運料小車機電一體化綜合實訓實習報告

哈爾濱理工大學課程設計機電一體化綜合實訓報告2012/2013學年第一學期班級姓名學號指導教師201哈爾濱理工大學機電一體化綜合實訓PAGEI榮成學院學院機電一體化綜合實訓任務書題目名稱基于西門子PLC的運料小車電氣控制系統(tǒng)設計學生姓名所學專業(yè)班級指導教師所學專業(yè)職稱完成期限2012年12月03日至2012年12月14日一、主要內(nèi)容運料小車電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應用訓練；設計PLC程序機電系統(tǒng)的過程控制；在仿真平臺上運行程序并進行仿真實驗；完成設計并撰寫不少于4000字的實訓總結(jié)報告；修改完善實訓總結(jié)報告，準備答辯。二、實訓報告的基本要求1.機電一體化綜合實訓的要求及任務；2.機電一體化綜合實訓的主要內(nèi)容（設計過程、實物圖、硬件連接圖、I/O地址分配表、功能順序圖、PLC流程圖及梯形圖、操作說明等）；3.機電一體化綜合實訓的心得體會；4.參考文獻（不少于5篇）。指導老師意見：指導老師簽名：年月日哈爾濱理工大學機電一體化綜合實訓PAGEII摘要“機電一體化綜合實訓”是機電專業(yè)的綜合性實習訓練，放在專業(yè)基礎課程學完之后，集氣壓技術、液壓技術、控制電機及電氣控制技術、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術等為一體。在了解了機電系統(tǒng)的基本組成、基本功能、控制技術和控制方法等知識后，利用宇龍機電控制仿真軟件完成典型機電一體化系統(tǒng)控制部分的設計和仿真實驗。本設計是完成運料小車電氣控制系統(tǒng)的設計；完成運料小車的電氣自動控制系統(tǒng)設計。其硬件部分共包括PLC控制、輸入電路、控制電路等三個主要組成部分。設計的總體思路是準確安全的對運料小車進行控制，實現(xiàn)電氣自動化。關鍵詞：控制系統(tǒng)；PLC控制；工作方式；運動過程哈爾濱理工大學機電一體化綜合實訓說明書目錄榮成學院學院機電一體化綜合實訓任務書 I摘要 II序言 1第1章緒論 21.1實訓主要內(nèi)容 21.2實訓目的 21.3實訓任務 21.4實訓與其它實踐性教學環(huán)節(jié)的關系 2第2章控制系統(tǒng)設計 32.1運料小車的控制要求 32.2運料小車的工作方式 32.3PLC選擇 32.4控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 4第3章硬件設計 53.1運料小車運動過程 53.2I/O接口的分配 53.3PLC的外部接線圖 63.4系統(tǒng)接線圖 63.5控制系統(tǒng)流程圖 73.6系統(tǒng)梯形圖 7第4章程序調(diào)試及運動仿真 104.1程序調(diào)試 104.2實驗結(jié)果分析 10參考文獻 11致謝 12附錄 13-PAGE10-PAGE13序言現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。機電一體化就是以機械技術和電子技術為主題，多門技術學科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學科，它包括了微電子技術、計算機技術、信息技術與機械技術等多學科技術。機電一體化使機械工業(yè)的技術結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。“機電一體化綜合實訓”是機電專業(yè)的綜合性實習訓練，放在專業(yè)基礎課程學完之后，集氣壓技術、液壓技術、控制電機及電氣控制技術、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術等為一體。在了解了機電系統(tǒng)的基本組成、基本功能、控制技術和控制方法等相關知識后，以宇龍機電控制仿真軟件為平臺，完成典型機電一體化系統(tǒng)控制部分的設計和仿真實驗。緒論實訓主要內(nèi)容運料小車電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應用訓練；設計PLC程序機電系統(tǒng)的過程控制；在仿真平臺上運行程序并進行仿真實驗；完成設計并撰寫不少于4000字的實訓總結(jié)報告；修改完善實訓總結(jié)報告，準備答辯。實訓目的目的：機電一體化綜合訓練是一個階段性的綜合訓練環(huán)節(jié)，大學三年級上學期開設。通過綜合訓練，首先讓學生了解一般機電控制系統(tǒng)的組成和控制方法，建立機電一體化系統(tǒng)控制的概念；其次通過學生綜合運用所學機電專業(yè)相關理論知識，根據(jù)機電一體化系統(tǒng)上的機械結(jié)構(gòu)及控制部分的工作原理，自己動手設計各個機械部件的動作控制流程，最后在典型機電一體化系統(tǒng)仿真試驗臺上進行仿真實驗，鍛煉學生的理論聯(lián)系實際能力及綜合應用知識的能力。實訓任務任務：包括機電一體化系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應用訓練、設計PLC程序機電系統(tǒng)的過程控制、在仿真試驗臺上運行程序并進行仿真實驗。任務分配：xxx控制系統(tǒng)設計程序的編制及調(diào)試xxx外部接線及PLC的接線程序的調(diào)試xxx運料小車運動控制的調(diào)試xxx控制流程圖的編寫I/0地址的分配xxxPLC的選擇xxx編寫實訓報告實訓與其它實踐性教學環(huán)節(jié)的關系通過機電一體化綜合實訓的環(huán)節(jié)，讓我們對液壓技術、控制電機及電氣控制技術、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術等理論專業(yè)知識有了更加深刻的認識，同時也提高了對機電一體化控制系統(tǒng)產(chǎn)品設計流程的意識?？刂葡到y(tǒng)設計運料小車的控制要求如圖2-1運料小車的機械結(jié)構(gòu)圖所示，運料小車從原點出發(fā)，當碰到行程開關SQ2小車停，甲裝料斗開始裝料；5秒后甲裝料斗關閉，小車繼續(xù)前進，碰到行程開關SQ3小車停，乙裝料斗開始裝料；3秒后乙裝料斗關閉，同時小車啟動后退，當碰到行程開關SQ1后小車停，同時小車開始卸料，5秒后卸料結(jié)束，小車完成一個工作循環(huán)?？梢詥?、可以循環(huán)、可以停止。圖2-1運料小車機械結(jié)構(gòu)運料小車的工作方式工作方式由用戶設定：（1）、小車連續(xù)循環(huán)與單次循環(huán)可通過SA1進行選擇，當SA1為“1”時小車連續(xù)循環(huán)，當SA1為“0”時小車單次循環(huán)；（2）小車連續(xù)循環(huán)，按停止按鈕SB2小車完成當前循環(huán)后才能停止；當再按啟動按鈕SB1小車重新運行。PLC選擇可編程控制器（簡稱PLC）：是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術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械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破鲗嵤┛刂?，其實質(zhì)就是按一定算法進行輸入輸出變換，并將這個變換與以物理實現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實現(xiàn)可以說是PLC實施控制的兩個基本點，同時物理實現(xiàn)也是PLC與普通微機相區(qū)別之處，其需要考慮實際控制的需要，應能排除干擾信號適應于工業(yè)現(xiàn)場，輸出應放大到工業(yè)控制的水平，能為實際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示：圖2-2PLC基本結(jié)構(gòu)S7-200系列PLC輸入輸出特性特性CPU221CPU222CPU224CPU226本機I/O6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出24輸入/14輸出擴展模塊數(shù)量無277通信口數(shù)量1112考慮經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，估因此，點數(shù)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)有較合理的性能價格比。本設計選取CPU22，它有8輸入/6輸出，I/O共計4點。和CPU221相比，存儲容量擴大一倍，并且有2個擴展模塊，有內(nèi)置時鐘，有更強的模擬量和高速計數(shù)以及處理能力，是應用最多的S7-200產(chǎn)品之一?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)成圖停止按鈕停止按鈕3個行程開關1個選擇開關啟動按鈕PLC運料小車運動硬件設計運料小車運動過程運料小車的動作分解如圖3-1所示，從原點出發(fā)，前進，遇到SQ2停，甲裝料，5秒后甲停、小車啟動前進，遇到SQ3停，乙裝料，3秒后乙停，小車后退，遇到SQ1停，開始卸料5秒，一個工作循環(huán)結(jié)束。圖3-1運料小車運動示意圖I/O接口的分配從控制方式選擇上需要1個普通按鈕和1個自鎖按鈕，分別完成啟動I0.0和停止I0.4。限位開關有3個，SQ1限位開關I0.1、SQ2限位開關I0.2、SQ3限位開關I0.3、工作方式選擇開關I0.5，共六個輸入信號。輸出信號有前進驅(qū)動Q0.1、甲裝料斗驅(qū)動Q0.2、乙裝料斗驅(qū)動Q0.3、后退驅(qū)動Q0.4、卸料驅(qū)動Q0.5，五個輸出點。如表一、表二表一I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5啟動按鈕SQ1SQ2SQ3停止按鈕SA1表二Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5前進甲裝料斗乙裝料斗后退卸料PLC的外部接線圖圖3-2PLC外部接線圖系統(tǒng)接線圖圖3-3系統(tǒng)接線圖控制系統(tǒng)流程圖圖3-5控制流程圖系統(tǒng)梯形圖程序調(diào)試及運動仿真程序調(diào)試1)按照表一、表二、圖3-2、圖3-3所示將PLC的I/O端與對應的外部接線圖連接硬件電路，檢查無誤后給實驗裝置上電。2)打開SIEMENSS7-200PLC編程軟件，鍵入所編程序。經(jīng)編譯檢查無誤后，把編寫好的程序下載到西門子S7-200的PLC中進行調(diào)試。3）程序調(diào)試：將SA1轉(zhuǎn)到1位置，按動啟動按鈕SB1，小車按照前進→停車→甲裝料→前進→停車→乙裝料→后退→停車→卸料→前進…的連續(xù)循環(huán)模式持續(xù)運行，當按動停止按鈕SB2后，無論小車在什么位置，小車都會完成本次循環(huán)后停在原點位置。4）仿真分析：連接接線圖，三個限位開關要接常開還是常閉需要經(jīng)過分析和不斷的調(diào)試分析。實驗結(jié)果分析以上程序經(jīng)模擬調(diào)試和現(xiàn)場運行均達到了理想的效果，運料小車能夠安全、穩(wěn)定的按照工藝要求運行，實現(xiàn)了運料小車的自動化控制要求。參考文獻[1].章文浩．可編程控制器原理及實驗．第一版．國防工業(yè)出版社．2003.7．11頁-12頁[2].何煥山.電氣自動化.湖南醫(yī)科大學學報(自然科學版)2009.（11）[3].魚雷聲.電氣控制與PLC應用.北京：機械工業(yè)出版社，2003[4].章文浩.可編程控制器原理及實驗.北京：國防工業(yè)出版社，2003[5].黃云龍.可編程控制器教程.北京：機械工業(yè)出版社，2003[6].戴一平.可編程控制器技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2004[7].孫柏林.裝配制造[M].河北龍山發(fā)電公司.2009.（11）[8].王兆義.小型可編程控制器使用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2001.1[8].吳麗.電氣控制與PLC實用教程.鄭州:黃河水利出版社，2005.2[9].郭宗仁.可編程控制器及其通信網(wǎng)絡技術.北京：機械工業(yè)出版社，1999[10].王也仿.可編程控制器應用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2001[11].周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應用.北京：機械工業(yè)出版社，2003致謝兩周的機電一體化綜合實訓已經(jīng)結(jié)束，雖然困難重重，還好有老師的及時指導和同學的大力支持，使得過程輕松多了。通過這次機電實訓使我們收獲頗多，讓我們更加深刻了解機與電的結(jié)合，把我們?nèi)粘Ｋ鶎W的知識應用于這次實訓中，更加拉近了理論和實際的距離，這次是很好的復習以前所學知識的機會，這次讓我感受最深的能夠把PLC真正的應用于工程實際中，更加了解PLC的強大功能及它帶給我們的便利。讓我更加熟知PLC程序的編制、調(diào)試、應用。在這