自動送料裝車系統(tǒng)PLC控制設計3

1、陜西航空技術學院 畢業(yè)設計摘 要可編程序控制器（programmable controller）簡稱plc，由于plc的可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以plc的應用領域在迅速擴大。對早期的plc，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的plc幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要plc。尤其是近幾年來，plc的成本下降，功能又不斷增強，所以，目前plc在國內外已被廣泛應用于各個行業(yè)。本設計是為了實現送料小車的手動和自動化的轉化，改變以往小車的單純手動送料，減少了勞動力，提高了生產效率，實現了自動化生產！而且本送料小車的設計是由于工作環(huán)境惡劣，不允許人進入工作環(huán)境的

2、情況下孕育而成的。本文從第一章送料小車的系統(tǒng)方案的確定為切入點，介紹了為什么選用plc控制小車；第二章介紹了送料小車的應達到的控制要求；第三章，根據控制要求進行了小車系統(tǒng)的具體設計，包括端子接線圖、梯形圖(分段設計說明和系統(tǒng)總梯形圖)和程序指令設計；最后得出結論。關鍵詞：plc，送料小車，控制，程序設計目 錄第1章前 言1第2章 控制系統(tǒng)介紹和控制過程要求22.1 控制系統(tǒng)在送料小車中的作用與地位22.2 控制系統(tǒng)介紹2第3章 送料小車系統(tǒng)方案的選擇43.1 可編程控制器 plc的優(yōu)點43.2 小車送料系統(tǒng)方案的選擇5第4章 基于plc的送料小車接線圖及梯形圖64.1 送料小車plc的 i/o

3、分配表64.2 plc端子接線圖74.3 梯形圖分段設計84.4 程序運行原理說明調試與完善124.5 系統(tǒng)總梯形圖設計134.6 小車程序設計18結 論23謝 辭24參考文獻25ii第1章 前 言隨著社會迅速的發(fā)展，各機械產品層出不窮?？刂葡到y(tǒng)的發(fā)展已經很成熟，應用范圍涉及各個領域，例如：機械、汽車制造、化工、交通、軍事、民用等。plc專為工業(yè)環(huán)境應用而設計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。plc的應用不但大大地提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，而且大大地簡化和減少了維修維護的工作量。plc以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質量輕、功能強

4、和價格低廉等特點 ，在機械制造、冶金等領域得到了廣泛的應用。送料小車控制系統(tǒng)采用了plc控制。從送料小車的工藝流程來看，其控制系統(tǒng)屬于自動控制與手動控制相結合的系統(tǒng)，因此，此送料小車電氣控制系統(tǒng)設計具有手動和自動兩種工作方式。我在程序設計上采用了模塊化的設計方法，這樣就省去了工作方式程序之間復雜的連鎖關系，從而在設計和修改任何一種工作方式的程序時，不會對其它工作方式的程序造成影響，使得程序的設計、修改和故障查找工作大為簡化。在設計該plc送料小車設計程序的同時總結了以往plc送料小車設計程序的一般方法、步驟，并且把以前學過的基礎課程融會到本次設計當中來，更加深入的了解了更多的plc知識。第2章

5、 控制系統(tǒng)介紹和控制過程要求2.1 控制系統(tǒng)在送料小車中的作用與地位在現代化工業(yè)生產中，為了提高勞動生產率，降低成本，減輕工人的勞動負擔，要求整個工藝生產過程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是整個生產線的靈魂，對整個生產線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)出現故障，輕者影響生產線的繼續(xù)進行，重者甚至發(fā)生人身安全事故，這樣將給企業(yè)造成重大損失。送料小車是基于plc控制系統(tǒng)來設計的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用于送料小車的運行，因此，送料小車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關系。送料小車能否正常運行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。2.2 控制系統(tǒng)介紹圖2-1 送料小車系統(tǒng)本控制系

6、統(tǒng)主要是用于控制送料小車的自動送料。它既能減輕人的勞動強度又能自動準確到達人不能達到或很難到達的預定位置。如圖2-1，推車機可以沿軌道上下移動，到達預定位置。推車機上是一個小型泵站，通過控制電磁閥換向，使兩油缸伸出、縮回，頂出送料小車，再由各個倉位控制要料。用plc對送料小車實現控制，其具體要求如下：(1) 送料小車1動作要求：送料小車負責向四個料倉送料，送料路上從左向右共有4個料倉（位置開關sq1，sq2，sq3，sq4）分別受plc的i0.0，i0.1，i0.2，i0.3檢測，當信號狀態(tài)為1是，說明運料小車到達該位置。小車行走受兩個信號的驅動，q0.4驅動小車左行，q0.5驅動小車右行。料

7、倉要料由4個手動按鈕（sb1，sb2，sb3，sb4）發(fā)出(對應于plc為i0.4，i0.5，i0.6，i0.7)按鈕發(fā)出信號其相應指示燈就亮（hl1-hl4），指示燈受plc的q0.0-q0.3控制。送料小車2動作要求：送料小車負責向四個料倉送料，送料路上從左向右共有4個料倉（位置開關sq11，sq12，sq13，sq14）分別受plc的i1.0，i1.1，i1.2，i1.3檢測，當信號狀態(tài)為1是，說明運料小車到達該位置。小車行走受兩個信號的驅動，q1.5驅動小車左行，q1.4驅動小車右行。料倉要料由4個手動按鈕（sb11，sb12，sb13，sb14）發(fā)出(對應于plc為i1.4，i1.5

8、，i1.6，i1.7)按鈕發(fā)出信號其相應指示燈就亮（hl11-hl14），指示燈受plc的q1.0-q1.3控制。(2)運料小車行走條件：運料小車右行條件：小車在1，2，3號倉位，4號倉要料；小車在1，2號倉位，3號倉要料；小車在1號倉位，2號倉要料。運料小車左行條件：小車在4，3，2，0號倉位，1號倉要料；小車在4，3，0號倉位，2號倉要料；小車在4，0號倉位，3號倉要料；小車在0位，4號倉位要料。運料小車停止條件：要料倉位與小車的車位相同時，應該是小車的停止條件。運料小車的互鎖條件：小車右行時不允許左行啟動，同樣小車左行時也不允許右行啟動。第3章 送料小車系統(tǒng)方案的選擇3.1 可編程控制器

9、 plc的優(yōu)點可編程控制器 plc對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的推廣應用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。1. 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。plc由于采用現代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如西門子公司生產的s7系列plc平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時間則更長。從plc的機外電路來說，使用plc構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線

10、及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齊全，功能完善，適用性強plc發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小、各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代plc大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來plc的功能單元大量涌現，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力

11、的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學易用，深受工程技術人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用plc的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備

12、經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。5. 體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產的品種底部尺寸小于100 mm，重量小于150 g，功耗僅數瓦。由于體積小，很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。3.2 小車送料系統(tǒng)方案的選擇實現小車送料系統(tǒng)控制有很多方法來實現，可以用單片機、可編程控制器plc等元器件來實現。但在單片機控制系統(tǒng)電路中需要加入a/d，d/a轉換器，線路復雜，還要分配大量的中斷口地址。而且單片機控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時也需要高技術的人員才能修復，所以

13、在此也不易用單片機來實現。而從上述第一節(jié)對plc的特點了解可知，plc具有很多優(yōu)點，因此我們歸納出：可編程控制器plc具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；安裝，操作和維護也較容易；編程簡單，plc的基本指令不多，編程器使用比較方便，程序設計和產品調試周期短，具有很好的經濟效益。此外plc內部定時、計數資源豐富，可以方便地實現對送料小車的控制。因此，最終我選擇了用可編程控制器plc來實現送料小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設計題目。第4章 基于plc的送料小車接線圖及梯形圖4.1 送料小車plc的 i/o分配表輸入點分配輸出點分配輸入接點輸入開關名稱輸出接口驅動設備i0.0-i0

14、.3小車1行程開關(sq1-sq4)q0.0-q0.3小車1要料指示燈(hl1-hl4)i0.4-i0.7小車1控制按鈕(sb1-sb4)q0.4-q0.5小車1左右行線圈i1.0-i1.3小車2行程開關(sq11-sq14)q0.6-q0.7油缸1伸出縮回線圈i1.4-1.7小車2控制按鈕(sb11-sb14)q1.0-q1.0小車2要料指示燈(hl11-hl14)i2.0-i2.5推車機行程開關(sq5-sq10)q1.4-q1.5小車2左右行線圈i2.6-i2.7起動，停止按鈕(sb5，sb6)q1.6-q1.7油缸2伸出縮回線圈i3.0-i3.1手動，連續(xù)轉換開關(sa6，sa7)q2

15、.0-q2.1推車機上下行線圈i3.2-i3.3推車機上下，左右轉換開關 (sa1，sa2)i3.4-i3.6油缸單動聯(lián)動轉換開關(sa3-sa5)4-1 i/o分配表根據控制要求，plc控制送料小車的輸入輸出(i0)地址編排如下表所示，其中sb5為啟動開關，為sb6停止開關，sa6、sa7為手動連續(xù)選擇開關，sa1、sa2為上下、左右轉換開關，sa3、sa4、sa5為油缸單動聯(lián)動轉換開關。q0.0-q0.3和q1.0-q1.3控制8個要料指示燈，q0.4-q0.5和q1.4-q1.5控制小車1、2左行右行，q0.6-q0.7和q1.6-q1.7。如表3-1所示：4.2 plc端子接線圖plc

16、型號的選擇：由于該系統(tǒng)是在原來cpu226的基礎上改進的設備，而現在共用了31個輸入，用直流24v；18個輸出，用交流電220v，所以我選擇用s7-200系列cpu226，加一個em223的擴展模塊。cpu226的主要的技術參數：輸入24vdc，24點；輸出220vac，16點；電源電壓為ac100240v 50/60hz。em223的主要技術參數：輸入24vdc，8點；輸出220vac，8點；電源電壓為ac100240v 50/60hz。端子接線如圖4-1所示：圖4-1 端子接線圖4.3 梯形圖分段設計本次設計的自動送料小車梯形圖，是分開來畫的。由總程序結構圖、自動操作程序圖、手動操作程序圖

17、、小車1左右自動送料運行程序圖、小車2左右自動送料運行程序圖組成。圖4-2 總系統(tǒng)結構圖（1）程序的總結構圖如圖4-2所示：因為在手動操作方式下，各種動作都是用按鈕控制來實現的，其程序可獨立于自動操作程序而另行設計。因此，總程序可分為兩段獨立的部分：手動操作程序和自動操作程序。當選擇手動操作時，則輸入點i3.0接通，其常閉觸點斷開，執(zhí)行手動程序，并由于i3.1的常閉觸點為閉合，則跳過自動程序。若選擇自動操作方式，將跳過手動程序段而執(zhí)行自動程序。（2）自動程序設計，自動操作控制主要是由行程開關來控制推車機的上行、下行，兩缸的伸出、縮回。通過行程開關的上限、下限、左限、右限準確的控制推車機到達預定

18、位置。自動程序時，手動自動轉換開關撥到連續(xù)檔sa7，按下啟動按鈕sb6，推車機上行，碰到上位行車開關sq6，上行停止；同時兩個油缸動作，推動兩小車向左移動，小車1、2碰到左位行程開關sq10、sq5，說明兩小車到位，這時各個倉位可向小車要料；而且兩油缸縮回，碰到行程右位開關sq8、sq9停止收縮，推車機下行到行程開關位sq7時停止。如圖4-3所示：圖4-3 自動操作程序圖（3）手動操作程序的設計，手動操作控制簡單，可按照一般繼電器控制系統(tǒng)的邏輯設計法來設計。手動程序時，手動自動轉換開關撥到手動檔sa6，上下、左右轉換開關撥到上/下行檔時，按啟動按鈕sb5推車機上行，按停止按鈕sb6推車機下行；

19、上下、左右轉換開關撥到左/右檔時，撥動單動聯(lián)動轉換開關sa3（缸1動作），按啟動按鈕sb5，缸1伸出推動小車1左行；按停止按鈕sb6，缸1縮回；撥動轉換開關到sa5（缸2動作），按啟動按鈕sb5，缸2伸出推動小車2左行，按停止按鈕sb6，缸2縮回；撥動單動聯(lián)動轉換開關到sa4（兩缸同時動作）按啟動按鈕sb5，兩缸伸出推動兩小車左行；按停止按鈕sb6，兩缸縮回。如圖4-4所示：圖4-4 手動操作程序圖（4）小車1自動送料運行程序，把小車1送到指定位置后，四個倉位就可以向小車要料了，m0.0-m0.3分別代表小車1的1號料倉到4號料倉的要料狀態(tài)，運料小車1當前所處位置由i0.0-i0.3，運料小車

20、1的右行，左行，停止控制由q0.4、q0.5。小車到位后，用上微分操作（p）來清除料倉要料狀態(tài)信號及控制小車停車。（上微分操作的注意事項，上微分脈沖只存在一個掃描周期，接受這一脈沖控制的元件應寫在這一脈沖出現的語句之后）。小車1自動送料圖如下圖4-5所示：圖4-5 小車1左右自動送料運行程序圖（5）小車2自動送料運行程序，把小車2送到指定位置后，四個倉位就可以向小車要料了，m1.0-m1.3分別代表小車2的1號料倉到4號料倉的要料狀態(tài)。運料小車2當前所處位置由i1.0-i1.3，運料小車2的右行，左行，停止控制由q1.4、q1.5。小車到位后，用上微分操作（p）來清除料倉要料狀態(tài)信號及控制小車

21、停車。小車2自動送料圖4-6所示：圖4-6 小車2左右自動送料運行程序圖4.4 程序運行原理說明調試與完善本程序是用梯形圖所寫的。在運行前，先選擇工作方式，手動/自動。選擇手動sa6時，把上/下、左/右轉換開關旋轉到上/下檔sa1，按下sb5起動點動按鈕，推車機上行，按下sb6停止點動按鈕，推車機下行；把上/下、左/右轉換開關旋轉到左/右檔sa2，再選擇小車的單動、聯(lián)動控制，小車1單動時把單動/聯(lián)動轉換開關旋轉到單動檔sa3，兩小車聯(lián)動時旋轉到聯(lián)動檔sa4，小車2單動時旋轉到單動檔sa5，這時按下起動按鈕sb5，油缸推動小車左行，按下停止按鈕sb6，油缸縮回。選擇自動sa7時，按下起動按鈕sb

22、5，推車機開始上行，碰到上限行程開關sq6時停車，兩缸自動推出小車，小車碰到左限行程開關sq5、sq10時，說明小車到位，各個倉位可以向小車要料，這時兩缸自動縮回，碰到右限行程開關sq8、sq9時，推車機自動下行，下行到位后（碰到sq7）停車。只有再次按下起動按鈕sb5，才能再次運行。手動程序中設置了聯(lián)鎖和保護電路。如推車機的上行、下行常閉觸點的聯(lián)鎖，推車機上下行行程有行程開關sq6、sq7控制保護。自動程序是根據推車機的位置、油缸的位置來控制電路執(zhí)行下一條指令的。油缸把小車推到位后，小車處于準備送料的初始位置，這時1-4號倉位都可以向小車要料。本設計中要料時刻不同時，先要料者優(yōu)先，但是要料時

23、刻相同時，卻不知道小車向哪個倉位送料，需要改進。4.5 系統(tǒng)總梯形圖設計由以上，我們畫出送料小車系統(tǒng)的總梯形圖，其中包括推車機的手動控制程序、自動控制程序、送料小車1控制程序、送料小車2控制程序。如下圖4-7所示：圖4-7送料小車梯形圖（a）圖4-7 送料小車梯形圖（b）圖4-7 送料小車梯形圖（c）圖4-7 送料小車梯形圖（d）4.6 小車程序設計由系統(tǒng)總梯形圖，我們寫出送料小車的程序指令，如下表4-2所示：表4-2 送料小車程序指令表ldni3.0ai3.3jmp0ai2.6ldi3.2ani2.4lps=q1.6ai2.6ldi2.4ani2.0om2.2=q2.0ani1.3lpp=m

24、2.2ai2.7ldi3.4ani2.1om2.0=q2.1ai3.3ldi3.5ai2.7=m2.0ani2.2ldi3.4=q0.7om2.0ldi3.6ai3.3om2.0ai3.3ai3.3ai2.6ai2.7ani2.5ani2.3=q0.6=q1.7ldi2.5lbl0om2.1ldni3.1ani0.3jmp1=m2.1ldi2.6ldi3.6oq2.0om2.0ani2.0anq2.1oq1.7ani2.7ani2.3=q2.0anq1.6ldi2.0ani2.7oq0.6=q1.7ani2.5ldi2.5anq0.7ani2.4ani2.7oq2.1=q0.6anq2.0ld

25、i2.5ani2.1om2.1ani2.7ani0.3=q2.1=m2.1lbl1ldi2.0ldi0.4oq1.6anm0.1ani2.4anm0.2anq1.7anm0.3ani2.7sm0.01=q1.6sq0.01ldi2.4ldi0.5om2.2anm0.0ani1.3anm0.2=m2.2anm0.3ldi2.5sm0.11oq0.7sq0.11ani2.2ldi0.6anq0.6anm0.0ani2.7anm0.1=q0.7anm0.3ldi2.4sm0.21sq0.21ai0.5ldi0.7oldanm0.0anq0.5anm0.1sq0.4anm0.2ldi0.3sm0.31

26、oi0.2sq0.31oi0.1ldi0.0om2.1am0.0ai0.4ldi0.1ldi0.3am0.1oi0.2oldom2.1ldi0.2ai0.5am0.2oldoldldi0.3ldi0.3om2.1am0.3ai0.6oldoldeuldm2.1rq0.06ai0.7rm0.04oldldi0.0anq0.4oi0.1sq0.51oi0.2ldi1.4ai.7anm1.1ldi0.0anm1.2oi0.1anm1.3ai0.6sm1.01oldsq1.01ldi0.0ldi1.5anm1.0ldi1.0anm1.2oi1.1anm1.3oi1.2sm1.11ai1.7sq1.11

27、ldi1.0ldi1.6oi1.1anm1.0ai1.6anm1.1oldanm1.3ldi1.0sm1.21ai1.5sq1.21oldldi1.7anq1.5anm1.0sq1.41anm1.1ldi1.3anm1.2oi1.2sm1.31oi1.1sq1.31om2.2ldi1.0ai1.4am1.0ldi1.3ldi1.1oi1.2am1.1om2.2oldai1.5ldi1.2oldam1.2ldi1.3oldom2.2ldi1.3ai1.6am1.3oldeuldm2.2rq1.06ai1.7rm1.04oldanq1.4sq1.51結 論在做這個設計中，我學會了很多以前沒學過的知識，也鞏固了很多以前沒學好的知識，使我的專業(yè)理論知識更加扎實，軟件操作更加熟練了。做完這個設計后，我得出幾個結論如下：一、送料小車在硬件設計中，加入了擴展模塊，可以在觸點不夠的情況下方便地實現該小車的系