PLC课程设计运料小车智能控制

永城职业学院毕业论文PAGE1-永成职业学院毕业论文项目设计运料小车智能控制目录摘要 -3-第一部分引言 -4-第二部分小车运送物料的总体设计 -5-2.1控制要求： -5-2.2系统硬件设备配置 -6-2.2.1运料小车控制的主回路设计 -6-2.2.2、分析控制要求，确定输入、输出设备 -7-2.2.3分配I/O接口 -8-2.2.4I/O外围接线图 -9-2.2.5PLC的选型 -9-第三部分控制系统设计 -10-3.1控制功能图以及逻辑表达式 -10-3.1.1功能图表达式 -10-3.1.2逻辑表达式 -11-3.1.3根据逻辑表达式画出梯形图 -12-第四部分系统调试及结果分析 -13-4.1PLC实验操作规程 -13-4.2连接线路 -13-4.3结果分析 -14-4.4系统调试与解决的问题 -15-4.4.1调试 -15-4.4.2检查电路 -15-心得体会 -16-参考文献 -17-运料小车智能控制摘要运料小车是在现代工厂中普遍存在的，而自动化的智能小车却并不多见，大多数的工厂仍然靠人力手动控制小车装卸物料的，这不仅效率低而且耗费人力物力，降低生产效率，对企业的生产发展起到限制的作用。基于PLC的应用和系统设计原理，本人设计了用PLC控制的物料小车控制系统使其达到自动化，节省人力，提高效率。本文详细介绍了系统组成、系统硬件接线和系统软件设计以及系统的工作原理。关键字：运料小车、PLC、自动化第一部分引言小车自动运料系统，由于其控制简单，成本低，因此广泛应用与车站、码头、仓库、矿井等生产场所。但传统的接触继电器控制系统，有着其自身的缺点。例如：整个运行过程中，小车的速度很难设定，如果太快，启动和制动时由于存在小车惯性很容易造成物料的掉落、抛洒，这样就不能实现安全的启动。随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域。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。现将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、设计施工调试周期短等优点。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。本文以松下电工FP0系列PLC为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种PLC程序设计方法。松下电工可编程控制器-FPO有以下特点：富的指令操作快速的CPU处理速度大程序容量功能强大的编程工具强大的网络通信功能这些都使松下系列的PLC得到了市场的认可，即使其电工产品进入中国市场较晚，但由于其强大的功能还有不少独到之处所以一经推出就备受用户关注。第二部分小车运送物料的总体设计2.1控制要求：运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1所示，小车在启动前位于原位后限位开关SQ1处，一个工作周期的流程控制要求如下：1）按下启动按钮SB1时，按下启动按钮SB，小车从原位出发当到达前限位开关SQ2处，停止。2）小车在SQ2处停留8秒装料，8秒后小车后退前进驶向后限位开关SQ1处，到达后停6秒卸料并再次前进，然后开始下一轮循环工作。3）若按下停止按钮SB，则小车运动过程中顺时停止工作。4）如此循环往复。运料小车自动往返顺序控制系统示意图根据小车运送物料的工作要求，我们将有设计步骤，系统硬件设备配置，系统软件设备。2.2系统硬件设备配置程序的经验设计法是根据被控对象的要求，在典型单元程序的基础上，做一定的修改和完善。适用于简单梯形图程序的设计。主要的特点是：程序的设计质量和耗费的时间与设计者的经验有很大关系，同时梯形图的可读性差。2.2.1运料小车控制的主回路设计小车从SQ1处出发，然后开始右行；小车在SQ2处装料（8s），然后开始左行；到达SQ1后卸料（6s），然后继续开始右行；这样不停往复工作，直到按下停止按钮。硬件设计小车正反转的主回路上图中各个符号所代表的意义L1、L2、L3为三相交流电源；QS为隔离开关；FU1为熔断器，广泛用于供电线路和电器设备的短路保护；KM为接触器不仅能接通和切断电路而且对电路起欠压和零压保护；FR为热继电器对电路起过载保护和断相保护的作用，以防止电动机过热而烧毁的保护电路；电动机接地保护。2.2.2、分析控制要求，确定输入、输出设备1>系统的起动（右SB1、左SB2）、停止（SB3）需要三个按钮，起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的，也应作为输入设备。即：SB1—小车右行起动按钮SB2—小车左行起动按钮SB3—小车停止按钮SQ1—左限为行程开关SQ2—右限为行程开关2>要实现小车的左右往复运动，只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即可。这里用两个接触器分别控制小车右行（KM1）左行（KM2）。2.2.3分配I/O接口根据控制要求画出分配I/O接口输入电器输入点输出电器输出口小车前进X0小车前进Y0小车急停X3小车后退Y1后限位开关X1装料Y3前限位开关X2卸料Y2上图中：输入：停车按钮X3小车开始运行按钮X0后限位开关SQ1前限位开关SQ2输出：前进KM1后退KM2装料Y3卸料Y22.2.4I/O外围接线图根据以上要求可画出小车运送物料的I/O外围接线图I/O接线图2.2.5PLC的选型松下FPO—C16PLCFPO—C16输入：4输出：4PLC的选择：日本松下生产的FP0系列PLC具有：１＞FP0拥有C10、C32等多种规格，扩展模块也拥有E8、E32等多种规格。ＦＰ０型可实现轻松扩展，扩展单元不需任何电缆可直接链接到主控单元上。２＞其运行速度非常快，ＦＰ０的运行速度是同类产品中最快的。３＞FP0具有5000步的大容量内存及大容量的数据寄存器，可用于复杂的控制及大数据量处理。4>FP0具有两路脉冲输出功能，可单独进行运动位置控制，互不干扰。5>FP0维护简单，程序内存使用EEPROM，无需备用电池;此外FP0还增加了程序运行过程中的重写功能。因为松下系列的PLC拥有以上优点，因此选择松下的PLC，综合你的I/O点数，建议选松下FP0系列C14的CPU（24VDC）,因为该型号的输入点与输出点已经满足该程序的使用，若没有其他通讯接口方面要求，选C16也可以，但是考虑到经济与实用问题选择点数满足要求的就可以了，这样做经济又可以满足程序的运行，所以在日常运用中PLC的选择也是一个很重要的问题，选择适合的PLC不仅可以使程序能够最大速度的运行而且能够充分利用该PLC。第三部分控制系统设计3.1控制功能图以及逻辑表达式功能图表法：按步序工作，工作中只要一部为1，其余为0。图中含有时间继电器与中间继电器。时间继电器感受外部分在感受外界信号后，经过一段时间才能使执行部分动作的继电器。即当吸引线圈通电或断电后，其触头经过一定延时后再动作，以控制电路的接通或分断。它的编号为：T0～T99。3.1.1功能图表达式根据小车运送物料的控制要求可以画出其控制功能图3.1.2逻辑表达式根据I/O口的分配以及其控制要求可得出其逻辑表达式：3.1.3根据逻辑表达式画出梯形图根据前面分析出来的逻辑表达式，画出小车装运物料的梯形图叙述上图中的梯形图控制工作过程如下：按下启动按钮SB1后小车从后限位开关SQ1开始运动，当小车触碰到前限位开关SQ2时，小车停止定时器T1开始计数8秒进行装料，当8秒计数结束后小车开始后退向后限位开关SQ1处运动，当运动到后限位开关处时小车停止并开始计数6秒，小车再此开始卸料。此是一个运动过程，如此循环。其工作过程中要熟悉plc的基本结构，工作原理。根据PLC的工作原理，将其运用于都将集中，以实现上述豆浆机的工作流程的自动化。第四部分系统调试及结果分析4.1PLC实验操作规程在调试的过程中应注意以下PLC实验操作规程，意安全操作：1、实验人员要树立安全第一的思想，严格遵守安全操作规程；2、实验前认真检查电源线路设备是否正常，防止事故发生；3、在学生实验前，教师先操作一遍仔细检查设备是否漏电，消除一切故障隐患；4、实验时认真确认一切正常，方可有教师合闸送电，不允许学生随意动用实训用品及合闸送电；5、试验中出现异常现象应立即断电，排除故障后方可继续实验；6、实验结束后认真检查设备及线路，如有异常情况及时修理或更换，为下一次实验做好准备工作；7、实验人员有权拒绝一切违反安全操作规程的指挥，并有权纠正违反安全操作规程的现象；8、实验人员要落实安全防护措施，保持实验室整洁干净，并建立安全档案。4.2连接线路根据外围接线图连接线路照片如下：4.3结果分析经过系统调试并解决系统中出现的问题，该简易豆浆机控制系统可靠性高、自动化程度高、使用方便、操作简单、功能丰富、控制灵活，满足用户的控制要求，运行正常稳定。让我对plc梯形图、功能图、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。本次课程设计是自己独立完成有很大的收获。这次小车运送物料的控制项目设计，使我更加了解了PLC的用途及特点：1PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化,由于PLC内部电路主要采用半导体集成电路;更由于它具有很强的抗干扰能力,能适应各种恶劣的环境,因而它已成为实现机电一体化十分理想的控制装置。2PLC与外部设备的连接简单、使用方便其输入/输出接口已经镶嵌与机体内，只需接很少的线路而已。3抗干扰能力强、可靠性高大量开关动作是有无触点的半导体电路来完成的，避免了继电器控制中的电器老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象的发生，大大提高了系统的可靠性，被誉为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机”。4.4系统调试与解决的问题4.4.1调试硬件调试：接通电源，检查可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器中，进行下一步的调试。4.4.2检查电路1）要查接线、核对地址，要逐点进行，要确保正确无误。可不带电核对，那就是查线，较麻烦。也可带电查，加上信号后，看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。2）检查模拟量输入、输出。看输入输出模块是否正确，工作是否正常。必要时，还可用标准仪器检查输入输出的精度。3）检查与测试指示灯。控制面板上如有指示灯，应先对应指示灯的显示进行检查。一方面，查看灯坏了没有，另一方面检查逻辑关系是否正确。指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。4）检查手动动作及手动控制逻辑关系。完成了以上调试，继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各个手动控制的输出点，是否有相应的输出以及与输出对应的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。如有问题，立即解决。5）异常条件检查完成上述所有调试，整个调试基本也就完成了。但是好再进行一些异常条件检查。看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作，是否会停机保护或是报警提示。6）解决接图出现的问题前进与后退的同时出现需要我们加一个互锁的常闭开心得体会通过这次对小车自动运料的PLC控制的设计，让我对基本的PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理和工作原理。虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己处理问题快一些，少走弯路。多改变自己的设计方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样才能使问题解决得更加完美！在课程设计的过程中，有很多困难，无论是在理论学习阶段，还是在实际操作的每一个环节，无不得到导师的悉心指导和帮助。借此机会我向导师表示衷心的感谢！同时，我要感谢永城职业技术学院授课PLC的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学。同时我也要感谢我的同学给予我的帮助，他们为我的课程设计提供了不少建议和帮助。总之两本次课程设计在两周的忙碌中完成了，但通过该课程设计让我收获颇多。虽然觉得很累，最终的成功让我觉得再苦再累也是值得的！付出总会有收获的，用辛勤的劳动得到的东西和知识感觉就是不一样。感谢孔祥伟马、红雷老师和同学们的帮助!参考文献[1]许廖等编.工厂电器控制设备.北京：机械工业出版社，1985[2]许廖等编.工厂电器控制设备.第二版.北京：机械工业出版社．，2002.6[3]胡学林等编.电气控制与PLC.北京：冶金工业出版社，1997[4]张桂香，电气控制与PLC应用，化学工业出版社，2009[5]奇占伟编.电气控制与维修.北京：机械工业出版社，2001[6]王永华：现代电气控制及PLC应用技术，北京：航空航天大学出版社，2008.[7]方程远，工厂电气控制技术，北京：机械工业出版社，2000.[8]郁汉琪机床电器及可编程控制器实验，课程设计指导书。高等教育出版社，2001项目设计成绩评定表项目权重优秀（100>X≥90）良好（90>X≥80）中等（80>X≥70）及格（70>X≥60）不及格<60分值参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准工作量及态度0.15能很好地完成任务书规定的工作量学习态度认真，勤学好问，模范遵守纪律能较好地完成任务书规定的工作量学习态度比较认真，组织纪律较好能完成任务书规定的工作量学习态度尚好、遵守组织纪律能基本完成任务书规定的工作量学习态度一般，组织纪律较差没有完成任务书规定的工作量学习马虎、纪律涣散规范要求0.10源程序及说明书、报告书写规范整洁，有较高的质量源程序及说明书、报告书写达到规范化要求，质量较好源程序及说明书、报告书写基本符合规范化要求源程序及说明书、报告书写勉强达到规范化要求源程序及说明书、报告书写达不到规范化要求技术水平0.15能认真阅读教师指定的参考资料、文献，有较强的文字表达能力，能准确地表达自己的思想，主题突出、界面优美，各项要求达到能比较认真地阅读教师指定