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1、运料小车设计目 录第一章 可编程控制器(PLC)概况11.1 PLC的概述11.2 PLC的基本结构21.3 PLC的特点21.4 PLC的应用领域2第二章 运料小车的应用42.1 送料小车中的作用与地位42.2 运料小车原理图4第三章 运料小车的程序设计63.1 I/O地址分配表63.2 PLC硬件电器连接图73.3 运料小车控制系统流程图73.4 控制程序梯形图83.5 梯形图对应的指令语句10总 结13致 谢14参考文献15第一章可编程控制器(PLC)概况1.1 PLC的概述随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。可编程程序控制器(Progr
2、ammable Logic Controller)简称PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,在工业生产的所有领域得到了广泛的使用,在其他领域的应用也得到了迅速的发展。国际电工委员会(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版对PLC作了如下的定义: PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器实
3、际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。1.2 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成(见图1-1)。大部分PLC还可以配备特殊功能模块,用来完成某些特殊的任务。1) CPU模块CPU模块主要由未处理器(CPU芯片)和存储器组成。在PLC控制系统中,CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采编输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出;存储器用来存储程
4、序和数据。2) I/O模块输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块,它们是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。CPU模块的工作电压一般是5V,而PLC的输入输出信号的电压一般较高,例如直流24V交流220V。从引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,1.3 PLC的特点PLC之所以越来越受到控制界人士的重视,是和它的优点分不开的:1)功能齐全,它的适用性极强,几乎所有的控制要求,它均能满足;2)应用灵活, 其标准的积木式硬件结构,以及模块化的软件设计,使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求,而且可以适应各种工艺流程变更较多的
5、场合;3)操作方便,维修容易,稳定可靠。尽管PLC有各种型号,但都可以适应恶劣的工业应用环境,耐热、防潮、抗震等性能也很好,一般平均无故障率可达几万小时。1.4 PLC的应用领域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。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、汽车、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
6、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
7、、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PLC通信包括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。但是,可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。第二章 运料小车的应用2.1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,将低沉本,减轻公认的劳动负担,要求整个工艺生产过程全盘自动化,这就离不开
8、控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂,对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障,轻者影响成产线的继续进行,重者甚至发生人身安全事故,这样将给企业造成重大损失。送料小车是基于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送料小车的运行,因此,送料小车性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。2.2运料小车原理图图2-1为送料小车的模拟图 图2-1送料小车的模拟图 运料小车是工业逗料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线、 冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业,各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动,电动机正转小车前进
9、,电动机反转小车后退。本系统的结构工作原理图如图2-1,包括带导轨的运行工作台,DC24V电机,行程开关,起停按钮,FX-2N可编程控制器,.DC24V继电器,DC12V直流电源等。图2-1是一个运料小车工作示意图,每个工作台设有一个到位开关(SQ)和一个呼 叫按钮(SB)。系统的设计要求为:(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;(3)、当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时,小车向左行,运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止;(4)、当小车当前所处停靠站的编
10、码等于呼叫按钮的编码时,小车保持不动;(5)、呼叫按钮开关应具有互锁功能,先按下者优先。图2-2为PLC输出的电压转换电路 图2-2中采用2个DC24V继电器和1个12V直流电源来实现直流电机的正反转,2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。当继电器线圈1得电时继电器1的触点由k1转换到k2,而继电器线圈2的触点状态不变,电流流向如I1所示,驱使DCI2V电机按一定方向运转:当继电器线圈2得电时,继电器线圈I触点状态不变,而继电器线圈2的触点由k3转换到k4,电流流向如I2所示驱使DC12V电机按相反的方向运转。图2-2直流电机的正反转 第三章 运料小车的程序设计3.1 I/O地址分配表图
11、3-1 I/O地址分配表3.2 PLC硬件电器连接图=图3-2(每个图必须要有名称)TWIDIOPLC电源用的是220V3.3 运料小车控制系统流程图 图3-3运料小车控制系统流程图3.4 控制程序梯形图(1) 图3-4梯形图为小车起停的程序,按下启动按钮小车运动,M000得电并且保持,按下停止按钮,Y001得电,M000失电。图3-4小车起停的程序图(1) 图3-5梯形图为五个行程开关梯形图,5个行程开关用数字04表示,当小车到达1号时,Y002得电,将数字0传入MW0(用R0表示)中;以此类推。 图3-5五个行程开关梯形图(2) 图3-6梯形图为五个呼叫按钮梯形图,5个呼叫用数字04表示,
12、当一号按钮被按下时,Y007得电,将数字0传入MW1(用R1表示)中,以此类推,M004是实现自锁功能的作用,将在下面的梯形图中讲到。图3-6五个呼叫按钮梯形图(4) 图3-7梯形图用于实现自锁功能,当按下某个呼叫按钮时,同时触发M004,并保持,使获得优先权,按下别的按钮将无效,M002是当小车位置和按钮编码相同时触发,使M004失电,恢复到最初的情况。 图3-7自锁功能梯形图(5) 图3-8梯形图为比较梯形图,当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时,M001得电,小于时M003得电,等于时M002得电,同时失M004失电。图3-8比较梯形图(6) 图3-9梯形图为小车控制运动梯形图,当M001
13、得电时,Y000输出,小车左行,当M2得电时,Y001输出,小车向右行。图3-9小车控制运动梯形图3.5 梯形图对应的指令语句(* 小车起停 *)(* 按下启动按钮小车运动,M000得电并且保持,按下停止按钮,Y001得电,M000失电 *)LD X000O M0.0AN X001= M0.0(* 五个行程开关梯形图 *)(* 5个行程开关用数字04表示,当小车到达1号时,Y002得电,将数字0传入MW0中;以此类推 *)LD X002A M000MW0:= 0LD X003A M000MWO:= 1LD X004A M000MW0:= 2LD X005A M000MW0:= 3LD X006
14、A M000MW0:= 4(* 五个呼叫按钮梯形图 *)(* 5个呼叫用数字04表示,当一号按钮被按下时,X007得电,将数字0传入MW1中,M004是实现自锁功能的作用;以此类推 *)LD X007AN M004A M000MW1:= 0LD X010AN M004A M000MW1:= 1LD X011AN M004A M000MW1:= 2LD X010AN M004A M000MW1:= 3LD X011AN M004A M000MW1:= 4(* 用于实现自锁功能 *)(* 当按下某个呼叫按钮时,同时触发M004,获得优先权,按下别的按钮将无效 ;M002是当小车位置和按钮编码相同时
15、触发,使M004失电 *)LD X007O X010O X011O X010O X011O M004AN M002= M004(* 比较梯形图 *)(* 当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时,M001得电;小于时M003得电 ;等于时M002得电,同时失M004失电 *)LD M000A MW0 MW1= M001LD M000A MW0 MW1= M003LD M000A MW0 = MW1= M002(* 向左运动梯形图 *)(* 当M1得电时,Y000输出,小车左行 *)LD M001AN Y001= Y000(* 向右运动梯形图 *)(* 当M2得电时,Y001输出,小车向右行 *)LD
16、 M002AN Y000= Y001总 结经过一周的奋斗,运料小车的设计已完成,时常保持着前进的同时思考一路过来的沉淀。欢欣喜悦辛劳愁苦是瞬时,留在记忆里的总是深刻的。这次课程设计,我感受到在其中的努力过程。运料小车自动往返顺序控制系统的五种PLC程序设计方法各有特点,基于运料小车自动往返顺序控制系统的五种PLC程序设计方法各有特点,在实际应用中,可根据实际情况选择一种来设计程序,以适应不同场合的控制要求。实践表明,这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌握,用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序,从而提高设计的效率和缩短生产周期。对于PLC的学习,FX-2N软件的摸索,到认识,当然由
17、于自己所编的程序的相对比较简单,所以对这个软件的认识也不是十分的深入,但是通过的这次的自我学习,也学到了许多的知识,至少学到很多独立解决问题的方法和培养了这样的能力。课程设计我已尽我的能力做好了,我想肯定有很多不恰当不完善的地方,希望老师能够指正!致 谢感谢张尧老师亲切的关怀,感谢我的同学和朋友给我极大的鼓励和参谋,感谢我所参考的文献、著作的作者,给我学习的渠道。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以组的形式完成的,就是因为如此,让我们知道了集体的力量,遇到问题和同学互相讨论交流等。最后,感谢新疆工业高等专科学校,感谢电气与信息工程系,让我我在这里走向了成熟。虽然觉得很累,但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的感觉就是不一样。再次,感谢为我们付出的老师们,你们辛苦了。参考文献1 廖常初 PLC基础及应用 北京 机械工业出版社 20052 张运波 工厂电气控制技术 北京 高等教育出版社 20023汪志峰 PLC控制器原理及应用 北京 电子工业出版社 20074 吕景泉 PLC控制器技术教程 北京 高等教育出版社 200116
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