自动送料装车系统设计-毕业设计

实训报告课程名称:毕业设计专 业：牛产过程自动化班级：093351学 号：22姓名：指导教师:成绩:完成日期：2011年8月13日沈阳理工大学毕业设计摘要随着科学技术的进步和科技的发展，工业生产屮广泛使用各种各样的自动化生产 线，尤其是在我国正式加入WTO之后，自动化生产线得到了广泛的应用。PLC问世以 来，尽管时间不长，但是发展迅速。从网络发展的情况來看，可编程序控制器和其他工 业控制计算机组网结构成大型的控制系统是可编程序控制器的发展方向。刊编程序控制器(Programmable Controller)简称PLC,由于PLC的nJ靠性高、环 境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。对 早期的PLC,凡是有继屯器的地方，都可采用。而对当今的PLC几乎可以说凡是需要 控制系统存在的地方就需要PLCo尤其是近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强, 所以，H前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手 动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率， 实现了自动化生产。而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环 境的情况下孕育而成的。针对本次课程设计要求自动送料装车系统的实际情况，本文从自动送料小车的确定 方案为切入点，介绍了 PLC自动送料小车应达到的控制要求；根据控制要求对小车的 系统进行设计；包括电气原理图、括总流程图、功能表图、各种软件分部设计及梯形图 (分段设计说明和系统总设计梯形图)；最后得出结论。关键词：PLC；送料小车；控制沈阳理工人学毕业设计ABSTRACTWith the development of scientific technology and the development of science and technology, industrial production is widely used in all kinds of automatic production line, especially in China officially joined the WTO after, automatic production line to a wide range of applications. Since the advent of PLC, even though time is not long, but development rapidly. From the development of network situation, the programmable controller and other industrial control computer network structure into large control system is programmable controller development direction. Programmable logic controller referred to PLC , because of the high reliability PLC adaptability, flexibility, environment, use convenient, simple maintenance, so the application of PLC in the rapidly expanding. In early PLC，always have relays place, can use. But in today s PLC to control system that almost say there is need of place of PLC. Especially in recent years, the cost of PLC，function and not increase, so, at the moment, PLC at home and abroad, has been widely used in various industries.In order to achieve the design of the car feed the transformation of manual and automated, simple to change the past, car manual feed, a reduction of the workforce, increased productivity, automated production! Feeding and the car is designed to be as a result of bad working conditions are not allowed to enter the working environment of the circumstances formed. According to the course design requirements automatic feed on the actual situation of system, this article from the determination of automatic feeding dolly scheme as the breakthrough point, introduces the PLC automatic feeding dolly should achieve control requirements; According to the control requirements of the system design of the car; Include electrical diagram, including total flow charts, function chart, all kinds of software division design and ladder diagram (block design instructions and the overall system design ladder diagram); Conclusion.KEY WORDS： PLC； Feeding car； Control沈阳理工大学毕业设计目录绪论11 认识 AutoCAD21AutoCAD 简介21.2 AutoCAD软件特点21.3 AutoCAD 的发展21.4 Autocad绘制PLC控制柜图32 PLC简介42PLC基本概念42.2 PLC 组成42.2.1 屮央处理器(CPU)52.2.2存储器62.2.3 输入/输出模块72.2.4扩展模块72.2.5 电源82.3 PLC的优点82.4 PLC的控制思路92.5 PLC的功能102.6 PLC发展历史112.7 PLC未来发展112.8梯形图程序设计113自动送料装车系统总体设计方案143.1 概述143.2 控制要求143.3 自动送料装车系统PLC硬件设计153.4 自动送料装车系统PLC软件设计183.4.1自动送料装车程序流程图如下图所示： 183.4.2 梯形图193.4.3系统程序的具体分析19结论23致谢24参考文献25III沈阳理工人学毕业设计绪论本次课程设计PLC及计算机辅助制图AutoCAD相结合的实践环节，通过实训使学 生能够掌握屯脑绘图的相关规范、平面绘图、尺寸的标注等，利用绘图、编辑等等命令 完成电气控制线路的绘制。根据电气控制结合PLC,应用语句表或梯形图语言编程，学 会并掌握PLC应用运用已学过的理论知识分析、解决实际问题的能力以及实际动手能 力查阅资料能力和系统的设计技能。随着科学技术的口异月新，自动化程度要求越来越高，原有的生产装料装置远远不 能满足当前高度自动化的需求。减轻劳动程度，保障生产的可靠性和安全性，降低生产 成本，减小环境污染，提高产站质量及经济效益是企业生存必须面临的重要问题。我们 为各个装料生产领域所生产的可编程序控制器装料系统。它集成于自动控制技术、计量 技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术 对生产过程进行集屮监视、控制管理和分散控制；充分吸收了集屮控制系统和分散式控 制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计、配置灵活、组态方便。在现代化工业生产屮，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的动负担，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，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障, 轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给金业造成重大损失。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着直接的关系。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。沈阳理工人学毕业设计1 认识 AutoCAD1.1 AutoCAD 简介AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD 技术(Computer Aided Design,计算机辅助设计)而开发的绘图程 序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。 它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程屮 更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运 行，并支持分辨率由320x200到2048x1024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪 和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。1.2 AutoCAD软件特点具有完善的图形绘制功能；有强大的图形编辑功能；可以采用多种方式进行二次开 发或用户定制可以进行多种图形格式的转换；具有较强的数据交换能力支持多种硬件设 备支持多种操作平台;具有通用性、易用性、适用于各类用户此外，从AutoCAD2000 开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计屮心(ADC)、多文档设计 环境(MDE)、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局 部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。1.3 AutoCAD 的发展CAD(Coniputer Aided Drafting)诞牛-于60年代，是美国麻省理工学院提出了交互式 图形学的研究计划，由于半吋硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空 公司使用自行开发的交互式绘图系统。70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。80年代，由于PC机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发 的公司。当吋VersaCAD是专业的CAD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由 于其价格昂贵，故不能普遍应用。而为吋的Autodesk公司是一个仅有员工数人的小公 司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。3沈阳理工人学毕业设计71.4 Autocad绘制PLC控制柜图下面四幅图分别为PLC控制柜立体图、正视图、左视图及俯视图。如图所示.9915口口口Q o n o 13.988199153O1I.9898图1.2PLC控制柜正视图2.9986 2.9986 图1.4PLC控制柜俯视图2 PLC简介2.1 PLC基本概念早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC), 它主要用來代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种釆用微型计算机技术的工 业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控 制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可 编程序控制器简称PLC, PLC自1966年美国数据设备公司(DEC)研制出现，现行美国, 日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。美国电气制造商协会 NEMA(National Electrical Manufactory Association)经过四年的 调查工作，于1984年首先将其正式命名为PLC(Programmable Controller),并给PLC作 了如下定义：PLC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸 如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控 制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC, 但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际屯工委员会(IEC)又先后颁布了 PLC标准的草案第一稿,第二稿，并在1987 年2月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 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 械或牛产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成-个整 体，易于扩充其功能的原则设计总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。 它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针 对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需 根据控制要求进行设计编制。2.2 PLC组成PLC的硬件主要是由屮央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出模块、扩展模块及电源等部分组成。其屮，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/ 输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 如图2.1所示:用 户 输 入 设 备输入单#元屮央处理单元(CPU)输出单元i 户 输 出 设 备通信AMl师口存储器I/O扩展口I/O扩展单元电源V图2.1整体PLC组成框图2.2.1中央处理器(CPU)屮央处理单元(CPU)是PLC控制屮枢。它PLC系统程序赋予功能接收并存储从编 程器键入用户程序和数据；检查屯源、存储器、I/O以及警戒定吋器状态，并能诊断用 户程序小语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描方式接收现场各输入装置状态 和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器屮逐条读取用户程序，命令解 释后按指令规定执行逻辑或算数运算结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有用户 程序执行完毕Z后，最后将I/O映彖区各输出状态或输出寄存器内数据传送到相应输出 装置，如此循环运行，直到停止运行。进一步提高PLC nJ靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用 三CPU表决式系统。这样半某个CPU出现故障吋，整个系统仍能正常运行。沈阳理工人学毕业设计2.2.2存储器存放系统软件存储器称为系统程序存储器。存放应用软件存储器称为用户程序存储 器。1. PLC常用存储器类型(1) RAM(Random Assess Memory)这是一种读/写存储器(随机存储器)，其存取速度 最快，由锂电池支持。(2) EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)这是种可擦除貝读存储器。 断电情况下，存储器内所有内容保持不变。紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)这是一种电可擦 除只读存储器。使用编程器就能很容易对其所存储内容进行修改。2. PLC存储空间分配各种PLCCPU最大寻址空间各不相同，PLC工作原理，其存储空间一般包括以下 三个区域：(1) 系统程序存储区(2) 系统RAM存储区(包括I/O映象区和系统软设备等)(3) 用户程序存储区系统程序存储区：系统程序存储区屮存放着相当于计算机操作系统系统程序。包括 监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将 其固化EPROM屮，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象区以及各类软设备，如：逻辑 线圈；数据寄存器；计时器；计数器；变址寄存器；累加器等存储器。(4) 1/0映象区：PLC投入运行后，输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，输 出刷新阶段才将输出状态和数据送至相应外设。它需要一定数量存储单元(RAM)以存放 I/O状态和数据,这些单元称作I/O映象区。一个开关量I/O占用存储单元中一个位(bit), 一个模拟量I/O占用存储单元屮一个字(16个bit)。整个O映象区可看作两个部分组成: 开关量I/O映象区；模拟量I/O映象区。(5) 系统软设备存储区:I/O映象区区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类 软设备(逻辑线圈、计吋器、计数器、数据寄存器和累加器等)存储区。该存储区又分为 具有失电保持存储区域和无失电保持存储区域，前者PLC断电吋，由内部锂电池供电, 数据不会遗失；后者当PLC断电吋，数据被清零。用户程序存储区：主要用来存放用户的应用程序。所谓用户程序吋指使用户根据工 程现场的的产生过程和工艺要求编写的控制程序。次程序由使用者通过编程器输入到 PLC机的RAM存贮器屮，以便于用户随吋修改。也可将用户程序存放在EEPROM屮。 2.2.3输入/输出模块输入/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业生产过程连接的借口。现场 的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量（压力、 流量、温度、电压、电流）等，都要通过输入模块送到PLCo由于这些信号电平各式各 样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信 号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收屮央处理器处理过 的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光 显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块其类型有数字量输入/输出 模块和模拟量输入/输出模块。这些模块分直流和交流、电床和电流类型，每种类型乂 有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/模块，部件上都设 有接线端子排，为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，这些模块上都带 有滤波、电平转换、信号锁存电路。数字量输入模块带有广电耦合电路，其H的是把 PLC与外部电路隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。数字两输出有继电器输出、晶 体管输出和可控硅输出三种方式。模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量与数字量 之间的转换，即A/D或D/A转换。由于工业控制系统屮有传感器或执行机构有一些信 号是连续变化的模拟量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的屮央 处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量，经光电耦合器和输出锁存器 宇PLC的T/O总线挂接。现在标准量程的模拟电压主要是0-5伏和0-10伏两种。模 拟量输入模块接收标准量程的模拟电压或电流猴，把它转换成8位、10位或12位的二 进制数字信号，送给屮央处理器进行处理。模拟量输出模块将小央处理器的二进制数字 信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给执行机构。2.2.4扩展模块当一个PLC屮心单元的O点数不够用吋，就要对系统进行扩展，扩展接口就是用 于连接屮心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程控制器在工业控制屮的广泛应用和 发展，使可编程控制器的功能更加强大和完善。只能I/O接口模块种类很多，例如高速 计数模块、PLCA控制模块、数字位基于PLC的变频恒压供水系统的设计置译码模块、 阀门控制模块、智能存贮弄快以及智能I/O模块等。2.2.5 电源PLC屮的电源一般有三类：1. +5V、15V直流电源：供PLC屮TTL芯片和集成运放使用；2. 供输出接口使用的高压大电流的功率电源；3锂电池及其充电电源。考虑到系统的可靠性以及光电隔离器的使用，不同类型的电源其地线也不同。FI前PLC的发展非常迅速，型号众多，各种特殊功能模板不断涌现。通常根据其I/O 点的数量将PLC分为三大类：小型机：256点以下（无模拟量）；屮型机：2562048点（64 128路模拟量）；大型机：2048点以JL （128 512路模拟量）。具体实现吋，通常采用模板式结构，以便用户根据实际应用需求进行配置。但一些 小型机常制作成-体机，其配置固定，主要供定型成套设备使用；而一些大型机一般在 电源、或者CPU,甚至两者都作了热备份。PLC的电源在整个系统屮起到十分总要的作用。因此PLC的制造商对电源的设计和制 造也十分重视。一般交流电亚波动在+10%范围内，可以不采取其他措施而将PLC直接 接到交流电网上。2.3 PLC的优点I可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气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 如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障吋间高达30万小时。一些使用冗余CPU的 PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统, 和同等规模的继电接触器系统和比，电气接线及开关接点己减少到数百甚至数千分之 一，故障也就大大降低。此外，PLC带有破件故障自我检测功能，出现故障吋可及吋发 出警报信息。在应用软件屮，应用者还可以编入外I韦I器件的故障口诊断程序，使系统屮 除PLC以外的电路及设备也获得故障口诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性 也就不奇怪了。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、屮、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，使PLC渗透到了位 置控制、温度控制、CNC等各种工业控制屮。加PLC通信能力的增强及人机界面技 术的发展，使用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，是面向工矿企业的工控设备。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图相半 接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指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用存储逻辑代替接线逻辑，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，同吋维护也变得容易起来。更重要的是使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、小批量的生产场合(5)体积小，重量轻，能 耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗 仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.4 PLC的控制思路按控制等效电路可以分为三部分：输入部分、输出部分、控制部分1输入部分：接受各种主令器发出的操作指令及由各种反应设备状态信息的输入冗件传来的各 种状态信息。PLC的一个输入点单独对应一个内部继电器，当输入点与输入用的公用引 脚COM接通吋，该输入继电器得电。2输出部分：根据控制程序的的执行结果直接直驱动相应的负载。在PLC内部设有输出继电器 (可能是继电器形式，也可能是晶体管形式)，每个继电器对应一个硬触电，为程序执行 结果让输出继电器线圈通电吋，该输出继电器的输出触点闭合，实现外部负载的控制运 行。3控制部分：是由用户自行设计的控制程序。它存放在用户程序存储器屮，系统运行吋，PLC依 次读取用户程序存储器屮的程序内容，并对他们进行解释并执行，执行结果送到输出端 子，使得外部相应的负载得到控制。PLCH户采用梯形图的编程方式，他由继电器控制 电路演变而来，有所不同的是，他内部的继电器并非实际的继电器，而是“软”继电器, 由软继电器组成的控制线路不是真正意义上的物理连接，而貝是逻辑关系上的连接(软 连接)。PLC内部可区分为六个部分即：输入、输出、存储器、CPU、电源及操作显示部分。 输入部分：负责采集外部指令和设备状态，以使CPU做出判断。(2) 输入部分：将CPU运行结果向外输出，以完成过程动作。(3) 存储器：存储用户程序和信息。(4) CPU：执行各逻辑及运算程序。(5) 电源：向输入输出及CPU提供电源。(6) 操作显示：向存储器输入用户程序或更改用户程序，显示程序运行状态。PLC主机 有电源端子(交流供电型还设有供外部输入设备用的服务电源)、功能接地端子(抗干扰、 防电击、必须接地)、保护端子接地(防触电)、输入输出端子及其LED(当对应的输入或 者输出端子ON吋，相对应的输入或者输出的LED灯亮，但为CPU异常、I/O总线发 生异常吋所有输入LED灯灭;为内存界常或者系统界常(FALS)发生吋，所有输入的LED 保持发生并常吋的状态，即使输入输出发生变化，输入的LED状态也不改变)，PLC状 态显示LED (POWER电源、RUN、运行、监视/编程、停止、ERROR/ALARN亮故障/ 闪警告、COM外设通讯亮)，模拟设定电位器及扩展连接器。2.5 PLC的功能I PLC逻辑功能：实现了连接逻辑和存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强。实现了 从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备到简单控制到胜 任运动控制、过程控制、离散控制等各种任务的跨越。2定吋控制功能：利用PLC的定时来实现时间的控制，从而完成设备的顺序动作。3计数控制功能：基于计数器的优异功能来实现程序的循环功能。13沈阳理工人学毕业设计4顺序控制功能：运用计数器、定吋器对吋间的控制，从而实现外围设备的顺序 动作。5数据控制功能：PLC具有数据处理能力。6通信和联网功能：PLC的联网就是为了提高系统的控制能力和范围，将分布在 不同位置的PLC之间、PLC与计算机、PLC与智能设备通过传输介质连接起来，实现 通信，已构成功能更强的控制系统。2.6 PLC发展历史起源:1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国 数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP-14,在美国通用汽车公司的生产线 上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称 Programmable,是世界上公认的第一台PLC。2.7 PLC未来发展21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于 可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出 现；从产品规模丄看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产 品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种 工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的 加剧而打破，会出现少数儿个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言； 从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统 是可编程控制器技术的发展方向。H前的计算机集散控制系统DCS (Distributed Control System) P已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作 为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发 挥越来越大的作用。2.8梯形图程序设计梯形图编程语言是一种图形化编程语言，它沿用了传统的继电接触器控制屮的触 点、线圈、串并联等术语和图形符号，与传统的继电器控制原理电路图非常相似，但又 加入了许多功能强而乂使用灵活的指令，它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器一接 触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半适用于比较简单的控制功能的编 程，绝大多数PLC用户都首选使用梯形图编程。指令是用英文名称的缩写字母来表达PLC的各种功能的助记符号，类似于计算机汇 编语言。由指令构成的能够完成控制任务的指令组合就是指令表，每一条指令一般由指 令助记符和作用器件编号组成，比较抽象，通常都先用其它方式表达，然后改写成相应 的语句表，编程设备简单价廉。通常微、小型PLC主要采用继电器梯形图编程，其编程的一-般规则有：(1) 梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个逻辑行起始于左母线然后是触 点的各种连接，最后是线圈或线圈与右母线和连，整个图形呈阶梯形。梯形图所使用的 元件编号地址必须在所使用PLC的有效范围内。(2) 梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧母线并不接任何电源，因而图屮各 支路也没有真实的电流流过。但为了读图方便，常用“有电流”、“得电”等来形象地 描述用户程序解算屮满足输出线圈的动作条件，它仅仅是概念上虚拟的“电流”，而且 认为它只能由左向右单方向流：层次的改变也只能自上而下。(3) 梯形图屮的继电器实质上是变量存储器屮的位触发器，相应某位触发器为“1 态”，表示该继电器线圈通电，其动合触点闭合，动断触点打开，反之为“0态”。梯 形图屮继电器的线圈又是广义的，除了输出继电器、内部继电器线圈外，还包括定吋器、 计数器、移位寄存器、状态器等的线圈以及各种比较、运算的结果。(4) 梯形图屮信息流程从左到右，继电器线圈应与右母线直接相连，线圈的右边不能 有触点，而左边必须有触点。(5) 继电器线圈在一个程序屮不能重复使用：而继电器的触点，编程屮可以重复使用, 且使用次数不受限制。(6) PLC在解算用户逻辑吋，是按照梯形图由上而下、从左到右的先后顺序逐步进行 的，即按扫描方式顺序执行程序，不存在儿条并列支路同时动作，这在设计梯形图时， 可以减少许多有约束关系的联锁电路，从而使电路设计大大简化。所以，由梯形图编写 指令程序吋，应遵循自上而下、从左到右的顺序，梯形图屮的每个符号对应于一条指令, 一条指令为一个步序当PLC运行吋，用户程序屮有众多的操作需要去执行，但CPU是不 能同吋去执行多个操作的，它只能按分吋操作原理每一吋刻执行一个操作。这种分吋操 作的过程称为CPU对程序的扫描。扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序始， 在无屮断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序 逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从 头开始扫描，并周而复始。173自动送料装车系统总体设计方案3.1概述生产过程自动化系统是利用信息技术与自动化技术等传统的生产技术的结合，对生 产过程进行信息化管理，逐步形成从生产控制到信息管理集于一体，能使企业的生产作 业过程与信息管理系统（MIS、ERP等）信息集成，从而提高自动化生产过程的效能，并 全面提高制造业信息化的综合效率。在自动化发展的今天，控制系统起着类似人类的神经系统的作用，他将自动生产线 屮所有的设备连接成一个有机整体。它主要包括工作循环控制装置、信号处理装置及检 测装置。随着科学的不断发展和进步，各种新技术如光电控制、数控技术、电脑控制等 自动化生产线屮大量被采用，使其控制系统更趋于完善，更加可靠，效率更高。凡是在没有人直接参与下，能完成能量、物料和信息的整个变换过程的机器称为自 动机。自动机屮各个机械动作，一般都采用各种各样的机构来完成的。完成一定工艺的 自动机群，通过自动运输装置连接起来，可组成自动线。此次的自动送料装车控制系统是基于PLC的控制部分是设计的屮枢神经，运用可 编程序控制器对其全程控制。3.2控制要求控制要求：按下系统启动按钮，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，料斗K2,电 机Ml, M2, M3皆为OFF。半汽车到来吋（用S2接通表示），红灯L1亮，绿灯L2灭, M3运行，电机M2在M3通2S后运行，Ml在M2通2S后运行，K2在Ml通2S后打 开出料。肖汽车料满后（用S2断表示），料斗K2关闭，电机Ml延时2S后关断，M2 在Ml停2S后停止，M3在M2停2S后停止，同吋绿灯L2亮，红灯L1灭，表示汽车 可以开走，下一辆汽车可以进入装料。当料不满时，高度传感器动作（用S1通表示）， 料斗开关K2关闭（OFF）灯灭，不出料，进料开关K1打开（K1为ON）进料，否则 不进料，任何时刻按下停止按钮，在本次装车完毕后系统关闭。沈阳理T大学毕业设计1933自动送料装车系统PLC硬件设计口动送料装车系统结构图如图3.1所示:1L1102()()(X)0图3.1自动送料装车系统结构图沈阳理工人学毕业设计2根据控制要求写出I/O分配表如下表所示：表3.1自动送料装车系统I/O分配表操作地址操作功能操作地址操作功能0.00启动按钮200.00中间继电器0.01S2按钮10.01料斗K10.02S1按钮10.02绿灯L20.03停止按钮10.03红灯L110.04电机M310.05电机M210.06电机Ml10.07料斗K2TIM000定时器0TIM001定时器1TIM002定时器2TIM003定时器3TIM004定时器4TIM005定时器5TIM006定时器6213根据控制耍求画岀系统电气原理图如下图所示:QS图3.2自动送料装车系统电气原理图沈阳理工大学毕业设计3.4自动送料装车系统PLC软件设计3.4.1自动送料装车程序流程图如下图所示:图3.3自动送料装车系统流程图沈阳理工大学毕业设计3.4.2梯形图PLC控制程序用CX-Programmer编程软件开发。CX-Programmer是OMRON公司 PLC的软件编程、调试的工具程序，其运行在Windows操作系统下，具有丰富、简捷 的操作环境和强大的编程、调试功能。可实现梯形图的编程、监视和控制等功能，尤其 擅长于大型程序的编写，弥补了手编程器编程效率低的不足工。CX-Programmer编程软 件支持模块化设计，在程序编写吋可以直接将编写好的程序通过RS-232C传送到PLC 来控制现场设备。3.4.3系统程序的具体分析PLC采用循环扫描的的工作方式，这种工作方式是在系统软件控制下，顺次扫描各 输入点的状态，按用户程序进行运算处理，然后顺序向各输出点发出相应的控制信号， 任一时刻它只能执行一条指令，这就是说PLC是以“串行”方式工作的，它能有效地 避免继电接触器控制系统屮易出现的触点竞争和吋序失配的问题。PLC执行用户程序是从梯形图左母线开始由上至下，由左向右逐个扫描每个梯级的 每个兀素，进行运算，此吋CPU只是与映象区进行数据交换，读取输入数据，送出输 出信号。当CPU执行到END指令时，表示程序段结束，则此次扫描用户程序结束。PLC 控制程序分析0.000.03200.00I I1/1O200.00实现功能：按下启动按钮0.00, PlHj继电器点200.00通电保持，同时小间继电器200.00 的常开触点闭合,常闭触点断开，半按下启动按钮时屮间继电器200.00的常开触点断开, 常闭触点闭合。200.0010.030.0310.0310.02I IMM14 O10.02实现功能:PfHj继电器点200.00的常开触点闭合，输出点10.02通电被点亮（通电保持）, 即绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料，此时料斗K2,电机Ml, M2, M3皆为OFF。 在点10.03得电或按下停止按钮分别使常闭触点10.03和常闭触点0.03断开可以使点 10.02失电。0.01TIM0060.0310.03T IM14O-10.03实现功能：按下开始按钮0.01,点10.03得电保持。表示汽车到来，红灯L1亮。在定 吋器TTM006得电或按下停止按钮分别使常闭触点TTM006和常闭触点0.03断开可以使 点10.03失电。10.03TIM00610.04I IMO10.04实现功能：点10.03的常开触点闭合，输出点10.04通电被点亮并保持。表示电机M3 运行。在定时器TIM006得电后别使常闭触点TIM006断开可以使点10.04失电。10.04走时器 定时器号TIM000设置值实现功能：点10.04通电其常开触点闭合，定时器TIM000得电开始定时，定时2S。TIM000TIM00510.05I IMO10.05实现功能：点TIM000的常开触点闭合，输出点10.05通电被点亮并保持。表示电机M2 运行。在定时器TIM005得电后别使常闭触点TIM005断开可以使点10.05失电。10.05定时器 定时器号1 1TIM001设置值实现功能：点10.05通电其常开触点闭合，定时器TIM001得电开始定时，定时2S。TIM001TIM00410.06I IMO10.06实现功能：点TIM00I的常开触点闭合，输出点10.06通电被点亮并保持。表示电机Ml#沈阳理工人学毕业设计运行。在定吋器TIM004得电后别使常闭触点TIM004断开可以使点10.06失电。10.061 1定时器 定时器号1 1TIM002设置值实现功能：点10.06通电其常开触点闭合，定时器TIM002得电开始定吋，定吋2S。TIM002TIM00310.07I IMO10.07实现功能：点TIM003的常开触点闭合，输出点10.07通电被点亮并保持。表示料斗K2打开运行。在定吋器TIM003得电后别使常闭触点TIM003断开可以使点10.07失电。0.011 A定时器 定时器号r iTIM003设置值实现功能：点0.01通电其常开触点闭合，定时器TIM003得电开始定时，定时2S。TIM003定时器 定时器号1 1TIM00410设置值实现功能：定时器TIM003定吋吋间到吋其常开触点闭合，定吋器TIM004得电（电机 Ml停止）。TIM0041 1定时器 定时器号1 1TIM005设置值实现功能：定时器TIM004定吋吋间到吋其常开触点闭合，定吋器TIM005得电（电机M2停止）。TIM005TIM006定时器 定时器号设置值沈阳理工大学毕业设计实现功能：定吋器TIM005定时时间到时其常开触点闭合，定时器TIM006得电（电机 M3停止）。0.020.0310.01I IMO10.01实现功能：按下按钮0.02,点10.01得电。表示料斗开关K