裝卸料小車控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

PAGEPAGE15中文摘要可編程控制以其可靠性高、邏輯性能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通訊聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速計(jì)數(shù)與控制等高性能模塊等的優(yōu)異性能，正在日益取代大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電器－接觸器控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。只要經(jīng)過精心的布置安排，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎所有目前實(shí)際生產(chǎn)中的動(dòng)作。本課題要求三臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別控制小車的加料、卸料和上升下降的動(dòng)作，在啟動(dòng)后開始加料，5秒后停止，再過1秒小車上升，到位后停止，1秒后自動(dòng)卸料，需要10秒，然后小車復(fù)位并下降，到原位后停止，同時(shí)要求能實(shí)現(xiàn)單周及連續(xù)循環(huán)操作。自動(dòng)裝卸線通過PLC控制能夠按規(guī)定順序自動(dòng)完成所要求的所有動(dòng)作。本設(shè)計(jì)課題僅較淺層次的討論了PLC控制自動(dòng)裝卸線的動(dòng)作控制過程。關(guān)鍵詞：PLC控制；裝卸料；單周控制；循環(huán)控制目錄第1章引言1.1設(shè)計(jì)要求.............................................................11.2PLC介紹............................................................21.2.1PLC應(yīng)用.........................................…...........21.2.2梯形圖介紹.......................................…......……31.2.3語句表介紹................................................…..3第2章繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1主電路設(shè)計(jì)........................................................….42.2流程圖設(shè)計(jì)...........................................….........……..52.3控制電路設(shè)計(jì)........................................................6第3章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1I/O點(diǎn)的分配與編號(hào)...............................................73.2I/O接線圖.....................................................……73.3梯形圖..................................................….....…..83.4語句表........................................................….11結(jié)論.........................................................................…13設(shè)計(jì)總結(jié)....................................................................14謝辭.........................................................................15參考文獻(xiàn)...................................................................16第1章引言1.1設(shè)計(jì)要求電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)裝料機(jī)加料，電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)裝料車升降，電動(dòng)機(jī)M3驅(qū)動(dòng)卸料機(jī)卸料。裝卸線操作過程是：料車在原位，顯示原位狀態(tài)，按啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)線開始工作；加料定時(shí)5秒，加料結(jié)束；延時(shí)1秒，料車上升；上升到位，自動(dòng)停止移動(dòng)；延時(shí)1秒，料車自動(dòng)卸料；卸料10秒，料車復(fù)位并下降；下降到原位，料車自動(dòng)停止移動(dòng)。能實(shí)現(xiàn)單周裝卸及連續(xù)循環(huán)操作。圖1-11.2PLC介紹1.2.1PLC應(yīng)用在PLC中有多種程序設(shè)計(jì)語言,如梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等。通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級(jí)的程序設(shè)計(jì)語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在PLC中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用。由于它具有連接方便、操作簡(jiǎn)單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類:(1)開關(guān)量邏輯控制取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺(tái)設(shè)備，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)工業(yè)過程控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。(3)運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。1.2.2梯形圖

梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是:·與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性;·與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于撐握和學(xué)習(xí);·與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是:梯形圖中的能流(PowerFLow)不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此應(yīng)用時(shí)需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待;·與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互轉(zhuǎn)換和程序檢查。1.2.3語句表結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是一種類似于高級(jí)語言的程序設(shè)計(jì)語言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。

結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言采用計(jì)算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計(jì)語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級(jí)語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn):

·采用高級(jí)語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算;

·需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員難以完成。

·直觀性和易操作性等較差;

·常被用于采用功能模塊等其他語言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。

部分PLC的制造廠商為用戶提供了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它與助記符程序設(shè)計(jì)語言相似，對(duì)程序的步數(shù)有一定的限制。同時(shí)，提供了與PLC間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。第2章接觸器繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1主電路下圖為主電路的電路圖，其中KM1控制M2運(yùn)轉(zhuǎn)加料，KM3控制M3運(yùn)轉(zhuǎn)卸料，KM2控制M1正轉(zhuǎn)使小車上升，KM4控制M1反轉(zhuǎn)使小車下降。M1，M2，M3均為三相異步電動(dòng)機(jī)。圖2-12.2流程圖圖2-22.3控制電路下圖中SB1為停止按鈕，SB2為單步啟動(dòng)按鈕，QS2為連續(xù)循環(huán)控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。圖2-3第3章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1I/O點(diǎn)的分配與編號(hào)表3-1控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)循環(huán)開始信號(hào)轉(zhuǎn)換開關(guān)QSI0.0上行程到位信號(hào)行程開關(guān)SQ1I0.1關(guān)閉信號(hào)常開按鈕SB1I0.2單步開始信號(hào)常開按鈕SB2I0.3下行程到位信號(hào)行程開關(guān)SQ2I0.4輸出信號(hào)指示燈信號(hào)指示燈HLQ0.0加料信號(hào)接觸器KM1Q0.1上升信號(hào)接觸器KM2Q0.2卸料信號(hào)接觸器KM3Q0.3下降信號(hào)接觸器KM4Q0.43.2I/O接線圖圖3-23.3梯形圖①通電時(shí)，小車停在原位，行程開關(guān)閉合，I0.1閉合，Q0.0工作，指示燈亮；②按下啟動(dòng)按鈕，I0.3閉合，M0.0工作并自鎖；③M0.0觸電閉合，Q0.1得電，開始加料，同時(shí)T37開始計(jì)時(shí)，5秒后T37計(jì)時(shí)到，停止加料；④T37及時(shí)到的同時(shí)，T38開始計(jì)時(shí)，一秒后計(jì)時(shí)到，Q0.2得電，小車開始上升；⑤上升到頂，行程開關(guān)閉合，I0.4得電，使上升停止，同時(shí)使T39開始計(jì)時(shí)；⑥1秒后計(jì)時(shí)到，開始卸料，同時(shí)T40開始計(jì)時(shí)；⑦10秒后，T40計(jì)時(shí)到，小車開始下降并自鎖，同時(shí)斷開M0.0，即斷開前面所有控制；⑧下降到原位時(shí)，行程開關(guān)閉合，I0.1得電，下降停止；⑨若需要連續(xù)循環(huán)動(dòng)作，只需將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到通路，I0.0得電；⑩在下車回到原位的時(shí)候，行程開關(guān)閉合，I0.1得電，重新啟動(dòng)循環(huán)。

3.4語句表Network1單周或循環(huán)選擇啟動(dòng)LDI0.0AI0.1OI0.3OM0.0ANI0.2ANQ0.4=M0.0Network2顯示原位狀態(tài)LDI0.1=Q0.0Network3加料5秒LDM0.0TONT37,50ANT37=Q0.1Network4停1秒LDT37TONT38,10Network5上升LDNI0.4AT38=Q0.2Network6停1秒LDI0.4TONT39,10Network7卸料10秒LDT39TONT40,100ANQ0.4=Q0.3Network8下降LDT40OQ0.4ANI0.1=Q0.4結(jié)論本課程設(shè)計(jì)是關(guān)于自動(dòng)裝卸線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求完成采用繼電器接觸器控制和PLC控制。繼電器接觸器控制采用時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)，由行程開關(guān)控制自動(dòng)循環(huán)，PLC控制選用CPU222，不需要擴(kuò)展，采用計(jì)時(shí)器延時(shí)。兩種控制都可完成單周和連續(xù)循環(huán)控制。裝卸料采用PLC控制，體積小，重量輕，控制方式靈活，可靠性高，操作簡(jiǎn)單，維修容易。實(shí)用該設(shè)計(jì)不僅準(zhǔn)確安全可靠，而且提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？删幊炭刂破鱌LC以其豐富的I/O接口模塊，高可靠性，可以在裝卸料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起到十分重要的作用。PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，定時(shí)，計(jì)時(shí)，算數(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支，中斷，自診斷的能力。邏輯控制功能通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。PLC可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序使用在線對(duì)PLC進(jìn)行各種操作，并且可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的執(zhí)行狀態(tài)。它提供三種編程語言，即梯形圖LAD，語句表STL及功能塊FBD,每種語言都有自己的特點(diǎn)。梯形圖LAD是在繼電器接觸器控制基礎(chǔ)上演變而來的，是一種的圖形化的編程語言，編程人員幾乎不必具備計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，不必考慮PLC內(nèi)部的機(jī)構(gòu)原理，只要有繼電器接觸器的基礎(chǔ)，就能在很短的時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法。

設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，PLC已經(jīng)成為當(dāng)今空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。在這一次的設(shè)計(jì)中，也是我的自信心有了很大的提高，使我明白在面對(duì)困難時(shí)我要輕言放棄，要相信自己，并努力的發(fā)現(xiàn)困難解決困難。同時(shí)也是我明白在面對(duì)一件事情時(shí)不要被他的表象所迷惑，