運料小車的PLC控制

1、 plcplc技術及應用技術及應用 課程設計（論文）課程設計（論文）題目：題目： 運料小車的運料小車的plcplc控制控制 院（系）：院（系）： 電氣工程學院電氣工程學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學學 號：號： 指導教師：指導教師： （簽字）起止時間：起止時間：2 2課程設計（論文）任務及評語課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院 教研室：自動化 注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算學 號學生姓名專業(yè)班級課程設計（論文）題目運料小車的plc控制課程設計（論文）任務課題完成的功能、設計任務及要求、技術參數課題完成的功能、設計任務及要求、技術參數實現功能實現功能運

2、料小車完成裝料和卸料的過程：初始狀態(tài)小車停在初始位置，按啟動按鈕，小車開始裝料；15 秒后裝料結束，開始左行，碰到行程開關 1 后開始卸料；5 秒后接著左行，碰到行程開關 2 后又停下來卸料，10 秒后結束，右行，碰到初始位置開關后停下來裝料，15 秒裝料結束，左行，如此循環(huán)。用順序功能圖實現，并有相應的狀態(tài)顯示。設計任務及要求設計任務及要求1、分析設計要求，明確性能指標，確定設計方案；2、系統(tǒng)的輸入/輸出信號和類型，選擇plc主機和擴展模塊；3、建立i/o分配表，完成plc與輸入/輸出信號的的外部接線；4、編寫系統(tǒng)工作流程圖和梯形圖，并加注釋；6、要求認真獨立完成所規(guī)定的全部內容；所設計的內

3、容要求正確、合理。7、撰寫、打印設計說明書一份；設計說明書應在 4000 字以上。技術參數技術參數1、電機參數：1.5w,220v,50hz,電流 3.4a 2、一個循環(huán)時間：50 秒 。進度計劃1、布置任務，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。 （1 天）2、確定系統(tǒng)的輸入/輸出信號和類型，選擇 plc 主機和擴展模塊。 （1 天）3、建立 i/o 分配表，完成 plc 與輸入輸出信號的的外部接線。 （1 天）4、編寫梯形圖。 （3 天）5、上機調試、修改程序。 （1 天）6、撰寫、打印設計說明書（2 天）7、答辯（1天）指導教師評語及成績 平時： 論文質量： 答辯： 總成績： 指導教師簽字：

4、 年 月 日本科生課程設計（論文）i摘 要 可編程控制器是一種新型的通用控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，專門為工業(yè)控制而設計，這一新型的通用自動控制裝置以其高可靠性、較強的工作環(huán)境適應性和極為方便的使用性能，深受自動化領域技術人員的普遍歡迎。運料小車在現代化的工廠中普遍存在。傳統(tǒng)的工廠依靠人力推車運料，這樣浪費了大量的人力物力，降低了生產效率。本設計采用 plc 控制運料小車，驅動設備為電動機，程序設計采用梯形圖，小車往返于各個工位，使生產自動化，智能化，大大提高了生產效率，降低了勞動成本。關鍵詞：可編程控制器（plc）；自動控制；運料小車；本科生課程

5、設計（論文）ii目 錄第 1 章 緒論.1第 2 章 課程設計的方案.22.1 概述 .22.2 系統(tǒng)組成總體結構 .2第 3 章 硬件設計.43.1 可編程控制器（plc） .43.2 plc 的選型 .53.3 i/o 地址分配表 .53.4 plc 的外部接線 .6第 4 章 軟件設計.84.1 運料小車控制系統(tǒng)流程圖 .84.2 運料小車控制系統(tǒng)梯形圖 .9第 5 章 課程設計總結.14參考文獻.15本科生課程設計（論文）1第 1 章 緒論可編程控制器是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的發(fā)展基礎上開發(fā)起來的，最初叫做可編程邏輯控制器（programmable logic cont

6、roller） ，即 plc，現已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。它以微處理器為核心，用編寫的程序不僅可以進行邏輯控制，還可以定時、計數和算術運算等，并通過數字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產過程。20 世紀 60 年代以前，汽車流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都采用傳統(tǒng)的繼電器控制。在 60 年代初，美國汽車制造業(yè)競爭越發(fā)激烈，而汽車的每一次更新的周期越來越短，這樣對汽車流水線的自動控制系統(tǒng)更新就越來越頻繁，原來的繼電器控制就需要經常地重新設計和安裝，從而延緩了汽車的更新間。所以人們就想能有一種通用性和靈活性較強的控制系統(tǒng)來替代原有的繼電器控制系統(tǒng)。1968 年，美國通用汽車公司首先提出可

7、編程控制器的概念。在 1969 年，美國數字設備公司（dec）終于研制出世界上第一臺 plc。這是由一種新的控制系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng)，它要求盡可能地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時間，其核心采用編程方式代替繼電器方式來實現生產線的控制。這種控制系統(tǒng)首先在美國通用汽車的生產線上使用，并獲得了令人滿意的效果。plc 在制造和冶金等其他工業(yè)部門相繼得到了應用。1971 年，日本引進了這項技術，并開始生產自己的 plc。1973 年，歐洲一些國家也研制出了自己的plc。1974 年，我國也開始仿照美國的 plc 技術研制自己的 plc，終于在 1977 年研制出第一臺具有實用價值的 plc。大規(guī)模集成電

8、路和超大規(guī)模集成電路的出現使得 plc 在問世后的發(fā)展極為迅速?，F在，plc 不僅能實現繼電器的邏輯控制功能，同時還具有數字量和模擬量的采集和控制、pid 調節(jié)、通信聯網、故障自診斷及 dcs 生產監(jiān)控等功能。在自動化生產線上，有些生產機械的工作臺需要按一定的順序實現自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產工藝要求。用plc 程序實現運料小車自動往返順序控制，不僅具有程序設計簡易、方便、可靠性高等特點，而且程序設計方法多樣，便于不同層次設計人員的理解和掌握。本文以德國西門子公司的 s7200 為載體，設計運料小車的 plc 控制系統(tǒng)。本科生課程設計（論文）2第 2 章

9、 課程設計的方案2.1 概述運料小車是工業(yè)送料的主要設備之一。廣泛應用于自動生產線、 冶金、有色盒屬、煤礦、港口、碼頭等行業(yè)，各工序之間的物品常用有軌小車來轉運。早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數據處理和通信功能，必須有專人負責操作。后來，單片機應用到運料小車控制系統(tǒng)中。單片機有優(yōu)異的性能價格比、集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強、低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品，外部總線增加了 ic 及 spi，單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。單片機編程方法復雜，不容易上手，使用于簡

10、單應用。將plc應用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現運料小車的自動化控制，降低系統(tǒng)的運行費用。plc運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點。本控制系統(tǒng)的控制要求如下：1、小車的前進后退是通過電動機的正反轉來控制。2、小車的停止位置由行程開關進行控制。3、小車能夠按照設計順序進行運行，在設定位置裝填或卸載物料。4、小車的運行、停止、裝料、卸料狀態(tài)，要求有相應的指示燈顯示。2.2 系統(tǒng)組成總體結構運料小車 plc 控制系統(tǒng)的由可編程邏輯控制器(plc)、啟動按鈕、停止按鈕、行程開關、三相異步電動機及狀態(tài)顯示組成，其總體結構如圖 2.1 所

11、示：本科生課程設計（論文）3plc啟動按鈕停止按鈕行程開關三相異步電動機狀態(tài)顯示 圖 2.1 運料小車 plc 控制系統(tǒng)的總體結構運料小車在自動化生產線上運動的控制過程如下：初始狀態(tài)小車停在初始位置，按啟動按鈕，小車開始裝料；15 秒后裝料結束，開始左行，碰到行程開關 1后開始卸料；5 秒后接著左行，碰到行程開關 2 后又停下來卸料，10 秒后結束，右行，碰到初始位置開關后停下來裝料，15 秒裝料結束，左行，如此循環(huán)，相應的狀態(tài)由對應的指示燈顯示。本科生課程設計（論文）4第 3 章 硬件設計3.1 可編程控制器（plc）可編程控制器，英文稱 programmable controller，簡稱

12、 plc，本課題中用plc 作為它的簡稱。plc 是用于工業(yè)現場的電控制器。它源于繼電器控制技術，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內存中的程序，把經輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現對負載的控制。plc 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進行入出信息變換時，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而 plc 則要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠的物理實現，可以說是 plc 實現控制的兩個基本要點。plc

13、可以通過它的外設或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強的多。plc 有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的 i/o 接口、通信接口，有大容量的內存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：（1）邏輯處理功能；（2）數據運算功能；（3）準確定時功能；（4）高速計數功能；（5）中斷處理（可以實現各種內外中斷）功能；（5）程序與數據存儲功能；（6）聯網通信功能；（7）自檢測、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計算機能實現的功能，plc 幾乎也都可以做到。像 plc這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的功能為 plc 的廣泛應用提供了可能

14、，同時，也為自動門行業(yè)的遠程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。本科生課程設計（論文）53.2 plc 的選型在 plc 系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 plc 工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定plc 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 plc 和設計相應的控制系統(tǒng)。在選擇plc機型，主要考慮以下幾個方面：（1）功能的選擇。i/o點數的確定，統(tǒng)計被控系統(tǒng)的開關量、模擬量的i/o點數，

15、并考慮以后的擴充（一般加上10%-20%的備用量） ，從而選擇plc的i/o點數和輸出規(guī)格。（2）內存的估算：存儲容量=開關量輸入點x10+開關量輸出點x8+模擬通道數x100+定時器/計數器數量x2+通信接口數x300+備用量（3）經濟性的考慮。選擇 plc 時，應考慮性能價格比?？紤]經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。輸入輸出點數對價格有直接影響。當點數增加到某一數值后，相應的存儲器容量相應增加，因此，點數的增加對 cpu 選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價

16、格比。本設計屬于小型控制系統(tǒng)，結合經濟性的考慮因此選擇小型 plc。在本次設計中，所用到的i/o點數分別都為5個;內存的存儲容量=5x10+5x8+0 x100+16x2+1x300+2000=2412b在對上述系統(tǒng)功能進行綜合分析后，考慮輸入輸出端子決定采用西門子s7-200并且采用cpu 224作為主機便能滿足設計要求。cpu 224的主要技術規(guī)范如下：本機數字量 i/o：14 輸入/10 輸出；允許擴展模塊數量/個：7；用戶程序區(qū)/kb: 8;數據存儲區(qū)/kb：8；用戶數據存儲區(qū)/b：8192；數據存儲區(qū)/b：8192；rs-485 通信口個數/個：1，等等這些規(guī)范都達到了本次設計的要求

17、。本科生課程設計（論文）63.3 i/o 地址分配表本控制系統(tǒng)的輸入有 1 個啟動按鈕開關、1 個停止按鈕開關、3 個行程開關、共 5 個輸入點?？刂葡到y(tǒng)需要控制的外部設備只有控制小車運動的三相異步電動機一個。電機有正轉和反轉兩個狀態(tài)，分別對應正轉繼電器和反轉繼電器，另外還有 3 個輸出狀態(tài)顯示開關，所以輸出點應該有 5 個。對應的地址分配表如表3.1 所示：表 3.1 i/o 分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入編號名稱代號輸出編號啟動按鈕sb1i0.0正轉接觸器km1q0.0停止按鈕sb2i0.1反轉接觸器km2q0.1行程開關 0bq0i0.2裝料指示燈l1q0.2行程開關 1bq1i0.

18、3卸料指示燈l2q0.3行程開關 2bq2i0.4行進指示燈l3q0.43.4 plc 的外部接線本次所采用的是s7-200系列中的cpu 224，它的具體技術規(guī)范如上介紹。系統(tǒng)、中的運料小車由一臺三相異步電動機拖動，電機正轉，小車向左行，電機反轉，小車向右行。sb1是系統(tǒng)啟動按鈕，sb2是系統(tǒng)停止按鈕，bq0-bq2為行程開關，km1、km2分別為電動機正反轉，l1l3為小車狀態(tài)顯示燈。小車控制系統(tǒng)的輸入，輸出設備與plc的i/o端對應的外部接線如圖3.1所示：本科生課程設計（論文）7ac220vl3l2l1km1km2sb1bq2bq1bq0sb2cpu224i0.0 q0.0i0.1 q

19、0.1i0.2 q0.2i0.3 q0.3i0.4 q0.41m 1ldc24v圖3.1 運料小車的plc外部接線本科生課程設計（論文）8第 4 章 軟件設計4.1 運料小車控制系統(tǒng)流程圖 yyyy停止開始按啟動按鈕小車裝料小車左行是否到達 1 處？小車卸料小車左行是否到達 2 處？小車卸料按下停止按鈕？小車右行是否回到 0 處？小車停止nnnn圖 4.1 運料小車控制系統(tǒng)流程圖本科生課程設計（論文）94.2 運料小車控制系統(tǒng)梯形圖本科生課程設計（論文）10本科生課程設計（論文）11本科生課程設計（論文）12本科生課程設計（論文）13本科生課程設計（論文）14第 5 章 課程設計總結課程設計是在教學過程的一種總結性的實踐教學環(huán)節(jié)。通過課程設計，能使我們綜合應用所學的各種理論知識和技能，進行全面、系統(tǒng)、嚴格的技術及基本能力的訓練。早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數據處理和通信功能，必須有專人負責操作。將 plc 應用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現運料小車的自動化控制，降低系統(tǒng)的運行費用。plc 運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，安裝、維修和改造