基于PLC控制的運(yùn)料小車設(shè)計(jì)--畢業(yè)論文(1)

1、2018屆機(jī)電一體化專業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 基于西門子S7-200PLC控制 的運(yùn)料小車設(shè)計(jì) 姓 名： 劉 奇 學(xué) 號(hào)： 0 3 系 別： 機(jī) 械 工 程 系 班 級(jí)： 12 機(jī) 電 數(shù) 控 技 師 高 職 指導(dǎo)教師： 陳 垚 重慶交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院2016年 6月南京交通技師學(xué)院學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)專項(xiàng)任務(wù)書（畢業(yè)論文任務(wù)書）專項(xiàng)任務(wù)名稱 基于西門子S7-200 PLC控制的運(yùn)料小車設(shè)計(jì) 姓名 劉 奇專業(yè) 機(jī)電一體化 班級(jí) 12機(jī)電數(shù)控技師高職 學(xué)號(hào) 03 1、 任務(wù)情況描述： 本論文設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是研究PLC運(yùn)料小車控制系統(tǒng)來以PLC為控制核心，輔以傳感器、控制電路等外圍器件，構(gòu)成一個(gè)控

2、制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如何自動(dòng)裝料、送料等方面的。來替代傳統(tǒng)接觸器、繼電器控制的運(yùn)料小車電氣控制線路。PLC的自動(dòng)控制功能和程序化工作方式將使運(yùn)料的自動(dòng)化程度大大提高。 二、任務(wù)完成計(jì)劃：第一階段：構(gòu)思設(shè)計(jì)論文題目第二階段：設(shè)計(jì)論文目錄大綱第三階段：整理收集材料第四階段：設(shè)計(jì)論文以及編制程序第五階段：整理排版論文 三、計(jì)劃答辯時(shí)間： 計(jì)劃答辯時(shí)間2016年6月15日。實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師（簽字）： 系學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目：基于西門子s7-200PLC控制的運(yùn)料小 車設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 南 京 交 通 技 師 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī) 電 一 體 化 學(xué)

3、 生： 劉 奇 學(xué) 號(hào)： 0 3 指導(dǎo)教師： 陳垚、助理講師 重慶交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院一、選題目的與意義隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，對(duì)自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)線已不能滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)料是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，但是其崗位對(duì)人體傷害較大或者是勞動(dòng)負(fù)荷較大。所以運(yùn)料小車在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，為企業(yè)節(jié)省了人力、物力等，節(jié)約了生產(chǎn)成本提高了經(jīng)濟(jì)效益。但是，相比傳統(tǒng)接觸器、繼電器控制的運(yùn)料小車電氣控制線路比較復(fù)雜，不容易檢修及維護(hù)?；赑LC的自動(dòng)運(yùn)料小車控制系統(tǒng)可以解決上述問題，因此對(duì)它的設(shè)計(jì)具有了現(xiàn)實(shí)可能性?？删幊炭刂破魇窃谟?jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，

4、最初叫做可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)：隨著科學(xué)的發(fā)展，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)水平在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著越來越重要的作用，尤其是對(duì)機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)效率，制造精度，以及可靠性和安全性提出來更高的要求。國外：經(jīng)過多年的發(fā)展國外自動(dòng)送料機(jī)械已經(jīng)形成了獨(dú)立完善的體系，成為機(jī)械制造的一個(gè)重要分支，其產(chǎn)品種類繁多，已形成系列產(chǎn)品，并向“無人化”過渡。對(duì)于自動(dòng)送料系統(tǒng)，目前韓國、日本等國家都在開發(fā)nc自動(dòng)搬運(yùn)生產(chǎn)線，這類生產(chǎn)線的送料精度及生產(chǎn)效率都比較高。三、主要研究?jī)?nèi)容主要內(nèi)容是以PLC為控制核心，輔以

5、傳感器、控制電路等外圍器件，構(gòu)成一個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如何自動(dòng)裝料、送料等方面的。4、 研究方法與實(shí)施方案研究方法：仿真分析，實(shí)驗(yàn)研究。具體操作；（1）通過查閱PLC的相關(guān)資料，考慮到該設(shè)計(jì)中運(yùn)料小車的要求，選擇了合適的PLC型號(hào)，并畫出了PLC的硬件接線原理圖。（2）選擇了符合運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)要求的一系列電子電器元件，繪制了硬件電路接線圖。（3）利用S7-200MWv4.0編程軟件，編寫了小車的運(yùn)動(dòng)控制程序梯形圖，并結(jié)合程序語句，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了仿真模擬，取得了良好的設(shè)計(jì)效果。5、 主要參考文獻(xiàn)1賀哲榮. 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)M. 西安電子科技大學(xué)出版社,2006年.2胡學(xué)林. 可編程控制器應(yīng)用

6、技術(shù)M. 高等教育出版社, 2003年.3洪志育. 例說PLCM. 人民郵電出版社,2006年.4求是科技. PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐J. 人民郵電出版社,2005年.5劉柏生. PLC編程實(shí)用指南M. 機(jī)械工業(yè)出版社.,2007年.6賈德生. PLC應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序M. 人民郵電出版社, 2006年.7廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2006年.8鄭鳳翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表M. 人民郵電出版社,2006年.9戴冠秀.PLC在運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 工礦自動(dòng)化. 2005年,6期:5759. 10史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)

7、出版社，2010,88-100.6、 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間：七、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)小組意見負(fù) 責(zé) 人： 時(shí) 間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于西門子s7-200PLC控制的運(yùn)料小 車設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī) 電 一 體 化 班 級(jí) 12 機(jī) 電 技 師 高 職 學(xué) 生 劉 奇 學(xué) 號(hào) 0 3 指導(dǎo)教師 陳垚、助理講師 重慶交通大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 2016 年6月基于西門子S7-200 PLC控制的運(yùn)料小車設(shè)計(jì) 摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，對(duì)自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)線已不能滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)料是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，但是其崗位對(duì)人體傷害較大或者是勞動(dòng)負(fù)荷較 大。所 以

8、 運(yùn) 料 小 車 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 發(fā) 揮 了 重 要 作 用 ，為 企 業(yè) 節(jié) 省 了 人 力 、 物 力 等 ，節(jié) 約 了 生產(chǎn)成本提高了經(jīng)濟(jì)效益。早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器等組成的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移這種傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制在工作中已經(jīng)暴露出種種弊端：設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，復(fù)雜，不容易檢修及維護(hù)，必須有專人負(fù)責(zé)操作等等。相對(duì)而言PLC運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。避開了以往繼電器接觸不良、開關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣

9、控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。因此對(duì)它的設(shè)計(jì)具有了現(xiàn)實(shí)可能性！關(guān)鍵字：PLC；運(yùn)料小車；電氣控制Based on Siemens S7-200 PLC to control the material car design Abstract：With advances in science and technology, the demand is higher and higher degree of automation, the original production line can not meet the requirements. Haul in ind

10、ustrial production is a very important link, but its position to human body harm is bigger, or is a great work load. So the material car plays an important role in industrial production, save manpower and material resources for the enterprise and so on, about the cost of production improves the econ

11、omic benefit.Early delivery car electric control system for complex system composed of relay - contactor, etc, with the passage of time the traditional relay contactor control has been exposed shortcomings in work: long design cycle, large volume, high cost, almost countless according to processing

12、and communication function, complex, is not easy to repair and maintenance, there must be someone whos in charge of operation and so on. Relatively PLC haul car electric control system has simple connection, control speed, high precision, good reliability and maintainability, convenient installation

13、, maintenance and renovation. To avoid the previous relay damaged shortcomings such as poor contact, switch, reliability and stability are improved. Applying PLC to haul the car electric control system, can realize automatic control of the material car, reduce the operation cost of the system. So to

14、 the design of it is the practical possibilities!Keywords：PLC；The material car；Electrical control目錄前言11. PLC的結(jié)構(gòu)、工作原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)11.1 PLC的結(jié)構(gòu)21.2PLC的工作原理21.2.1循環(huán)掃描技術(shù)31.3 PLC的編程語言31.3.1梯形圖語言41.3.2助記符語言41.3.3功能塊圖語言41.4PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則及步驟52運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的方案論證72.1 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容與要求72.1.1 運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)流程72.1.2 設(shè)備控制要求82.2 方案論證8

15、3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)113.1 硬件設(shè)計(jì)113.1.1 PLC外部接線圖113.2 軟件設(shè)計(jì)113.2.1 PLC狀態(tài)流程123.2.2系統(tǒng)梯形圖133.3 程序的運(yùn)行調(diào)試與仿真164 設(shè)計(jì)小結(jié)174.1 小車的優(yōu)缺點(diǎn)分析174.2 設(shè)計(jì)的改進(jìn)及推廣174.3 常見故障及排除方法17總 結(jié)17致謝詞18參考文獻(xiàn)20附 錄21212018屆機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計(jì)論文前言隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，對(duì)自動(dòng)化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)線已不能滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)料是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，但是其崗位對(duì)人體傷害較大或者是勞動(dòng)負(fù)荷較大。所以運(yùn)料小車在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，為企業(yè)節(jié)省了人力、物力等，

16、節(jié)約了生產(chǎn)成本提高了經(jīng)濟(jì)效益。但是，相比傳統(tǒng)接觸器、繼電器控制的運(yùn)料小車電氣控制線路比較復(fù)雜，不容易檢修及維護(hù)?；赑LC的自動(dòng)運(yùn)料小車控制系統(tǒng)可以解決上述問題，因此對(duì)它的設(shè)計(jì)具有了現(xiàn)實(shí)可能性?？删幊炭刂破魇窃谟?jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，最初叫做可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)使得PLC在問世后的發(fā)展極為迅速。現(xiàn)在，PLC不僅能實(shí)現(xiàn)繼電器的邏輯控制功能，同時(shí)還具有數(shù)字量和模擬量的采集和控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)網(wǎng)、故障自診斷及DCS生產(chǎn)

17、監(jiān)控等功能。毫無疑問，PLC將在今后的工業(yè)生產(chǎn)中起到非常重要的作用。在20世紀(jì)80年代，美國的工業(yè)市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和1989年美國的一份分散控制系統(tǒng)（DCS）的調(diào)研報(bào)告中，都能看出PLC在工業(yè)控制中的重要作用。 1. PLC的結(jié)構(gòu)、工作原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.1 PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。整體式（又稱箱體式）結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出

18、點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。電源中央處理器（CPU）輸入/輸出單元存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線編程器 圖1-1 整體式結(jié)構(gòu) 機(jī) 架編程器現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備其他PLC或上位機(jī)電源模塊CPU模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊特殊功能模塊模塊式（又稱組合式）結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。模塊式的PLC安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性較高，可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能

19、的PLC，但同時(shí)價(jià)格也較高?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。 圖1-2 模塊式結(jié)構(gòu)1.2PLC的工作原理PLC與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次它只能執(zhí)行一條指令，這也就是說PLC以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問題。也可以說，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸

20、入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過程。 1.2.1循環(huán)掃描技術(shù)PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。掃描過程如圖1-3所示。一個(gè)掃描周期程序執(zhí)行階段輸出階段輸入階段程序執(zhí)行階段輸出階段輸入階段程序執(zhí)行階段圖1-3 循環(huán)掃描在輸入階段中，PLC先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。在執(zhí)行階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部

21、繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。在輸出階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部沒備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。1.3 PLC的編程語言可編程控制器的編程語言主要有梯形圖語言、助記符語言及功能塊圖。1.3.1梯形圖語言梯形圖語言是在繼電器控制電路圖的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。最大的優(yōu)點(diǎn)就是直觀易懂，使用簡(jiǎn)單方便。對(duì)來自電氣方面的用語，通過梯形圖很容易就能掌握，同時(shí)它也是PLC的主要編程語言。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單PLC控制系統(tǒng)，當(dāng)常開按鈕SBFl動(dòng)作時(shí)，水泵開啟，當(dāng)常閉按鈕SBSl動(dòng)作時(shí)，

22、水泵停止運(yùn)行。用繼電器控制和用PLC控制的梯形圖如圖1-4和圖1-5所示。SBF1KM1KM1SBFS 圖1-4 繼電器控制電氣圖X0X1Q0Q0圖1-5 PLC控制梯形圖1.3.2助記符語言助記符語言與匯編語言類似，它使用字符來代表可編程控制器的某種操作，這就要求用戶要有一定的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)。用助記符語言編寫上一個(gè)例子的程序如下： LD I0 ； OR Q0 ANDN I1 ； OUT Q01.3.3功能塊圖語言西門子公司的S7系列PLC除了可以用梯形圖和助記符語言進(jìn)行編程外，還可以用功能塊圖語言進(jìn)行編程。功能塊圖語言與數(shù)字電子技術(shù)的邏輯電路圖類似，不同的功能塊實(shí)現(xiàn)不同的功能，從而實(shí)現(xiàn)所需控

23、制要求。如圖1-6所示：Q0.0ORAND10.0Q0.010.1圖1-6 PLC功能塊圖1.4PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原則及步驟PLC控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。對(duì)于整個(gè)PLC控制系統(tǒng)來說，其硬件部分不僅包括選擇符合控制要求的PLC機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、電源模塊、輸入/輸出模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊等，還應(yīng)當(dāng)包括選擇合適的可編程控制器外圍裝置、設(shè)備與接口，如輸入設(shè)備（控制按鈕、開關(guān)、傳感器等）、執(zhí)行裝置（接觸器、繼電器等）和由執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（水泵、鼓風(fēng)機(jī)、閥門等）。軟件部分主要包括對(duì)PLC進(jìn)行I/O點(diǎn)地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的分配，PLC控制程序

24、的設(shè)計(jì)（梯形圖、語句表、流程圖等），還有一些技術(shù)文件等。PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好地實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。（1）根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求控制系統(tǒng)能最大限度地滿足控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費(fèi)用。（3）考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮PLC的可擴(kuò)展性。（3）控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。 一般PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如圖1-7所示，具體操作如下。（1）控制要求分析在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的

25、任務(wù)，并更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。（2）確定輸入/輸出設(shè)備根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備（控制按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（接觸器、繼電器等），根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量確定PLC的I/0點(diǎn)數(shù)。（3）選擇合適PLC確定PLC的I/0點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù)I/0點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行PLC的選擇。選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。（4）I/0點(diǎn)數(shù)分配點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)定PLC的I/0端子和輸入/輸出設(shè)備。（5）PLC程序設(shè)計(jì)首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫出程序流程圖，最后再進(jìn)行

26、程序編制。（6）模擬調(diào)試程序編制好后，可以用按鈕和開關(guān)模擬數(shù)字量，電壓源和電流源代替模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。（7）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。在這一步中可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)際問題，然后經(jīng)過修正后使其滿足控制要求。（8）整理技術(shù)文件這一步主要包括整理與設(shè)計(jì)有關(guān)的文檔，包括設(shè)計(jì)說明書、I/O接線原理圖、程序清單和使用說明書等?？刂埔蠓治鲩_始設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)束確定輸入輸出設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)模擬調(diào)試選擇合適的PLCI/O點(diǎn)數(shù)分配PLC程序設(shè)計(jì)模擬調(diào)試整理技術(shù)文件圖1-7設(shè)計(jì)步驟示意圖 2運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的方案論證2.1 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容與要求2.1.1

27、 運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)流程某自動(dòng)生產(chǎn)線上運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)如圖2-1所示： 啟動(dòng) 運(yùn)料小車運(yùn)料小車_原位貨位1貨位2圖2-1運(yùn)料小車示意圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小向左行。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)圖如圖2-2所示： 圖2-2三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖在生產(chǎn)線上有3個(gè)編號(hào)為原位，l和2的站點(diǎn)供小車?？?，在每一個(gè)?？空景惭b一個(gè)行程開關(guān)以監(jiān)測(cè)小車是否到達(dá)該站點(diǎn)。對(duì)小車的控制除了啟動(dòng)按鈕和停止按鈕之外，還設(shè)有3個(gè)控制按鈕開關(guān)(SQ1SQ2）分別與二個(gè)控制要求?？空军c(diǎn)相對(duì)應(yīng)。2.1.2 設(shè)備控制要求運(yùn)料小車在自動(dòng)化生產(chǎn)線上運(yùn)動(dòng)的控制要求如下：（1）每次送貨都按啟動(dòng)按鈕，而且裝有貨才

28、能啟動(dòng)。小車到達(dá)指定貨位，卸貨延時(shí)3秒自動(dòng)返回原位停車。（2） 可隨時(shí)使小車返回原位，也可以隨時(shí)使小車停止遠(yuǎn)行。（3）小車低速送貨，高速返回。（4）有三種工作方式選擇： 1 只送貨到貨位1。 2 只送貨到貨位2。 3 向兩個(gè)貨位輪流送貨。 （5）要有電源，送貨，返回指示燈。 2.2 方案論證早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。后來，單片機(jī)應(yīng)用到運(yùn)料小車控制系統(tǒng)中。單片機(jī)有優(yōu)異的性能價(jià)格比、集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，外部總線增加

29、了IC及SPI，單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不容易上手，使用于簡(jiǎn)單應(yīng)用。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如2-3所示：停止按鈕3個(gè)行程按鈕3個(gè)工作方式三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)按鈕PLC圖2-3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)圖運(yùn)料小車控制系統(tǒng)流程圖如圖2-4所示否是否是否是否是小車裝料轉(zhuǎn)換方式按鈕小車右行到達(dá)呼叫?？奎c(diǎn)小車停止卸料小車左行到達(dá)裝料停靠點(diǎn)小車停止按下停止

30、按鈕結(jié)束開始按下啟動(dòng)按鈕圖2-4控制系統(tǒng)流程圖 3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)3.1.1 PLC外部接線圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小向左行。小車控制系統(tǒng)的輸入，輸出設(shè)備與PLC的I/O端對(duì)應(yīng)的外部接線圖如3-1所示： 圖3-1PLC外部接線圖3.2 軟件設(shè)計(jì)這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)，回開關(guān)、2個(gè)轉(zhuǎn)換按鈕開關(guān)、3個(gè)行程開關(guān)共9輸入點(diǎn)。這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)一個(gè)。但是電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有2個(gè)。對(duì)應(yīng)的地址分配表如表3-1所示：地址 對(duì)

31、應(yīng)的外部設(shè)備I0.0 啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.1 返回開關(guān)I0.2 停止按鈕開關(guān)I1.0 貨位1行程開關(guān)I1.1 貨位2行程開關(guān)I1.2 原位點(diǎn)行程開關(guān)I1.3 貨物檢測(cè)開關(guān)I1.4 2號(hào)位開關(guān)I1.5 1號(hào)位開關(guān) Q0.0 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)（左行） Q0.1 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)（右行） 表3-1地址分配表3.2.1 PLC狀態(tài)流程根據(jù)運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)控制的要求， 按下啟動(dòng)按鈕I0.0后，運(yùn)料小車系統(tǒng)開始工作，并開始進(jìn)行裝料，20S裝料結(jié)束后若有呼叫按鈕按下，小車右行。碰到呼叫按鈕對(duì)應(yīng)的行程開關(guān)后下車停止并卸料，15S后卸料完畢小車左行，碰到裝料點(diǎn)的行程開關(guān)時(shí)，小車停止并裝料。根據(jù)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，工作期間分為8步，分別

32、用M0.1,M0.2,M0.3,M0.4,M0.5,M0.6,M0.7,M0.8來代表這8步，用M0.0來代表等待啟動(dòng)的初始步。啟動(dòng)按鈕I0.0,停止按鈕I0.1的常開觸點(diǎn)，呼叫按鈕的常開觸點(diǎn)，行程開關(guān)的常開觸點(diǎn)，定時(shí)器延時(shí)接通的常開觸點(diǎn)是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。順序功能圖如3-2所示：圖3-2順序功能圖3.2.2系統(tǒng)梯形圖根據(jù)系統(tǒng)順序功能圖畫出運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的梯形圖如3-3所示：圖3-3系統(tǒng)梯形圖3.3 程序的運(yùn)行調(diào)試與仿真將系統(tǒng)梯形圖導(dǎo)入西門子仿真軟件進(jìn)行仿真。選擇CPU型號(hào)為224后裝載程序。檢查程序無誤后將仿真軟件切換到運(yùn)行狀態(tài)。按下輸入繼電器I0.0所對(duì)應(yīng)的按鈕，I0.0所對(duì)應(yīng)的指示燈

33、亮，計(jì)時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)，20S后按下輸入繼電器I0.2所對(duì)應(yīng)的按鈕，I0.2所對(duì)應(yīng)的指示燈亮，輸出繼電器Q0.0對(duì)應(yīng)的指示燈也同時(shí)亮。按下輸入繼電器I1.2所對(duì)應(yīng)的按鈕，I1.2所對(duì)應(yīng)的指示燈亮，計(jì)時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)，輸出繼電器Q0.0對(duì)應(yīng)指示燈同時(shí)也熄滅。15S后輸出繼電器Q0.1所對(duì)應(yīng)的指示燈亮，按下輸入繼電器I0.1或I1.1所對(duì)應(yīng)的按鈕，I0.1或I1.1所對(duì)應(yīng)的指示燈亮，輸出繼電器Q0.1所對(duì)應(yīng)的指示燈滅。滿足控制要求。反復(fù)運(yùn)行此程序也均能達(dá)到控制要求。仿真如圖3-4所示： 圖3-4軟件仿真圖 將程序載入PLC中，調(diào)試程序并運(yùn)行，均能達(dá)到控制要求。 4 設(shè)計(jì)小結(jié)4.1 小車的優(yōu)缺點(diǎn)

34、分析本設(shè)計(jì)運(yùn)用的可編程控制器實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)運(yùn)料小車控制器，避開了以往繼電器接觸不良、開關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。在檢測(cè)小車是否到達(dá)呼叫停靠點(diǎn)的時(shí)候，運(yùn)用了行程開關(guān)，這樣的檢驗(yàn)系統(tǒng)讓小車的?？课恢酶訙?zhǔn)確。 與此同時(shí)，由于輸入輸出很明顯，不需要好多額外的外接電路，讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔。這也是采用了成熟的可編程控制器帶來的好處。即使在出現(xiàn)故障、緊急停止等環(huán)節(jié)中都能快捷操作。但設(shè)計(jì)過程中，只是基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求，沒有功能擴(kuò)展，讓系統(tǒng)顯得比較簡(jiǎn)單。4.2 設(shè)計(jì)的改進(jìn)及推廣在實(shí)際的運(yùn)用過程中，為了便于智能化、無人化、遠(yuǎn)程化的操作，該設(shè)計(jì)控制器還應(yīng)該聯(lián)網(wǎng)，讓多臺(tái)控制器組成局域網(wǎng)，構(gòu)成一套網(wǎng)路系統(tǒng)，便

35、于通訊和控制操作。如修改軟件設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)，能適合在不同的場(chǎng)合都能適合。在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該還可以設(shè)計(jì)顯示功能，顯示運(yùn)料小車到達(dá)指定的?？空緯r(shí)所需時(shí)間；還可以在小車底部安裝一個(gè)傳感器，用來檢測(cè)小車中的料是否卸完。這樣就可更好地控制小車的運(yùn)行，更加便于人們工作。 4.3 常見故障及排除方法 運(yùn)料小車常見故障。（1） 行程開關(guān)的損壞及撞擊變形。優(yōu)點(diǎn)是可以選用接近開關(guān)代替行程開關(guān)（2） PLC的輸入 輸出口接觸不良。（3） 元器件的故障。（4） 控制回路的線路故障。總 結(jié)早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器等組成的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移這種傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制在工作中已經(jīng)暴露出種種弊端：

36、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作等等。因此，新的控制設(shè)計(jì)已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。避開了以往繼電器接觸不良、開關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。在檢測(cè)小車是否到達(dá)呼叫?？奎c(diǎn)的時(shí)候，運(yùn)用了行程開關(guān)使小車的停靠位置更加準(zhǔn)確。同時(shí)，由于輸入輸出很明顯，不需要額外的外接電路，讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔。這也是采用了成熟的可編程控制器帶來的好處。即使在出現(xiàn)故障、緊急停止等環(huán)節(jié)中都能快捷操作。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來電氣的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了提高，為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開端。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么