PLC送料小车的设计

1、PLC送料小车课程设计题 目： 基于PLC的送料小车的设计 指导教师： 职称： 讲师 学生姓名： 王佳佳 学号： 专 业： 电气工程及其自动化 院 （系）： 机电工程学院 摘要 PLC是目前市场上应用范围最广的工业用编程控制器，鉴于其可靠性良好，接线简便，通用性强的特点，而且由于科技的进步，成本在不断地减少的同时，功能也在不断地增强，所以一直是工控应用的首选，应用领域也在不断地延伸。本设计是为了实现料车运行的的自动化和控制系统的简洁化，改变以往料车的控制过程过于复杂、依赖劳力和运行相对耗能的问题，使其能够以更为简单方便的操作，以更少的能源消耗，在更为复杂的环境下，能够更好地完成物料的传送任务，

2、满足产线的实际需求。整个设计囊括了电路、电子、编程等主要内容，对整个送料系统的设计做了相对详细的介绍，料车系统的选用器件、运用程序等都包涵其中，尤其是对整个系统的设计过程，做了详尽的描述。关键词：PLC 自动化 传送任务 AbstractPLC is currently on the market the most widely application scope of the program able controller used in industry,given its good reliability,convenient wiring,the character is tics o

3、f high universality,and because of the progress of science and technology,in constant to reduce the cost at the same time,the function is constantly enhanced.This design is to realize the automation of furnace running and the simplicity of the control system,change the control process of skip past t

4、oo complex,rely on labor and relative problems of energy dissipation operation.Make it to be more simple and convenient operation,with less energy consumption,in more complex environment,better able to complete the material transfer of a task,to meet the practical needs of production line.Design cap

5、sule over the circuit,electronic,programming,etc.The main content.The design of the feed system made a relatively detailed introduction,skip system selection of devices,applications and so on all inclusion among them.Especially the design described minutely.Keywords: PLC automation task目录1 绪论11.1 课题

6、提出的背景和意义11.2 送料小车的发展状况21.3 可编程控制器PLC的概括31.3.1 PLC的基本结构31.3.2 PLC的工作原理31.3.3 PLC的应用领域42 送料小车的设计方案62.1 设计内容62.2 设计要求62.3 系统方案的选择62.3.1 PLC与单片机控制的比较62.3.2 PLC的选择72.3.3 PLC的选择定型82.3.4 PLC系统的安装82.3.5 针对PLC的抗干扰措施83 控制系统103.1 控制系统的作用103.2 送料小车控制系统的介绍104 系统硬件的选择124.1 系统硬件的选型原则124.2 送料小车硬件的选择124.3 硬件接线控制原理图1

7、54.4 硬件的操作安全事项165 软件的设计和仿真185.1 送料小车设计的流程图185.2 系统的状态转移图195.3 系统的I/O分配表205.4 PLC的端子接线图205.5 系统的控制程序215.5.1 输入部分程序解释215.5.2 输出部分程序解释225.5.3 控制程序梯形图225.6 系统控制程序的仿真266 系统的安全保障措施296.1 系统的常见故障296.2 常见故障的处理296.3 对系统干扰的处理30总结与展望31致谢32参考文献33附录341 绪论1.1 课题提出的背景和意义在国家十二五规划的美好蓝图中，我们国家不但要在关键领域能够实现发展和突破，还要在基础工业领

8、域赶超发达国家。在政策的扶持下，我国无论是工业，还是农业领域，都得到了空前的发展。在这种情势下,产线需用控制器的需求量急剧增加。为改变我们落后的生产工艺,和缓解日趋紧张的市场供求关系,并冀以能够更好地服务国家经济发展，我们研究并设计了这款基于PLC控制系统的自动送料小车。PLC是专为工业环境应用而设计的，在工业科技迅猛发展的今天，各种控制系统、工业控制技术已经趋于完美，应用在绝大多数的工控企业的车床、产线上。PLC的最优秀的一面就是，通用性特别强，抗击干扰能力强，环境适应性强，能够符合工业生产的基本要求，能够完成系统的自动化，人性化，完成人力不能够完成的工作指标。而且生产成本不断地较少，使得P

9、LC在工农业机械应用领域得到了广泛的应用。步入新世纪之后，中国为实现民族的伟大复兴，加快关键领域的发展、增强国家支柱产业、朝阳产业的发展，进一步缩小与国际先进水平的悬殊，还面临着很多问题需要解决，但同时也伴随着诸多有利条件。我国处于经济发展的过渡时期，各种工业配套设施齐全，发展成就熠熠夺目，更兼近代中西方文明交流融合。既可以在过去的失败和教训中得到宝贵经验，也可以从国外学得先进技术，先进的学术，供我们发展应用。在国家推出的科教政策，人才战略等政策中，只要坚持发展自主工业，壮大民族企业，实现祖国工业不受制于人，实现关键技术的自主研发，关键设备的自给自足就为期不远。把自主创新放在全部科研工作的第一

10、位。PLC应用技术是现代工业科技的基础，在工业的发展道路上，起着关键性的作用。而我国的市场基本被外国品牌蚕食殆尽。大量的工控企业都会在选择应用芯片时，首选外国知名品牌，诸如三菱、西门子、LG等。这不但使得我国的关键设备依赖进口，受制于人，长此以往，将会使我国的发展命脉遭受威胁。所以要在引进西方产品的同时，不断加强民族企业、本土企业的自主发展意识，能够不断加强企业创新文化的推广和建设，与国际前沿看齐，学习、借鉴一切优秀的创新文明成果，不但在PLC领域，而且要深入到各个产业、行业，力求能够大幅提高企业对外竞争力。以不断提高我国工业科技，提高综合国力，增强竞争力。送料小车控制系统采用了PLC可编程控

11、制器控制。PLC的模块化配置和接线端子简化要比以往好的继电器控制简洁高效，从而节省出了大量的器件配置，减少了许多不稳定因素，减轻了维修护理工作，可以节省大笔费用。因其方便可靠，通用，故能够满足不同企业的不同的生产需求，通过改变输入程序就可以实现控制的改变，既节约了成本，又提高了生产效率是针对市场设计的、切合实际的料车送料设计。我国企业现代化生产链条的不断延伸，生产工艺的不断深化，使得各种初级或成品生产物的运输和传送成了生产物流系统中的关键一环。送料小车就是基于这种现状，应运而生的相对简单，而又方便实用的控制系统。随着技术的发展，工业生产线上的各环节运输控制系统已经非常成熟，也非常广泛的采用了P

12、LC控制系统，而且国内外很多厂家还研制了出了专用的控制芯片，我国许多企业的生产线上安装着外国生产的料车系统，虽然可用但成本高，受人牵制，为了国家发展的特殊需要，应把自动控技制术成熟的利用到我们的各种工控生产线上，让该系统能够在各种复杂恶劣的环境下按照人们的需求工作，所以开发成本更低、更加安全可靠的料车系统已是必然。本设计基于小型PLC控制，而设计的小车送料系统，将会使送料系统的控制更为简便，操作更加简单，运行更为可靠和高效。1.2 送料小车的发展概况在工业技术不断革新的前提下，各主要PLC得以不断地升级和发展。在生产用的送料小车上它的应用也不断的趋于成熟，而且无论从工艺安全，还是工作效率方面都

13、取得了长足进步。而在未来，无论是PLC还是送料小车的运用都还将拥有巨大的市场。在工业历史上，送料小车大致经历了如下几个阶段： 第一阶段：在最初的送料系统控制系统中，不论是传送型的，还是料车往复系统，已经开始采用PLC控制。但是出于当时面临一定的技术问题的原因，使得实际生产时工控企业都不得不选择了更为复杂的行施方案，采用了初级继电器逻辑控制,来实现对产线的控制，而这些系统中大多数采用继电器等电器元件作为控制元件,使得整个控制系统在实际的生产过程中实施起来难度很大，在后续的后勤服务，维修等也面临许多问题。除此之外，完全依赖工作人员的操作，来实现系统的正常运行，也会使生产效率大为折扣， 同时也增加了

14、各方面的运营成本，对市场造成了一些不良影响。第二阶段：二十世纪末期，科学技术的发展已经相当成熟，于是料车的生产开始同计算机相结合，开始了它的自动化阶段，虽然也暴露出它的一些问题，但相对于手动操作阶段，进步是明显的，这也使得工业生产大大得减少了人力资源，提高了物流运输的效率，工业的生产也因此而迈上了新的台阶。PLC和电脑的结合，一起控制料车的正常运行是生产力的巨大飞跃。第三阶段：迈入新世纪后，由于人力资源成本的剧增，企业要求工业自主生产、自动化生产管理的水平空前提高，无论是采矿冶铁（如中铝集团），还是配套加工（如富士康），都在大力推行控制系统的自动化。在这一时期，无论是国际PLC主要供应商西门子

15、还是三菱等都相继开发出更高效的产品，PLC开始采用更加优良的中央处理器，容量相对之前有了大幅的提升，运作处理的速度也更令人满意。此时，把它运用到工业运料小车的控制系统中，已经可以实现无人现场操作，无人专门管理的理想状态。在全自动化生产要求的大背景环境下，基于PLC的运料小车系统具有更多优点：操作所用指令更加简单，自主运作也使得系统更加高效，可靠性大为增加，企业生产运营成本也因此进一步降低，产线生产布局也因此更为合理。1.3 可编程控制器（PLC）的概况可编程序控制器（PLC）即一种工业用的数字运算操作电子系统，专为在工业环境情况下的正常运用进行设计。它采用了可以编程序的存储器，用以存储其内外部

16、需要执行的逻辑运算，计数和定时，顺序控制以及算术运算等操作指令，并且能够通过其输入和输出的各模块，来控制各种类型的工业机械生产过程。它可以更好地面向市场用户，所以，编程更加简单和高效，方便操作。而有关的外围设备，必须符合工业化系统的标准，严格依照适于扩展功能的准则来设计。1.3.1 PLC的基本结构PLC是典型的计算机结构的控制器。硬件部分主要有运算器和中央处理器，即CPU、存储器部分、特制的输入和输出接口电路、编程器模块和电源等模块组成。(1)CPU模块是PLC的最核心装备，有些PLC甚至不只有一个CPU，中央处理器（CPU)可以接受和储存程序、数据，从而控制各个相关电路。(2)存储器是PL

17、C的储存模块，一般分为可读和只读存储器（RAM/ROM）。二者一起用于存放系统自带的程序和根据用户需求的输入程序和各项工作数据。(3)输入输出模块是PLC对外联系的通道，根据PLC处理能力的不同和大小，输入输出的能力也不同。但一般都会有备用的可扩展接口。(4)电源模块是PLC的内部各个模块得电、用以驱动的电流来源，可以是直流，也可以是交流电。(5)编程器模块一般会分为图行编程器和简易编程器，可以在线监视PLC内部的参数，主要是由显示器、键盘、外存储器接口组成。(6)另外，EPROM写入器等其它外部设备也是PLC的常用外部设备。1.3.2 PLC的工作原理PLC和计算机系统无论是在构造理论，还是

18、运作效果上，都有着极其深厚的渊源。区别在于此二者的工作方式：后者工作方式表现为：集中性输入，集中性输出，电路循环扫描、刷新。PLC正在工作状态时，其工作过程一般分为三个基本步骤：第一输入采样，第二程序执行，第三输出刷新。这三个步骤即为一个扫描周期，在一次工作时间内，PLC的中央处理器一遍遍的重复着这种循环指令，最终完成它的指令程序控制，完成所需工作。 PLC与外部的硬件设备进行指令传输时，需要在其内部建立与之匹配的I/O映像区，使得对其输入和输出的点基本一致，而且，输入的各点和输出的各点都有自身对应的寄存器地址，在其正常运行的时候，会把本次采集到的信号存于I/O区域对应位置编码上，同一时刻，将

19、其运算所得到的结果发送到各自对应的编址上。外围设备正是与这些存储区域的输入和输出进行数据交换处理，而不是直接和硬件设备进行联系。PLC的循环扫描。PLC要进行正常工作，以存储和输送指令，就必须在上电之初就先清除其内部的继电信号，将定时计时器复位，为本次的正常工作清理障碍。同时CPU要开始自诊断，确保该系统的正常工作。在与外部设备的信息交换中，需要对用户的自主程序进行循环扫描，一个周期的扫描时间和客户所用的程序多少相关。而小型的PLC一般只是集中地输入输出，进一步的增强了其工作可靠性。PLC在执行写入程序时，一般必须按照一定的顺序进行：即由上及下、从左至右，然后再存到各个元件的映像寄存器中。PL

20、C在执行完各个程序后，会在输出锁存寄存器之中，把输出几点起始的状态进行储存，并且再经过放大功率等程序，把之前的各种状态，变换为可以与外部设备相兼容的电信号，最后经由输出端子驱动外部负载。1.3.3 PLC的应用领域PLC的相对于之前开发的所有控制器都有着更加优秀的基本特性：编程简单方便，容易操作，成本相对低廉，便于集成投产；不必刻意更改PLC的硬件系统，只需要根据不同的客户需求，将输入程序做出改动，就可以满足需要。而且，可以将存储容量扩展以适应新的需求，具有极其优秀的通用性。故而，在市场上得到了广泛应用。当前，PLC在国际上已得到了广泛的认可，无论是国内还是国外，已经广泛的应用于石化工业，采矿

21、冶炼工业，钢铁、机械制造，汽车的制造和维修，城市的公共管理等等行业中。主要的应用领域通常为以下几种：(1)开关逻辑量控制无论是哪个时期的PLC，这都是其最为广泛的应用领域。它取代了传统的继电器顺序控制电路，使控制系统较继电控制大为简化。虽然基本上所有的控制系统都表现为逻辑控制，然而它的问世具有划时代的意义。 (2)运动控制PLC可以根据市场的要求，开发配置专门的特殊模块，用以控制步进电机和伺服电机的运行位置，依赖这些特殊模块，可以实现对步进电机、伺服电机作业的圆环运动或者往复运动的控制。(3)数据处理PLC具有数学运算、数据的传输与转换等功能，不但能够对众多高速计数器的输入脉冲完成迅速采集，还

22、可以对大量的复杂数据进行处理。并且在冶金工业、石料业等方面有大规模数据处理需求的工控企业有着广泛的应用。(4)工业过程控制在实际的工业工艺流程中，许多工业领域都会面临一些不断地存在变化的量，诸如温度量、气动量等模拟量，这给实际的工业生产带来许多不便。为解决模拟量的监测和控制问题，PLC采用相应的模拟与数字的转换模块及不同的控制算法程序来处理模拟量，对其完成必要的闭环系统控制。而比例积分调节是应用得较普遍的一种调节方法。过程控制在造纸、塑料、石化控制等领域有非常广泛的应用。是非常有效的一种工业控制系统调节装置。PLC的模拟量理论控制系统如图1.3.312 所示。 1A/D D/A给定量 偏差信号

23、 偏差脉冲 扰动 模拟量 数字量 模 拟 3 2 输出量 量 图1.3.3 典型数字控制系统结构图 1-计算机；2-控制对象；3检测装置 (5)多级控制网络系统PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。在各主要科技公司的技术革新下，目前市场上的PLC都具有串并联通信接口，互相之间的通讯和信息交换非常方便。所以同一款PLC，也可以在硬件和软件设备进行不同程度的更改后，满足不同的实际生产需求。一而在现场总线技术的发展前提下，整个生产系统可以通过总线段的连接而汇成一个网络系统，甚至可以完成数据的远程共享，实现足不出户的网络控制。2 送料小车的设计方案2.1 设计内容(1)以PLC控

24、制器为主控制器，设计一款能够自主运行的送料小车。(2)确定送料小车控制系统的总体设计方案；确定料车的工作方式；确定送料小车的工作应用范围；选用PLC的种类，PLC的型号；选用拖动电机的型号；选用传感器的种类和型号；按照设计方案绘制整个运行系统流程图；绘出必要的电气原理图形；按照要求编写可输入控制程序，并进行在线模拟仿真等。2.2 设计要求(1)小车启动后，在装料处装物料，然后运行至卸料处卸载物料。具体为在装料处有必要的延时作为装料时间，然后在卸料处的卸料有延时保障。卸完物料后，电机反转，小车自动走向装料处，准备下一次的输料运行。(2)有过载保护。有自动的小车出轨断电保护。(3)料车能够在PLC

25、系统的控制下，在产线按照预定要求在装填物料和卸下物料的两点之间自动往复工作，能够不依赖人的监视，自主运行。(4)熟悉PLC的组成结构，工作原理，明确PLC及网络通信技术的应用原理和优缺点。巩固电力电子技术的学习，对电路原理作进一步的了解。努力掌握编程的方法并且编制出切实可用的可输入程序，在设计中汇编PLC指令程序并做系统仿真，学会梯形图和语句指令的操作。熟练掌握其实际操作的各个步骤，落实PLC的专业学习。(5)能够熟练地掌握PLC的应用，学会从整体把握PLC控制系统设计的思路。明确PLC的应用范围，学以致用。把握专业学习和生产运用的关系。并且能够独立做出简单的工业设计。2.3 系统方案的选择2

26、.3.1 PLC与单片机控制的比较 送料小车的控制系统实现方式可以根据具体的需要而选择不同的控制元件，既可以用单片机、也可以是可编程控制器PLC等元器件来实现。具体方案应视具体情况而定。单片机时下已成为计算机发展和应用的一个重要方面。单片机的应用的重要意义在于，它的应用彻底的改变了最初的工业控制系统的设定模式，而且大大的简化了控制程序。在单片机问世之前，人们只能够依赖数字电路或者是模拟电路来实现对工业生产机械的控制。而单片机诞生以后，使得计算机的应用领域进一步延伸，直接扩展到工业生产的各个方面。而且随着科技工业的不断发展，单片机的生产工艺在不断地改进，它的功能在原先基础之上，正在不断的加强，成

27、本也在逐步的下降，这也使得市场不断地扩大，一些简单的操作系统首选单片机。单片机实物如图2.3.1所示： 图2.3.1 单片机实物图可是由于单片机自身具有一定的局限性，比如控制系统相对复杂于PLC，系统电路的模拟、电子信号的传输转换，输入输出能力弱于PLC，抗干扰能力有限，最突出的是处理数据的能力不足。故而，随着工业科技的发展需求，PLC更能满足生产需要。它的编程操作可靠性能、功能质量以及维护方面都要优于单片机。鉴于此，自动送料小车的设计，采用了PLC可编程控制器，以期拥有更好的运行性能，使得运行指令更为简单，控制更为方便，运送效率更为高效，运作成本更低，更加符合市场的要求。因此，最终设计选择了

28、用可编程控制器（PLC）来实现送料小车系统的控制。2.3.2 PLC的选择目前在市场上投放的PLC产品有很多，无论是国外还是国内都相继开发出了不同系列，功能各异的产品，并广泛的运行在各个工业控制领域。知名的品牌有德国的西门子（SIEMENS）系列，日本的欧姆龙（OMRON）系列,法国的TE系列，美国的A-B(ALLEN-BRALLY)系列,国产的台达系列等。在选择机型时，要考虑到满足机械设备运行的使用为根本，同时兼顾成本。机型的选用主要是从一下几个方面来考虑： (1)根据切实需求选择优先选择和运行设备的控制系统上已经运用的控制芯片同一型号的PLC，至少应该是一个系列的PLC，这样不但可以使控制

29、系统兼容，资源共享，还可以很大的程度上简化管理操作，提高性价比。 (2)不要盲目求高 不同的运行设备，不同的产业、产线对于控制系统的要求是不一样的。所选机型只要是满足自己的生产要求就好，不必盲目，只要先进。选用成熟机型 (3)要尽量选择市场应用成熟的机型，这样不但操作管理简单，而且运行也更加可靠。(4) 考虑I/O点的多少 由于产业发展的原因，往往工业控制要做出不同程度的调整，所以在最初选择PLC的时候就应当做到有备无患。在满足当下控制系统的要求后，再按照比实际应用的输入输出点数多出百分之二十左右的原则配备。(5)考虑存储容量 正如I/O点数一样，在选购PLC的时候也要考虑到它的容量大小是否可

30、以满足生产的长期要求。对系统运算处理的要求，对开关量实行控制的要求，对内对外通信出来的要求等都应当做出计算后，再留出必要空间以备调整应用。 (6)根据PLC的输出负载的特点选型充分考虑PLC输出的负载是电磁继电型，还是晶闸管继电型，是交流还是直流型等，以此作为必要的根据，来选择合适的PLC。(7)对PLC结构形式的选择市场上有大型的、中型的、小型的PLC，除了有体积的不同之外，功能不尽一样。一些小型的PLC不但体积小，价格实惠，其功能也不输与大型PLC。其整体式、模块式的结构使得应用起来更为方便。模块化，人性化的结构布局也更受欢迎。模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、输出模块组合的设计方

31、法，比早期的一体式设计要更为灵活，通用性更强，所以在选择时要选择更为简单易用的PLC。2.3.3 PLC的选择定型根据设计要求，控制系统的输入量有：启动、延时和停止按钮信号，一到七号开关分别为SB1、SB2、SB3、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4之间的系统输出信号有：控制料车前进、后退的接触器的各个驱动信号，电机运行的延时信号。共需实际输人点数8个，输出点数4个，该设计选用日本三菱公司的FX1S-30MR-001型PLC，其输入点数为16点，输出点数为I4点，满足本设计的要求。2.3.4 PLC系统的安装在工业场所有限或者作业规模不大的的情况下，一般会选择不具有远程功能的PLC；而有远程功能的

32、PLC则会被用在场地规模较大的控制系统中。在远程系统中，其本地站一般会设在集中控制室内，远程站则大多会设在低压配电室，这样的做法虽然能够使运营成本节约，也相对方便管理，但也暴露出一些问题，比如电磁干扰等，这就要求企业在实际生产中进行权衡。PLC不能够安装在高温、高湿度，特别是震荡比较严重的环境。2.3.5 针对PLC的抗干扰措施在多数的生产型企业里，生产环节都相对不是在绝对理想控制状态下，不论是生产，还是系统本身带来的干扰都会层出不穷，所以在保障生产的同时，采取一些抗干扰措施对企业非常必要。PLC供电电源一般为交流220V左右，可选择空间非常大，也为客户实际生产提供了方便。但为了更加有效的抵抗

33、各种扰动，还要加装一些必要的电源净化元件(如变频器、电源滤波器等)，设置一定的缓冲电路，来减少控制电子器件的损坏。同时对电网谐波的防御措施也应该加装平波电抗器等，以减小高低频脉冲干扰。此外，对控制器加装防护罩，通风散热等也是行之有效的做法。PLC的实物图如图2.3.5所示 图2.3.5 FX1S型PLC实物图3 控制系统3.1 控制系统的作用控制系统是整个生产线的灵魂，它按照预定程序按部就班的指挥整个产线的正常、有序的工作。对整个生产线起着中枢作用。这款送料小车是基于PLC的控制系统来设计的。PLC技术已广泛地应用在生产、科研的各个领域，已经发展成为一种比较成熟的技术。基于此，选用三菱PLC将

34、会对料车的控制系统带来很大的帮助，使之能够实现设计预想的自动，简便。送料小车的每一步运行都会听命于控制系统的指令，因此控制系统的设计优劣直接决定了送料小车运行性能的好坏。送料小车是否能够正常运行、工作效率的高低，甚至是维护的方便与否都与控制系统息息相关。所以对于控制系统的设计是整个设计的重中之重。3.2 控制系统介绍控制系统主要是用于控制送料小车的自动送料。它能够在自动送料效率不减的前提下，使得硬件配置更为简便，操作指令也更加简单。如图3.2-1所示为送料小车示意图。 1 2 A B A B SQ2 SQ4 SQ3 SQ1 图3 .2-1 料车工作运行示意图 1 装料地点；2 卸料地点；A/B

35、 挡铁；SQ1/SQ2 限位开关；SQ3/SQ4 延时开关控制的具体要求如下：如上图3.2-1所示，当料车行驶到1的时候，开始装填物料，2是物料卸载点。A和B是挡铁，SQ3和SQ4是装卸料延时互锁开关，控制电机的运行和装料、卸料。SQ2和SQ1是限位开关，起着方向运行的极限保护作用。运行之初，料车在产线的随意地点，装料地点1处装料，用时10s，之后在系统的控制下，自动运行至2处倾泻物料，料车如若运行碰到挡铁B，触发SQ3的瞬间，电机停止转动，同时，延时开关的常开触点闭合，延时启动，5s之后，卸料完成。完成卸料工作后，延时开关的常闭触点闭合，电机反转，料车自动于产线返回装填物料处。料车返回至1处

36、，碰到挡铁A，触发SQ4，常闭触点断开，电机停止运行，同时延时开关的常开触点闭合，延时开始，10s后物料装填完毕，料车向右行驶，并于2处卸料，5s卸料完成，然后返回装填物料，准备进行下一次的工作。依此往复，循环工作，安全自动运行。如图3.2-1所示。（实际生产中，可以根据需要，增减卸料地点）。PLC控制系统的输入和输出关系控制原理示意图如下图3.2-2所示： PLC 启动按钮 停止按钮 继电器 延时开关 限位开关 图3.2-2 PLC控制电路示意图 4 系统硬件的选择4.1 系统硬件的选型原则(1)电机的选择原则;对于电动机的选择，不但要看其额定功率的大小，而且更主要的影响因素是生产机械对经济

37、方面和技术层面的要求。所以在选择时，要求拖动电机的性能要能够满足生产需求的前提下，尽量选择结构简单，价位合适，便于维护的电动机。(2)传感器的选择原则：传感器的选择主要有六大制约因素：精度和成本之间的权衡，灵敏度和干扰之间的矛盾，可靠性和工作环境之间的统一，线性范围、频率响应和工作变量之间的选择，稳定性的决定性影响。此外，还要考虑选用条件要求：补偿与校正能力以及抗干扰能力等。传感器是一种物理测量装置，能够探测感受外界的信号检测，并将检测到的各个量以物理量的形式显示和输出。无论何种型号，都已在工业生产中广泛的应用。(3) 开关的选择原则：无论什么开关，首先要求工作安全，可靠，而且由于开关是一个活

38、动频率极高的电器元件，所以要求开关经久耐用，使用方便。开关的质量是选择的关键，要求开关在接通和断开电流时能够有效地承载电流，不能够有大量电弧产生。能够在额定通过电流的范围内安全工作，真实可靠、有效地保障生产的正常进行。(4)变频器的选择原则：变频器是现今市场上比较受欢迎的一种工业机械控制装备，加装之后可以使产线工作运行更加令人满意。变频器是通过和拖动电机的配合使用，来改变电机的转速等指标，以达到节能等最终目的。装置包括了整流单元，高容量电容，逆变器和控制器等。电信号的给定方式也随着不同的要求而有不同。 它的工作原理是通过改变供给电机工作的电源频率来控制电机（交流电机）或其他设备。变频器的工作包

39、含了整流，滤波，逆变等过程，内部设置有特殊晶闸管，用以开断、调整输出，使得电机可以获得切实可用的电压和电流。在选择时，要考察变频器的自身参数、性能指标，考虑生产的实际需求。4.2 送料小车硬件的选择(1)拖动电机的选择：设计采用三相笼型异步电动机。三相笼型异步电机相对具有更好的稳定性能，能够应付更为复杂的生产环境。由于拖动电机的启动需要很大的电流，将会对附近电网和电机本身造成很大的负面影响，设计采用了电机定子串电阻降压启动方式。根据设计需要，选择三相笼型异步电动机Y132S2-2，如图4.2-1，Y：异步电动机；132：机座中心高（mm）；S2:短机座；2：磁极数；频率：50HZ；额定电压：3

40、80V；工作方式：连续；接法：三角形接法。拖动电机实物图如图4.2-1所示。 图4.2-1 三相笼形异步电机实物图 为了保障人、机安全，有效解决系统在启动之初，电机的启动电流过大，导致附近电网电压严重降低；并且电机自身因为启动电流非常大，也会有因电流过大而烧毁电机的可能，故而设计采用了定子串电阻的降压启动，以减小电机的启动电流。 降压启动的主电路图如下图所示:其中KM1和KM2是控制电机正反转的常开触点；KM3和KM4将在延时继电器的辅助下，作为电机降压启动，短接电阻的辅助触点。在系统得电后，KM1/KM2将得电，常开状态转换为常闭，在通电延时继电器的延时时间到后，KM3/KM4的常开触点将会

41、装换为常闭，将电阻R短接，从而实现电机的降压启动。在整个系统的正常运行中，由于料车不停地往复，所以电机不停地启动工作。电机降压启动主电路图如图4.2-2所示： 图4.2-2 控制电路定子串电阻降压启动主电路图 (2)传感器的选择 ：设计中选择采用物位传感器（料位传感器）家族中的电容式传感器。其工作特点是将所测到的变化量转化为电容量的变化，检测灵敏可靠。在料车的车厢上下各安装一个金属探头进行检测，自动检测物料的料面是否达到上限或下限，并以灯光形式指示出来，以此来断定是不是要继续加料。其价格低，精度高，线性好。设计选用ULDY-S12型电容传感器。实物图如图4.2-3,ULDY-S12的主要参数如

42、表4.2-1所示： 图4.2-3 物位传感器实物图表4.2-1 ULDY-S12物位传感器的主要参数型号 ULDY-S12电源电压 AC 220V;DC 24V 50HZ相对湿度 85/100输出信号 两组常开、常闭触点环境温度 -400C+600C探头材质 不锈钢介电常数 1.6安装方式 顶部安装 (3)行程开关的选择 ： 行程开关又叫作限位开关，在机械生产中，一般用来实现对运动机械的实际位置状态监控，对机械的运动进行顺序的控制。从而达到在实际生产中能够对产线和车床实时实地的保护，限制运动部件的非正常行程，起到对设备的限位保护作用。它的工作原理是：在机械运行的必经线路上（预先设定地点），将行

43、程开关预先安置，在运动设备正常运行的时候，行程开关处于一种常闭状态，不起作用；一旦设备运行异常，超出了正常设定的运行范围，而继续前行，设备上的特定模块就会触动行程开关，其工作状态就会发生改变，由之前的常闭转换为常开，切断设备电路，达到保护机械运行的效果。所以行程开关是一种被动地触动运动部件模块的行程位置，从而切换电路的低压电器，这一工作原理与普通按钮类似。行程开关在本设计中用以控制送料小车的左右行程、进行终端异常运行的限位保护。行程开关根据自身不同的组成结构可以分成不同的种类，如滚动、组合式等。 送料小车的机械车床采用直动式行程开关。因为直动式开关不但开关灵敏，而且节能可靠。本设计我采用LX1

44、-11型限位开关。LX1-11型行程开关主要参数见表4.2-2。实物图见图4.2-4。表4.2-2 LX1-11型限位开关主要参数 型号 额定电压 额定电流 工作温度范围 LX1-11K AC220(V） 56（A) -200 C+400C 图 4.2-4 LX1-11K型行程开关（左）、FR-F740变频器（右）(4) 变频器的选择：变频器的应用是工业生产的巨大进步，但是变频器的应用也不是完美无缺，也存在许多负面影响，如输出的波中有许多谐波，会使电机无法正常工作，为解决这一问题，需要加装必要的滤波电路，在通过滤波后，才可以将得到的新电压、电流信号输给电机用。由于这一技术的应用，使得工业生产大为方便，但是其价位也较高，在实际生产中，应该权衡经济因素来确定是否应用变频器。送料小车采用变频器为三菱公司的FR-F740型，功率参数为0.4500KW，内置独立的RS485通讯接口和噪声滤波器等。实物图如图4.2-4所示。4.3 硬件接线控制原理图 在电气设备和工业生产中，控制电路以执行电器为对象，电气控制系统将接触器等元器件以规定方式联接而成的电路，就是电气控制电路。一般的控制原理图包括主电路和控制电路。电气原理图是为了便于使操作人员更快地分析控制电路而绘制的，根据清晰 而简单的原则，表示出各个电子元器件之间的关系，以及