的学习机会，在这一次的课程设计当中同样发现了自己的不足，遇到了很多问题，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。同时