裝卸料小車PLC控制設(shè)計41464

1、編號編號 電氣控制與電氣控制與 PLC課課 程程 設(shè)設(shè) 計計（ 級本科）級本科）題題 目：目： 裝卸料小車裝卸料小車 PLC 控制設(shè)計控制設(shè)計 院院 （系）：（系）： 物物理理與與機機電電工工程程學(xué)學(xué)院院 專專 業(yè)：業(yè)： 電電氣氣工工程程及及其其自自動動化化 作者姓名：作者姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 職職 稱：稱： 完成日期：完成日期： 年年 月月 日日 2課程設(shè)計任務(wù)書3學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè)方向電氣工程及其自動化班級 題目名稱裝卸料小車 PLC 控制設(shè)計一、設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)要求：1.完成運料小車控制要求。一輛小車在 A、B 兩點之間運行，在 AB 兩點之間各設(shè)一個限位開關(guān)，如圖所示，小車在

2、A 點時（后限位開關(guān)受壓動作） ，操作控制按鈕可使小車前行至料都下碰到前限位開關(guān)停止，裝料后再返回 A 點將料卸下。小車要求有 3 種控制方式。(1)手動控制方式(2)單周期運行控制方式(3)自動循環(huán)運行控制方式A 手動方式 在手動控制方式下，可用 4 個控制按鈕控制小車向前、向后運行，以及車門的打開和料斗門的代開。 小車的運行有三相異步電動機控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵得電時料斗門或車門打開，失電關(guān)閉。（1）手動控制要求 a 小車向前運行：小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當(dāng)小車行至料斗下時碰到前限位

3、開關(guān)時應(yīng)停下來。b 小車向后運行：小車在 A 地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運5行，小車采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至 A 地點時小車碰到后限位開關(guān)時應(yīng)停下來。c 料斗門打開控制：小車必須在 B 地點時，才能打開車門，以保證將料卸在地上。按下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時十秒后電磁鐵失電斗門關(guān)閉。d 車門打開控制：小車必須在 A 地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時十秒后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。B 單周期運行控制要求小車在 A 地點，并且在車門關(guān)好的情況下，

4、按一下向前運行按鈕。小車就從 A 地點運行到 B 地點停下來，然后料斗門打開裝料十秒鐘，之后小車自動向后運行到 A 地點停止，車門打開卸料 4 秒鐘后，車門關(guān)閉。C 自動循環(huán)控制要求 小車在 A 地點時，按一下向前運行按鈕，小車將自動重復(fù)單周期運行過程，斷開運行開關(guān)時，小車將在完成一個循環(huán)后，結(jié)束運行。 在手動控制方式下不能運行單周期、雙周期、自動運行方式，反之，單周期、雙周期和自動運行方式下也不能運行手動控制。2.可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計。3.控制面板原件布置圖設(shè)計。4.控制梯形圖和程序設(shè)計。5.編寫設(shè)計說明書。6.繪制必要的圖紙。二、課程設(shè)計說明書撰寫要求：1.設(shè)計應(yīng)根據(jù)原始資料，滿

5、足控制要求。2.設(shè)計說明書書寫工整、整齊，圖紙應(yīng)清潔規(guī)范，電氣符號和文字符號符合國標(biāo)。3.完成設(shè)計說明書（包括封面、目錄、設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計思路、硬件設(shè)計圖、程序清單、總結(jié)體會、參考文獻等） 。三、設(shè)計進度6目錄目錄第一周星期一、二 講解設(shè)計課題內(nèi)容、布置課程設(shè)計任務(wù)。星期三、四 PLC 輸入輸出接線圖，初步設(shè)計。星期五 梯形圖、控制面板初步設(shè)計第二周星期一、二 PLC 輸入輸出接線圖，梯形圖、控制面板修改完善。星期三、四 繪圖，編寫說明書，裝訂說明書星期五 答辯 指導(dǎo)老師簽字: 7前言.6一 設(shè)計目的和任務(wù).61.1 設(shè)計目的 .71.2 設(shè)計任務(wù) .7二 硬件設(shè)計.72.1 I/O 點數(shù)分配

6、.72.2 CPU 選擇.82.3 小車往復(fù)運動控制 .82.4 控制面板設(shè)計設(shè)計如下 .82.5 控制面板與 PLC 接線 .9三 軟件設(shè)計.103.1 手動控制方式 .103.2 單周期控制方式 .113.3 自動控制方式 .12四 程序設(shè)計.134.1 手動程序設(shè)計 .134.2 單周期控制方式 .154.3 自動控制方式 .16五 程序調(diào)試仿真結(jié)果.18六 小結(jié).20七 參考文獻.21附錄.22前言前言8PLC 是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于 PLC 內(nèi)存中的程序，進行入出信息變

7、換實現(xiàn)控制。PLC 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而 PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 人們對于生產(chǎn)過程提出了更高的要求，然而由于控制過程與對象越加復(fù)雜，因此要實現(xiàn)生產(chǎn)加工過程的理想控制就更加困難?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logic Controller） ，簡稱 PLC。它是 20 世紀(jì) 70 年代以來，隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進步，工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的日益提高及微電子技

8、術(shù)的飛速發(fā)展， PLC 的功能和性能已經(jīng)有了很大的提高，從當(dāng)初用于邏輯控制和順序控制領(lǐng)域，擴展到運動控制和過程控制領(lǐng)域。現(xiàn)在的可編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它以其功能強大、可靠性高、編程簡單、使用方便以及體積小、功耗低等突出的優(yōu)越性，迅速普及并成為當(dāng)代工業(yè)自動化的支柱設(shè)備之一。這次課程設(shè)計服從于電氣控制與 PLC課程設(shè)計指導(dǎo)書及任務(wù)書的要求，編寫時力求結(jié)合編程及調(diào)試實際過程、突出 PLC 應(yīng)用及特點。一一 設(shè)計目的和任務(wù)設(shè)計目的和任務(wù)91.11.1 設(shè)計目的設(shè)計目的 傳統(tǒng)的運料

9、小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點，且維護維修不易等缺點。作為目前國內(nèi)控制市場上的主流控制器，plc 在市場、技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用，利用 PLC 控制來代替繼電器控制已是大勢所趨。所以本設(shè)計采用 plc 作為運料小車的核心控制器件。 1.21.2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)本設(shè)計的任務(wù)設(shè)計一個運料小車往返運動 PLC 控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制要求如下：能實現(xiàn)如下三種控制要求1.手動控制方式2.單周期運行控制方式3.自動循環(huán)運行控制方式二二 硬件設(shè)計硬件設(shè)計2.12.1 I/OI/O 點數(shù)分配點數(shù)分配分析控制要求，確定輸入、輸出設(shè)備系統(tǒng)的起動 SD、停止 ST 需要 2 個

10、按鈕，起點和終點處的兩個行程開關(guān)是用來自動控制小車的往復(fù)運動的，也應(yīng)作為輸入設(shè)備。RX 小車右行起動按鈕 LX 小車左行起動按鈕 ZL 裝料按鈕 XL 卸料按鈕 S2 卸料指示燈A1 單周期開關(guān) A2 雙周期開關(guān) A3 手動按鈕 A4 自動按鈕 SQ1 右限位開關(guān)SQ2 左限位開關(guān)總計 12 個輸入點數(shù)S1 裝料指示燈S2 卸料指示燈L1 左行指示燈R1 右行指示燈總計 4 個輸出點數(shù)10I/O 點數(shù)分配表如下表表 2.1 I/O 點數(shù)分配2.22.2 CPUCPU 選擇選擇 經(jīng)分析控制要求得到需要具有 12 個輸入 4 個輸出的 PLC，因此選擇西門子S7-200 系列中的 CPU224,此

11、型號 CPU 具有 14 個輸入，10 個輸出，所以此型號能夠滿足要求，且留有一定的余量。2.32.3 小車往復(fù)運動控制小車往復(fù)運動控制要實現(xiàn)小車的左右往復(fù)運動，只要對小車的拖動電動機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制即可。這里用兩個接觸器分別控制小車右行（KM1）左行（KM2） 。圖 2.1 電動機正反轉(zhuǎn)控制2.42.4 控制面板設(shè)計設(shè)計如下控制面板設(shè)計設(shè)計如下11 S S1 1S S2 2S SQ Q 1 1S SQ Q 2 2 A A1 1A A2 2A A4 4A A3 3 R RX XS ST TS SD DR R1 1L L1 1X XL LZ ZL LL LX X + +2 24 4V VC C O

12、 O M MS S2 2S S1 1L L1 1R R 1 1S ST TS SD DZ ZL LX XL LR R X XL LX XA A1 1A A2 2A A3 3A A4 4 S SQ Q 1 1S SQ Q 2 2圖 2.2 控制面板示意圖2.52.5 控制面板與控制面板與 PLCPLC 接線接線12圖 2.3 控制面板與 PLC 接線三三 軟件設(shè)計軟件設(shè)計3.13.1 手動控制方式手動控制方式3.1.1 手動控制要求 A 小車向前運行：小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當(dāng)小車行至料斗下時碰到前限位開關(guān)時應(yīng)停下

13、來。B 小車向后運行：小車在 A 地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至 A 地點時小車碰到后限位開關(guān)時應(yīng)停下來。C 料斗門打開控制：小車必須在 B 地點時，才能打開車門，以保證將料卸在地上。按下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時十秒后電磁鐵失電斗門關(guān)閉。D 車門打開控制：小車必須在 A 地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時十秒后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。3.1.2 控制流程圖13圖 3.1 手動控制流程圖3.23.2 單周期控制方

14、式單周期控制方式3.2.1 單周期控制要求小車在 A 地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從 A 地點運行到 B 地點停下來，然后料斗門打開裝料十秒鐘，之后小車自動向后運行到 A 地點停止，車門打開卸料 4 秒鐘后，車門關(guān)閉。完成雙周期。3.2.2 控制流程圖14圖 3.2 單周期控制流程圖3.33.3 自動控制方式自動控制方式3.3.1 自動控制要求小車在 A 地點時，按一下自動運行按鈕，小車將自動重復(fù)雙周期運行過程，斷開運行開關(guān)時，小車將前在完成一個循環(huán)后，結(jié)束運行。在手動控制方式下不能運行雙周期、自動運行方式，反之，雙周期和自動運行方式下也不能運行手動控制。3.3.2

15、 控制流程圖15圖 3.3 自動控制流程圖四四 程序設(shè)計程序設(shè)計4.14.1 手動程序設(shè)計手動程序設(shè)計16174.24.2 單周期控制方式單周期控制方式184.34.3 自動控制方式自動控制方式19 五五 程序調(diào)試仿真結(jié)果程序調(diào)試仿真結(jié)果圖 5.1 自動運行（右行）按下右行按鈕20圖 5.2 自動運行（右行）右行輸出圖 5.3 自動運行（裝料）按下右限位開關(guān)圖 5.4 自動運行（裝料）裝料輸出圖 5.5 自動運行（左行）21圖 5.6 自動運行（卸料）按下左限位開關(guān)圖 5.7 自動運行（卸料）卸料輸出六六 小結(jié)小結(jié)課程設(shè)計的過程，是一次將大學(xué)本課程所學(xué)理論知識與實際相結(jié)合的過程，通過課程設(shè)計我

16、學(xué)會了如何把理論知識與工程實際相聯(lián)系，這將對以后走上工作崗位打下基礎(chǔ)。另外，在設(shè)計過程中，用到了如 word、AutoCAD 等軟件，這大大提高了自己的計算機水平。在設(shè)計的過程中得到了老師和同學(xué)的幫助，增進了師生之間的感情。由于設(shè)計過程中需要用到許多工程手冊，這也提高了自22己查找資料運用資料的能力。在完成課程設(shè)計之后我不僅對工程實際有所了解，同時也鞏固了自己所學(xué)的理論知識，通過課程設(shè)計我是受益匪淺。本文的設(shè)計工作是在我的老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和設(shè)計的研究工作中無不傾注著老師辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的老師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在此，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評閱設(shè)計和參加答辯的各位老師！七七 參考文獻參考文獻1章文浩可編程控制器原理及實驗國防工業(yè)出版社，20032魚雷聲.電氣控制與 PLC 應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2003 3