PLC控制自动装卸线设计

湖北文理学院理工学院湖北文理学院理工学院《机电传动控制课程设计》报告题目PLC控制自动装卸线专业机械设计制造及其自动化班级机械1312姓名田瑞学号13341231指导教师吴何畏副教授职称2016年1月10日1湖北文理学院理工学院湖北文理学院理工学院课程设计成绩评定表课程名称机电传动控制课程设计专业机械设计制造及其自动化班级体制1312学号13341231姓名田瑞项目评分标准评分等级得分折合分平常成绩（占20％）图纸质量成绩（占40％）设计报告成绩（占40％）

1、态度正直，设计仔细，能踊跃动脑思虑，学习纪律好。优异2、态度较好，较仔细，能踊跃动脑思虑，学习纪律较好。优异3、态度一般，较仔细，能动脑思虑，学习纪律尚可。中等4、态度较差，不够仔细，不擅长动脑思虑，纪律较差。及格5、态度差，不仔细，不动脑思虑，纪律差。不及格1、画图规范，标明正确，构造合理，图纸质量高。优异2、画图较规范、正确，构造基本合理，图纸质量较好。优异3、画图基本规范、正确，构造基本合理，图纸质量一般。中等4、画图不够规范、正确，构造不太合理，图纸质量较差。及格5、画图不规范、正确，构造不合理，图纸质量差。不及格1、撰写规范，设计思路清楚，知识运用娴熟，设计详细优异仔细，按要求达成设计。2、撰写较规范，设计思路基本清楚，知识运用较娴熟，优异设计基本详细仔细，能按要求达成设计。3、撰写基本规范，设计思路基本清楚，知识运用尚可，中等设计基本详细仔细，能按要求达成设计。4、撰写不够规范，设计思路不太清楚，知识运用一般，及格设计不够详细仔细，基本达成设计。5、撰写不规范，设计思路不够清楚，知识运用不娴熟，不及格设计不够详细仔细，没有按要求达成设计。总评成绩指导教师：吴何畏2016年1月10日注：1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的最后；2、指导教师按课程设计纲领的要求评定成绩，并给出总评成绩；3、折合分：优异≥90分,优异80-89分,中等70-79分,及格60-69分,不及格<60分。2湖北文理学院理工学院目录第一章前言11.1课题任务21.2课题要求2第二章整体设计方案..32.1PLC的简介32.2PLC的应用领域.32.3PLC基本构成.4第三章PLC控制自动装卸线设计73.1纲要73.2系统IO估量和PLC选型93.3IO剖析表103.4外面接线图123.5程序设计123.6指令程序13第四章参照文件14第五章课程设计心得153湖北文理学院理工学院第一章前言1.1课程设计任务设计一条用PLC控制的自动装斜线。以下列图所示：电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车起落，电动机M3驱动卸料机卸料.装卸线操作过程是：料车在原位，显示原位状态，按启动按纽，自动线开始工作；加料准时5S，加料结束；延时1S，料车上涨；上涨到位，自动停止挪动；延时1S，料车自动卸料；卸料10S，料车复位并降落；降落到原位，料车自动停止挪动。能实现单周装卸及连续循环操作。1.2课题要求采纳继电接触器控制，达成控制线路的设计。采纳PLC控制列出输入输出分派表；画出PLC的输入输出设施的接线图；利用三菱软件达成梯形图、指令表的程序设计与调试；4湖北文理学院理工学院第二章整体设计方案2.1PLC的简介1968年美国最大的汽车制造商通用汽车企业（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在强烈的竞争的汽车工业中据有优势，提出要研制一种新式的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特制定了十项公然招标的技术要求，即：1）编程简单方便，可在现场改正程序；2）硬件保护方便，最好是插件式构造；3）靠谱性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；5）可将数据直接送入管理计算机；6）成本上可与继电器柜竞争；7）输入能够是沟通115V；8）输出为沟通115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9）扩展时，原有系统只需做很小的变动；10）用户程序储存器容量起码能够扩展到4KB。PLC问世以来，其发展极为快速。由最先的1位机发展为8位机，此刻的大型PLC已采纳了32位微办理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当作熟。当前，世界上有PLC生产厂200多家，比较有名的有美国的A-B企业、通用电气企业，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等。生产的PLC品种众多，产品的更新换代也极快，有名的生产企业几乎每1~2年即可推出一种新产品。PLC的构造精益求精，功能日趋加强，性能价钱比愈来愈高。展望将来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展。一方面，大型PLC不停向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制。另一方面，小型PLC向超小型、简略、低价方向发展，能真实完整取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。此外，不停加强PLC的联网通信功能，便于分别控制与集中控制的实现；鼎力开发智能I/O模块，极大地加强PLC的过程控制能力，提升它的适应性和靠谱性；不停使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展。2.2PLC的应用领域PLC用储存逻辑取代接线逻辑，大大减少了控制设施外面的接线，使控制系5湖北文理学院理工学院统设计及建筑的周期大为缩短，同时平常保护也变得简单起来，更重要的是使同一设施经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别合适多品种、小批量的生产场合。当前，PLC在国内外已宽泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用状况主要分为以下几类:开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、次序控制，既可用于控制单台设施，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。工业过程控制在工业生产过程中间，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采纳相应的A/D和D/A变换模块及各种各种的控制算法程序来办理模拟量，达成闭环控制。PID调理是一般闭环控制系统顶用得许多的一种调理方法。过程控制在冶金、化工、热办理、锅炉控制等场合有特别宽泛的应用。运动控制PLC能够用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴地点控制模块，宽泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。2.3PLC基本构成可编程控制器的构成框图和计算机是同样的，都由中央办理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成。所以，从硬件构造来说，可编程控制器实质上就是计算机，从图2-1中能够看出PLC内部主要零件有:（1）CPUCPU是PLC的核心，起神经中枢的作用。每台PLC起码有一个CPU，它按PLC的系统程序给予的功能接收并储存用户程序和数据，诊疗电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。当PLC投入运转时，CPU第一以扫描的方式收集由现场输入装置善恶的状态或数据，并存入输入映像寄存区或数据储存器中，而后从用户程序储存器中逐条读取指令，经过命令解说后按指令的规定履行数据的传递、逻辑或算数运算，并更新输出映像寄存区或数据寄存器的内容。等全部的用户程序履行完成以后，最后将输出映像寄存区的各输出状态或数据寄存器内的数据传递到相应的输出装置，这样循环直到停止运转。6湖北文理学院理工学院CPU主要包含运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及图2-1PLC的基本构成状态总线构成，CPU单元还包含外头芯片、总线接口及相关电路。控制器控制CPU的工作，岂它读取指令、解说指令及履行指令。但CPU的工作节奏同振荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，它在控制器的指挥下工作。寄存器参加运算，并储存运算的中间结果，它也需要在控制器的指挥下工作。PLC常用的CPU主要采纳通用微办理器、单片机或双极型位片式微办理器。通用的微办理器常用的是8位机和16位机，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。双极型位片式微办理器常用的有AMD2900、AMD2903等。（2）储存器PLC的储存器分为系统程序储存器和用户储存器。系统程序储存器用以寄存系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解说功能子程序的调用管理程序，?以及对应定义（I/0、内部继电器、计时器、计数器、移位寄存器等储存系统）参数等功能。用户储存器用以寄存用户程序即寄存经过编程器输入的用户程序。PLC的用户储存器往常以字（16位/字）为单位来表示储存容量。同时，因为前面所说的7湖北文理学院理工学院系统程序直接关系到PLC的性能，不可以由用户直接存取。因此往常PLC产品资猜中所指的储存器型式或储存方式及容量，是对用户程序储存器而言。常用的用户储存方式及容量型式或储存方式有CM0SRAM，EPR0M和EEPR0M。信息储藏常用盒式磁带和磁盘。CM0SRAM储存器是一种中高密度、低功能、价钱廉价的半导体储存器，可用锂电池作为备用电源。?一旦沟通电源停电，用锂电池来保持供电，可保留RAM内停电前的数据。?锂电池寿命一般为1―5年左右。EPR0M储存器是一种常的只读储存器，存入时加高电平，擦除时用紫外线照耀。?PLC经过写入器可将RAM区的用户程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC机中插入R0M盒，PLC则履行R0M盒顶用户程序；反之，不插上R0M盒，?PLC则履行RAM区用户程序。EEPR0M储存器是一种可用电改写的只读储存器。（3）I/O单元I/?0模块是CPU与现场I/0装置或其余外面设施之间的连结零件。PLC供给了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户采纳。如输入/输出电平变换、电气隔绝、串/并行变换数据、?误码较验、A/D或D/A变换以及其余功能模块等。I/0模块将外界输入信号变为CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变为需要的控制信号去驱动控制对象（包含开关量和模拟量），以保证整个系统正常工作。输入的开关量信号接在IN端和0V端之间，PLC内部供给24V电源，输入信号经过光电隔绝，经过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。PLC输出有三种型式：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。（4）编程器编程器是用于用户程序的编制、编写、调试检查和监督等。还能够经过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过通信端口与CPU联系，达成人机对话连结。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控变换开关。编程器的键盘采纳梯形图语言键符式命令语言助记符，也能够采纳软件指定的功能键符，经过屏幕对话方式进行编程。编程器分为简略型和智能型两类。前者只好连机编程，尔后者既可连机编程又可脱机编程。同时前者输入梯形图的语言键符，后者能够直接输入梯形图。依据不一样品位的PLC产品选配相应的编程器。（5）外面设施接口外面设施接口也称通信接口。PLC经过该接口能够与触摸屏、文本显示器、打印机等相连，供给方便的人机交互门路；也能够与其余的PLC、计算机或现场8湖北文理学院理工学院总线相连，建立控制网络。（6）电源PLC中的不一样电路单元需要不一样的工作电源，电源单元的作用就是把外面电源（220V的沟通电源或24V直流电源）变换成内部电路和各模块的集成电路所需要的直流工作电源5V、12V，24V）。有些PLC还向外供给24V的直流电源，用于给外面输入信号或传感器供电。驱动PLC负载的电源由用户供给。第三章PLC控制自动装卸线设计3.1纲要：可编程控制以其靠谱性高、逻辑性能强、体积小、可在线改正控制程序、拥有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与控制等高性能模块等优异性能，正在日趋取代大批中间继电器、时间继电器、计数继电器等构成的传统继电器－接触器控制系统，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业获取宽泛应用。PLC应用的深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标记之一。只需经过精心的部署安排，PLC能够实现几乎全部当前实质生产中的动作。自动装卸线经过PLC控制能够按规定次序自动达成所要求的全部动作。本设计课题仅较浅层次的议论PLC控制自动装斜线的动作控制过程。重点词：PLC自动控制装卸电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车起落，电动机M3驱动卸料机卸料.装卸线操作过程是：料车在原位，显示原位状态，按启动按纽，自动线开始工作；加料准时5S，加料结束；延时1S，料车上涨；上涨到位，自动停止挪动；延时1S，料车自动卸料；卸料10S，料车复位并降落；降落到原位，料车自动停止挪动。9湖北文理学院理工学院能实现单周装卸及连续循环操作。上述动作合计七步，都是按次序进行的，达成了上一步，才能履行下一步。对主要有履行动作的步骤进行摆列以下图：同时比较现场实质输入与输出,可获取以下动作顺表:10湖北文理学院理工学院表1自动装卸线动作次序表3.2系统IO估量和PLC选型控制要求剖析本次设计主假如经过对PLC的设计来实现控制电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车起落，电动机M3驱动卸料机卸料。同时能过精准地控制小车装料时间，运输到达目的地以后能够达到精准地相应卸料而后返回原点来实现循环和单周循环的工作。所以要用三个输入端口对三个电动机的控制。还要用计时继电器来实现对装料，停留时间的控制。用行程开关来反响小车到达目的地。3.2确立I/O信号数目，选择PLC种类经过对控制要求的剖析，本次设计需要五个输入端口和五个输出端口对整个控制线路的控制，所以采纳CPU222。11湖北文理学院理工学院3.3I/O点的分派与编号I/O信号在PLC接线端子上的地点分派是进行PLC控制系统设计的基础，只有分派I/O点地点此后才能够进行编程。对控制柜及PLC的外头来说，只有I/O点地点确立此后，才能够绘制电气接线图，所以只有正确、合理的进行I/O地点的分派与编号，才方便进行后续的设计。其分派以下表所示。表2IO剖析表现场器件内部继电器地说明址ST1X001下限位开关SB1X002启动按钮输入SB2X003连续循环开关ST2X004上限位开关HLY003原位指示灯YA1Y004装料开关输出YA2Y006上涨开关YA3Y012卸料开关YA4Y013降落开关参照上表，能够获取PLC与现场器件的连结图以下所示：12湖北文理学院理工学院图3PLC外面接线图3.3程序设计图2是知足自动装卸线动作要求的动作流程的梯形图。自动装卸线装卸时将按以下步骤进行：①装卸线处于原位。此时下限位行程开关ST1闭合，原位指示灯亮。②要开始动作则先按下启动按钮SB1，继电器Y001动合点Y001闭合，进而使得继电器Y002得以导通。这一动作信号是一个短暂的脉冲。Y002的导通使得装卸继电器Y004导通，而且在装料延时继电器T1的作用下在失掉脉冲信号延缓5S断开，进而获取5S的装料时间。④步骤③的同时，延时断开继电器T2在获取来自Y002的脉冲信号后，使Y005在此以后延缓6S停止，亦即在装料以后暂停1S，随机断开。⑤Y005的断开使得向来断开的上涨控制继电器Y006导通，装卸线开始上升。⑥当装卸线运动到最顶端时，使得上行程开关X004断开，至此上涨运动停止。13湖北文理学院理工学院⑦随后，Y010得电，Y011得电，Y010使得Y011在得电以后立刻进入到1S的暂停延时。⑧1S暂停以后使得卸料控制继电器Y012开始倒计时10S即时，与此同时有10S的时间能够卸料。Y013得电，并在到达底端的下行⑨10S卸料时间结束后，降落控制继电器程控制开关X001时候，Y013被切断，随即装卸线停止运转，原位指示灯亮。⑩若按下手动连续控制开关X003，则延时断开开关Y013在装卸线到达底端，切断继电器Y013后仍能够供给一个启动脉冲信号，进而使装卸线在此启动脉冲信号的作用下在次进入到运转中。图2PLC控制自动装卸线梯形图以下14湖北文理学院理工学院3.4指令程序依据梯形图编写的指令程序以下