机电一体化技术毕业论文

1、信息工程职业学院大专毕业设计开题报告2011 级机电工程系系机电一体化技术专业学生潇琛学号设计 题目运料小车控制系统的设计指导教师延菲所属系别机电工程系所属 教研室机电工程研究 系电气组方向课题论证：本文阐述如何利用将PLC应用到运料小车电气控制系统，施行运料小车的自动 化。 A 、亠亠 论乂方案：1、西门子S7-200概述2、运料小车系统介绍3、运料小车控制系统的总体设计进度计划：1、2013年11月份进入国祥运输设备岗位实习2、2014年3月3日至2014年3月13日完成毕业论文3、2014年3月13日上交毕业论文指导教师意见：指导教师签字：教研室意见：教研室主任签字：系部意见：系部负责人

2、签字：信息工程职业学院大专毕业生论文评定表学生潇琛学号系部机电工程系专业机电一体化技术题目运料小车控制系统的设计指导教师延菲完成日期2014. 3. 13成绩容提要将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制， 降低系统的运行费用。并且 PLC在运料小车控制系统中的应用，具有巨大 的经济和社会价值。指导 教 师 评语 系 部 评 审.、几 意见学生：学生学号： 专 业: 系 别: 指导教师： 指导系部:潇琛信息工程职业学院毕业生毕业设计（论文）机电一体化专业机电工程系延菲机电工程系电气组2014年 3 月 13日PLC在运料小车控制系统中的应用机电工程系 机电一体化技术1班

3、潇琛3112660104摘要：早期运料小车电气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，几乎数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将 PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用，PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、 维修和改造等优点。随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐 渐形成了机械化、自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。并且PLC在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。

4、Abstract： Early delivery car electric control system for complex system composed of relay - con tactor, this system exists defects long desig n cycle, large volume, the cost is higher, almost data process ing and com muni cati on functions, there must be some one who's in charge of the operation

5、, the applications of PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operating cost of systems, PLC haul car electric control system has simple wiring, control the speed, reliability and good maintain ability, easy to in stall, repair and m

6、odificatio n, etc. With the development of the economy, increasing the material car to all fields, from manual to automatic, gradually formed the mecha ni zatio n andautomatio n. Applyi ng PLC to haulthe car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the opera

7、tion cost of the system. And the application of PLC in the material car control system, has great econo mic and social value.关键词：PLC 运料小车、控制系统、S7-200Keywords： PLC The material car 、Control system 、S7-200目录一 西门子S7-200的概述 11.1 西门子S7-200简介 11.2 西门子S7-200应用领域 11.3 西门子S7-200优点 11.4 西门子S7-200组成 11.5 西门子S7

8、-200工作方式 21.6程序设计步骤.21.7程序设计容.3二运料小车系统介绍 42.1 运料小车的控制系统主回路 42.2 运料小车运行的控制要求 .42.3方案选择 5三运料小车控制系统的总体设计 53.1 PLC的选用 63.2 PLC电气原理图 63.3 I/O 分配 63.4 运料小车系统设计流程图 73.5 运料小车控制系统接线图 83.6 运料小车控制系统梯形 .83.7 运料小车程序指令表 .9四总结 9参考文献 10一、西门子S7-200的概述1.1 PLC 简介：西门子公司较早地进行了 PLC的研发和生产，欧洲第一台PLC就是由西门 子公司在1973年研制成功的，此后相继

9、在1975年推出了 SIMATICS3系列PLC 1979年推出了 SIMATICS5系列PLC，20世纪末又推出了 SIMATICS7系列PLC， SIMATIC是西门子自动化系列产品品牌统称。S7-200属于S7系列的。SIMATICS7-200 Micro自成一体：特别紧凑但是具有惊人的能力特别是 有关它的实时性能-它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬 件和软件。但是还有更多特点：SIMATIC S7-200 Micro PLC具有统一的模块化设计-目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得 SIMATIC S7-200 Micro PLC在一个紧凑的性能围

10、为自动化控制提供一个非常有 效和经济的解决方案。1.2应用领域：SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网 络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。1.3优点：SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点强大的 性能，最优模块化和开放式通讯。结构紧凑小巧-狭小空间处任何应用的理想 选择在所有CPU型号中的基本和高级功能，大容量程序和数据存储器杰出的实 时响应-在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和 安全性易于使用STEP7-Mi

11、cro/WIN工程软件-初学者和专家的理想选择集成的 R-S 485接口或者作为系统总线使用极其快速和精确的操作顺序和过程控制通 过时间中断完整控制对时间要求严格的流程1.4组成：1.4.1基本单元：S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用.扩展单元：S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU只能与基本单元相 连接使用，用于扩展I/O点数.143编程器：PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、 存储和管理等，并将用户程序送入 PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检 测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为

12、简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程 及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能 型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机，可直接采 用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为 STEP7-Micro/WIN。144程序存储卡：为了保证程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPRO卡盒接口， 通过该接口可以将卡盒的容写入 PLC，也可将PLC的程序及重要参数传到外接 EEPRO卡盒作为备份。程序存储卡 EEPRO有6ES7291-8GC00-0XA和

13、6ES 7291-8GD00-0XA两种，程序容量分别为 8K 和 16K 程序步。写入器：写入器的功能是实现PLC和 EPRO之间的程序传送，是将 PLC中RAM区的 程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAMEo文本显示器：文本显示器TD20C不仅是一个用于显示系统信息的显示设备，还可以作为 控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示 用选择/确认的方法，最多可显示80条信息，每条信息最多4个变量的状态。过 程参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD20（面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功

14、能键在启动和测试系统时，可以进 行参数设置和诊断。1.5 工作方式：S7-200PLC的工作方式包括RUN,STO两种模式，可以通过安装在PLC机身 上的模式转换开关进行切换，通过机身上的状态指示灯显示。1）STOP模式：PLC处于STOP（停止）模式，用户可以新建，编辑程序， 但不可以执行程序。在STOP模式下用户还可以使用调试功能，如首次扫描和多 次扫描功能，这事PLC可临时更改为RUN莫式。在STOP莫式下，PLC处于半空闲状态，主要的特点有：用户程序执行被中 断，执行输入更新，用户中断条件被禁止。2） RUN模式：在此模式下，PLC读取输入，执行程序，写入输入，对通信请求作出应答，更新

15、只能模块，执行部管理工作以及对中断条件作出应答。PLC不支持在RUN模式下执行固定次数的循环扫描周期。与STOP莫式最大的不同就 是RUN莫式下，用户程序被执行。1.6 程序设计步骤1）根据PLC的担负任务，明确PLC的输入，输出信号的种类和数量，给每 个输入，输出信号分配地址，给出每个地址对应的信号条件、名称或编号，编 制出I/O地址分配表。2）制定控制结构构框图，选择控制方案。确定控制程序的基本结构，绘制 出程序结构框图。然后再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。 框图画的月详细，对编程越有利。3）编写PLC梯形图程序。编写程序就是根据设计出的框图逐条地编写控制 程序，这是整个程

16、序设计工作的核心部分。应尽量使用编程软件STEP 7-MICRO/WIN4.C等。梯形图语言是最普遍使用的编程语言，对初学者来说，应 熟悉掌握指令系统，尽量多参考典型控制环节程序，如电动机启停、正反转程序。另外，编程过程中要编程软件中的网络名、网络注解等及时对程序进行注 解，最好能随编编著，增强程序可读性，方便调试。4）程序调试和修改。程序调试又称为模拟调试，是整个程序设计工作中一 项很重要的容，他可以初步检查程序的实际效果，程序的许多功能是在调试中 修改和完善的。调试时可以先设置输入信号，观察输出信号的逻辑状态及变化 关系，输出状态可通过编程软件中的程序状态观察；控制程序经过模拟调试和 修改

17、后，再现场调试。5）编制程序说明书和其他文件。程序说明书是对程序的综合说明，是整个 程序设计工作的总结。编写程序说明书的目的就是便于用户和现场调试人员使 用，它是程序文件的组成部分。程序说明书一般应包括程序设计的依据、程序 的基本就够、各功能单元分析、使用的公式和原理、各种参数的来源和运算过 程、程序调试情况等容。1.7程序设计容：PLC控制系统的程序设计就是根据被控制对象（机电设备或生产过程）的 控制要求及系统功能设计的要求，为应用程序的编写提出明确的目的、依据、 要求和目标，编制出程序规格说明书，然后在程序规格说明书的基础上，使用 相应的编程语言、指令进行程序的设计。工程中应用的PLC 控

18、制系统程序设计一般包括控制程序功能分析和设 计、长须的结构分析、编制程序规格说明书、程序设计等容。二运料小车系统介绍：运料小车是工业送料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线、冶金、有 色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。 小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。小车 运行图如图1示：2.1运料小车的控制系统主回路：运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向左行，电机反转,小向右行。电动机正反转主回路如图 2所示：图2电动机正反转主回路2.2运料小车运行的控制要求小车停在后退终端，当小车压下后限位开关 SQ1时，按下启动按钮SB,按

19、 下正向行驶开关SB2,KM1线圈接通，电机正转，小车前进驶向 B端。当小车压 下行程开关SQ2时，小车停止运动开始装料，定时7S后装料完成。此时KM2线 圈接通，电机反转，小车后退返回 A端，当小车压下行程开关SQ1时，小车停 止运动开始卸料，定时5S后卸料完成。此时回归初始状态，如此循环进行。当 按下停止按钮SB时，小车停止运行。小车停在前进终端，当小车压下前限位开关 SQ2时，按下启动按钮SB,按 下反向行驶开关SB2 KM2线圈接通，电机反转，小车后退驶向 A端。当小车压 下行程开关SQ1时，小车停止运动开始卸料，定时5S后卸料完成。此时KM1线 圈接通，电机正转，小车前进驶向 B端。

20、当压下行程开关SQ2时，小车停止运 动开始装料，定时7S后装料完成。此时回归初始状态，如此循环进行。当按下 停止按钮SB时，小车停止运行。2. 3方案选择将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降 低系统的运行费用。PLC运料小车电气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，安装、维修和改造方便等优点。第3章运料小车控制系统的总体设计3.1 PLC的选用根据运料小车输入输出设备的分配，在I/O方面只需要6个输入口和3个 输出口，同时考虑适当的余量，选用 FX2N-16MR勺PLC即可。如图3所示：图3运料小车控制系统图3.2 PLC电气原理图如图4

21、所示:PLC电气原理接线图3.3 I/O分配这个控制系统的输入有1个启动（停止）按钮开关、2个行程开关、一个正 向启动按钮、一个反向启动按钮、热继电器等。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一个。电机有正转和反转两个状态，分别 对应正转继电器和反转继电器，此外该硬件电路还必须接有定时器，实现装卸 料的延时功能。对应的地址分配表如表 5所示：表5 PLC I/O分配输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号总启停按钮SBX000正转接触器KM1Y000右行按钮SB2X001反转接触器KM2Y001左行按钮SB3X002原点行程开关SQ1X004终点行程开关SQ2

22、X0033.4运料小车系统设计流程图如图6所示:开始按下右行开关小车右行电机正转装料定时7小车左行电机反转专卸料定时5秒结束3图6运料小车设计流程图图6运料小车系统设计流程图3.5运料小车控制系统接线图7、SBSB2、SB3、SQ2SQ1FRX0COM1X1Y0X2Y1FX1NX3X4KM1KM2KM 1KM2220V图7运料小车系统接线图3.6运料小车控制系统梯形图根据小车运动的控制要求，画出小车控制系统的梯形图如图8所示:LII -nVlL>< VEX MJTQ4 FycK"! e-：Y OfilTLSRTE5D图8运料小车梯形图3.7 运料小车程序的指令表LD X0

23、00ZRST M0 M1LD X001ANI X003SET M0LD M0LD Y000AND M0ORBANI M1MPSANI X003OUT Y000MPPAND X003OUT T0 K70LD X002ANI X004ORBSET M1RST M0LD M1LD Y001AND M1ORBANI M0MPSANI X004OUT T1 K50LD T1SET M0RST M1END第四章 总结早期运料小车电气控制系统多为继电器 - 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。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小