機(jī)電一體化技術(shù)畢業(yè)論文

1、信息工程職業(yè)學(xué)院大專畢業(yè)設(shè)計開題報告2011 級機(jī)電工程系系機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)生瀟琛學(xué)號設(shè)計 題目運料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師延菲所屬系別機(jī)電工程系所屬 教研室機(jī)電工程研究 系電氣組方向課題論證：本文闡述如何利用將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，施行運料小車的自動 化。 A 、亠亠 論乂方案：1、西門子S7-200概述2、運料小車系統(tǒng)介紹3、運料小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計進(jìn)度計劃：1、2013年11月份進(jìn)入國祥運輸設(shè)備崗位實習(xí)2、2014年3月3日至2014年3月13日完成畢業(yè)論文3、2014年3月13日上交畢業(yè)論文指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽字：教研室意見：教研室主任簽字：系部意見：系部負(fù)責(zé)人

2、簽字：信息工程職業(yè)學(xué)院大專畢業(yè)生論文評定表學(xué)生瀟琛學(xué)號系部機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)題目運料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師延菲完成日期2014. 3. 13成績?nèi)萏嵋獙LC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的自動化控制， 降低系統(tǒng)的運行費用。并且 PLC在運料小車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有巨大 的經(jīng)濟(jì)和社會價值。指導(dǎo) 教 師 評語 系 部 評 審.、幾 意見學(xué)生：學(xué)生學(xué)號： 專 業(yè): 系 別: 指導(dǎo)教師： 指導(dǎo)系部:瀟琛信息工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文）機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)電工程系延菲機(jī)電工程系電氣組2014年 3 月 13日PLC在運料小車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用機(jī)電工程系 機(jī)電一體化技術(shù)1班

3、瀟琛3112660104摘要：早期運料小車電氣控制系統(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)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作，將 PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)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，可靠性和可維護(hù)性好，易于安裝、 維修和改造等優(yōu)點。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運料小車不斷擴(kuò)大到各個領(lǐng)域，從手動到自動，逐 漸形成了機(jī)械化、自動化。將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的自動化控制，降低系統(tǒng)的運行費用。并且PLC在運料小車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會價值。

4、Abstract： Early delivery car electric control system for complex system composed of relay - con tactor, this system exists defects long desig n cycle, large volume, the cost is higher, almost data process ing and com muni cati on functions, there must be some one who's in charge of the operation

5、, the applications of PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operating cost of systems, PLC haul car electric control system has simple wiring, control the speed, reliability and good maintain ability, easy to in stall, repair and m

6、odificatio n, etc. With the development of the economy, increasing the material car to all fields, from manual to automatic, gradually formed the mecha ni zatio n andautomatio n. Applyi ng PLC to haulthe car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the opera

7、tion cost of the system. And the application of PLC in the material car control system, has great econo mic and social value.關(guān)鍵詞：PLC 運料小車、控制系統(tǒng)、S7-200Keywords： PLC The material car 、Control system 、S7-200目錄一 西門子S7-200的概述 11.1 西門子S7-200簡介 11.2 西門子S7-200應(yīng)用領(lǐng)域 11.3 西門子S7-200優(yōu)點 11.4 西門子S7-200組成 11.5 西門子S7

8、-200工作方式 21.6程序設(shè)計步驟.21.7程序設(shè)計容.3二運料小車系統(tǒng)介紹 42.1 運料小車的控制系統(tǒng)主回路 42.2 運料小車運行的控制要求 .42.3方案選擇 5三運料小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 53.1 PLC的選用 63.2 PLC電氣原理圖 63.3 I/O 分配 63.4 運料小車系統(tǒng)設(shè)計流程圖 73.5 運料小車控制系統(tǒng)接線圖 83.6 運料小車控制系統(tǒng)梯形 .83.7 運料小車程序指令表 .9四總結(jié) 9參考文獻(xiàn) 10一、西門子S7-200的概述1.1 PLC 簡介：西門子公司較早地進(jìn)行了 PLC的研發(fā)和生產(chǎn)，歐洲第一臺PLC就是由西門 子公司在1973年研制成功的，此后相繼

9、在1975年推出了 SIMATICS3系列PLC 1979年推出了 SIMATICS5系列PLC，20世紀(jì)末又推出了 SIMATICS7系列PLC， SIMATIC是西門子自動化系列產(chǎn)品品牌統(tǒng)稱。S7-200屬于S7系列的。SIMATICS7-200 Micro自成一體：特別緊湊但是具有驚人的能力特別是 有關(guān)它的實時性能-它速度快，功能強(qiáng)大的通訊方案，并且具有操作簡便的硬 件和軟件。但是還有更多特點：SIMATIC S7-200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計-目前不是很大，但是未來不可限量的定制解決方案。這一切都使得 SIMATIC S7-200 Micro PLC在一個緊湊的性能圍

10、為自動化控制提供一個非常有 效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。1.2應(yīng)用領(lǐng)域：SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng) 絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動化任務(wù)。S7-200也越來越多地提供了對以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。1.3優(yōu)點：SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個系統(tǒng)的系列特點強(qiáng)大的 性能，最優(yōu)模塊化和開放式通訊。結(jié)構(gòu)緊湊小巧-狹小空間處任何應(yīng)用的理想 選擇在所有CPU型號中的基本和高級功能，大容量程序和數(shù)據(jù)存儲器杰出的實 時響應(yīng)-在任何時候均可對整個過程進(jìn)行完全控制，從而提高了質(zhì)量、效率和 安全性易于使用STEP7-Mi

11、cro/WIN工程軟件-初學(xué)者和專家的理想選擇集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線使用極其快速和精確的操作順序和過程控制通 過時間中斷完整控制對時間要求嚴(yán)格的流程1.4組成：1.4.1基本單元：S7-200系列PLC中可提供4種不同的基本型號的8種CPU供選擇使用.擴(kuò)展單元：S7-200系列PLC主要有6種擴(kuò)展單元，它本身沒有CPU只能與基本單元相 連接使用，用于擴(kuò)展I/O點數(shù).143編程器：PLC在正式運行時，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、 存儲和管理等，并將用戶程序送入 PLC中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢 測。S7-200系列PLC可采用多種編程器，一般可分為

12、簡易型和智能型。簡易型編程器是袖珍型的，簡單實用，價格低廉，是一種很好的現(xiàn)場編程 及監(jiān)測工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能 型編程器采用計算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計算機(jī)，可直接采 用梯形圖語言編程，實現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專用編程軟件為 STEP7-Micro/WIN。144程序存儲卡：為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型PLC設(shè)有外接EEPRO卡盒接口， 通過該接口可以將卡盒的容寫入 PLC，也可將PLC的程序及重要參數(shù)傳到外接 EEPRO卡盒作為備份。程序存儲卡 EEPRO有6ES7291-8GC00-0XA和

13、6ES 7291-8GD00-0XA兩種，程序容量分別為 8K 和 16K 程序步。寫入器：寫入器的功能是實現(xiàn)PLC和 EPRO之間的程序傳送，是將 PLC中RAM區(qū)的 程序通過寫入器固化到程序存儲卡中，或?qū)LC中程序存儲卡中的程序通過寫入器傳送到RAMEo文本顯示器：文本顯示器TD20C不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為 控制單元對某個量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。文本信息的顯示 用選擇/確認(rèn)的方法，最多可顯示80條信息，每條信息最多4個變量的狀態(tài)。過 程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時修改。TD20（面板上的8個可編程序的功能鍵，每個都分配了一個存儲器位，這些功

14、能鍵在啟動和測試系統(tǒng)時，可以進(jìn) 行參數(shù)設(shè)置和診斷。1.5 工作方式：S7-200PLC的工作方式包括RUN,STO兩種模式，可以通過安裝在PLC機(jī)身 上的模式轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換，通過機(jī)身上的狀態(tài)指示燈顯示。1）STOP模式：PLC處于STOP（停止）模式，用戶可以新建，編輯程序， 但不可以執(zhí)行程序。在STOP模式下用戶還可以使用調(diào)試功能，如首次掃描和多 次掃描功能，這事PLC可臨時更改為RUN莫式。在STOP莫式下，PLC處于半空閑狀態(tài)，主要的特點有：用戶程序執(zhí)行被中 斷，執(zhí)行輸入更新，用戶中斷條件被禁止。2） RUN模式：在此模式下，PLC讀取輸入，執(zhí)行程序，寫入輸入，對通信請求作出應(yīng)答，更新

15、只能模塊，執(zhí)行部管理工作以及對中斷條件作出應(yīng)答。PLC不支持在RUN模式下執(zhí)行固定次數(shù)的循環(huán)掃描周期。與STOP莫式最大的不同就 是RUN莫式下，用戶程序被執(zhí)行。1.6 程序設(shè)計步驟1）根據(jù)PLC的擔(dān)負(fù)任務(wù)，明確PLC的輸入，輸出信號的種類和數(shù)量，給每 個輸入，輸出信號分配地址，給出每個地址對應(yīng)的信號條件、名稱或編號，編 制出I/O地址分配表。2）制定控制結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖，選擇控制方案。確定控制程序的基本結(jié)構(gòu)，繪制 出程序結(jié)構(gòu)框圖。然后再根據(jù)工藝要求，繪制出各功能單元的詳細(xì)功能框圖。 框圖畫的月詳細(xì)，對編程越有利。3）編寫PLC梯形圖程序。編寫程序就是根據(jù)設(shè)計出的框圖逐條地編寫控制 程序，這是整個程

16、序設(shè)計工作的核心部分。應(yīng)盡量使用編程軟件STEP 7-MICRO/WIN4.C等。梯形圖語言是最普遍使用的編程語言，對初學(xué)者來說，應(yīng) 熟悉掌握指令系統(tǒng)，盡量多參考典型控制環(huán)節(jié)程序，如電動機(jī)啟停、正反轉(zhuǎn)程序。另外，編程過程中要編程軟件中的網(wǎng)絡(luò)名、網(wǎng)絡(luò)注解等及時對程序進(jìn)行注 解，最好能隨編編著，增強(qiáng)程序可讀性，方便調(diào)試。4）程序調(diào)試和修改。程序調(diào)試又稱為模擬調(diào)試，是整個程序設(shè)計工作中一 項很重要的容，他可以初步檢查程序的實際效果，程序的許多功能是在調(diào)試中 修改和完善的。調(diào)試時可以先設(shè)置輸入信號，觀察輸出信號的邏輯狀態(tài)及變化 關(guān)系，輸出狀態(tài)可通過編程軟件中的程序狀態(tài)觀察；控制程序經(jīng)過模擬調(diào)試和 修改

17、后，再現(xiàn)場調(diào)試。5）編制程序說明書和其他文件。程序說明書是對程序的綜合說明，是整個 程序設(shè)計工作的總結(jié)。編寫程序說明書的目的就是便于用戶和現(xiàn)場調(diào)試人員使 用，它是程序文件的組成部分。程序說明書一般應(yīng)包括程序設(shè)計的依據(jù)、程序 的基本就夠、各功能單元分析、使用的公式和原理、各種參數(shù)的來源和運算過 程、程序調(diào)試情況等容。1.7程序設(shè)計容：PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計就是根據(jù)被控制對象（機(jī)電設(shè)備或生產(chǎn)過程）的 控制要求及系統(tǒng)功能設(shè)計的要求，為應(yīng)用程序的編寫提出明確的目的、依據(jù)、 要求和目標(biāo)，編制出程序規(guī)格說明書，然后在程序規(guī)格說明書的基礎(chǔ)上，使用 相應(yīng)的編程語言、指令進(jìn)行程序的設(shè)計。工程中應(yīng)用的PLC 控

18、制系統(tǒng)程序設(shè)計一般包括控制程序功能分析和設(shè) 計、長須的結(jié)構(gòu)分析、編制程序規(guī)格說明書、程序設(shè)計等容。二運料小車系統(tǒng)介紹：運料小車是工業(yè)送料的主要設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于自動生產(chǎn)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(zhuǎn)運。 小車通常采用電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)小車前進(jìn)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)小車后退。小車 運行圖如圖1示：2.1運料小車的控制系統(tǒng)主回路：運料小車由一臺三相異步電動機(jī)拖動，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向左行，電機(jī)反轉(zhuǎn),小向右行。電動機(jī)正反轉(zhuǎn)主回路如圖 2所示：圖2電動機(jī)正反轉(zhuǎn)主回路2.2運料小車運行的控制要求小車停在后退終端，當(dāng)小車壓下后限位開關(guān) SQ1時，按下啟動按鈕SB,按

19、 下正向行駛開關(guān)SB2,KM1線圈接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)駛向 B端。當(dāng)小車壓 下行程開關(guān)SQ2時，小車停止運動開始裝料，定時7S后裝料完成。此時KM2線 圈接通，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車后退返回 A端，當(dāng)小車壓下行程開關(guān)SQ1時，小車停 止運動開始卸料，定時5S后卸料完成。此時回歸初始狀態(tài)，如此循環(huán)進(jìn)行。當(dāng) 按下停止按鈕SB時，小車停止運行。小車停在前進(jìn)終端，當(dāng)小車壓下前限位開關(guān) SQ2時，按下啟動按鈕SB,按 下反向行駛開關(guān)SB2 KM2線圈接通，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車后退駛向 A端。當(dāng)小車壓 下行程開關(guān)SQ1時，小車停止運動開始卸料，定時5S后卸料完成。此時KM1線 圈接通，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車前進(jìn)駛向 B端。

20、當(dāng)壓下行程開關(guān)SQ2時，小車停止運 動開始裝料，定時7S后裝料完成。此時回歸初始狀態(tài)，如此循環(huán)進(jìn)行。當(dāng)按下 停止按鈕SB時，小車停止運行。2. 3方案選擇將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)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(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點。第3章運料小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計3.1 PLC的選用根據(jù)運料小車輸入輸出設(shè)備的分配，在I/O方面只需要6個輸入口和3個 輸出口，同時考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，選用 FX2N-16MR勺PLC即可。如圖3所示：圖3運料小車控制系統(tǒng)圖3.2 PLC電氣原理圖如圖4

21、所示:PLC電氣原理接線圖3.3 I/O分配這個控制系統(tǒng)的輸入有1個啟動（停止）按鈕開關(guān)、2個行程開關(guān)、一個正 向啟動按鈕、一個反向啟動按鈕、熱繼電器等。這個控制系統(tǒng)需要控制的外部 設(shè)備只有控制小車運動的三相電動機(jī)一個。電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個狀態(tài)，分別 對應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，此外該硬件電路還必須接有定時器，實現(xiàn)裝卸 料的延時功能。對應(yīng)的地址分配表如表 5所示：表5 PLC I/O分配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總啟停按鈕SBX000正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y000右行按鈕SB2X001反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y001左行按鈕SB3X002原點行程開關(guān)SQ1X004終點行程開關(guān)SQ2

22、X0033.4運料小車系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖6所示:開始按下右行開關(guān)小車右行電機(jī)正轉(zhuǎn)裝料定時7小車左行電機(jī)反轉(zhuǎn)專卸料定時5秒結(jié)束3圖6運料小車設(shè)計流程圖圖6運料小車系統(tǒng)設(shè)計流程圖3.5運料小車控制系統(tǒng)接線圖7、SBSB2、SB3、SQ2SQ1FRX0COM1X1Y0X2Y1FX1NX3X4KM1KM2KM 1KM2220V圖7運料小車系統(tǒng)接線圖3.6運料小車控制系統(tǒng)梯形圖根據(jù)小車運動的控制要求，畫出小車控制系統(tǒng)的梯形圖如圖8所示:LII -nVlL>< VEX MJTQ4 FycK"! e-：Y OfilTLSRTE5D圖8運料小車梯形圖3.7 運料小車程序的指令表LD X0

23、00ZRST M0 M1LD X001ANI X003SET M0LD M0LD Y000AND M0ORBANI M1MPSANI X003OUT Y000MPPAND X003OUT T0 K70LD X002ANI X004ORBSET M1RST M0LD M1LD Y001AND M1ORBANI M0MPSANI X004OUT T1 K50LD T1SET M0RST M1END第四章 總結(jié)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(fù)雜系統(tǒng)， 這種系統(tǒng) 存在設(shè)計周期長、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。將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小