运货小车的多方式运行

1、学号： 学年 第 学期 课课 程程 设设 计计 报报 告告题题 目：目： 运货小车的多方式运行运货小车的多方式运行 专专 业：业： 0 0 自动化自动化 成成 绩：绩： 电气工程系2011 年 12 月 2 日课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 2一设计目的运货小车多方式运行的 plc 控制二、设计任务1、完整的程序及程序设计说明；2、控制程序的功能说明；3、电气原理图4、接线图三、具体要求当小车停在限位开关 x2 处，假定小车开始为空车。按下启动按钮x0，小车前进，碰到限位开关 x1 后，翻斗门打开装货；10s 后小车后退，到限位开关 x2 后，打开小车底门放货，7s 后放完货，小车停

2、止。控制要求如下：（1）手动控制。（2）自动单周控制，小车往返运行一次后停在初始端等待下次启动。（3）自动连续，小车启动后自动往返运行。（4）往返运行两次后，回到初始端停下，等待启动。3摘摘 要要近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛发展，可编程逻辑控制器技术已经广泛应用于自动化控制领域，可编程逻辑控制器以其高可靠性和操作简单等特点，已经形成了一种工业趋势。目前，在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用 plc 程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且

3、程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以三菱 fx 系列 plc 为例，简单设计自动仓库运料小车控制系统。本次课程设计中通过各仓库行程开关的通断情况判断小车当前位置，以便了解呼叫位置和小车当前位置的相对情况，从而控制电动机的正转、反转和停止，达到了对运料小车自动控制的设计要求关键词：s7-200；运料小车；电动机；行程开关4目 录第 1 章 绪论.1第 2 章 课程设计的方案.32.1 概述 .32.2 方案设计 .3第 3 章 硬件设计.53.1 系统功能及 i/o 点配置 .5第 4 章 软件设计.74.1 程序设计流程 .74.2 程序设计内容 .9第 5 章 系统测试

4、与分析.14参考文献.151第 1 章 绪论由于单片机、plc 等控制器的不断发展和革新，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：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单片机、plc 等控制器来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，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。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单片机、

5、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单片机、plc 在运料小车控制系统在自动方面的应用。全自动控制：现阶段由于单片机、plc 技术的向高性能 高速度、大容量发展大型单片机、plc 等大多采用多 cpu 结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将单片机、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，用同时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。企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成2为生产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动控制正是用来实现输送生产物的控制系统，本文用可编程逻

6、辑控制器（plc）来做控制器设计运料小车自动控制系统，让 plc 技术与自动化技术相结合，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，降低使生产成本，易控制，安全可靠，效率高等优点。运料小车模型如图 1.1 所示。前进（y0）后退（y2）sq1(x1)sq2(x2)启动（x0)装货 y1卸货 y3图 1.13第 2 章 课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计自动仓库运料小车控制系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“plc”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握运料小车设计的基本方法。系统功能介绍: 当小车停在

7、限位开关 x2 处，假定小车开始为空车。按下启动按钮 x0，小车前进，碰到限位开关 x1 后，翻斗门打开装货；10s 后小车后退，到限位开关 x2 后，打开小车底门放货，7s 后放完货，小车停止。控制要求如下：（1）手动控制。（2）自动单周控制，小车往返运行一次后停在初始端等待下次启动。（3）自动连续，小车启动后自动往返运行。（4）往返运行两次后，回到初始端停下，等待启动2.2 方案设计在自动仓库运料小车控制系统中以 plc 为核心，通过各种输入端接收各种输入信号，处理后经输出端输出控制信号，通过控制器里的继电器等电器开关的开通与闭合来控制运料小车的左行、右行和停止。本次设计选用三菱 fx 系

8、列 plc，三菱 fx 系列 plc 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。三菱 fx 系列的功能强大，可实现复杂控制功能。三菱 fx 系列具有极高的性价比，可靠性，指令集丰富，易于掌握，操作便捷，内置集成功能丰富，具有实时特性，通讯能力强，扩展模块。4根据控制任务和要求所设计的方案流程如图 2.1 所示 图 2.1 控制方案流程图 在图 2.1 中，可以看到，本次设计的核心思想是：通过 plc 控制电动机的正转和反转实现小车的前进和后退，并在一定条件下停止运行。实现了仓库对小车的自动控制，满足了工业生产的要求。plc电动机正转电动机反转小车前进小车后退小车停止5第 3 章 硬

9、件设计3.1 系统功能及 i/o 点配置1. plc 系统功能实现对输入信号开关量进行采集，通过程序控制和相应的算法 cpu 模块对输入信号进行处理，再将结果经输出模块输出到线圈或者继电器，整个过程周期性循环进行。2.根据本课程设计的实际情况，对系统 i/o 点进行分配，具体分配情况见表 3.1。表 3.1 数字量输入信号分配表启动x0前限位x1后限位x2手动x10单周期x12连续x13往返两次x3手动向前x14手动向后x15手动开阀门x16手动开底门x17单步x11装货y1小车后退y2卸货y36小车前进y0 本设计中的重点内容之一是设计电动机的正反转控制逻辑，电动机的正反转决定运料小车的前进

10、和后退，因此合理的设计电动机正反转逻辑是一项必要并且非常重要的任务，本文设计的电动机正反转的思想是把三相异步电动机的三相中的任意两相调换，电机即可又正转变成反转，为了保证两个接触器不能同时得电，提高可靠性，还要加入互锁电路，集合以上要求，电动机正反转电气原理图如图 3.2 所示。图 3.2 电动机正反转电气原理图7第 4 章 软件设计4.1 程序设计流程程序设计流程本次设计采用的程序设计方法是简单设计法，简单设计法适合初学者使用，设计思路逻辑清晰，便于理解。设计的思路流程如图 4.1所示8开始呼叫允许限位x2限位x1装货放货手动自动连续或单周nnn图 4.1 程序设计流程程序设计流程94.2

11、程序设计内容程序设计内容 由于本次课程设计要求设计 1 个仓库的运料小车自动控制系统,系统 i/o 点数较少,作为典型控制系统,既具有代表性,又节约空间和读者的查阅时间。第一步，设计 i/o 接线图，如图 4.1。第二步，设计程序结构，如图 4.2 所示为总程序结构图。程序结构分为三个程序块：自动程序、手动程序和往返运行程序。有方式选择进行控制，通过调用子程序执行。第三步，设计手动程序，如图 4.3 梯形图，小车的前后运行需要互锁。第四步，设计自动程序。先设计状态转移图，再根据状态转移图画出步进梯形图，如图 4.4. 自动程序包含单周和连续两种控制。图中 s0 为初始状态，当按下启动按钮 x0

12、，自动执行程序，依次执行到最后一步，此时，如果x13 合上，为连续运行；如果单周开关 x12 合上，为单周运行工作方式。 第五步，设计往返运行两次程序。先设计往返运行的状态图，再根据设计的状态图画出步进梯形图，如图 4.5. 10手手动动手手动动x0x1x2x10x11x12x13x3x14x15x16x17y 0y1y2y 3km2km0km0km1km2km3comcom启启动动前前限限位位后后限限位位手手动动单单步步单单周周期期连连续续往往返返2次次手手动动向向前前手手动动向向后后开开阀阀门门开开底底门门小小车车前前进进装装货货卸卸货货小小车车后后退退ac图 4.1 i/o 接线图11图

13、 4.2 程序总体结构图图 4.3 手动控制梯形图12图 4.4 自动控制的状态图及梯形图如图 5.51，按下启动按钮 x0，小车做第一次运行，最后一步结束时，进入到 s23 由 m100 记忆第一次动作，并返回初始状态 s0 进行第二次运行。第二次运行结束，由于 t1 和 m100 接通，小车停在初始位置，直到再次按下启动按钮。y0t1s22s0x2x0m 8002s20x1y2x2s21s23y1t1t2y3t2x13x1213图 4.5 往返运行两次的状态图与步进梯形图s0x2x0m8002s20x1y0t1s22y2x2s21y1t1x0s23t2y3t2m100m100s50r m1

14、00s m100第第一一次次操操作作记记忆忆m10014第 5 章 系统测试与分析经过了以上的设计后，接下来进行系统测试与分析，通过这个环节观察实验现象是否正确，并调试，最终完成整个课程设计。具体的测试过程如下所示：1打开 step7-microwin 软件，进行通信测试，确定 plc 地址。2. 将编制好的梯形图程序经检查无误后下载到 plc 中，此时plc 置于 stop 模式。3. 点击监控，并将 plc 设置成 run 模式。4. 拨动仓库指示灯启动按钮，再按下相应的呼叫按钮，观察灯是否亮。15参考文献1 康梅, 朱莉，陈山.变频器使用指南.北京：化学工业出版社，2008：1-962

15、张燕宾.变频器的安装、使用与维护.北京:中国电力出版社,2009:154-177,178-1953 李华德.交流调速控制系统.北京：电子工业出版社，2003.3，61-644 钱小龙，李晓理.循序渐进变频器.北京：机械工业出版社，2007.6，33-1075 james a.rehg.glenn.sartori.可编程逻辑控制器.北京:电子工业出版社，2008.8，196-2986 原魁等.变频器基础及应用.北京：冶金工业出版社，2005，10-307 彭乐无. 基于 plc 的变频器与工频切换控制.职业.1994,19(2):1-608 张松林. 笼型异步电动机与变频器.实验技术与管理.2010, 20(2): 1-4016自我评价自我评价运料小车的 plc 控制系统，使运料小车具有自动启停、装卸料的功能。设计中我采用了简单设计法，使得设计的程序不但简单易懂且清晰直观。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的综合素质。整个设计的过程，同时也是专业知识的学习过程，而且是更生动、更切实、更深入的专业