通信工程毕业论文.doc

本 科 生 毕 业 设 计 论 文 基于plc的自动送料小车的控制苏小彬院 系： 电子信息工程系 专 业： 通信工程 班 级： 082 学 号： 810705214 指导教师： 陈金亮、沈文龙 职称（或学位）： 高级工程师、高级工程师 2012年 4 月原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学生签名： 年 月 日 指导声明本人指导的 同学的毕业论文（设计）题目大小、难度适当，且符合该同学所学专业的培养目标的要求。本人在指导过程中，通过网上文献搜索及文献比对等方式，对其毕业论文（设计）内容进行了检查，未发现抄袭现象，特此声明。指导教师签名： 年 月 日目 录最好自动生成，不然页码经常忘记更新。1引言22 plc的定义22.1 plc的构成23 控制系统介绍和控制过程要求22.1 控制系统在送料小车中的作用和地位22.2 控制系统介绍22.3 运料小车分动24 送料小车控制系统的plc选型和资源配置34.1 可编程控制器plc的优点34.2 控制系统图34.3 plc框架配置图35 控制系统的设计35.1送料小车plc的i/o分配表25.2系统硬件设计25.3 行程开关26 控制系统的调试36.1程序的构成26.2程序的下载、安装和调试27 结论4致谢4参考文献4附录5基于plc的自动送料小车的控制苏小彬（电子信息工程学系 指导教师：陈金亮 沈文龙）摘要：plc是一种新型的 斟酌用词。 字数偏少，大约需5-6行。补充一点。 中英文格式（字体字号、间距、缩进等仍有问题，不清楚就按规范格式一部分一部分刷过来）。 标题还没有翻译。摘要似乎是机器翻译，问题较多，不好一一指出。请认真翻译，注意用词和语法。 工业自动控制装置。基于极高的可靠性和使用灵活性，plc在工业控制中的运用越来越成熟。采用s7300编程技术，综合变频调速技术来控制小车完成低速启动，高速运行，低速安全稳定可靠停车。快速返回，准确停车。减少了劳动力，提高了生产效率，实现自动化生产。关键词：plc; 变频器; 小车; 自动控制abstract: plc is a brand-new industrial automatic control device. based on its high reliability and flexibility, plc will be more and more mature using in the industrial control. plc uses s7300 programming techniques, comprehensive frequency control technology to control the car so as to start the engine with slow speed, operate with high speed and stop slowly, safely, reliably. whats more, it makes the car backtrack quickly and stop exactly. thus, it reduces the labor force, increase the production efficiency and realize the automatic production.key words: plc; frequency converter; car; automatic control 11 引言行文不流畅，有错别字，请认真阅读修改。其余部分也请你自己一并检查（标点符号也要注意用法）。随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，运用范围广。plc其显著特点就是可靠性高，功能强，抗干扰能力强，而且体积小，质量轻，编程简单使用方便，大大减少了维修维护的工作量。目前在国外被广泛运用于各个行业。送料小车控制系统采用了plc控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种方式。我在设计上采用了模块化的设计方案，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改和一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该plc送料小车设计城西的同时总结了以往plc送料小车设计程序的一半方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到这次设计中来，更加深入得了解了更多的plc知识。2 plc的定义plc即可编程控制器（programmable logic controller没有要求用斜体。余仿此。），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是以计算机技术为基础的新型工业控制装备。在1987年国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案中对plc做了如下定义：“plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的储存器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运用等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或成产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.1 plc构成从结构上分，plc分为固定式plc和组合式plc（也称之为模块式）。固定式包括以下几个元素：cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素按照一定的架构去组成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。用逗号更合适见图1-1。图1-1 plc的机构图(1)cpu的构成cpu是plc的核心部分，每套plc都至少包含一个或以上的cpu，它按照plc的系统程序设定的功能接收并且储存用户程序以及数据，当现场输入装置传送过来了状态和数据，它便用扫描的方式采集，并存储入规定的寄存器里，与此同时，还要对电源和plc的内部电路的工作运行状态以及编程过程中的产生语法错误等进行诊断。进入运行后，通过用户程序存贮器去一条一条地读取指令，经过处理分析后再依照指令设定的任务产出相应的控制信号，去控制相关关的控制电路。cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总接线口及有关电路。内存主要用于储存程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。(2)i/o模块plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电路信号变成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入(di)，开关量输出(do）,模拟量（ai），模拟量输出(ao)等模块。常用的i/o分类如下：开关量：按电压水平？，有220vac,、110vac、24vdc,按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mama，0-20ma）、电压型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除上述通用io外，还有特殊io模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按i/o点数确定模块规格及数量。i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。(3)电源模块plc电源用了为plc各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24v的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220vac或110vac），直流电源（常用为24vdc）。(4)底板或机架大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。3 控制系统介绍和控制过程要求3.1 控制系统在送料小车中的作用和地位在现代工业成产中，为了提高劳动生产效率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，鬼整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响成产线的继续进行，甚至发生引发人身安全事故，这将给企业造成重大的损失。送料小车是基于plc控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。3.2 控制系统介绍1号站2号站3号站4号站5号站运料小车自动化生产线图3-1送料小车仅仅车？运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下：先说明用哪些按键，最好有布局图，再接下来一一说明其作用。(1)按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；(2)当小车当前所处停靠的编码小于呼叫按钮hj的编码时，小车向右运行到按钮hj所对应的停靠站时停止；(3)当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮hj的编码时，小车向左运行，运行到按钮hj所对应的停靠站时停止；(4)当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮hj的编码时，小车保持不动；呼叫按钮开关hj1-hj5应具有互锁功能，先按下者优先。3.3 运料小车运动分析小车在呼叫按钮之间的运动如图3-2所示。解释图中各部分意思。图3-2小车在呼叫按钮之间的运动根据生产工艺要求设计出小车在运料过程中的速度变化情况如图3-3所示：。图3-3小车在两呼叫按钮之间运料过程中速度变化情况结合图3-2说明不同阶段、速度的来历含义或作用。根据运料小车运料过程中速度曲线图确定变频器的频率变化情况如图2-4所示：图3-4变频器的频率变化情况根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图：开始按动启动按钮停靠站编码呼叫按钮编码到达呼叫按钮对应的停靠站到达呼叫按钮对应的停靠站小车右行小车左行停靠站编码呼叫按钮编码小车停止小车停止按动启动按钮结束是是是是否是否否是否否图3-5控制系统图文字遮盖仍未修改好。4 送料小车控制系统的plc选型和资源配置4.1可编程控制器plc的优点只有少量几句和选型有关，其余都是plc共性，可以移到前面，合并或删除，你的篇幅足够了。可编程控制器plc对用户来说，是一种无接触的设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已经成为工厂自动化强有力的工具，得到了广泛的推广应用。可变程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多特点。(1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性事电器控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如西门子公司生产的s7系列plc平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余cpu的plc的平均无故障时间则更长。从plc的机外电路来说，是用plc构成控制系统，和同等规模的继电器系统相比u，电气几点及开关节点已减少到了数百甚至数千分之一，故障也就大大的降低。此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可以及时发出警报信息。在应用软件中应用者还可以编入外围器件的故障自我诊断程序，是系统中除plc以外的电路及设备也获得了故障自我诊断保护，这样整个系统具有了极高的可靠性。(2) 配套齐全，功能完善，适用性强plc发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑外处理功能以外，现代plc大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来plc的功能单元大量涌现，是plc通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用于plc组成各种控制系统变得非常容易。(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的控制设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路相当接近，只用plc的少量开关逻辑控制命令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造plc用储存逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变容易起来。更重要的是使用同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量生产的生产场合。(5)体积小，重量轻，能耗低以超小型plc为例，新近处的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小，容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。4.2 控制系统图控制系统如图 4-1所示该写的设计思想，比如每个图的组成说明、各部分之间关系等都没有说明。很多只有一个图放在那，没有说明，这是不行的。(a)启动按钮停止按钮5个呼叫按钮5个行程开关三菱 p l c三相异步电动机变频器(b)图4-1运料小车控制系统图前面提到，按钮有哪些？各自作用要说明，同样，行程开关分别装在哪里，限制什么方向什么位置，预防什么不良后果等要作说明。如果在其它地方有说明，要指出来，参考哪一部分。4.3 plc框架配置图运料小车控制采用三菱的fx2n系列整体式plc是fx2n包含plc，plc包含fx2n？。plc框架配置如图3-2所示cpu模块fx2n-24mr-001图4-2 plc框架配置图5 控制系统的设计5.1送料小车plc的i/o分配表由于cpu模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输入/输出模块。再用i/o自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是x000-x015,输出端子对应的输出地址是y000-y011(1)数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12个输入。具体输入分配如表5-1所示：表 5-1 输入地址分配表输入地址对应的外部设备 x000启动按钮开关 x001停止按钮开关 x0021号站呼叫按钮开关 x0032号站呼叫按钮开关 x0043号站呼叫按钮开关 x0054号站呼叫按钮开关 x0065号站呼叫按钮开关 x0071号站行程开关 x0102号站行程开关 x0113号站行程开关 x0124号站行程开关 x0135号站行程开关(2)数字量输出部分这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。但是电机有正转和反转两种状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出就2个。具体输出入表5-2所示：表5-2 输出地址分配输出地址对应外部设备y000电机反转继电器y001电机正转继电器 (3)内部继电器部分内部继电器地址分配表如表5-3所示：表5-3 内部继电器地址分配内部继电器地址功能说明m0小车运行停止m11号站呼叫m2号站呼叫m3号站呼叫m4号站呼叫m5号站呼叫m6小车所在站编号呼叫编号m7小车所在站编号呼叫编号m8小车所在站编号呼叫编号5.2系统硬件设计系统硬件接线图如图5-4、5-5所示图5-4 主电路图图5-5 辅助电路图中km1和km2分别是控制电机正转（小车向左）和反转（小车右）的交流接触器。使用km1和km2的主要触点改变进入电动机的三相电源的相序，即可以改变电动机的旋转方向。图4-5中km1的线圈串联了km2的辅助常闭触点，km2的线圈串联了km1的辅助常闭吃点，组成了硬件互锁电路。可以避免由于正反转切换过程中电感的延迟作用，导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时，另一个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路故障，通过主电路与plc的控制电路的接线才能实现plc对系统的控制。5.3 行程开关在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4来表示，当小车在1号站时，行程开关x007得电，将数字0传到数据储存器d0；当小车在2号站时，行程开关x010得电，将数字1传到数据寄存器d0，依次类推，当小车在5号站时，行程开关x013得电，将数字4传到数据寄存器d0。它的助记符程序为：ld x007mov k0 d0 ；小车在1号站ld x010mov k1 d0 ；小车在2号站ld x011mov k2 d0 ；小车在3号站ld x012mov k3 d0 ；小车在4号站ld x013mov k4 d0 ；小车在5号站(1)小车启动辅助继电器当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器m0得电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该继电器m0失电。它的助记符程序为：ld x000or m0ant x001out m0 ；小车启动停止辅助继电器(2)呼叫按钮在该程序中，5个站的呼叫按钮分别为数字0-4来表示，而其由于5个呼叫按钮开关hj1-hj5具有互锁功能，先按下者为优先，所以需要5个辅助继电器m1-m5。当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关x002得电，数字0传送到数据寄存器d1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关x003得电，数字1传送到数据寄存器d1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关x006得电，数字4传送到数据寄存器d1，同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为：ldi m2ani m3ani m4ani m5ani x007and m0ld x002or m1anbmov k0 d1 ；1号站呼叫按钮开关out m1 ；1号站呼叫按钮开关辅助继电器ldt m1ani m3ani m4ani m5ani m0ld x004or m3anbmov k2 d1 ；3号站呼叫按钮开关out m3 ；3号站呼叫按钮开关辅助继电器ldi m1ani m2ani m3ani m5ani x012and m0ld x005or m4anbmov k3 d1 ；4号站呼叫按钮开关out m4 ；4号站呼叫按钮开关辅助继电器ldi m1ani m2ani m3ani m4ani x013and m0ld x006or m5anbmov k4 d1 ；5号站呼叫按钮开关out m5 ；5号站呼叫按钮开关辅助继电器(3)小车运动状况左行:小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。ld m6ld m1ani x007ld m2ani x010orbld m3ani x011orbld m4ani x012orbld m5ani x013orbanbout y000 ；小车向左运动右行:小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运行呼叫按钮所对应的停靠站时停止。ld m8ld m1ani x007ld m2ani x010orbld m3ani xo11orbld m4ani x012orbld m5ani x013orbanbout y001 ；小车向右运行6 控制系统的调试6.1 程序的构成将对应程序转换成相应梯形图输入编程软件软件名称？中，如下所示：开始运行程序，plc将运行已经设置好的程序和参数，按下启动按钮和呼叫按钮后，小车到达呼叫的那个站点。6.2程序的下载、安装和调试将各个输入和输出端子和实际控制中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。打开gx-developer编程软件，打开运料小车程序，即可在线调试,最终调试结果符合设计要求，如图6-1所示图6-1调试程序7 结论由上可知，在自动送料小车可以解决很多繁重的重复的体力活，很大程度上节约了时间，提高了生产效率。而且操作简单，容易更改成产工艺。在导师的精心指导下，我在本文中解决了如下问题：控制系统硬件电路的正确设计及连接，节约了成本，优化了配置；实现了生产工作台5个呼叫站的呼叫要求，小车能正确无误的应答各呼叫站的呼叫；软件编程调试方面，通过三菱编程软件已经正确调试了设计程序，并在设计调试中收获很多宝贵经验。致谢：我的毕业论文试验？让陈金亮老师花费大量的心血，在此感谢陈金亮老师在试验方面的耐心指导与帮助；同时我还要感谢