基于PLC自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

1基于PLC自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論11.1自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介11.1.1自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)的特點(diǎn)11.1.2自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用11.2自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)與其他機(jī)械系統(tǒng)共同的特征11.3基于PLC自動(dòng)送料裝置簡(jiǎn)介22PLC簡(jiǎn)介32.1PLC簡(jiǎn)介32.1.1PLC的特點(diǎn)32.1.2PLC控制思路32.2PLC的功能52.3PLC電源53自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)總體方案63.1概述63.2控制要求63.3系統(tǒng)組成73.4工作原理84PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)94.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟94.2設(shè)計(jì)中PLC控制系統(tǒng)語(yǔ)言94.3程序設(shè)計(jì)與調(diào)試104.3.1程序設(shè)計(jì)104.3.2程序調(diào)試模擬115動(dòng)力裝置選擇125.1電動(dòng)機(jī)的介紹125.1.1普通異步電動(dòng)機(jī)125.1.2普通同步電動(dòng)機(jī)135.1.3變頻電動(dòng)機(jī)135.2電動(dòng)機(jī)選擇145.3減速器的裝配與調(diào)整156機(jī)械輸送176.1膠帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程176.1.1輸送帶176.1.2輸送帶的種類1726.1.3張緊設(shè)計(jì)186.2進(jìn)卸料裝置186.3支撐裝置196.4驅(qū)動(dòng)滾筒196.5聯(lián)軸器206.6基本的計(jì)算及選用206.6.1輸送量計(jì)算206.6.2選用217檢測(cè)裝置237.1傳感器237.1.1傳感器的定義237.1.2傳感器的分類247.2選擇溫濕度傳感器需要注意的問(wèn)題257.3定時(shí)器26結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄31附錄A(程序流程圖)31附錄B(硬件接線圖)32附錄C(梯形圖)33附錄D(仿真圖)3631緒論隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用各種各樣的自動(dòng)線，尤其是我國(guó)加入WTO后，自動(dòng)線得到了更廣泛的應(yīng)用。PLC問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。制造業(yè)的控制主要以離散控制為主，PLC是該領(lǐng)域控制系統(tǒng)的首選。制造企業(yè)為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，必然會(huì)大量采用PLC，從而為PLC應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線行業(yè)提供廣闊的前景。1.1自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1.1自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)的特點(diǎn)1.生產(chǎn)率高，自動(dòng)化程度高為滿足人民日常生活的迫切需求，必須大批量生產(chǎn)運(yùn)輸各類能源材料，需求各種高生產(chǎn)率、高自動(dòng)化程度的機(jī)械系統(tǒng)。2.結(jié)構(gòu)和動(dòng)作復(fù)雜這是因?yàn)樽詣?dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)不僅用到機(jī)械傳動(dòng)原理系統(tǒng)的各種機(jī)構(gòu)。而且還傳輸帶的設(shè)計(jì)和選擇電氣自動(dòng)化的各種檢測(cè)和控制系統(tǒng)。3.振動(dòng)問(wèn)題突出現(xiàn)代自動(dòng)線越來(lái)越趨向高速化，而機(jī)械高速和傳動(dòng)帶的大量承載所引起的振動(dòng)也影響到傳輸和生產(chǎn)率的提高。1.1.2自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)是用于物料輸送的流水線設(shè)備，主要是用于煤粉、細(xì)砂等材料的運(yùn)輸裝車(chē)。自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)一般是由給料器、傳送帶、小車(chē)等單體設(shè)備組合來(lái)完成特定的過(guò)程。這類系統(tǒng)的控制需要?jiǎng)幼鞣€(wěn)定，具備連續(xù)可靠工作的能力。通過(guò)三臺(tái)電機(jī)和三個(gè)傳送帶、料斗、小車(chē)等的配合，才能穩(wěn)定、有效率地進(jìn)行自動(dòng)送料裝車(chē)過(guò)程。1.2自動(dòng)送料裝車(chē)系統(tǒng)與其他機(jī)械系統(tǒng)共同的特征1.它們都是人為的實(shí)物組合；42.它們各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3.在工作時(shí)能代替或減輕人類的勞動(dòng)，或完成有用的機(jī)械功，或轉(zhuǎn)換機(jī)械能。1.3基于PLC自動(dòng)送料裝置簡(jiǎn)介主要工作動(dòng)力來(lái)源于交流伺服電機(jī)，當(dāng)準(zhǔn)確測(cè)算出系統(tǒng)的具體電機(jī)功率和控制節(jié)拍要求后，可以選擇配套的交流伺服控制器和交流伺服電機(jī)。此次設(shè)計(jì)要求用PLC控制，結(jié)合電氣元件組合成可自動(dòng)化控制的系統(tǒng)。設(shè)備電氣系統(tǒng)一般由電源、輸入元件、控制中心、執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu),執(zhí)行工作命令，電氣行業(yè)中常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有：電動(dòng)機(jī)（普通、帶剎車(chē)、帶離合）、電磁閥（控制油路或氣路的通閉完成機(jī)械動(dòng)作）、伺服馬達(dá)（控制調(diào)節(jié)油路、氣路的開(kāi)度大?。┑?。52PLC簡(jiǎn)介2.1PLC簡(jiǎn)介早期的PLC只能做些開(kāi)可編程序關(guān)量的邏輯控制，因而叫PLC，但近年來(lái)，PLC采用微處理器作為中央處理單元，不僅有邏輯控制功能，還有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理甚至通信聯(lián)網(wǎng)功能，正確應(yīng)稱為PC，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)有所區(qū)別，仍稱其為PLC。2.1.1PLC的特點(diǎn)1.靈活、通用：要改變控制功能，只要改變軟件及少量的線路即可實(shí)現(xiàn)。2.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)：（1）硬件方面：采用微電子技術(shù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路及大規(guī)模集成電路完成，CPU與輸入輸出之間，采用光電隔離措施，隔離了它們之間電的聯(lián)系。（2）軟件方面：有自身的監(jiān)控程序，對(duì)強(qiáng)干擾信號(hào)、欠電壓等外界環(huán)境定期檢查，有故障時(shí)，存現(xiàn)狀態(tài)到存儲(chǔ)器，并對(duì)其封閉以保護(hù)信息；監(jiān)視定時(shí)器WTD，檢查程序循環(huán)狀態(tài)，超出循環(huán)時(shí)間時(shí)報(bào)警；對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)，程序有錯(cuò)誤進(jìn)輸出報(bào)警信息并停止執(zhí)行。3.使用簡(jiǎn)單采用自然語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言編程方式，編程容易，更改方便。輸入輸出接口可以與各種開(kāi)關(guān)、傳感器、繼電器、接觸器、電磁閥連接，接線簡(jiǎn)單。4.功能強(qiáng)、體積小縱向PLC不僅可能完成各種條件控制，還能完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，可以完成對(duì)模擬量的控制；橫向可以控制一臺(tái)至幾臺(tái)設(shè)備，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；重量輕，體積小，便于安裝。2.1.2PLC控制思路按控制等效電路可分為三個(gè)部分：輸入部分、輸出部分及控制部分。1.輸入部分：接收由各種主令電器發(fā)出的操作指令及由各種反映設(shè)備狀態(tài)信息的輸入元6件傳來(lái)的各種狀態(tài)信息。PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)內(nèi)部繼電器，當(dāng)輸入點(diǎn)與輸入用的公用腳COM接通時(shí)，該輸入繼電器得電。2.輸出部分：根據(jù)控制程序的執(zhí)行結(jié)果直接驅(qū)動(dòng)相應(yīng)負(fù)載。在PLC內(nèi)部設(shè)有輸出繼電器（可能是繼電器形式，也可能是晶體管形式），每個(gè)繼電器對(duì)應(yīng)一個(gè)硬觸點(diǎn)，當(dāng)程序執(zhí)行結(jié)果讓輸出繼電器線圈通電時(shí)，該輸出繼電器的輸出觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)外部負(fù)載的控制運(yùn)行。3.控制部分：是由用戶自行編制的控制程序。它存放在PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC依次讀取用戶程序存儲(chǔ)器中的程序內(nèi)容，并對(duì)它們進(jìn)行解釋并執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果送輸出端子，以使相應(yīng)的外部負(fù)載得到控制。PLC的用戶程序采用梯形圖的編程方式，它由繼電器控制電路演變而來(lái)，所不同的是，它內(nèi)部的繼電器并非實(shí)際的繼電器，而是“軟”繼電器，由軟繼電器組成的控制線路并不是真正意義上的物理連接，而只是邏輯關(guān)系上的連接（軟接線）。PLC內(nèi)部可區(qū)分為六個(gè)部分即：輸入、輸出、存儲(chǔ)器、CPU、電源及操作顯示部分。輸入部分：負(fù)責(zé)采集外部指令及設(shè)備狀態(tài)，以使CPU作出判斷。輸出部分：將CPU的運(yùn)算結(jié)果向外部輸出，以完成過(guò)程動(dòng)作。存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)用戶程序及信息。CPU：執(zhí)行各種邏輯及運(yùn)算程序。電源：向輸入輸出及CPU提供電源。操作顯示：向存儲(chǔ)器輸入用戶程序或更改用戶程序，顯示程序運(yùn)行狀態(tài)。PLC主機(jī)有電源端子（交流供電型還設(shè)有供外部輸入設(shè)備用的服務(wù)電源）、功能接地端子（抗干擾、防電擊，務(wù)必接地）、保護(hù)接地端子（防觸電）、輸入輸出端子及其LED（當(dāng)對(duì)應(yīng)的輸入或輸出端子ON時(shí)，相應(yīng)的輸入輸出LED燈亮，但當(dāng)CPU異常、I/O總線發(fā)生異常時(shí)所有輸入LED滅；當(dāng)內(nèi)存異常及系統(tǒng)異常（FALS）發(fā)生時(shí)，所有輸入LED保持發(fā)生異常時(shí)的狀態(tài)，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入的LED狀態(tài)也不改變），PLC狀態(tài)顯示LED（POWER電源、RUN、運(yùn)行、監(jiān)視/編程、停止、ERROR/ALARM亮故障/閃警告、COM外設(shè)通訊亮），模擬設(shè)定電位器及擴(kuò)展連接器。2.2PLC的功能71.邏輯控制功能：實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)造車(chē)網(wǎng)，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)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。2.定時(shí)控制功能：利用PLC定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的控制，從而完成設(shè)備的順序動(dòng)作。3.計(jì)數(shù)控制功能：基于計(jì)數(shù)器的優(yōu)異功能來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的循環(huán)功能。4.步進(jìn)(順序)控制功能：運(yùn)用定時(shí)器、計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)時(shí)間的控制，從而實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備的順序動(dòng)作。5.PID控制功能：在S7-200中PID功能是通過(guò)PID指令功能塊實(shí)現(xiàn)。通過(guò)定時(shí)（按照采樣時(shí)間）執(zhí)行PID功能塊，按照PID運(yùn)算規(guī)律，根據(jù)當(dāng)時(shí)的給定、反饋、比例積分微分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算出控制量。也就說(shuō)這些參數(shù)是通過(guò)PLC的功能塊實(shí)現(xiàn)的。6.數(shù)據(jù)控制功能：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力7.通信和聯(lián)網(wǎng)功能：PLC的聯(lián)網(wǎng)就是為了提高系統(tǒng)的控制能力和范圍，將分布在不同