机电一体化装配流水线毕业设计

机电一体化装配流水线毕业设计 三峡电力职业学院 毕业设计(论文) 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 方便面自动生产线装车PLC控制系统 学生姓名 学 号 专 业 机电一体化 班 级 指导教师 评阅教师 完成日期 年月日 论文/设计/报告原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文/设计/报告是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外，本论文/设计/报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年 月 日 导师签名: 年 月 日 论文/设计/报告版权使用授权书 本论文/设计/报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论文/设计/报告的规定，同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的复印件和电子版，允许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文/设计/报告评选机构将本论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。 本论文/设计/报告属于 1、保密 ?，在_________年解密后适用本授权书。 2、不保密 ?。 (请在以上相应方框内打“?”) 作者签名: 年 月 日 导师签名: 年 月 日 目 录 摘要 ................................................................................................................................................ 1 前言 ................................................................................................................................................ 2 1. PLC控制系统概论 ......................................................................................................... 2 1.1 PLC概述 ........................................................................................................................ 2 1.2 PLC的发展 .................................................................................................................... 2 1.3PLC的基本结构 ............................................................................................................. 3 2.控制系统介绍和控制过程要求 .............................................................................. 12 2.1控制系统在送料小车中的作用与地位 ................................................................ 12 2.2 装车运料控制系统的发展 ..................................................................................... 12 2.3任务描述 ...................................................................................................................... 13 2.4、设计内容 ................................................................................................................... 13 2.5、整体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证 .......................................................................................................... 14 2.6、运料小车运动控制PLC I/O地址分配 ............................................................ 15 2.7、硬件连线图 .............................................................................................................. 17 2.8、软件设计 ................................................................................................................... 18 2.9、控制面板设计 .......................................................................................................... 24 2.10、元件明细表 ............................................................................................................ 25 3.料小车系统方案的选择 .............................................................................................. 26 结论 .............................................................................................................................................. 28 致谢 .............................................................................................................................................. 29 参考文献 ................................................................................................................................... 29 附录……………………………………………………………………31 1 方便面自动生产线装车PLC控制系统 摘 要:伴随着我国经济实力的不断加强，科技在各大中小型企业单位中起到越来越明显的地位。自动运料装车控制，使用于各类对自动化水平要求较高的大中型企业，实现原材料的自动装运。能满足企业提高管理水平的要求较大地提高生产效率，减轻工人劳动强度，具有众多的适用场合与广阔的应用前景。提出了用PLC来实现控制现场运料的系统，解决了放料、传输、装载等环节的问题，实现自动化。本设计就是在方便面自动生产线的过程中利用装车控制系统解决了放料、传输和装载等环节.早期装车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应用到装车控制系统,可实现装车的自动化控制,降低系统的运行费用.PLC装车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. 装车控制系统采用了PLC控制。从装车控制的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此装车控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。 关键词:PLC，装车控制系统，程序设计 2 前言 随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如:机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点 ，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。 装车控制系统采用了PLC控制。从控制系统的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式，从而更好的控制产品的送停。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。 在设计该PLC控制系统设计程序的同时总结了以往PLC控制系统设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的了解了更多的PLC知识。 1.PLC控制系统概论 1.1 PLC概述 PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。其定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 1.2 PLC的发展 plc在向微型化、网络化、pc化和开放性方向发展，长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。同时，plc也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。目前，全世界plc生产厂家 3 约200家，生产300多种产品。国内plc市场仍以国外产品为主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的产品。经过多年的发展，国内plc生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说plc在我国尚未形成制造产业化。 1.3PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为: 1、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 2. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 3、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 4、输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 5、功能模块 如计数、定位等功能模块 4 6、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等 1.4 PLC的引用领域及其特点 1.4.1、简述 多年来，可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。 1.4.2、PLC的应用领域 目前，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、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类: 1.开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，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采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 3.运动控制 PLC可以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.数据处理 PLC具有数学运算(含矩阵运算、 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 5.通信及联网 5 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 1.4.3、PLC的应用特点 1.可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。 2.配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4.系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造 (1) PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。 (2)安装与布线 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和须在同一线槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线最好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到最低限度。 PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。 PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟 6 量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10. 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 (3)I/O端的接线 输入接线 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线大功率线分开走线，如必可适当长些。 输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。 尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。 输出连接 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。 采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。 PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。 1.4.4、PLC应用中需要注意的问题 PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出， 7 这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题: 1.工作环境 (1)温度 PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。 (2)湿度 为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。 (3)震动 应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。 (4)空气 避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。 (5)电源 PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。 8 2.控制系统中干扰及其来源 现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。(1)干扰源及一般分类 影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射;磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因)，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。 2.PLC系统中干扰的主要来源及途径 强电干扰 PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。 柜内干扰 9 控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。 来自信号线引入的干扰 与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。 来自接地系统混乱时的干扰 接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。感应干扰，这是很严重的。由信号引入干 来自PLC系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。 变频器干扰 一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量;二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。 10 3.主要抗干扰措施 (1)电源的合理处理，抑制电网引入的干扰 对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。 (2)正确选择接地点，完善接地系统 良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。 此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。 (3)安全地或电源接地 11 将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。 (4)系统接地 PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。 信号与屏蔽接地 一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地;不接地时，应在PLC侧接地;信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地;多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。 (5)对变频器干扰的抑制 变频器的干扰处理一般有下面几种方式: 加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。 使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。 使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。 12 2控制系统介绍和控制过程要求 2.1控制系统在送料小车中的作用与地位 在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。 控制系统是整个生产线的灵魂，对整个方便面自动生产线装车控制系统起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。 装车控制系统是三菱PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于自动生产线的运行，因此，自动生产线的性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。自动生产线能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。 2.2 装车运料控制系统的发展 伴随着我国经济实力的不断加强，科技在各大中小型企业单位中起到越来越明显的地位。自动送料装车控制，使用于各类对自动化水平要求较高的大中型企业，实现原材料的自动装运。能满足企业提高管理水平的要求较大地提高生产效率，减轻工人劳动强度，具有众多的适用场合与广阔的应用前景。提出了用PLC来实现控制现场运料的系统，解决了放料、传输、装载等环节的问题，实现自动化。并将该装置扩展改装为其他方面的功能做出一部分的探讨。 工业生产的各个领域都包含着大量的开关量和模拟量。开关量又称数字量，如电机的启停、阀门的开闭、电子元件的置位与复位、产品的计数等;模拟量又称连续量，如温度、压力、流量、液位等。 在可编程序控制器问世以前，数字量和模拟量的控制主要用继电器、接触器或分立元件的电子线路来实现，它取代了原来的手动控制方式，并迅速成为工业控制的主流。这是自动控制的开始，也是以后诸多形式控制设备产生的基础。 随着生产力的发展和科学技术的进步，工业生产领域对控制系统提出了更高的灵活性、可靠性要求，可编程序控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的新型工业控制装置。可编程控制器技术与CAD/CAM技术、工业机器人技术共同构成了现代工业自动化的三大支柱技术。 13 2.3任务描述 控制系统的运动过程 方便面自动生产线上装车控制系统的运料小车的运动如下图3-1所示,运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有5个编码为1—5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(HJ1—HJ5)分别与5个停靠站点相对应。 运料小车 自动化生产线 1号站 2号站 3号站 4号站 5号站 图 3-1 运料小车示意图 2.4、设计内容 1、设计任务 根据设计要求设计PLC控制程序使得运料小车将1号站的物料自动运到 5号站，卸料后自动返回1号站装料;如此往复。 2、设计要求 (1)、按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作; (2)、当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮HJ的编码时，小车向 右运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止; (3)、当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮HJ的编码时，小车向 左行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止; (4)、当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮HJ的编码时，小车保 14 持不动; (5)、呼叫按钮开关HJ1-HJ5应具有互锁功能，先按下者优先。 (6)、设计PLC硬件电器连接图。 (7)、画出运料小车操作流程图，设计PLC控制程序，包括绘出程序框图、 设计梯形或者状态转移图以及写出指令程序，另外程序必须加以注释说明其 作用。 2.5、整体方案论证 1、控制系统图如图5-1所示 图5-1 运料小车控制系统图 2、控制系统流程图如图5-2所示 图5-2 控制系统流程图 15 3、程序的构成 开始运行程序，PLC将运行已经设置好的程序和参数，按下启动按钮和 呼叫按钮后，小车到达呼叫的那个站点。 2.6、运料小车运动控制PLC I/O地址分配 1、PLC框架配置图 运料小车控制采用三菱的FX2N系列整体式PLC，它控制着整个系统按照 控制要求有条不紊地运行。 PLC框架配置图如图6-1所示: 图6-1 PLC框架配置图 2、I/O地址分配 由于CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输 入/输出模块。采用I/O分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输 入地址是X000—X015，输入端子对应的输出地址是Y000—Y011。 数字量输出部分 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。但是电机正转和反转两个状态，分别都应正转和反转继电器，所以输出 点应该有2个。具体的输出分配如表6-2 所示: 表6-2 输出地址分配 输出地址 对应的外部设备 Y000 电机反转继电器KM1 Y001 电机正转继电器KM2 数字量输入部分 16 这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5 个行程开关共12输入点。具体的输入分配如表6-3所示: 表6-3 输入地址分配 输入地址 对应的外部设备 X000 启动按钮开关SB1 X001 停止按钮开关SB2 X002 1号站呼叫按钮开关HJ1 X003 2号站呼叫按钮开关HJ2 X004 3号站呼叫按钮开关HJ3 X005 4号站呼叫按钮开关HJ4 X006 5号站呼叫按钮开关HJ5 X007 1号站行程开关LS1 X010 2号站行程开关LS2 X011 3号站行程开关LS3 X012 4号站行程开关LS4 X013 5号站行程开关LS5 内部继电器部分 内部继电器地址分配如表6-4 所示: 表6-4 内部继电器地址分配 内部继电器地址 功能说明 M0 小车运行停止 M1 1号站呼叫 M2 2号站呼叫 M3 3号站呼叫 17 M4 4号站呼叫 M5 5号站呼叫 M6 小车所在站编号 > 呼叫编号 M7 小车所在站编号 = 呼叫编号 M8 小车所在站编号 < 呼叫编号 2.7、硬件连线图 PLC外部接线图 根据运料小车随机运动控制的要求，可将5个行程开关赋予不同的值; 同时，将5个按钮也对应赋值。当小车碰到某个行程开关时，就将该行程开 关的值送到内部辅助继电器通道。当操作者压了某个按钮时，就将该按钮的 值送到内部辅助继电器通道。然后将这两个通道的值进行比较，根据比较的 结果使小车作相应的运动，直到两个通道的值相等时小车才停止。由此可得 到如图7-1 所示的运料小车随机运动控制PLC外部接线图: 图7-1 PLC外部接线图 18 2.8、软件设计 1、行程开关 在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4 来表示，当小车在1号站时，行程开关X007得电，将数字0传送到数据寄存器D0;当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字1传送到数据寄存器D0。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X007得电，将数字4传送到数据寄存器D0。它所对应的梯形图如图7-1所示: 图8-1 行程开关梯形图 所对应的助记符程序为: LD X007 MOV K0 D0 ;小车在1号站 LD X010 MOV K1 D0 ;小车在2号站 LD X011 MOV K2 D0 ;小车在3号站 LD X012 MOV K3 D0 ;小车在4号站 LD X013 MOV K4 D0 ;小车在5号站 19 2、小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器M0得电;当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助继电器M0失电。它所对应的梯形图如图7-2所示: 图7-2 小车启停辅助继电器梯形图 所对应的助记符程序为: LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 ;小车启停辅助继电器 3、呼叫按钮 在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0-4 来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1—HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需要5个辅助继电器M1—M5。当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字0传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电;当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003得电，数字1传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电。依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006得电，数字4传送到数据寄存器D1，同时5号按钮开关辅助继 -3所示: 电器得电。它所对应的梯形图如图7 20 图7-3 呼叫按钮梯形图 所对应的助记符程序为: LDI M2 ANI M4 ANI M3 ANI M5 ANI M4 ANI X010 ANI M5 AND M0 ANI X007 LD X003 AND M0 OR M2 OR M1 MOV K1 D1 ANB ;2号站呼叫按钮开关 ;1号站呼叫按钮开关; 2号站呼叫按钮开关辅助继电器 OUT M1 LDI M1 ;1号站呼叫按钮开关辅助继电器 ANI M2 21 LDI M1 ANI M4 ANI M3 ANI M5 ANI X011 MOV K3 D1 AND M0 ;4号站呼叫按钮开关 LD X004 OUT M4 OR M3 ;4号站呼叫按钮开关辅助继电器 ANB LDI M1 MOV K2 D1 ANI M2 ;3号站呼叫按钮开关 ANI M3 OUT M3 ANI M4 ;3号站呼叫按钮开关辅助继电器 ANI X013 LDI M1 AND M0 ANI M2 LD X006 ANI M3 OR M5 ANI M5 ANB ANI X012 MOV K4 D1 AND M0 ;5号站呼叫按钮开关 LD X005 OUT M5 OR M4;5号站呼叫按钮开关辅助继电器 ANB 4、比较 按下启动按钮和呼叫按钮后，开始对行程开关数据寄存器D0和呼叫按钮 数据寄存器D1中的数据进行比较。当(D0)>(D1)时，即小车当前所 处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，M6得电，小车向左运行;当(D0) =(D1)时，即小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，M7得电， 小车停止不动;当(D0)<(D1)时，即小车当前所处停靠站的编码小于呼叫 按钮的编码时，M8得电，小车向右运行。它所对应的梯形图如图6-4所示: 图6-4 比较梯形图 22 所对应的助记符程序为: LD M0 CMP D0 D1 M6 5、向左运动 小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运 行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。它所对应的梯形图如图7-5所示: 图7-5 向左运动梯形图 所对应的助记符程序为: LD M6 LD M4 LD M1 ANI X012 ANI X007 ORB LD M2 LD M5 ANI X010 ANI X013 ORB ORB LD M3 ANB ANI X011 OUT Y000 ORB 6、向右运动 小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运 行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。它所对应的梯形图如图8-6所示: 23 图8-6 向右运动梯形图 所对应的助记符程序为: LD M8 LD M4 LD M1 ANI X012 ANI X007 ORB LD M2 LD M5 ANI X010 ANI X013 ORB ORB LD M3 ANB ANI X011 OUT Y001 ORB 24 2.9、控制面板设计 设备的操作面板设计 设备的操作方式大致分为手动方式和自动方式，图9-1所示的操作面板就是据此考虑的: 图9-1 操作面板 25 2.10、元件明细表 PLC设备元件明细表如下表10-1所示: 表10-1 元件明细表 序号 标号 名称 规格型号 数量 1 SB1 启动按钮开关 1 2 SB2 停止按钮开关 1 3 HJ1—HJ5 呼叫按钮开关 5 4 LS1—LS5 行 程 开 关 5 5 KM1 电机反转继电器 1 6 KM2 电机正转继电器 1 26 总结 , 经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简 单的效果。 , 经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次 反复修改和完善才能符合设计要求，设计的结果往往不很规范，因人而异。 , 特点:考虑不周、设计麻烦、设计周期长;梯形图的可读性差、系统维护 困难。 设计方法:梯形图经验设计法 , 本思路:在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求， 通过多次反复地调试和修改梯形图，增加中间编程元件和触点，以得到一 个较为满意的程序。 , 基本特点:没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编 程者的经验有很大的关系。 , 适用场合:可用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。 , 基本步骤: 分析控制要求、选择控制原则; 主令和检测元件，确定输入输出设备; 执行元件的控制程序; 修改和完善程序。 3.料小车系统方案的选择 实现小车送料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器PLC等元器件来实现 但在单片机控制系统电路中需要加入A/D，D/A转换器，线路复杂，还要分配大量的中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的人员才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。 而从上述第一节对PLC的特点了解可知，PLC具有很多优点，因此我们归纳出:可编程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在30万 27 小时以上;安装，操作和维护也较容易;编程简单，PLC的基本指令不多，编程器使用比较方便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。此外PLC内部定时、计数资源丰富，可以方便地实现对送料小车的控制。 因此，最终我选择了用可编程控制器PLC来实现装车控制系统的控制，完成本次的设计题目。 28 结 论 在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。做完这个设计后，我得出几个结论如下: 一、送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制;然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序，还运用了互锁和联锁，确保了系统的正常运行，减少了系统的故障点。在送料小车的系统中加入了手动操作程序，便于设备的维修，方便操作人员操作。 二、该小车系统在实施的情况下，其成本价格比较高。 三、该小车控制系统的研究方向:由于本小车系统并不完善，只做了送料，没有设计小车怎么装料和小车到料仓后送料的多少。这两方面是该系统设计的完善，是将来的研究方向。 最后，经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。 29 致谢 本论文是在导师亲自指导下完成的。导师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作。导师一丝不苟、严谨认真的治学态度，精益求精、诲人不倦的学者风范，以及正直无私、磊落大度的高尚品格，更让我明白许多做人的道理，在此我对导师表示衷心的感谢～ 本论文能够完成，要感谢所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在科研工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的 意见 文理分科指导河道管理范围浙江建筑工程概算定额教材专家评审意见党员教师互相批评意见 ，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。希望每个人都和我一样，通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。 在本文结束之际，特向我敬爱的导师和电力学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢～ 参考文献 30 [1] 张结，黄德斌，唐毅.应用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 与IEC61850的引用和兼容关系.电力系统自动化，2004，28(19):88,91 [2] 朱永利，黄歌，刘培培等.基于IEC61850的电力远动信息网络化传愉的研究.继电器，2005，33(11):45,48 [3] 章宏甲，黄谊，王积伟(液压与气压传动.北京:机械工业出版社， 2002:112,118 [4] 成大先(机械设计手册(液压控制).单行本.北京:化学工业出版社， 2004:20,21 [5] 廖常初.PLC基础及应用.北京:机械工业出版社，2003:57,64 [6] 储云峰(西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社，2006:75,84 [7] 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