装卸料小车PLC控制设计

1、 电气控制与PLC课程设计题目： 装卸料小车PLC控制设计 院 系: 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一五年六月PLC课程设计任务书一、基本情况 学时：1周 学分：1学分 适应班级：自动化1201-1202，电气工程1201-1204二、进度安排本设计共安排1周，合计30学时，具体分配如下：实习动员及准备工作： 1学时总体方案设计： 4学时硬件设计： 10学时软件设计： 10学时撰写设计报告： 4 学时总结： 1学时教师辅导： 随时三、基本要求1、课程设计的基本要求电气控制与PLC课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。其中理论设计又包括总体方案选择，硬件系统设

2、计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括模块化层次结构图，程序流程图，应用程序。程序设计是课程设计的关键环节，通过进一步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。2、课程设计的教学要求电气控制与PLC课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到6次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在指定的时间内方可外出。 课

3、程设计的任务相对分散，每3-4名学生组成一个小组，完成一个课题的设计。小组成员既有分工、又要协作，同一小组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考核按不及格处理。四、设计题目及控制要求题目： 装卸料小车PLC控制设计要求： 一辆小车在A,B两点之间运行，在A,B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关，停止，装料后再返回A地将料卸下。小车要求有4种控制方式。(1). 手动控制方式，(2

4、). 单周期运行控制方式，(3). 双周期运行控制方式，(4). 自动循环运行控制方式。1 手动控制要求 小车向前运行： 小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。小车向后运行： 小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后限位开关应停下来。料斗门打开控制： 小车必须在B点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10

5、秒种后电磁铁失电斗门关闭。车门打开控制： 小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时10秒种后电磁铁失电，车门关闭。2 单周期运行控制要求 小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。3 双周期运行控制要求 小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期的运行过程。4 自动循环控制方式要求 小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车

6、将在完成一个循环之后，结束运行。 在手动控制方式下不能运行，单周期，双周期和自动运行方式，反之，在单周期，双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。五、设计报告设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于2000字，图形绘制规范。设计报告的格式如下： 1、封面 2、摘要 3、目录4、正文(1) 所作题目的意义、本人所做的工作及系统的主要功能；(2) 方案选择及论证；(2) 硬件电路设计及描述（包括硬件的选型及电路图、输入输出接线图等的设计）；(3) 软件设计流程及描述（流程图及文字说明；(4) 源程序代码及调试；5、心得体会 6、参考文献

7、六、考核方法电气控制与PLC技术课程设计的考核方式为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优秀，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。 考核分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计报告 40%；设计答辩15%。有下列情形之一者，课程设计考核按不及格处理： 1、设计期间累计迟到、早退达8次；2、设计期间累计旷课达6节；3、设计报告雷同率超过50%或无设计报告；4、不能完成设计任务，达不到设计要求。摘 要本课程设计是装卸料小车PLC控制设计，传统的运料小车大都是继电器控制。而继器控制有着接线繁多

8、，故障率高且维护维修不易等缺点。装卸料采用PLC控 制 ，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，控制简单，维修容易。使用该设计不仅准确安全可靠，而且提高了劳动生产力，降低了工人劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。可编程控制器PLC以其丰富的I/O 接口模块，高可靠性，可以在装卸料控制系统的设计中起到十分重要。 关键词： PLC 装卸料小车 控制系统 I/O接口目录第1章 绪论11.1 项目概况11.2 运料小车的发展概况2第2章 送料小车的设计方案32.1 设计要求32.2 控制要求3第3章. 硬件系统的选择53.1 装卸料小车的控制系统总电路53.2 装卸料小车主要元器件的选择53.3

9、 PLC外部接线53.4 I/O分配及元器件表6第4章 软件的设计和仿真94.1 装卸料小车设计的流程图94.2 控制程序梯形图104.2.2 小车装卸料系统的梯形图11心得体会15第1章 绪论1.1 项目概况随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制器的范围。被称为可编程控制器（Programmable Controller PC简称PLC）。随着我国社会经济的迅速发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，为了改变落后的生产状态，缓解日趋紧张的供求关系，我们研究装卸料小车PLC控制设计。将PLC应用到运料小车电气控

10、制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。通信和数据连接功能选项使得PLC在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统控制要求、PLC选型、确定系统的I/O设备的数量及种类、控制流程设计、控制程序设计。PLC在运料小车控制系统中的应用，已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值，其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。控制系统在运输小车中的作用与地位：在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，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，对整

11、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，这样将给企业造成重大损失。 运输小车是基于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运输小车的运行，因此，运输小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。运输小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。1.2 运料小车的发展概况 由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段： （1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够

12、成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。 （2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。 （3）全自动控制：现阶段，由于PLC技术的向高性能 高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC

13、运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。第2章 装卸料小车PLC控制设计2.1 设计要求图2-1 装卸料小车图 一辆小车在A,B两点之间运行，在A,B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关，停止，装料后再返回A地将料卸下。2.2 控制要求小车要求有4种控制方式：（1）手动控制方式（2）单周期运行控制方式（3）双周期运行控制方式（4）自动循环运行控制方式1.手动控制方式在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车的向前、向后运行，以及车门的打开和料斗门的打开。小车的运

14、行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制，当电磁铁得电时，料斗门或斗门打开，失电时关闭。2.手动控制要求 小车向前运行：小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。小车向后运行：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后限位开关应停下来。料斗门打开控制：小车必须在B点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打

15、开，延时10秒种后电磁铁失电斗门关闭。车门打开控制：小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时10秒种后电磁铁失电，车门关闭。3.单周期运行控制要求 小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。4.双周期运行控制要求 小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期的运行过程。自动循环控制方式要求小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，

16、小车将在完成一个循环之后，结束运行。在手动控制方式下不能运行，单周期，双周期和自动运行方式，反之，在单周期，双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。第3章 . 硬件系统的选择3.1 装卸料小车的控制系统总电路 装卸料小车的主电路如图3-1所示：图3-1 主电路3.2 装卸料小车主要元器件的选择(1)三相笼型异步电动机Y132S2-2(2) ULDY-S12型电容传感器(3) LX1-11型限位开关(4)开关量I/O点数、模拟量I/O路数、电压等级及输出功率、内存容量。（根据运料小车输入输出设备的分配，在I/O方面只需要12个输入点和4个输出点，同时考虑适当的余量，选用FX2N-32MR的PL

17、C即可满足控制要求。）3.3 PLC外部接线小车控制系统有1个起动按钮、2个限位开关、4种控制方式的选择、正转启动按钮、反转启动按钮、车门打开按钮、斗门打开按钮、1个停止按钮开关共12个输入点。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异步电动机一个。电机有正转和反转两个状态，分别对应正转接触器KM1和反转接触器KM2，此外，还有一个输出控制斗门电磁铁YV1和输出控制车门电磁铁YV2，所以输出点应该有4个。3.4 I/O分配及元器件表该控制系统有1个起动按钮开关、2个限位开关、4种控制方式、正转启动按钮、反转启动按钮、车门打开按钮、斗门打开按钮、1个停止按钮开关共12个输入点。这个控

18、制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相异步电动机一个。电机有正转和反转两个状态，分别对应正转接触器KM1和反转接触器KM2，此外，还有一个输出控制斗门电磁铁YV1和输出控制车门电磁铁YV2，所以输出点应该有4个。对应的地址分配及元器件表如表3-1、表3 -2所示：表3-1 PLC I/O分配表输入信号 名称 代号 输入点编号起动按钮 SB1 X000前限位开关 SQ1 X001后限位开关 SQ2 X002手动方式 SA X003自动方式 SA X004单循环方式 SA X005双循环方式 SA X006正转启动按钮 SB2 X007反转启动按钮 SB3 X010车门打开按钮 SB4 X

19、011斗门打开按钮 SB5 X012停止按钮 SB6 X013输出信号 名称 代号 输出点编号正转继电器 KM1 Y000反转继电器 KM2 Y001斗门电磁铁 YV1 Y002车门电磁铁 YV2 Y003表3 -2元器件表名称 型号参数数量三菱PLCFX2N- 32MR- 001I/O总数为48；16个漏型输入端；16个晶体管输出端尺寸：35mm87mm89mm1低压断路器DZ47- 3P- 16A灭弧方式: 磁吹断路器1施耐德接触器CJX2额定绝缘电压690V；额定工作电压380V；额定工作电流至20A1熔断器RC1A10 额定电压:380V；额定电流：10A 工作频率：50Hz 1热继电

20、器JY-1频率50Hz/60Hz；额定电压:380V；额定电流：2A1三相异步电动机YR355M1-4电机型号：JYZ-12-4；额定频率50HZ；额定功率0.81KW； 额定电流2A ；转速1410r/min 1按钮TS1271尺寸：12mm*12mm；圆按钮；带灯轻触开关5限位开关 LX32 工作频率：50Hz；额定电流:5A；额定电压：380V2通电延时继电器ST3P-A额定电压220 V；额定电流：5A；频率：60HZ2电磁阀4V310-10额定电压：220V；频率50/60Hz2选择开关LW6-2 频率:50Hz额定电压:380V； 额定电流:5A1第4章 软件的设计和仿真4.1 装

21、卸料小车设计的流程图运料小车的运动如图4-1所示： 开始按下向前运行按钮 小车右行是否到达装料点B 否 装料10S 小车左行 是 是否到达卸料点A 否 否 卸料4S按下停止按钮 结束 是 图4-1 装卸料小车手动方式控制流程图运料小车由一台三相异步电动机控制，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上装料点B、卸料点A分别装有限位开关SQ1和SQ2，以判别小车是否到达该位置。另外对小车还需要一个总停按钮，一个起动按钮。如果是手动方式控制运行，则小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，小车向前运行到漏斗下面碰到前限位开关SQ1时应停下来，料斗门未关闭时不能运行。按下向后运行按

22、钮时，小车在A地点碰到后限位开关SQ2时应停下来，小车的车门在打开时不能运行。小车必须在B地点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒钟后电磁铁失电斗门关闭。同样，小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时4秒钟后电磁铁失电，车门关闭。采用单循环方式运行时，小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸4秒钟后，车门关闭。双循环方式运行

23、的话，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期运行过程。如果采用自动控制方式，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。在手动控制方式下不能进行单周期、双周期和自动运行方式，反之，在单周期、双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。4.2 控制程序梯形图4.2.1 梯形图的概念基本概念：母线，能流，软继电器，梯形图的逻辑运算。第一：母线，母线就是梯形图时最左和最右两侧的两条线，右边的母线一般不画。第二：能流，能流是一种概念上的、理论上的电流，规定它只可以从左边流向右边。第三：软继电器，软继电器其实就是一些存储单元，不是真正的物理量。第四：逻辑运算，逻辑运算是从梯形图的状态关系演变而来的，找出和图中各线圈相应的元件的实际状