基于PLC的升降機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

常州工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文PAGE目錄第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研 21.1PLC的簡(jiǎn)介 21.2可編程序控制器的設(shè)計(jì)任務(wù) 31.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 31.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)的調(diào)研 41.2.3設(shè)計(jì)思路（方法） 5第二部分設(shè)計(jì)說明 72.1升降機(jī)控制設(shè)計(jì)步驟 72.2寫入程序步驟 72.3程序控制步驟 82.4設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)流程 82.5硬件材料 9第三部分設(shè)計(jì)成果 103.1基于PLC的升降機(jī)控制模擬圖 103.2基于PLC的升降機(jī)控制梯形圖 103.3/O分配表 123.4硬件接線圖 13第四部分結(jié)束語 14第五部分致謝 15第六部分參考文獻(xiàn) 16第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研1.1PLC的簡(jiǎn)介PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境中而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的控制器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，技術(shù)與運(yùn)算操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程20世紀(jì)60年代以前，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制的最先進(jìn)裝置就是繼電器控制盤，它對(duì)當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的發(fā)展確實(shí)發(fā)揮了很大的作用。但是當(dāng)人類歷史進(jìn)入20世紀(jì)60年代以后，工業(yè)生產(chǎn)隨著市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，開始由大批量少品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨康亩嗥贩N的生產(chǎn)。在這種轉(zhuǎn)變的過程中，繼電器控制的許多固有弊端越發(fā)顯得突出，成為了生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的一大障礙。如繼電器控制系統(tǒng)中，使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，系統(tǒng)的可靠性較差；功能局限性大、體積大、耗能多，特別是生產(chǎn)工藝要求變化時(shí)，控制柜內(nèi)的原件和接線也必須作相應(yīng)的變動(dòng)，這種變動(dòng)的工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，有的用戶寧愿扔掉舊的控制柜，另外再作一臺(tái)新的控制柜。總之，20世紀(jì)60年代后期，市場(chǎng)所需的“柔性”生產(chǎn)線呼喚新型控制系統(tǒng)的誕生。PLC采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。國際電工委員會(huì)(IEC)在其標(biāo)準(zhǔn)中將PLC定義為:可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可程式邏輯控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。1.2可編程序控制器的設(shè)計(jì)任務(wù)1.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)使用升降機(jī)將物件搬運(yùn)到3個(gè)不同位置基本要求：大部件：上層的傳送帶中部件：中部的傳送帶小部件：下層的傳送帶具體要求：（1）采用三菱FX2系列PLC控制。（2）設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)硬件電路。（3）在三菱PLC學(xué)習(xí)仿真軟件中編寫程序，并進(jìn)行模擬調(diào)試。（4）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)成果報(bào)告書1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)的調(diào)研可編程控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其出現(xiàn)后就受到普遍重視，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。它與現(xiàn)有的各種控制方式相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、可靠性高對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。①PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短；②PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了mlTR使可靠性提高。③PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。④PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。⑤在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造;對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等;對(duì)電源的斷電保護(hù);對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。⑥PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波;軟件自診斷;簡(jiǎn)化編程語言等。2、易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面:①操作方便對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。②編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。③維修方便PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。通過本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過程，可以了解到在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的基本控制思想。認(rèn)識(shí)到若要達(dá)到所設(shè)計(jì)的目的，不僅要做到知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)，還要綜合考慮所可能遇到的各種情況以及所處的環(huán)境。在運(yùn)行的過程中，由于環(huán)境的不同可能得到不同的結(jié)果。因此，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中，要全面考慮設(shè)計(jì)所達(dá)到的目的，最重要的還要將環(huán)境與設(shè)計(jì)結(jié)合起來，才能可能達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。1.2.3設(shè)計(jì)思路（方法）根據(jù)設(shè)計(jì)要求首先設(shè)計(jì)要使傳送帶正轉(zhuǎn)工作，其次傳送貨物到升降機(jī)。根據(jù)貨物的不同運(yùn)送到相應(yīng)位置通過感應(yīng)器控制相應(yīng)傳送帶工作，并運(yùn)送貨物到相應(yīng)倉庫。并能持續(xù)工作，切能急停。方法：老師指導(dǎo)、資料查找、圖書館借閱、程序編寫、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、程序調(diào)試、設(shè)備選型、設(shè)計(jì)硬件電路。根據(jù)要求使用三菱FX2系列設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)。使用FX-TRN-BEG-C仿真軟件，運(yùn)用基本要求編寫升降機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，測(cè)試是否符合畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行程序調(diào)試，直至符合設(shè)計(jì)要求為止。按照實(shí)際情況設(shè)計(jì)出PLC控制系統(tǒng)的硬件電路。畫出電路圖。

第二部分設(shè)計(jì)說明2.1升降機(jī)控制設(shè)計(jì)步驟當(dāng)升降機(jī)中的傳感器部件在升降機(jī)上X3被置為ON，一個(gè)部件根據(jù)大小被送往以下的傳送帶。大部件：上層的傳送帶中部件：中層的傳送帶小部件：下層的傳送帶2.升降機(jī)上升指令Y2和升降機(jī)下降指令Y3根據(jù)以下傳感器檢測(cè)到的升降機(jī)被控制上部：X6中部：X5下部：X43.當(dāng)一個(gè)部件被從升降機(jī)送到傳送帶時(shí)，升降機(jī)旋轉(zhuǎn)指令Y4被置為ON。4.在一個(gè)部件被傳送以后，升降機(jī)回到初始位置并待命。2.2寫入程序步驟1.點(diǎn)擊遠(yuǎn)程控制中的梯形圖編輯按鈕。2.輸入以下程序。3.按下F4鍵轉(zhuǎn)換程序。4.選中“在線”-“寫入PLC”將梯形圖區(qū)域中的程序?qū)懭隤LC。2.3程序控制步驟1.打開操作面板上的SW1×24。結(jié)果>>傳送帶移動(dòng)到右邊。按下操作面板的PB1×20按鈕。結(jié)果>>漏斗補(bǔ)給一個(gè)部件。升降機(jī)的動(dòng)作結(jié)果>>當(dāng)一個(gè)大的或者中等的部件被放到升降機(jī)上，升降機(jī)移動(dòng)到上部或者中部傳送帶并停止。當(dāng)一個(gè)小的部件被放到升降機(jī)，升降機(jī)保持在初始位置。部件的傳送結(jié)果>>在升降機(jī)旋轉(zhuǎn)而且一個(gè)部件被送往傳送帶時(shí)，傳送帶移動(dòng)到右邊而且部件送刀碟子上。升降機(jī)回到原來位置結(jié)果>>若在升降機(jī)中沒有部件，升降機(jī)回到初始位置然后停在那里。2.4設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)流程當(dāng)按下控制面板上的FB1×20時(shí)候，漏斗供給指令Y0被置為ON。當(dāng)松開FB1×20;供給指令Y0被置為OFF。當(dāng)供給指令YO被置為ON，漏斗補(bǔ)給一個(gè)部件。當(dāng)傳送帶的左邊傳感器X10,12或者X14檢測(cè)到一個(gè)部件，相應(yīng)的傳送帶被置為ON，而且把它放到右端的碟子上。傳送帶在一個(gè)部件經(jīng)過傳送帶右邊的傳感器X11，X13或者X15時(shí)，停止3秒。在傳送帶上的大中小部件被輸入傳感器上X0(上0，X1（中），X2（下）分揀。2.5硬件材料（1）Arduino光電傳感器模塊KY-008工作電壓：5V規(guī)格：15*24mm光源波長(zhǎng)：650nm重量：2.2g價(jià)格：3.80元數(shù)量：3個(gè)（2）磁力傳感器US1881系列3.5至24V霍爾效應(yīng)鎖存器-高靈敏度-TO-92-3第三部分設(shè)計(jì)成果3.1基于PLC的升降機(jī)控制模擬圖圖13.2基于PLC的升降機(jī)控制梯形圖將以下的PLC梯形圖程序編入FX-TRN-BEG-CPLC的升降機(jī)中并能按照任務(wù)要求運(yùn)行。圖23.3/O分配表圖33.4硬件接線圖圖4

第四部分結(jié)束語通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我加強(qiáng)了對(duì)PLC和升降機(jī)系統(tǒng)的了解，也明白了對(duì)一件事認(rèn)真負(fù)責(zé)的重要性。在設(shè)計(jì)之初我不知道怎么檢測(cè)物品大小并運(yùn)送到相應(yīng)的倉庫內(nèi)，經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試和查看相關(guān)書籍和老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，發(fā)現(xiàn)竟然是傳感器X0.X1.X2檢測(cè)物品的大小并運(yùn)送到相應(yīng)的倉庫內(nèi)。在編寫程序時(shí)頁遇到各種問題。比如在編寫第二個(gè)物件的運(yùn)作程序后，我發(fā)現(xiàn)不能運(yùn)動(dòng)兩個(gè)物品，通過自己的觀察以及詢問老師才發(fā)現(xiàn)是同一個(gè)線圈不能使用兩次，需要隔離開來。通過老師的指點(diǎn)我明白接下來我的其他程序也需要在使用這個(gè)線圈是要隔離開來，使它成為一個(gè)獨(dú)立的程序有聯(lián)系但沒有干擾。在最后編寫時(shí)我發(fā)現(xiàn)升降機(jī)在升降是發(fā)生不能上升的問題，于是通過不斷試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)是由于升降機(jī)上升是需要通過其他停止傳感器而停止的互鎖問題。由于自己水平和經(jīng)驗(yàn)的缺乏，本設(shè)計(jì)還有很多不足的地方，希望在以后的設(shè)計(jì)中提升。

第五部分致謝本課題在選題及研究過程中得到老師的悉心指導(dǎo)。老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人。對(duì)黃老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)記得一輩子的。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意。第六部分參考文獻(xiàn)基于單片機(jī)的貨運(yùn)電梯控制器設(shè)計(jì)[J].張華熊,汪亞明,張聿,章晨衍.測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào).2008.P03-P03基于單片機(jī)的數(shù)控物料提升機(jī)的設(shè)計(jì)[J].王猛,黃冰.微計(jì)算機(jī)信息.2008.P35-P37基于STC89C51RC的直流電動(dòng)升降機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].黃韜,王春迎,林瑞全.

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