自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車的PLC控制系統(tǒng)論文22

1、自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車的PLC控制系統(tǒng)論文（doc 22頁）PLC技術(shù)及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)（論文）I目：自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車的PLC控制系統(tǒng)院（系）：專業(yè)班級：學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師Q起止時(shí)間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動(dòng)化學(xué) 訐目 學(xué)號更題200703020 學(xué)生姓名為（班試）化071自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)倉庫的PLC控制系統(tǒng)。1、2、控制要求：系統(tǒng)構(gòu)成有10個(gè)倉庫，每個(gè)倉庫有 一個(gè)呼叫指示燈，運(yùn)料小車停在任意 位置；當(dāng)呼叫指示燈亮?xí)r允許呼叫，當(dāng)呼叫指示燈滅時(shí)呼叫無效；3、當(dāng)呼叫倉庫小于小車位置，小車后退, 當(dāng)呼叫倉庫大于小車位置，小車

2、前行。4、運(yùn)料小車在被呼叫倉庫位置時(shí)，要停留30分鐘后允許呼叫。i-aii設(shè)計(jì)要求翩麟說明t曇鋸理圖工作量工 作 計(jì) 劃1 分析系統(tǒng)功能，確定系統(tǒng)的輸入/輸岀 信號和類型，選擇PLC主機(jī)、擴(kuò)展模塊, 組成系統(tǒng)；2、進(jìn)行PLC與輸入/輸出信號的的外部 接線；3、進(jìn)行系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)；4、撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書 書籍、資料（1天）；設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電氣原理圖（2天）；開發(fā)程序（2天）；2、3、4、5、6、參 考 資 料1 何衍慶，常用PLC應(yīng)用手冊M,電子 工業(yè)出版社。2 顧繩谷，電機(jī)及電力拖動(dòng)基礎(chǔ)M,機(jī) 械工業(yè)出版社。3 王永華，現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M,北京航空航天大學(xué)出版社。4賈德勝,PLC應(yīng)

3、用開放實(shí)用子程序M,人民郵電出版社。5中國期刊網(wǎng)上的各種相關(guān)資料。上機(jī)調(diào)試、修改程序。（2天） 撰寫設(shè)計(jì)說明書。（2天） 答辯。（1天）指導(dǎo)教師說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研 室、系部各一份?？杉痈巾摗＝陙?，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器 技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可編程邏輯控制器以其高可靠性和操作簡 單等特點(diǎn)，已經(jīng)形成了一種工業(yè)趨勢。目前，在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自 動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要 求。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)運(yùn)料小車自動(dòng)往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、

4、 可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。 本文以西門子公司的S7-200系列PLC為例，簡單設(shè)計(jì)自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車控制系 統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)中通過各倉庫行程開關(guān)的通斷情況判斷小車當(dāng)前位置，以便了 解呼叫位置和小車當(dāng)前位置的相對情況，從而控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止， 達(dá)到了對運(yùn)料小車自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)要求關(guān)鍵詞：S7-200；運(yùn)料小車；電動(dòng)機(jī)；行程開關(guān)«-第1章緒論由于單片機(jī)、PLC等控制器的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運(yùn)輸控制也將 得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，運(yùn)料小車控制經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：手動(dòng)控制：在20世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)

5、采用單片 機(jī)、PLC等控制器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的控制，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，只 能夠用手動(dòng)的方式來控制機(jī)器，而且早期運(yùn)料小車控制系統(tǒng)多為繼電器一接觸器 組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù) 據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。自動(dòng)控制：在20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格下降，這時(shí)的大型工控企 業(yè)將單片機(jī)、PLC充分的與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí) 現(xiàn)了單片機(jī)、PLC在運(yùn)料小車控制系統(tǒng)在自動(dòng)方面的應(yīng)用。全自動(dòng)控制：現(xiàn)階段由于單片機(jī)、PLC技術(shù)的向高性能高速度、大容量發(fā) 展大型單片機(jī)、PLC等大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向髙性能、髙速度和大

6、容量方 向發(fā)展。將單片機(jī)、PLC運(yùn)用到運(yùn)料小車控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的全自動(dòng)控 制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)，用同時(shí)系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性 和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系 統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。運(yùn)料小車自動(dòng)控制正是用來實(shí)現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)， 本文用可編程邏輯控制器(PLC)來做控制器設(shè)計(jì)運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)，讓PLC 技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù) 性好，維修和改造方便，降低使生產(chǎn)成本，易控制，安全可靠，效率高等優(yōu)點(diǎn)。 運(yùn)料小車模型如圖1.1所示。后退前進(jìn)行程開關(guān)行程

7、開關(guān)1.1運(yùn)料小車圖第2章課程設(shè)計(jì)的方案2.1概述本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車控制系統(tǒng)，并在 實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“PLC”課 程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握運(yùn)料小車設(shè)計(jì)的基本方法。系統(tǒng)功能介紹：系統(tǒng)有10各倉庫，每個(gè)倉庫有一個(gè)指示燈，燈亮允許呼叫 小車，燈滅呼叫無效；呼叫位置小于小車當(dāng)前位置時(shí)，小車后退。呼叫位置大于 小車當(dāng)前位置時(shí)小車前進(jìn)；當(dāng)小車當(dāng)前位置與呼叫位置重合，小車停止，并在30 分鐘內(nèi)任何呼叫無效，30分鐘后允許呼叫。2.2方案設(shè)計(jì)在自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車控制系統(tǒng)中以PLC為核心，通過各種輸入端接收各種輸 入信號

8、，處理后經(jīng)輸出端輸出控制信號，通過控制器里的繼電器等電器開關(guān)的開 通與閉合來控制運(yùn)料小車的左行、右行和停止。本次設(shè)計(jì)選用西門子公司的 S7-200系列PLC, SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的 檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。 S7-200系列具有極高的性價(jià)比，可靠性，指令集豐富，易于掌握，操作便捷，內(nèi) 置集成功能豐富，具有實(shí)時(shí)特性，通訊能力強(qiáng)，擴(kuò)展模塊。根據(jù)控制任務(wù)和要求所設(shè)計(jì)的方案流程如圖2.1所示2.1控制方案流程在圖2.1中，可以看到，本次設(shè)計(jì)的核心思想是：通過PLC控制電動(dòng)機(jī)的 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和后退

9、，并在一定條件下停止運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了倉庫對小 車的自動(dòng)控制，滿足了工業(yè)生產(chǎn)的要求。第3章硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)功能及I/O點(diǎn)配置1. PLC系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)對輸入信號開關(guān)量進(jìn)行采集，通過程序控制和相應(yīng)的算 法CPU模塊對輸入信號進(jìn)行處理，再將結(jié)果經(jīng)輸出模塊輸出到線圈或者繼電器， 整個(gè)過程周期性循環(huán)進(jìn)行。2. 根據(jù)本課程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，對系統(tǒng)I/O點(diǎn)進(jìn)行分配，具體分配情況見表3，10表3.1數(shù)字量輸入信號分配表倉庫1指不燈啟動(dòng)按 鈕10. 1倉庫2指示燈啟動(dòng)按 鈕10.2倉庫3倉庫10指不 燈啟動(dòng)按鈕10. 311.2倉庫行程開關(guān)11.3倉庫2行程開關(guān)11.4倉庫3一吞庫10行程 開關(guān)11.512.4倉庫1

10、呼叫按鈕12.6倉庫2呼叫按鈕12.7倉庫3倉庫10呼叫 按鈕13. 013. 7電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕12.5倉庫1指不燈Q0.0倉庫2指不燈Q0. 1倉庫3一倉庫10指不 燈Q0. 2Q1. 1電動(dòng)機(jī)KM1線圈Q1.2電動(dòng)機(jī)KM2線圈Q1.33.2模塊選型1. CPU模塊分類CPU22*系列PLC主機(jī)模塊按照I/O點(diǎn)數(shù)多少不同和效能不同而有五種不同 結(jié)構(gòu)配置的品種，即 CPIJ221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226,下面 分別加以介紹。(1). CPU221：本機(jī)集成6輸入/4輸出，無擴(kuò)展能力，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較 小，有一定的高速計(jì)數(shù)能力和通信功能，非常適合于少點(diǎn)數(shù)的

11、或者特定的控制系 統(tǒng)使用。.CPU222：本機(jī)集成8輸入/6輸出，和CPU221相比，它最多可擴(kuò)展2個(gè) 模塊，因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。.CPU224：本機(jī)集成14輸入/10輸出，和前兩者相比，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)大了 一倍，數(shù)字存儲(chǔ)器擴(kuò)大了四倍，它做多可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有更 強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。.CPU224XP：這是最新推出的一種使用機(jī)型，其大部分功能和CPU224相 同，但和CPU224相比，它的程序存儲(chǔ)器容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量都增加了不少， 處理高速計(jì)數(shù)的能力也有提高；其最大的區(qū)別是在主機(jī)上增加了 2輸入/I輸出的 模擬量單元和一個(gè)通信口，

12、非常適合在有少量模擬量的信號的系統(tǒng)中使用，在有 復(fù)雜通信要求的場合也非常適用。(5) . CPU226：本機(jī)集成24輸入/16輸岀，I/O總點(diǎn)數(shù)共40點(diǎn)，和CPU224 相比，程序存儲(chǔ)器擴(kuò)大了一倍，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量增加了 10KB,它具有2個(gè)通信口， 通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點(diǎn)數(shù)較多的小型或中型控制系統(tǒng)。2. I/O擴(kuò)展模塊分類S7-200系列PLC的主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量I/O和模擬量I/O,但在I/O 點(diǎn)數(shù)不夠的情況下，就需要對I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，S7-200 PLC提供了 6種I/O擴(kuò) 展模塊，如下所示。(1) . EM221：輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，即8點(diǎn)和16點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC。

13、(2) . EM222：輸出擴(kuò)展模塊，共有5種產(chǎn)品，即8點(diǎn)DC和4點(diǎn)DC (5A)、8 點(diǎn)AC、8點(diǎn)繼電器和4點(diǎn)繼電器(10A)o.EM223：輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，共有6種產(chǎn)品，其中DC輸入/DC輸出 的有三種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應(yīng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分別為4點(diǎn)、 8點(diǎn)、16點(diǎn)。(4). EM231：模擬量輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，4AI、2路熱電阻輸入和 4路熱電偶輸入。.EM232：模擬量輸出擴(kuò)展模塊，只有一種2路模擬量輸出擴(kuò)展模塊。(6) . EM235：模擬量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，只有一種4路AI/1路A0 (占兩路輸出地址）的產(chǎn)品。3. 模塊選擇根據(jù)自動(dòng)倉庫運(yùn)料

14、小車的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)需要40點(diǎn)數(shù)字量輸入，16點(diǎn) 數(shù)字量輸出。所以需要選擇的模塊為：CPU224 一個(gè)、EM221模塊1個(gè)、EM223 模塊1個(gè)。總點(diǎn)數(shù)為：數(shù)字量輸入46點(diǎn)、數(shù)字量輸出26點(diǎn)，既滿足了設(shè)計(jì)的點(diǎn) 數(shù)要求，又降低了模塊成本，性價(jià)比頗佳。3. 3模塊連接各模塊的連接需要進(jìn)行優(yōu)化排序，本次設(shè)計(jì)的模塊連接情況如圖31所 示CPU22EM221EM2234/DC24VDC24V3.1模塊連接方式本設(shè)計(jì)中的PLC控制單元由圖31各基本個(gè)模塊組成，通過與外部設(shè)備連接, 構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)。PLC與外設(shè)連接示意圖如圖3.2所示。指示燈圖32 PLC與外設(shè)連接圖KM1KM2本設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)

15、容之一是設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制邏輯，電動(dòng)機(jī)的正反 轉(zhuǎn)決定運(yùn)料小車的前進(jìn)和后退，因此合理的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)邏輯是一項(xiàng)必要并 且非常重要的任務(wù)，本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的思想是把三相異步電動(dòng)機(jī)的三相 中的任意兩相調(diào)換，電機(jī)即可又正轉(zhuǎn)變成反轉(zhuǎn)，為了保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)得 電，提高可靠性，還要加入互鎖電路，集合以上要求，電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電氣原理圖 如圖33所示。第4章軟件設(shè)計(jì)4.1程序設(shè)計(jì)流程本次設(shè)計(jì)釆用的程序設(shè)計(jì)方法是簡單設(shè)計(jì)法，簡單設(shè)計(jì)法適合初學(xué)者使用, 設(shè)計(jì)思路邏輯淸晰，便于理解。設(shè)計(jì)的思路流程如圖4.1所示。起始NT呼叫允許?4. 2程序設(shè)計(jì)內(nèi)容由于本次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)10個(gè)倉庫的運(yùn)料小車自動(dòng)控制

16、系統(tǒng)，系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)較多，程序設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣,故只節(jié)選兩個(gè)自動(dòng)倉庫的運(yùn)料小車控制, 作為典型控制系統(tǒng),既具有代表性，又節(jié)約空間和讀者的査閱時(shí)間。具體的梯形圖見附錄。第5章系統(tǒng)測試與分析經(jīng)過了以上的設(shè)計(jì)后，接下來進(jìn)行系統(tǒng)測試與分析，通過這個(gè)環(huán)節(jié)觀察實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象是否正確，并調(diào)試，最終完成整個(gè)課程設(shè)計(jì)。具體的測試過程如下所示：1. 打開STEP7-MicroWIN軟件，進(jìn)行通信測試，確定PLC地址。2. 將編制好的梯形圖程序經(jīng)檢査無誤后下載到PLC中，此時(shí)PLC置于STOP 模式。3. 點(diǎn)擊監(jiān)控，并將PLC設(shè)置成RUN模式。4. 撥動(dòng)倉庫指示燈啟動(dòng)按鈕，再按下相應(yīng)的呼叫按鈕，觀察燈是否亮。由于實(shí)驗(yàn)設(shè)

17、備原因，本次課程設(shè)計(jì)只能采用小燈模擬自動(dòng)倉庫運(yùn)料小車的部 分功能，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)效果如圖5.1所示。經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本次設(shè)計(jì)的效果和控制任務(wù)基本一致，達(dá)到了自動(dòng)倉庫運(yùn) 料小車的控制要求，基本完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)。第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié)運(yùn)料小車的PLC控制系統(tǒng)，使運(yùn)料小車具有自動(dòng)啟停、裝卸料的功能。設(shè) 計(jì)中我采用了簡單設(shè)計(jì)法，使得設(shè)計(jì)的程序不但簡單易懂且清晰直觀。通過這次 課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程, 在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的綜合素質(zhì)。整個(gè)設(shè)計(jì)的過程，同時(shí)也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，而且是更生動(dòng)、更切實(shí)、 更深入的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。首先，一個(gè)設(shè)計(jì)

18、是結(jié)合科研課題，把學(xué)過的專業(yè)知識 運(yùn)用于實(shí)際，在理論和實(shí)際結(jié)合過程中進(jìn)一步消化、加深和鞏固所學(xué)的專業(yè)知識, 并把所學(xué)的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。其次，在搜集材料、調(diào)查研 究、接觸實(shí)際的過程中，既可以印證學(xué)過的書本知識，又可以學(xué)到許多課堂和書 本里學(xué)不到的活生生的新知識。此外，我們在這種自己動(dòng)手的設(shè)計(jì)中，對所學(xué)專 業(yè)的某一側(cè)面和專題作了較為深入的分析?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)對我來說說是 一個(gè)很好鍛煉自己的機(jī)會(huì)。參考文獻(xiàn)1 康梅，朱莉，陳山變頻器使用指南北京：化 學(xué)工業(yè)出版社，200& 1-962 張燕賓.變頻器的安裝、使用與維護(hù).北京:中國 電力岀版社,2009:154-177478-1953 李華德.交流調(diào)速控制系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出 版社，2003.3, 61-64in4 錢