运料搬运自动控制系统样本

课程设计报告书系别：电气工程系 专业：自动化 姓名：cql 学号：9230303题目：运料搬运自动控制系统起迄日期：4月01日~6月15日指导教师：大雄设计任务完毕日期：6月1日运料搬运自动控制系统摘要点核心词：半自动化、AutomaticcontrolsystemoftransportingthematerialhandlingABSTRACTInChina，amaterialconveyingsystemofsemi-automaticcontroloftheprospect，hasbeenwidelyusedintheassemblyworkshopformanycompanies.Withthedevelopmentofscienceandtechnology，constantlyupdatedtechnology，makestheindustrialproductiontendstobehalfautomation，automation，unmannedfactoryinthedirectionofdevelopment，includingtheuseofPLCtechnologyhasbecomeoneofthemainstreamautomationtechnology.ThecurriculumdesignofPLCcontrolsystem，materialhandling，controlprocesswhichbelongstothebidirectionalcontrol，inordertoshowthematerialtransportsystem，amaterialtransporttrolleytosimulatethetransportvehicleintheactualapplicationofthedesign，materialtransporttrolleyisdrivenbyathree-phaseasynchronousmotor，themotoristransferred，therightcarline，motorreversal，thecarleftline，aberthineachoftheinstallationofatripswitchtomonitorwhetherthecararrivedatthesite.ThecoursematerialtransporttrolleycontrolsystemusingMitsubishiCoproductionoftheFXseriesof20programmablecontrolleroperationcontroldevice，thepreparationofsoftwareinstructionstoachievetheirspecificcontrolrequirementsinthedesignprocess，partoftheauxiliaryrelayPLCtorealizecontrolwiththeinterlockingfunctions，onthebenchworkerforthebuttontoachievecontrolofthecarthroughtherunningdirection.Thecontrolsystemforautomaticcontrol，automaticwarehousematerialflexiblemanufacturingsysteminthecarinthecar'sautomaticcontrolaccesstoobjects，thecontrolsystemlowprice，smallsize，cansecureproduction，andhighefficiency，flexibility，canbeverygoodtoadapttochangeandcorrectthemistakes，fastoperation，easymanagement.Keywords：halfautomation，programmablecontroller，auxiliaryrelay，PLCTechnology目录第一章PLC构造、工作原理及系统控制61.1PLC构造 61.2PLC工作原理 7第二章PLC编辑语言 72.1PLC梯形图 82.2助记符语言 82.3PLC控制系统构成、设计原理及环节 82.4PLC应用领域 102.5PLC特点 11第三章基本控制规定 113.1运料小车控制构造及规定 113.2PLC机型选取 143.3电源选取 143.4存储器选取 143.5经济性考虑 143.6输入输出选取 15第四章三相异步电动机基本工作原理和运营特性164.1异步电动机构造164.2异步电动机用途184.3基本工作原理184.4三相异步电动机工作特性19第五章软件控制设计 185.1系统功能图 205.2梯形图程序 20第六章调试 306.1硬件调试 306.2软件调试 306.3运营调试 30参照文献 31道谢 32第一章．PLC构造、工作原理及系统控制1.1PLC构造PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件构造基本上与微型计算机相似。依照构造形式不同，PLC基本构造分为整体式和模块式构造两类。整体式构造PLC由中央解决器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等构成，并将这些组装在同一机体内。这种构造特点是构造简朴、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现功能和控制规模固定，但灵活性较低。基本构造如图1-1所示。图1-1整体式构造图1-2模块式构造模块式（又称组合式）构造PLC是将中央解决器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）单元、电源电路和通信端口等分别做成相应模块，应用时将这些模块依照控制规定插在机架上，各模块间通过机架上总线互相联系。模块式PLC安装完毕后，需进行登记，以便PLC对安装在总线上各模块进行地址确认，其特点是系统构成灵活性较高，可以构成不同控制规模和功能PLC，但同步价格也较高。基本构造框图如图1-2所示。1.2PLC工作原理PLC与继电器构成控制装置重要区别之一就是工作方式不同，继电器控制是并行运营方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈触点及时动作，只要形成电流通路，就有也许有几种电器同步动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电或断电，并且必要当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作，并且每次它只能执行一条指令，这也就是说PLC以“串行”方式工作，这种工作方式可以避免继电器控制触点竞争和时序失配等问题。也可以说，继电器控制装置是依照输入和逻辑控制构造就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才干完毕控制过程。PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号状态传送到PLC）、执行程序和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。扫描过程如图1-3所示。图1-3循环扫描在输入阶段中，PLC先进行自我诊断，然后与编程器或计算机通信，同步中央解决器扫描各个输入端并读取输入信号状态和数据，并把它们存入相应输入存储单元。在执行阶段中，PLC按照由上到下顺序逐渐执行程序指令。从相应输入存储单元读入输入信号状态和数据，然后依照程序内部继电器、定期器、计数器数据寄存器状态和数据进行逻辑运算，得到运算成果，并将这些成果存入相应输出存储器单元。在输出阶段中，PLC将相应输出存储单元运算成果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部没备传送输出信号，开始控制外部设备。第二章．1PLC编辑语言2.1PLC梯形图梯形图语言是在继电器控制电路图基本上发展而来。最大长处就是直观易懂，使用简朴以便。对来自电气方面用语，通过梯形图很容易就能掌握，同步它也是PLC重要编程语言。例如，一种简朴PLC控制系统，当常开按钮SBFl动作时，水泵启动，当常闭按钮SBSl动作时，水泵停止运营。用继电器控制和用PLC控制梯形图如图2-1和图2-2所示。图2-1继电气控制电路图2-2PLC控制梯形图2.2助记符语言助记符语言与汇编语言类似，它使用字符来代表可编程控制器某种操作，这就规定顾客要有一定计算机编程基本。用助记符语言编写上一种例子程序如下：LDX0ORY0ANIX1OUTY02.3PLC控制系统构成、设计原理及环节硬件某些不但涉及选取符合控制规定PLC机型、存储器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模仿量输入/输出模块和特殊功能模块等，还应当涉及选取适当可编程控制器外围装置、设备与接口，如输入设备（控制按钮、开关、传感器等）、执行装置（接触器、继电器等）和由执行装置控制现场设备（水泵、鼓风机、阀门等）。软件某些重要涉及对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定期器、计数器等分派，PLC控制程序设计（梯形图、语句表、流程图等），尚有某些技术文献等。PLC控制系统是为工艺流程服务，因此它一方面要能较好地实现工艺提出控制规定。PLC控制系统设计应遵循如下原则。（1）依照工艺流程进行设计，力求控制系统能最大限度地满足控制规定。（2）在满足控制规定前提下，尽量减少PLC系统硬件费用。（3）考虑到后来控制规定变化，因此控制系统设计时应考虑PLC可扩展性。（3）控制系统使用和维护以便、安全可靠。普通PLC控制系统设计环节如图2-3所示，详细操作如下。（1）控制规定分析在设计PLC控制系统之前，必要对工艺过程进行细致分析，详细理解控制对象和控制规定，这样才能真正明白自己所要完毕任务，并更好地完毕任务，设计出令人满意控制系统。（2）拟定输入/输出设备依照控制规定选取适当输入设备（控制按钮、开关、传感器等）和输出设备（接触器、继电器等），依照所选用输入/输出设备类型和数量拟定PLCI/0点数。（3）选取适当PLC拟定PLCI/0点数后，就依照I/0点数、控制规定等来进行PLC选取。选取涉及机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模块等。（4）I/0点数分派点数分派就是规定PLCI/0端子和输入/输出设备。（5）PLC程序设计一方面把工艺流程分为若干阶段，拟定每一阶段输入信号和输出要控制设备，尚有不同阶段之间联系，然后画出程序流程图，最后再进行程序编制。（6）模仿调试程序编制好后，可以用按钮和开关模仿数字量，电压源和电流源代替模仿量，进行模仿调试，使控制程序基本满足控制规定。（7）现场联机调试现场联机调试就是将PLC与现场设备进行调试。在这一步中可以发现程序存在实际问题，然后通过修正后使其满足控制规定。（8）整顿技术文献这一步重要涉及整顿与设计关于文档，涉及设计阐明书、I/O接线原理图、程序清单和使用阐明书等。图2-3设计环节示意图2.4PLC应用领域PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同步寻常维护也变得容易起来，更重要是使同一设备通过变化程序而变化生产过程成为也许。这特别适合多品种、小批量生产场合。当前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运送、环保及文化娱乐等各个行业，使用状况重要分为如下几类:(1)开关量逻辑控制取代老式继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，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。(2)工业过程控制在工业生产过程当中，存在某些如温度、压力、流量、液位和速度等持续变化量(即模仿量)，PLC采用相应A/D和D/A转换模块及各种各样控制算法程序来解决模仿量，完毕闭环控制。PID调节是普通闭环控制系统中用得较多一种调节办法。过程控制在冶金、化工、热解决、锅炉控制等场合有非常广泛应用。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动控制。普通使用专用运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(4)数据解决PLC具备数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完毕数据采集、分析及解决。数据解决普通用于如造纸、冶金、食品工业中某些大型控制系统。(5)通信及联网PLC通信涉及PLC间通信及PLC与其他智能设备间通信。随着工厂自动化网络发展，当前PLC都具备通信接口，通信非常以便。但是，可编程控制器产品并不针对某一详细工业应用，在实际应用时，其硬件需依照实际需要进行选用配备，其软件需依照控制规定进行设计编制。2.5PLC特点PLC之因此越来越受到控制界人士注重，是和它长处分不开:1)功能齐全，它合用性极强，几乎所有控制规定，它均能满足；2)应用灵活，其原则积木式硬件构造，以及模块化软件设计，使得它不但可以适应大小不同、功能繁复控制规定，并且可以适应各种工艺流程变更较多场合。3)操作以便，维修容易，稳定可靠。尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣工业应用环境，耐热、防潮、抗震等性能也较好，普通平均无端障率可达几万小时。第三章．基本控制规定料车采用半自动化管理，每个装配点均有一名工人，当装配点需料时按下“需料按钮”，料车将会驶往该点，料车在该装配点停留一段时间供该点下料，下料时间到后料车即可响应其她装配点需料祈求，一料车可供各个装配点使用若干次；当某装配点发现料车无料时按下“上料按钮”，料车即驶往该点上料。3.1运料小车控制构造及规定设备工作描述1.初始状态系统电源连接后料车自动驶往上料点F上料。2.上料料车行驶SQ0，SQ0受压闭合，料车开始装料，装料时间15s,装料时候到则料车祈求可用，批示灯HL亮，可以相应A.B,C点需料祈求信号，注意：料车在SQ0位置上不断，料车驶过一段时间才停止。3B点下料配制当B点需料祈求被响应，料撤驶往B点，料车过SQ2，SQ2受压闭合，料车开始下料，下料时间10s.下料时间到祈求可用。批示灯亮，可以响应A点和C点需料祈求信号，注意;料车行驶SQ2后行驶一段时间后才停止。4.A点下料配制当A点需料祈求被响应，料车驶往A点，料车过SQ1，SQ1受压闭合，料车开始下料，下料时间10S，下料时间到祈求可用。批示灯亮，可以响应B,C点需料祈求信号，注意：料车行驶SQ1后行驶一段时间后才停止。5.C点下料配制当C点需求祈求被响应，料车驶往C点。料车过SQ3，SQ3受压闭合，料车开始下料，下料时间10s,下料时间到祈求可用。批示灯亮，可以响应A,B点需料祈求信号，注意：料车行驶SQ3后行驶一段时间后才停止。6.A点需料祈求料车可用时，并且没有停止A点，按下SB1,料车从B,C,F点驶往A点7.B点需料祈求点，料车可用时，并且没有停止B点，按下SB2，料车从A,C,F点驶往B点。8.C点需料祈求料车可用时，并且没有停止C点，按下SB3，料车从A,B,F点驶往C点。9.A点上料祈求料车停在A点时，在料车下料10S内按下SB1，料车从A点驶往F点。10 B点上料祈求料车停在B点时，在料车下料10S内按下SB2，料车从B点驶往F点。11。C点上料祈求料车停在C点时。在料车下料10S内按下SB3，料车从C点驶往F点。12．料车祈求可用批示料车在上料点完毕上料，在下料点完毕下料后，料车祈求可用，批示灯HL亮，上料，下料，下料和行驶中料车祈求可用，批示灯灭，。13．右行接通交流接触器KM2线圈，控制电机M正转，小车右行14．左行接通交流接触器KM2线圈，控制电机M反转，小车左行。15．料车停止 采用反接制动，反接制动时间为1S。 设备工作过程是：系统上电后料车自动行驶往上料点F，SQ0受压，料车反接制动停止，15s后上料完毕，批示灯HL亮，表达可以祈求料车下料。 装载满料小车，ABC三点都可以祈求料车，按下相应点需料祈求按钮料车即驶往该点，以B点为例阐明，当HL批示灯亮时，按下SB2按钮料车驶往B点，同步料车祈求不可用，批示灯HL灭，SQ2受压后料车反接制动停止在B点开始下料。10S后下料完毕。批示灯HL可以响应其她点需料祈求。 料车响应了装配点需求祈求下完料后仍可响应其他需料祈求，直到料车内料用完。例如在B点下料完毕后，批示灯HL亮。此时如果在A点SB1按下发需求祈求，料车将驶向A点，如果C点按下SB3，料车将驶向C点。 当一装配点发现料车无料了，在料车停在该点时，在料车下料10S内按下上料祈求按钮，则料车上料。以B点为例，当料车停在B，操作员发现料车无料，在10S内按下SB2，料车驶往F点上料，注意每个点需求祈求按钮和上料按钮是同一种按钮。3.2PLC机型选取PLC按构造分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，普通可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLCI/O点数固定，因而顾客选取余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供各种I/O卡件或插卡，因而顾客可较合理地选取和配备控制系统I/O点数，功能扩展以便灵活，普通用于大中型控制系统。本课程设计选用FX2n-20MR-001型可编程控制器。3.3电源选取PLC供电电源，除了引进设备时同步引进PLC应依照产品阐明书规定设计和选用外，普通PLC供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC自身带有可使用电源时，应核对提供电流与否满足应用规定，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号隔离是必要，有时也可采用简朴二极管或熔丝管隔离。3.4存储器选取由于计算机集成芯片技术发展，存储器价格已下降，因而，为保证应用项目正常投运，普通规定PLC存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选取。需要复杂控制功能时，应选取容量更大，档次更高存储器。3.5经济性考虑选取PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同步考虑应用可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最后选出较满意产品。

输入输出点数对价格有直接影响。每增长一块输入输出卡件就需增长一定费用。当点数增长到某一数值后，相应存储器容量、机架、母板等也要相应增长，因而，点数增长对CPU选用、存储器容量、控制功能范畴等选取均有影响，在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理性能价格比。松下PLC电气是日本松下公司推出系列，是松下厂家典型产品。常用输入继电器用“X”表达、输出用电器用“Y”表达；此外有数字，为该类器件序号。依照所需顾客输入输出设备及I/O点数，选取型PLC就可满足控制系统规定。松下FP0系列PLC长处：

1、超小型尺寸，具备世界上最小安装面积，宽25X高90X长60毫米,不受安装场合限制。

2、轻松扩展，扩展单元可直接连接到控制单元上、最多可扩展3单元128点，扩展单元可直接连接到,不需任何电缆。

3、实现综合精度±0.8℃高精度温度控制；

4、最多可达24ch温度控制；

5、扫描时间约1ms高速运算；

6、输入信号：24VDC，输出信号：220VAC、24VDC。7、从I/O10点到最大I/O128点选取空间。

8、拥有广泛应用领域3.6输入输出选取输入输出模块选取应考虑与应用规定统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传播距离、信号隔离、信号供电方式等应用规定。对输出模块，应考虑选用输出模块类型，普通继电器输出模块具备价格低、使用电压范畴广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块合用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块尚有直流输出、交流输出和模仿量输出等，与应用规定应一致。可依照应用规定，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和减少应用成本。考虑与否需要扩展机架或远程I/O机架等。通过对各个输入，输出工作环境和用途分析拟定各个低压电器型号为料车正反转接触器选型为电磁线圈料车上料与下料接触器选型为电磁阀料车自动停止开关选型为限位开关。料车正反转开关选型为按钮I/O对照表及接线图输入输出名称代号PLC输入端子编号名称代号PLC输出端子编号限位开关SQ0X000左行线圈KM2Y000上、下料按钮SB1X007右行线圈KM1Y001上、下料按钮SB2X010上料电磁阀YV1Y002上、下料按钮SB3X011下料电磁阀YV2Y003限位开关SQ1X004祈求上、下料灯HLY004限位开关SQ2X005限位开关SQ3X006第四章三相异步电动机基本工作原理和运营特性4.1异步电动机构造（1）固定某些有定子绕组、定子铁心、机壳、端盖、风罩。定子绕组是电动机电路某些，通入三相交流电产生旋转磁场绕组。由三个在空间互隔120°电角度、队称排列构造完全相似绕组连接而成，这些绕组各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子铁心是电机磁路一某些，并在其上放置定子绕组。普通是用轧成厚0.5或0.35毫米硅钢片叠成（如图1）。机壳是用来支撑定子铁心和电动机端盖。端盖是用来支撑电动机转动某些（普通指转子）。风罩保护风叶同步又起到通风风路作用。图1定子铁心（2）转动某些有转子铁心、转子鼠笼、转轴、起动开关、轴承、风叶。转子铁心是整个电动机磁路一某些，普通使用硅钢片DR510-50，DR280-35。转子鼠笼起转子绕组作用转子导条均由鼠笼端环所短路，形成一种多相电路（如图2）。鼠笼材料普通采用高纯铝L01～L05。转轴是作为支撑转子铁心和传递力矩最不可缺少构造某些。轴承重要是连接转动某些与不动某些。风叶重要是冷却电动机。图2鼠笼转子（3）其她某些有出线盒、铭牌、起动或工作电容器。（4）三相异步电动机总构造图图3

封闭式三相笼型异步电动机构造图1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心；7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—电扇4.2异步电动机用途对于小型异步电动机来说，用途是十分广泛，常作为各类机械中重要动力元件。Y系列小型异步电动机依照需要，既可以用于正常工作环境，又可在潮湿、多尘、湿热、多霉和日晒雨淋、寒冷酷暑，冲击波动，有爆炸危险和腐蚀性环境中使用，既可恒速传动，又可变速传动。此类电机既可持续工作，有可断续工作。因而广泛用于各种机床，风机，水泵，压缩机和传播机，农业食品加工等各类机械设备。4.3基本工作原理图4电动机工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基本上。如右图4是三相交流异步电动机转子转动原理图(图中只示出两根导条)，当磁极沿顺时针方向旋转，磁极磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势方向由右手定则来拟定。由于运动是相对，如果磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势作用下，闭合导条中就产生电流。该电流与旋转磁极磁场互相作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力方向可用左手定则拟定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电动机工作原理用箭头式子可以简朴表达如下：图4定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场切割转子绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运营。4.4三相异步电动机工作特性异步电动机工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机重要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化关系曲线。eq\o\ac(○,1)转差率特性普通把同步转速n1和电动机转子转速n两者之差与同步转速n1比值叫做转差率，用s表达。关于转差率定义如下：当电机定子绕组接电源时，站在定子边看，如果气隙旋转磁通密度与转子转向一致，则转差率s为：；如果两者转向相反，则：。式中n1、n都理解为转速绝对值s是一种没有单位数，它大小能反映电动机转子转速。随着负载功率增长，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。eq\o\ac(○,2)转矩特性异步电动机输出转矩：转速变换范畴很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一种上翘曲线（近似直线）。eq\o\ac(○,3)电流特性空载时电流很小，随着负载电流增大，电机输入电流增大。