plc課程設(shè)計(jì)---運(yùn)料小車的控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本。減輕公認(rèn)的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程全盤自動(dòng)化，這就離不開控制系統(tǒng)。運(yùn)料小車是基于PLC控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動(dòng)作都直接作用于運(yùn)料小車的實(shí)際運(yùn)行。運(yùn)料小車是工業(yè)送料的主要設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線、冶金、有色金屬盒、煤礦、港口、碼頭等行業(yè)，各工序之間的物品常用

2、有軌小車來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。小車通常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)小車前進(jìn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)小車后退。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體的新技術(shù)產(chǎn)品，因其具有功能完備、可操作性高、使用靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)及各相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的控制裝置。</p><p>　　在此次《可編程控制器技術(shù)》的課程設(shè)計(jì)中是運(yùn)料小車的控制設(shè)計(jì),希望能通過(guò)這次課程設(shè)

3、計(jì)檢驗(yàn)自己的所學(xué)知識(shí)，鍛煉自己分析問(wèn)題解決問(wèn)的能力。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告中內(nèi)容主要包括：背景；各種硬件介紹、I/O口的分配和PLC的外部接線圖；運(yùn)料小車的程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　前言…………………………………………………………………………1</p><p>　　背景…………………………………………………………………………3</p><p>　　2.1 PLC的

4、國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況…………………………………………………3</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)………………………………………………………3</p><p>　　2.3 PLC的的應(yīng)用領(lǐng)域………………………………………………………3</p><p>　　3、運(yùn)料小車控制系統(tǒng)……………………………………………………………4</p><p>

5、;　　3.1 運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………4</p><p>　　3.2PLC的選用………………………………………………………………5</p><p>　　3.3各種硬件介紹……………………………………………………………5</p><p>　　3.4 I/O分配…………………………………………………………………5</p>

6、<p>　　3.5 PLC的外部接線圖………………………………………………………5</p><p>　　4、程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………6</p><p>　　5、總結(jié)……………………………………………………………………………10</p><p>　　5、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………12

7、</p><p><b>　　2、背景</b></p><p>　　2.1 PLC的國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況</p><p>　　作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來(lái)，可編程控制器從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、及集散控制

8、等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。PLC是一種專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算等操作指令，通過(guò)數(shù)字量、模擬量輸入與輸出，控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)和生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　可編程控制器的定義：可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC（Programmable logic Controll

9、er）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其

10、有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”</p><p>　　我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、大連機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列

11、、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)</p><p>　　PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。PLC的特殊功能模塊用來(lái)完成某

12、些特殊的任務(wù)。PLC之所以越來(lái)越受到控制界人士的重視。是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開的：</p><p>　　1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p><p>　　4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p><p>

13、;　　5）體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　2.3 PLC的的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、大連、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化大連等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。</p><p>　　1）開關(guān)量的邏輯控制</p><p><b>　　2）模擬量

14、控制</b></p><p><b>　　3）運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p><b>　　4）過(guò)程控制</b></p><p><b>　　5）數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　6）通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><

15、;p>　　3、運(yùn)料小車控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1 運(yùn)料小車的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　圖3-1 運(yùn)料小車示意圖</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單步、單周期和連續(xù)4種工作方式，控制面板如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 操作面板</p><p>　　如圖3-1所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后，選擇

16、手動(dòng)的方式，系統(tǒng)處于手動(dòng)的工作方式，通過(guò)X11、X12、X13、X14四個(gè)開關(guān)的狀態(tài)決定小車的運(yùn)行方式。裝料開關(guān)X13為ON，系統(tǒng)進(jìn)入裝料狀態(tài)，裝料10s；裝料開關(guān)X13為OFF，左行開關(guān)X11為ON，小車左行；卸料開關(guān)X14為ON，小車進(jìn)入卸料，卸料15s；卸料開關(guān)X14為OFF，右行開關(guān)X12為ON，小車右行。選擇自動(dòng)方式，系統(tǒng)處于自動(dòng)的工作方式，系統(tǒng)進(jìn)入裝料（10s）→左行→卸料(15s)→右行裝料(10s)循環(huán)。選擇單周期方式，

17、小車運(yùn)行來(lái)回一次。選擇單步方式，按一次啟動(dòng)按鈕X7一次，小車運(yùn)行一步。</p><p>　　3.2 PLC的選用</p><p>　　根據(jù)運(yùn)料小車輸入輸出設(shè)備的分配，同時(shí)考慮到適當(dāng)?shù)挠嗔?，所以選用型號(hào)的PLC。是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。</p><p><b>　　3.3各種硬件介紹&

18、lt;/b></p><p>　　在這個(gè)控制系統(tǒng)中，使用了限位開關(guān)、起停開關(guān)、型號(hào)的PLC、接觸器、熱繼電器和三相電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　限位開關(guān)：(1)用來(lái)控制機(jī)械設(shè)備和旅行限制保護(hù)。(2)固定在運(yùn)動(dòng)部件生產(chǎn)機(jī)械限位開關(guān)模塊墜毀極限開關(guān)觸點(diǎn)行動(dòng),實(shí)現(xiàn)電路交換。(3)是一個(gè)行程限位開關(guān)基于移動(dòng)部件的位置的電氣切換電路、開關(guān)其作用原理類似(4)限位開關(guān)廣泛應(yīng)用于各種型號(hào)的機(jī)床和起

19、重機(jī)械,用來(lái)控制行程時(shí),限制保護(hù)。(6)限位開關(guān)還很便宜。</p><p>　　熱繼電器：它是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熱繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。</p><p><b>

20、　　3.4 I/O分配</b></p><p>　　輸入、輸出設(shè)備I/O口分配如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 PLC I/O點(diǎn)分配表</p><p>　　3.5 PLC的外部接線圖</p><p>　　運(yùn)料小車是由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) ，小車左行，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，小車右行。小車控制系統(tǒng)的輸入，輸出設(shè)備

21、與PLC的I/O端對(duì)應(yīng)接線圖如圖3-4所示。 </p><p>　　圖3-4 運(yùn)料小車PLC外部接線圖</p><p><b>　　4、程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)小車運(yùn)動(dòng)的控制要求，畫出小車控制系統(tǒng)的程序的總體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu)</p&

22、gt;<p>　　公用程序：公用程序是為各個(gè)子程序做準(zhǔn)備的，如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 公用程序</p><p>　　運(yùn)料小車的手動(dòng)子程序：對(duì)于運(yùn)料小車的手動(dòng)子程序，我采用經(jīng)驗(yàn)編程法。如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 手動(dòng)子程序</p><p>　　圖4-3是手動(dòng)子程序的梯形圖，手動(dòng)操作時(shí)用

23、X11、X12、X13、X14對(duì)應(yīng)的四個(gè)開關(guān)控制左行、右行、裝料和卸料。對(duì)于運(yùn)料小車的自動(dòng)子程序，我采用起保停電路的編程方法。如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 自動(dòng)子程序</p><p>　　由4-4的梯形圖，可以畫出它的順序功能圖如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 自動(dòng)程序的順序功能圖</p><p>　　根據(jù)

24、整個(gè)程序的梯形圖，寫出與之對(duì)應(yīng)的指令表：</p><p>　　表4-6 程序的指令表</p><p><b>　　5、總結(jié)</b></p><p>　　本學(xué)期我們對(duì)可編程控制器（PLC）進(jìn)行了初步的學(xué)習(xí)，對(duì)可編程控制器（PLC）的工作原理、基本組成和基本指令的使用及應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)結(jié)束我基本掌握了PLC編程的相關(guān)方法，并能根據(jù)實(shí)際的控

25、制要求編制相關(guān)的控制程序。為了檢驗(yàn)我們對(duì)實(shí)際所學(xué)知識(shí)的掌握程度，加強(qiáng)我們的實(shí)際動(dòng)手能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，我們進(jìn)行了此次《可編程控制器技術(shù)》的課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，運(yùn)料小車的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大到各個(gè)領(lǐng)域，從手動(dòng)到自動(dòng)，逐漸形成了機(jī)械化、自動(dòng)化。運(yùn)料小車自動(dòng)往返順序控制系統(tǒng)的四種PLC程序設(shè)計(jì)方法各有特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際情況選擇一種來(lái)設(shè)計(jì)程序，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的控制要求。實(shí)踐

26、證明，這些程序設(shè)計(jì)方法很容易被設(shè)計(jì)者接受和掌，用它們可以得心應(yīng)手地設(shè)計(jì)出任意復(fù)雜的順序控制程序，從而提高設(shè)計(jì)的效率和縮短生產(chǎn)周期。</p><p>　　對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)和FX-2N軟件的摸索，到認(rèn)識(shí)，而由于自己的所編的程序比較簡(jiǎn)單，所以對(duì)這個(gè)軟件的認(rèn)識(shí)也不是很深入，但是通過(guò)這次的自我學(xué)習(xí)，也學(xué)到了許多的知識(shí)，至少學(xué)到很多獨(dú)立解決問(wèn)題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。</p><p><b&g

27、t;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 廖常初，2005.《FX系列PLC編程及應(yīng)用》. 第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　2初航，2005.《零基礎(chǔ)學(xué)三菱FX系列PLC》. 第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　3John Bird, 2010. ‘Programming manual’ 2ed</p>