plc工業(yè)鏟車課程設計

1、目 錄摘 要.1第一章 課程設計總體方案2第二章 設計項目的分析.32.1 設計要求.32.2 課程設計目的.3第三章 工業(yè)鏟車仿真模型的設計與組裝.43.1 驅動部分設計.43.2 傳動部分設計.43.3 組裝模型 （實物模型）.4第四章 控制系統(tǒng)的plc選型和i/0選擇.54.1 i/o分析.54.2 i/o點及地址分配.64.3 plc的選型.6第五章 電氣控制系統(tǒng)原理圖.75.1 主電路圖.75.2 電控系統(tǒng)控制電路.85.3 plc接線.9第六章 程序設計及控制程序.10參考文獻.11摘 要 20世紀40年代末50年代初，我國的流程工業(yè)規(guī)模很小，設備陳舊，必要的調節(jié)主要靠最簡單的測量

2、儀表由人工操作運行。50年代末60年代初，我國研制生產(chǎn)的傳感器、變送器、調節(jié)器、執(zhí)行器等，基本上能顯示過程狀態(tài)，實現(xiàn)調節(jié)意圖，最終命令執(zhí)行器完成對工藝流程的調節(jié)要求。70年代初，我國自行研制的工控機開始應用于工業(yè)過程控制，它部分地取代了原來控制室內的儀表。但由于受當時電子器件性能的限制，工控機本身的可靠性遠不如現(xiàn)在，工控機帶來的控制集中引起“危險”集中。70年代末，分散型控制系統(tǒng)(dcs)進入工控領域，解決了“危險”集中的問題，還解決了一些復雜的控制。dcs可建立通信網(wǎng)絡，為大工廠生產(chǎn)帶來許多方便，但其價格一直居高不下。80年代初，適應性較強的總線型工控機(std)應運而生，std總線技術的推

3、廣和應用，使工控機的功能更加強化。 plc作為工控機的一員，在主要工業(yè)國家中成為自動化系統(tǒng)的基本電控裝置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點。據(jù)統(tǒng)計，當今世界plc生產(chǎn)廠家約150家，生產(chǎn)300多個品種。2000年銷售額約為86億美元，占工控機市場份額的50%，plc將在工控機市場中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢頭。 plc在60年代末引入我國時，只用作離散量的控制，其功能只是將操作接到離散量輸出的接觸器等，最早只能完成以繼電器梯形邏輯的操作。新一代的plc具有pid調節(jié)功能，它的應用已從開關量控制擴大到模擬量控制領域，廣泛地應用于航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。 在工

4、業(yè)鏟車中運用plc，提高了其工作智能化，增強了其本身的競爭能力，對我國的plc產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)plc的能力有一定的幫助。 第一章 課程設計總體方案鏟車是用來裝零散堅固的貨物的，一般以建筑材料為主，如碎石、砂土等，鏟車一般用在建筑工地、建筑材料集散地，用于裝車，有時也用于鏟土和鏟雪及地面平整等用途；工業(yè)鏟車一般是在小四輪拖拉機上進行改裝的小型裝載機械。 利用拖拉機自身動力，采用液壓控制，通過多路液壓閥上的操作手柄可使鏟斗升降和翻轉，從而達到鏟車平穩(wěn)工作。在搬運物料方面起了很大的作用，節(jié)省了大量人力和物力，它搬運東西速度快，操作也比較簡單，所需的人員少，就能完成大量的搬運工作。 鏟車又叫裝載機，是

5、在動力機械的基礎上，采用液壓控制鏟斗升降和翻轉，從而實現(xiàn)對砂石、水泥、糧食、土、煤等散裝物料的鏟運及裝載。鏟車也可進行輕度的鏟掘工作，通過換裝相應的工作裝置，還可進行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)。廣泛應用于建筑工程、筑路工程、農(nóng)田水利工程、環(huán)衛(wèi)垃圾、磚窯廠、煤廠、砂石廠，用于砂石、水泥、糧食、土、煤等散裝物料的鏟運及裝載。工業(yè)鏟車的主要動作是鏟起、放下，并能作前進、后退、左轉、右轉的操作。鏟起和放下屬于縱向移動，行走和左右轉屬于橫向移動，所以應使用縱向和橫向兩種電動機。本設計共需要3臺電動機。其中貨物的鏟起或放下可由縱向電動機的正反轉實現(xiàn)，左輪的前進和后退由一臺電動機正反轉實現(xiàn)，右輪的前進

6、和后退由另一臺電動機的正反轉實現(xiàn)，當要實現(xiàn)左轉的時候，可讓左輪的電動機不動，右輪的電動機正轉前進，反之，則右轉也是。第二章 設計項目的分析2.1 設計要求 用plc對工業(yè)鏟車（實物模型）操作進行控制，設鏟車可將貨物鏟起或放下，并能作前進、后退、左轉、右轉的操作，要求動作過程如下：鏟起 向前0.5米 左轉90度后向前0.5米 右轉90度后向前0.5米 右轉90度后后退0.5米 放下。2.2 課程設計目的1根據(jù)題意，畫出實物模型與plc的硬件連接圖，按圖接線，編制控制程序，并畫出梯形邏輯圖。2完成系統(tǒng)調試，實現(xiàn)控制要求。3完成課程設計說明書。第三章 工業(yè)鏟車仿真模型的設計與組裝3.1 驅動部分設計

7、工業(yè)鏟車的主要動作是鏟起、放下，并能作前進、后退、左轉、右轉的操作。鏟起和放下屬于縱向移動，行走和左右轉屬于橫向移動，所以應使用縱向和橫向兩種電動機。本設計共需要3臺電動機。其中貨物的鏟起或放下可由縱向電動機的正反轉實現(xiàn)，左輪的前進和后退由一臺電動機正反轉實現(xiàn)，右輪的前進和后退由另一臺電動機的正反轉實現(xiàn)，當要實現(xiàn)左轉的時候，可讓左輪的電動機不動，右輪的電動機正轉前進，反之，則右轉也是同樣的原理。3.2 傳動部分設計 縱向傳動是通過縱向電動機的正向旋轉帶動栓著電磁鐵的鋼絲，使得鏟頭上下移動，便于貨物的鏟起和放下。前進可以是左右輪的兩個電動機同時正向轉動，后退則是同時反向轉動，左轉是左輪上的電動機

8、不動，右輪電動機正向轉動；右轉是右輪上的電動機不動，左輪上的電動機正向轉動。3.3 組裝模型 （實物模型）圖3-1 工業(yè)鏟車（實物模型）第四章 控制系統(tǒng)的plc選型和i/0選擇4.1 i/o分析經(jīng)過對控制過程和要求的詳細分析，明確了具體的控制任務就是鏟起、放下、行走、左轉和右轉等主要任務。確定了鏟車這些必須完成的動作后，再確定動作的順序：縱向電機正轉，電磁鐵由上向下移動，鏟爪抓物體，縱向電機反轉，由下向上移動，左右輪電機同時正轉，實現(xiàn)向前，左輪電機停止右輪電機正轉，實現(xiàn)向左轉，左輪電機正轉右輪電機停止，實現(xiàn)向右轉，左右輪電機同時反轉，實現(xiàn)后退。其工藝流程圖如下（圖4-1）：圖4-1 工業(yè)鏟車工

9、藝流程圖4.2 i/o點及地址分配控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號的名稱、地址分配。如表4-1表4-1 輸入、輸出信號的名稱、地址編號輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號m1正啟動按扭1sbi0.0m1正轉接觸器1kmq0.0m1反啟動按扭1sbi0.1m1反轉接觸器1kmq0.1停止按扭sbi0.2m2正轉接觸器2kmq0.2熱繼電器1kr1i0.3m2反轉接觸器2kmq0.3行程開關11sti0.4m3正轉接觸器3kmq0.4m2正啟動按扭2sbi0.5m3反轉接觸器3kmq0.5m2反啟動按扭2sbi0.6熱繼電器2kr2i0.7行程開關22sti1.0m2正啟動按扭3sb i1

10、.1m2反啟動按扭3sbi1.2熱繼電器3kr2i1.3停止按扭sb4i1.4行程開關33sti1.5行程開關44sti1.6行程開關55sti1.7總停按鈕5sbi2.04.3 plc的選型本設計采用西門子公司的s7-200系列整體式plc實現(xiàn)工業(yè)鏟車（模型）的自動控制。由上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關量輸入點17個、開關輸出點6個；故cpu模塊采用cpu226(ac/dc/繼電器）模塊，該模塊采用交流220v供電。第五章 電氣控制系統(tǒng)原理圖5.1 主電路圖 如圖7-1所示為電控系統(tǒng)主電路。三臺電機分別為m1、m2、m3。接觸器km1、km3、km5分別控制m1、m2、m3的正轉運行；接觸器

11、km2、km4、km6分別控制m1、m2、m3的反轉轉運行。fr1 、fr2、fr3分別為三臺電機的熱繼電器；fu為主電路的熔斷器，qs為電路主開關。圖5-1 電控系統(tǒng)主電路圖5.2 電控系統(tǒng)控制電路如圖7-2所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中sb1、sb2、sb3分別控制三臺電機正轉的啟/停；sb1、sb2、sb3分別控制三臺電機反轉的啟/停。圖 5-2 電控系統(tǒng)控制電路5.3 plc接線圖5-3 plc外圍接線圖第六章 程序設計及控制程序6.1 控制程序的梯形圖6-1 控制程序的梯形圖控制程序：1 ld i0.2 2 o m0.03 an i2.14 = m0.05 ld m0.06 o q0

12、.07 an i0.28 an q0.19 an i0.310 an i0.411 = q0.0 12 ld i0.113 o q0.114 on q0.015 an i0.216 an q0.017 an i0.318 = q0.1 19 ld q0.020 ton t37，+5021 ld t3722 = q0.123 ld i0.524 o q0.225 on m0.126 an i0.727 an q0.328 an i1.029 an i1.130 = q0.231 ld i0.532 o q0.333 on m0.234 an i0.735 an q0.236 an i1.037 = q0.338 ld i1.139 o q0.440 on m0.141 an i1.342 an q0.543 an i1.244 an i1.545 an i1.646 = q0.447 ld i1.248 o q0.549 on m0.250 an i1.351 an q0.452 an i0.453 = q0.554 ld i1.655 = m0.2參考文獻【1】賀哲榮，石帥軍.流行plc實用程序及設計.西安：西安電子科技大學出版社，2006.3【2】張萬忠，劉明芊.電器與plc控制技.北京：化學工業(yè)出版社，2003.9【3】肖清，王忠鋒.西門子plc課程設計指導書.江西理工大