自动装车送料控制系统设计论文Word文档下载推荐.docx

1、s I / O device number and type; control process design; control programming.PLC control system in the car transporter in the application, has been in domestic and international projects has been applied in the factory, with huge economic and social value, the intelligence and automation beyond the i

2、dea worthy of further research and extensionKeywords: PLC ，Feeding car，Control，Program design 目 录中文摘要 1ABSTRACT 2目 录 3第一章 绪 论 51.1课题的提出背景 51.2自动送料装车系统的发展状 61.3本课题研究的主要内容 71.3.1设计要求 71.3.2设计目的 71.3.3 运料小车控制系统的控制方案选择 8第二章 可编程控制器的概述 102.1 PLC的产生与发展趋势 102.2 PLC的定义 112.3 PLC的特点 112.4 PLC的结构 112.5 PLC的主要功

3、能 132.6 PLC的应用 132.7 FX系列PLC的特点 13第三章 PLC控制系统的设计与分析 153.1 设计要求 153.2 系统控制框图 163.3 I/O分配表 163.4 系统设备的选择 173.5 系统外部接线 19第四章 程序的设计 204.1 梯形图的设计 204.2调试分析 24结论 25文献 26致谢 27附录A控制系统总体梯形图 28附录B系统主电路图 29附录C 元件清单 30第一章 绪 论1.1课题的提出背景随着我国社会经济的迅猛发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大。为了改变落后的生产状态,缓解日趋紧张的供求关

4、系,我们研究了多功能天车。新中国成立特别是改革开放以来，我国社会主义现代化建设取得了举世瞩目的伟大成就。同时，必须清醒地看到，我国正处于并将长期处于社会主义初级阶段。全面建设小康社会，既面临难得的历史机遇，又面临一系列严峻的挑战。经济增长过度依赖能源资源消耗，环境污染严重；经济结构不合理，农业基础薄弱，高技术产业和现代服务业发展滞后；自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，经济效益有待提高。在扩大劳动就业、理顺分配关系、提供健康保障和确保国家安全等方面，有诸多困难和问题亟待解决。从国际上看，我国也将长期面临发达国家在经济、科技等方面占有优势的巨大压力。为了抓住机遇、迎接挑战，我们需要进行多方面的

5、努力，包括统筹全局发展，深化体制改革，健全民主法制，加强社会管理等。与此同时，我们比以往任何时候都更加需要紧紧依靠科技进步和创新，带动生产力质的飞跃，推动经济社会的全面、协调、可持续发展。进入21世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距，还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件。中华民族拥有5000年的文明史，中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化。只要我们增强民族自信心，贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经过15年乃至更长时间坚韧不拔的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。科技工作的指

6、导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这一方针是我国半个多世纪科技发展实践经验的概括总结，是面向未来、实现中华民族伟大复兴的重要抉择。要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出

7、位置。在对外开放条件下推进社会主义现代化建设，必须认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成果。改革开放20多年来，我国引进了大量技术和装备，对提高产业技术水平、促进经济发展起到了重要作用。但是，必须清醒地看到，只引进而不注重技术的消化吸收和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉大与世界先进水平的差距。总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建设的各个方面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。我国科学技术发展的总体目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得

8、一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特色国家创新体系。企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成为生产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动控制正是用来实现输送生产物的控制系统，随着PLC的发展，国外生产线上的运输控制系统非常广泛的采用该控制系统，而且有些制造厂还开发研制了出了专用的逻辑处理控制芯片，我国的大部分工控企业的运料小车自动控制系统都是从国外引进的，成本高，为了满足现代化生产流通的需要，让PLC技术与自动化技术相结合，充分的利用到我国的工控企业生产线上，让该系统在各种环境下都能够工作，而且成本

9、低，易控制，安全可靠，效率高。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。送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因

10、此，此送料小车电气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。在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车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。1.2自动送料装车系统的发展状送料装车控制系统在冶金、采矿运输、和生产制造等许多领域中都得到了普遍的应用，它通过自动输送设备实现物料的传输、接收、装运、处理、装配和存储的自动

11、化，把工厂的各个生产部门、各个储存点联系起来。送料装车控制系统的工作环境通常比较恶劣，设备所处环境一般粉尘较大、操作分散，所以对送料装车控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求比较高。用可编程控制器（PLC）控制的自动送料装车动作稳定，具备连续可靠的工作的能力。本文以日本三菱FX2N系列PLC为主控制器控制运料小车的自动往返顺序的控制，实现了送料车的装料、送料、卸料的功能。次系统主要是由基本设备、运料存储装置和控制系统三大部分组成，重点研究自动化生产线的控制送料装车设备广泛地应用于建材、冶金、煤炭、电力、化工、轻工等工业生产部门。老式送料装车设备因为没有计量而存在多装、少装的问题。特别是在

12、运输的过程中，不允许车辆超载，多装了，得卸掉，少装了，得进行二次装车，使得装车工作进行非常缓慢。随着当今社会科学技术的发展，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求越来越高，原有的生产送装料设备已经远远的不能满足当前高度自动化的需要。由于控制系统的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产效率的不断提高，送料装车的控制经历了以下几个阶段：1.手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现送料装车的控制，但是限于当时的技术还不够成熟，只能采用手动的控制方式来控制机器设备，而且早期送料装车控制系统多为继电器和接触器所组成的复杂控制系统，这种系统存在设计

13、周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须要有专人负责操作。2.自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格普遍下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在送料装车控制系统中自动控制方面的应用。3.全自动控制：现阶段，由于PLC技术向高性能、高速度、大容量发展，大型PLC大多数采用多CPU结构，不断向高性能、高速度、大容量方向发展。将PLC运用到送料装车控制系统中，可实现送料装车的全自动控制，降低了系统的运行费用。PLC控制的送料装车自动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、维修和改造方便等优点在

14、国内，大多数还是还是人工管理，智能控制及需普及，国外工程机械产品以电子、信息技术为先导，开发出各种工程机械相匹配的软、硬件系统，使工程机械向信息化、智能化前进。国外大多数PLC品牌都有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的相互结合使系统的性能大幅度的提高，人机界面更加的友好。通讯技术的发展、现场总线的发展及以太网的发展时通讯能力大大加强。在国外的送料装车控制系统中已经广泛的应用PLC控制系统，而采用可靠性比较高的FX2N系列PLC软件来控制该系统,实现送料装车系统的自动控制过程,满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求。1.3本课题研究的主要内容1.3.1设计要求1、 PLC的I/O分配表；

15、2、 设计控制系统流程图2、梯形图程序；3、指令表程序；4、PLC外部接线电路图（CAD制图）及实际线路板。应完成的技术资料设计说明书（论文）及所选课题要求的图纸及线路板1.3.2设计目的1、通过设计巩固和加深学生对本专业课程有关内容的理解与掌握。使学生建立正确的设计思路，掌握PLC工程设计的主要内容、一般程序及基本原则、设计步骤和方法。2、提高学生使用技术资料、进行计算和绘图以及编写技术文件的技能。3、培养和提高学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能去分析和解决本专业范围内工程实际问题的能力和进行科学研究的初步能力。4、培养学生独立工作的能力、创新能力，以及理论联系实际和严谨求实的工

16、作作风。1.3.3 运料小车控制系统的控制方案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，下面对于单片机和可编程控制器的特点比较。可编程控制器特点可编程控制器是继电器和计算机控制的基础上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业化自动控制装置；是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计的，它采用可编程序的存储器，是用在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程2。可编程控制器主要由以下优点：1）可靠性高

17、，抗干扰能力强；2） 配套齐全，功能完善，适用性强；3）易学易用，深受工程技术人员欢迎4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造5）体积小，重量轻，能耗低。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。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数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。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。单片机的特点单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器

18、RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统3。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了，因此，单片机的学习、开

19、发与应用将将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大；但是单片机对环境要求较高，不适合在恶略环境下工作。单片机主要应用于测试和控制领域，在国际上，多把单片机称为微控制器。方案确定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

20、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。由于可编程控制器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。比较单片机和可编程控制器的特点得到如下结论：1）因为体积小而且廉价所以单片机方案适合大批量重复生产的民用消费品。特别是仪器仪表以及小型控制系统。2 ）PLC比单片机更适合于工作母机控制和

21、工业过程控制。3）对于单项工程或者重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高、可靠性好。但成本较高。4 ）对于量大的配套项目采用单片机系统具有成本低、效益高的优点但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。5 在单片机方案和PLC方案都适用的前提下若控制系统对于稳定性和抗干扰性要求很高，即使设计成本较高也应采用PLC方案。因此，最终我选择了用可编程控制器PLC来实现送料小车系统的控制，完成本次的设计题目。第二章 可编程控制器的概述可编程控制器（简称PLC或PC）是随着现代社会的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，在继电器控制

22、的基础上产生的一种新型的工业控制装置，是将微型计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业领域的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱2.1 PLC的产生与发展趋势一种新型的控制装置和先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。1968年，美国通用汽车公司（GM）为改造汽车生产设备的传统控制方式，解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，提出了著名的十条技术指标在社会上招标，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用控制器，它应具有以下特点（十条技术指标）：1. 编程方便，可在现场修改程序； 2. 维修方便，最好是插件式； 3. 可靠性高于继电器

23、控制柜； 4. 体积小于继电器控制柜； 5. 可将数据直接送入管理计算机； 6. 在成本上可与继电器控制竞争； 7. 输入可以是交流115V； 8. 输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀； 9. 在扩展时，原有系统只要很小变更；10. 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。于是可编程控制器应运而生。1969年，美国数字设备公司（DEC）根据上述要求成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。1971年，日本从美国引进这项技术，很快研制出第一台可

24、编程序控制器DSC-18。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。进入20世纪70年代，随着微电子技术的发展，尤其是PLC采用通讯微处理器之后，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能得到更进一步增强。进入20世纪80年代，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC，使PLC的功能增强，工作速度快，体积减小，可靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为灵活，方便。PLC的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，正是这些高新技术的发展

25、推动了可编程控制器的发展。可编程控制器大致有以下几个发展趋势：1. 系列化、模板（块）化 2. 小型机功能强化3. 中、大型机高速度、高功能、大容量4. 低成本5. 多功能2.2 PLC的定义1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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。”该定义强调了可编程控制器是数字运算的电子系统，它是一种计算机，是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机。2.3 PLC的特点PLC的种类虽然千差万别，但为了在工业环境中使用，它们都有许多共同的特点。1.抗干扰能力强，可靠性提高2.编程方便3.使用方便4.维护方便5.设计、施工、调试周期短6.易于实现机电一体化2.4 PLC的结构可编程控制器其本质是工业控制专用计算机。它的软、硬件配置与计算机极为类似。PLC的硬件主要由中央处理单元（CPU模块），存储器，输入/输出单元，电源组成。其结构框图如图2-1 图2-1 PLC结构简化框图 一、PLC的硬件1